金属镁催化高张力三元环系的不对称开环反应

摘要:利用储量丰富、廉价易得、低污染元素作为催化资源构筑重要立体化学结构具有重要研究意义. 含杂原子的手性化合物, 例如手性氨基醇类、手性酰胺类、取代四唑类, 吲哚衍生物、吡咯烷衍生物等结构单元广泛存在于天然产物中, 并且在药物研发过程中具有重要的价值. 高效构建以上结构单元一直以来都是化学、生命科学、药学科研工作者重点关注的问题. 三元环系结构具有较大的环张力, 导致其稳定性低, 因此具有较高的反应活性.重要三元环系化合物主要包括: 环氧乙烷(oxirane)、氮杂环丙烷(aziridine)以及供体-受体环丙烷(donor-acceptor,D-A cyclopropane), 这些结构的不对称开环反应成为构建上述重要结构骨架的合成砌块. 值得注意的是, 近些年在金属催化剂催化策略下, 经三元环类化合物的不对称开环反应高效构建高对映选择性的含杂原子结构片段及杂环骨架受到了广泛的研究关注. 同时, 伴随了多种催化策略的发展. 本文主要综述了近年基于金属镁催化策略的三元环类化合物不对称开环反应研究进展, 讨论了基于不同类型亲核试剂及催化条件下的开环反应途径和方法, 阐述了反应的相关应用, 探讨了部分机理过程. 最后, 对三元环类化合物不对称开环反应当前的发展状况进行了总结,并在此基础上进行了相关展望.

可遗传功能微生物活体智能生物医用材料:设计策略、集成技术及医学应用

摘要:随着微生物科学、合成生物学和材料化学的快速发展,微生物活体智能医用材料作为一种新型可持续智能材料,已成为生物医学领域的研究热点。本文基于第391期双清论坛“面向未来的智能材料物质科学”会议内容,对我国在微生物活体智能生物医用材料的设计、集成及应用研究方面的国家重大需求进行了总结。本文回顾了基于合成生物学与材料化学的微生物活体智能材料的设计策略,探讨了单细胞与多细胞协同设计方法,并总结了当前面临的主要挑战。最后,提出了该领域未来5~10年内亟需解决的科学问题和核心技术,并展望了微生物活体智能材料在精准医疗和智能药物递送等领域的发展方向。

3D打印多孔钛个性化根形种植体的体内骨愈合研究

[摘要]目的:观察不同设计方式的3D打印多孔钛个性化根形种植体在体内的骨愈合效果,为此新型种植体的研发提供参考依据。方法:利用CBCT影像技术、逆向工程、计算机辅助设计等技术设计了3组具有不同结构的多孔钛个性化根形种植体。通过3D打印技术制作的多孔钛个性化根形种植体通过手术的方式植入比格犬颌骨内。3个月后,获取比格犬颌骨标本,通过X线片、Micro-CT和硬组织切片染色等方法观察种植体骨结合情况。结果:动物术后大体观察、影像学和组织学检测均显示此个性化种植体在体内具有良好的生物安全性,骨组织长入多孔结构内部,种植体与周围骨组织均产生骨结合。3组个性化种植体中,A组单根式种植体成骨效果最好,其次为C组分根式,成骨效果最差的是B组多根联合式。结论:通过比格犬动物体内实验证明此3D打印多孔钛个性化根形种植体在动物体内均能够达到良好的骨结合,其中采用单根式或分根式植入成果效果最好。

基于脑机接口与虚拟现实技术的手部软康复系统研究

摘要: 基于脑机接口和虚拟现实技术在康复医学中的巨大应用潜力,以及目前手部康复系统中存在的若干问题,本研究提出一种基于脑机接口与虚拟现实技术的手部软康复系统。与传统康复外骨骼相比,该软康复系统适配不同脑卒中患者手部,允许手和手指在非驱动方向上运动,重量轻、便于携带、透气性强、安全性高。在脑机接口( brain computer interface,BCI) 和虚拟现实环境帮助下,系统可以协助患者主动完成康复训练任务,并通过特定游戏任务,为患者提供运动感觉和本体感觉反馈,在康复过程中提高患者大脑可塑性,改善运动神经功能重塑。相关实验结果说明,本研究系统结构稳定、性能可靠,脑电信号分析准确率满足系统要求,脑机接口与虚拟现实的结合可以有效激活相对应脑区,为脑功能重塑与脑神经重建奠定了理论基础。

核酸驱动蛋白质降解:溶酶体靶向降解技术前沿

摘要:靶向蛋白质降解技术不同于小分子抑制剂的互补抑制作用机制,利用细胞内源性蛋白质降解途径完成许多“不可成药”靶蛋白的降解,为疾病的治疗提供了新路径,其主要包括蛋白质水解靶向嵌合体、溶酶体靶向嵌合体等。与蛋白质水解靶向嵌合体依赖于泛素-蛋白酶体系统主要降解胞内蛋白质的机制不同,溶酶体靶向嵌合体利用细胞溶酶体途径实现胞外及膜蛋白的降解。核酸驱动的溶酶体靶向嵌合体作为新兴的生物医学技术,以核酸分子作为嵌合体的特定组分,在疾病治疗和药物研发等方面展现出广泛的应用前景和潜在的临床价值。本综述主要介绍核酸驱动的溶酶体靶向嵌合体技术,包括其组成、优势,并重点介绍其主要应用。此外,本综述简要回顾了溶酶体靶向嵌合体的发展历程,使该技术的发展可以呈现出一个明确的时间线,同时指出当前溶酶体靶向嵌合体发展中的不足和挑战,为后续深度研发指明方向。最后,针对当前溶酶体靶向嵌合体技术的开发进展及发展方向,对该技术目前面临的挑战进行探讨、对其未来可能的发展方向进行展望。综合而言,核酸驱动的溶酶体靶向嵌合体技术为生物医学研究、药物开发以及临床治疗提供了新思路和新方法,可以通过进一步研究和优化实现更广泛的应用。

医用手术电极抗粘连材料的研究进展

摘要:电外科手术器械( 高频电刀、离子刀等) 是实现微创手术的一种重要器械,具有切割速度快、渗血少等诸多优点。然而,在使用过程中电极表面会产生高温导致血液和组织中的体液汽化,造成血液和软组织粘附,形成焦痂,从而严重影响手术的效果。医用手术电极抗粘连材料凭借其独特的抗组织粘附、疏血和抑菌等功能,在外科和微创手术等医疗领域展现出重要的研究和应用价值。本文对医用手术电极抗粘连材料的研究进展进行了系统综述。首先,分析了电极表面粘附行为及粘附机制。其次,总结了医用电极实现抗粘连性能的方法,重点介绍了当前医用手术电极表面涂覆抗粘连涂层、设计电极表面微观结构以及使用具有抗粘连性能的材料这三种方法的研究进展。通过对现有研究的分析,深入探讨了各方法的基本原理和技术进展。最后,针对医用电极抗粘连材料的发展现状和存在的问题进行分析并提出了展望,为后续医用抗粘连材料的研究提供借鉴和指导。

耳蜗感音机理研究及临床应用

摘要:听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

下肢外骨骼康复机器人的分类及其应用现状

摘要:下肢外骨骼康复机器人应用于下肢运动功能障碍人群,使患者能够通过机器恢复或改善行走和运动能力。但是,基于不同疾病,患者所需求的功能是不同的,比如肌力不足的患者需要增强助力,脊髓损伤患者需要运动代偿,步态异常患者需要步态矫正,脑卒中患者需要神经康复。为了设计对疾病更有针对性的下肢外骨骼康复机器人,本文根据各类下肢功能障碍的特点与康复需求,按照设备所提供的主要功能,对现有的下肢外骨骼康复机器人进行汇总和分析比较,总结现有设备的功能与疾病的相关性,为研究设计新型下肢外骨骼康复机器人提供一定参考。

挤出成形3D打印仿生骨植入钛合金支架制备工艺及性能研究

摘要:采用万能试验机和扫描电子显微镜研究了挤出成形3D打印Ti6Al4V钛合金支架的制备工艺、力学性能及微观结构,介绍了采用聚乙烯醇(PVA)水凝胶制备钛合金支架的方法,研究了浆料PVA含量、脱脂温度和烧结温度对制备工艺的影响规律,分析了钛合金支架孔隙率与力学性能的关系。结果表明:采用PVA 水凝胶制备钛合金支架可以获得分布均匀且高度互联的多孔结构,当浆料PVA 质量分数为15%,脱脂温度和烧结温度分别设定为360℃和1300℃时,制备工艺最佳。孔隙率为59.8% 的钛合金支架表现出与人体骨骼相匹配的力学性能,可避免应力遮蔽效应。

多种代谢物调控蛋白质翻译后修饰的新机制研究和药物筛选策略

摘要:代谢物是生物大分子修饰最主要的供体来源, 环境或细胞内应激导致的代谢物改变信号也被整合到生命信号网络中. 蛋白质磷酸化、乙酰化和甲基化等经典翻译后修饰(post-translational modification, PTM)以ATP、乙酰辅酶A和S-腺苷甲硫氨酸(SAM)等能量或物质表征代谢物为底物, 传递共性代谢物信号; 我们的研究发现, 代谢物可以通过不同机制调控其作为供体外的其他PTM: 巴豆酰辅酶A能作为酰基供体促进细胞周期依赖的EB1蛋白的巴豆酰化修饰, 通过调控微管骨架的动态性维系基因组的稳定性; α-KIV和α-KG能够分别调控蛋白质磷酸化修饰和羟基化修饰, 介导与自身代谢无关的TCR信号通路和Hedgehog信号通路; 此外, 天然植物的次生代谢物也能够促进AD相关蛋白的泛素化降解. 这些发现为代谢物调控细胞生理病理的研究打开了新的角度和视野. 基于代谢物调控翻译后修饰的新机制, 我们以病理过程中的关键蛋白为例, 高通量筛选了瞬时受体电位香草酸通道3蛋白(TRPV3)和菌源二肽基肽酶4 (DPP4)的小分子抑制剂, 为创新药的研发和疾病的干预提供了新的思路.