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智能蛋白质工程

智能蛋白质工程

摘要：蛋白质是生命活动的重要基础物质，在生物体内扮演着多种关键角色，包括构建细胞结构、参与代谢和能量转化、调节生理功能、提供免疫保护、传递信号等。蛋白质多样化的功能是通过其特定的氨基酸序列，以及相应的三维结构来实现的。蛋白质工程通过改变或设计蛋白质的序列与结构来实现特定的功能，从而扩展对蛋白质的理解，并为生物医学、生物材料、生物工程及其他领域的研究提供强大的工具和技术支持。近年来，随着算法的进步、大数据的积累，以及硬件计算能力的提升，人工智能技术得到了快速发展，并逐渐应用于蛋白质工程领域，形成了智能蛋白质工程。通过运用基因组、蛋白质组、蛋白质结构数据库等生物学大数据，以及在数据基础上建立各类先进的深度学习模型，智能蛋白质工程能够实现高效、精准、可预测的蛋白质设计和改造。本文主要侧重于智能蛋白质工程的四个方面，即结构设计、无骨架的序列设计、基于骨架的序列设计，以及其他辅助设计方法，总结了人工智能技术在这些领域取得的最新进展，并汇总了近年来采用智能蛋白质工程技术取得的实践成果。智能蛋白质工程作为一种新兴的技术和方法，展示了巨大的潜力和前景，为未来科学研究和技术创新带来深远的影响，并为解决全球性挑战提供新的解决方案和工具。
医疗 2025年03月10日
医用介入导丝用疏水和亲水涂层的研究进展

医用介入导丝用疏水和亲水涂层的研究进展

摘要：医用介入导丝被广泛应用于各类介入手术，是目前经皮冠状动脉成形（PTCA）术及经皮血管成形术（PTA）中常用的医疗器械之一。在医用介入导丝表面添加亲水或疏水涂层，可以减小导丝在临床应用中的组织摩擦和组织损伤，有效提高导丝的通过性、抗菌性和生物相容性，减少炎症。综述了近年来国内外医用介入导丝亲水和疏水涂层材料，介绍了这些涂层的机理、附着力优化、抗菌修饰等方面内容，重点介绍了聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚对二甲苯等涂层材料体系的研究进展，介绍了不同材料体系在医用导丝亲水和疏水涂层的作用机理和实际应用，同时介绍了亲疏水涂层的制备工艺，重点阐述了层层自组装、紫外光接枝、等离子体接枝和化学气相沉积等制备方法的可操作性、优势和劣势。最后在总结前人研究成果的基础上，对医用介入导丝涂层的现状及面临的问题进行了探讨，并对医用介入导丝涂层的发展方向及提高涂层综合性能等方面进行了展望。
医疗 2024年11月18日
卡拉胶水凝胶在生物医学领域中的应用进展

卡拉胶水凝胶在生物医学领域中的应用进展

摘要：卡拉胶（Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ，ＣＧ）是从红海藻中提取的一类天然硫酸酯多糖，具有优异的生物相容性、生物降解性、抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等特性，是一种可靠的绿色基质。以卡拉胶为基底，通过与其它生物材料的结合以及物理或化学交联等交联方式制备的具有各种结构和性质（机械强度、凝胶性质和细胞亲和力）的水凝胶，可以广泛应用于生物医学领域。综述了几种形式的卡拉胶水凝胶以及其在药物递送、创面愈合、组织工程、生物智能传感方面的应用进展，为卡拉胶在生物医学领域的发展提供理论依据。
医疗 2024年01月22日
具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用：基础、进展与挑战

具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用：基础、进展与挑战

摘要：随着人们对骨修复和组织工程支架材料研究的深入，功能性骨科生物材料应运而生。无机多聚磷酸盐（polyphosphate, polyP）是一种具有高能磷酸键的聚合物，存在于成骨细胞和血小板中，其降解产物如磷酸根离子和产生的能量可以参与骨再生和代谢。受此启发，人们将polyP开发为新型骨修复材料，包括非晶态和结晶态两种结构，在体内外的实验研究都取得了丰富的成果。本文综合阐述了这种独特的能量自给型生物材料的生理功能、材料设计、制备方法、生物学效应及相关机制的进展，为其在骨修复中的应用提供依据。本文也同时讨论了polyP材料面临的挑战和争议，以期推动其临床转化。
医疗 2024年11月08日
医用不锈钢研究新进展

医用不锈钢研究新进展

摘要：医用不锈钢由于具有良好的综合性能以及成熟的生产加工工艺，已广泛应用于骨科、齿科、心血管介入等医疗领域，以及各类外科手术工具，但仍然存在一些临床问题，并面临着其他生物材料带来的挑战。发展新型医用不锈钢，进一步提高医用不锈钢的使用性能，具有重要的现实意义。本文简要介绍了作者团队近年来在高氮无镍不锈钢、抗菌不锈钢、抗支架内再狭窄不锈钢等新型医用不锈钢研究开发方面的重要进展，展现了其临床应用的潜力和前景。
医疗 2024年01月22日
熔融沉积法制备骨组织工程支架的应用进展

熔融沉积法制备骨组织工程支架的应用进展

摘要: 人工骨支架材料因来源广泛、免疫排斥风险低及可个性化定制等优点在骨替代材料领域中受到广泛关注。传统的骨支架制造工艺复杂且难以控制其内部结构，严重阻碍了骨支架的研发。3D 打印技术及其与骨组织工程的结合推动了骨支架领域的快速发展。熔融沉积制造( fused deposition modeling，FDM) 作为3D 打印技术的一种，其原理简单、成本低，可准确、快速地制备结构复杂、外观个性的骨支架。本文从组成、结构和功能角度对FDM 技术制备的骨支架进行分类，阐述其应用及研究进展，最后展望FDM 骨支架在未来的临床应用和发展趋势，以期进一步为骨支架研究提供参考。
医疗 2024年11月04日
新型水凝胶止血材料的研究进展

新型水凝胶止血材料的研究进展

摘要：伤口的快速止血和愈合对于治疗意外事故出血具有重要意义。水凝胶作为一类极为亲水的多维网络结构凝胶,以其出色的流变性、粘附性和可注射性在止血材料方面极具应用优势,尤其在不规则创面和较深层伤口处有着其它形态材料不可替代的止血效果。天然多糖聚合物、蛋白质及合成类高分子聚合物等水凝胶因具备高吸水性、生物相容性、血细胞黏附性或激活凝血因子等功能在止血材料领域的应用受到广泛的关注,同时取得了较大的研究进展。对近年来各种水凝胶止血材料的制备和最新的应用研究成果进行全面综述,并对水凝胶止血材料的发展前景进行展望。
医疗 2024年01月22日
钛种植体表面改性策略对生物活性的影响

钛种植体表面改性策略对生物活性的影响

摘要: 钛金属的表面形貌是影响其亲水性及生物相容性的重要因素，探究钛金属表面处理策略是提高其生物相容性的重要途径。本文先采用大颗粒喷砂酸蚀技术（SLA）处理钛金属A4（TA4），对得到的SLA-TA4 进行碱热、紫外光照及等离子体轰击等单一方式表面处理。根据实验结果得出，碱热处理是提高并保持钛金属SLATA4亲水性的最佳单一处理方法。随后，在碱热处理的基础上，继续研究多种表面处理方式形成的钛金属表面纳米线网络结构及其生物性能。通过小鼠胚胎成骨前体细胞MC3T3-E1 黏附实验，比较了不同方式表面处理后，钛金属材料支持细胞黏附、细胞铺展的能力，并根据不同表面处理方式形成的材料表面接触角、微坑深度及粗糙度等参数，分析探讨多种表面处理方式造成的生物活性差异的机制。结果表明，经碱热处理10 h及紫外照射1 h处理后的SLA-TA4表现出最佳的生物活性及稳定性。从提高医疗器械表面生物活性的角度考虑，本文研究结果或对钛金属植入性器械的表面处理相关研究提供有价值的参考。
医疗 2024年10月21日
低功率受激辐射损耗超分辨显微成像技术研究进展及展望

低功率受激辐射损耗超分辨显微成像技术研究进展及展望

摘要：受激辐射损耗（STED）是一种功能强大的远场超分辨显微成像技术，已被广泛用于细胞和组织切片等生物样品的超分辨成像。通过增加损耗激光的功率可以显著提高STED 超分辨成像的空间分辨率和成像深度，然而，过高的激光功率会引起严重的光漂白及光毒性。因此，如何在保证成像质量的同时有效降低STED 超分辨成像所需的损耗激光强度，是目前STED 技术在生物成像领域面临的关键挑战。本文从STED 成像的基本原理出发，分别从STED 探针、单分子定位、图像处理和时间分辨探测等4 个方面探讨了实现低功率STED 超分辨成像的策略。针对以上4 种策略及其优缺点的深入分析，为STED 技术在生物学领域的应用提供了有价值的参考和指导。
医疗 2024年12月26日
钛合金在骨科植入领域的研究进展

钛合金在骨科植入领域的研究进展

摘要：钛合金具有良好的生物相容性，同时相比传统植入物金属材料有较低的弹性模量，在生物环境下具有良好的抗腐蚀性能，这些优异的性能使钛合金作为医用植入物材料备受青睐。钛及钛合金作为医用植入物材料在临床中得到广泛应用。在不同的临床应用过程中，植入物材料常因金属的降解、与骨的生长融合、抗菌等因素，而对材料本身的性能有着不同的要求。因此，制备具有优异综合性能的钛合金材料以满足临床需求是科研工作者当前面临的重要问题。本文系统介绍了医用钛合金材料的结构、性能特点及目前在骨科应用方向的研究现状，在未来研究中，将通过改变元素组成、增加表面改性、优化生产工艺等方式，使钛合金材料能够以优异的综合性能更好地服务于人类。
医疗 2024年01月10日