基于结构的病毒蛋白酶抑制剂理性设计: 上市药物案例解析

摘要:本文以获批上市的抗病毒药物作用靶点为切入点, 系统解析病毒蛋白酶底物识别机制、配体结合位点特征与催化反应机制, 重点剖析蛋白酶与小分子抑制剂及药物的相互作用模式、上市药物结构优化路径与构效关系研究, 从而探讨基于结构的药物设计在已上市病毒蛋白酶抑制剂研发中的关键作用. 本综述希望能为药物研发者开展基于结构的药物设计提供典型案例和方法借鉴, 促进基于结构的药物设计方法发展和助力抗病毒药物研发与临床转化应用.

位点特异性糖基化蛋白质组学研究回顾与展望

摘要:糖基化是蛋白质翻译后修饰中最为多样和复杂的类型之一, 具有广泛且重要的生物学功能. 作为研究蛋白质糖基化修饰的核心领域, 糖蛋白质组学, 尤其是位点特异性糖基化蛋白质组学研究, 能够揭示与疾病相关的糖链结构和糖基化位点. 这不仅有助于深入理解特定蛋白质糖基化修饰特征, 还为揭示糖基化在疾病发生和发展中的作用机制提供了重要的信息. 本综述回顾了过去20年基于质谱的糖蛋白质组学的主要进展, 重点聚焦于完整糖肽解析的研究成果. 首先, 概述了糖蛋白质组学的发展历程, 并回顾了从糖基化位点鉴定到完整糖肽解析中的关键研究进展. 随后, 深入探讨了糖肽富集技术、质谱分析方法、数据解析工具及数据库建设等方面的进展, 分析了相关技术的优势与挑战. 最后, 指出了当前糖蛋白质组学研究中亟需解决的问题, 并展望了未来在解析深度、全面性、准确性及生物医学应用等方面的发展方向.

新型生物医用钛合金的设计及应用进展

摘要:传统医用钛合金的设计标准主要为强度与弹性模量。随着外科植入物在临床的不断应用,新型生物医用钛合金的设计要求也随之提高,不仅需要考虑合金元素的生物相容性、细胞毒性等生物安全性指标,而且针对不同的人群提出可拆卸或长期植入的理念。对比分析了国际上对医用钛合金的传统设计方法及准则,重点介绍了新一代外科植入用钛合金应该具备的最新设计要素和最新应用进展,提出了医用钛合金的未来发展方向。

基于有机场效应晶体管的可穿戴柔性监测设备在生物医学领域的研究现状

摘要:介绍了基于有机场效应晶体管(organic field effect transistor,OFET)技术的柔性半导体器件的工作原理和发展概况,综述了基于OFET 的生物力学监测设备、文身生物监测设备、细胞检测设备等可穿戴柔性监测设备的研究现状,分析了基于OFET 的可穿戴柔性监测设备存在的不足,指出了微型化、个性化、多元化等是未来基于OFET 的可穿戴柔性监测设备的发展方向。

基于无机纳米材料的抗菌抗病毒功能涂层和薄膜

摘要: COVID-19在全球的大流行对人类的健康生活和社会的正常运行都造成了严重的危害. 阻断致病微生物通过受污染表面与人类间接接触传播, 或者避免与其直接接触是保护我们免受伤害的主要方法. 目前的解决措施包括设计开发抗菌抗病毒表面涂层和研发由自清洁薄膜或织物制成的个人防护设备. 综述了近年来几种研究广泛的金属、金属氧化物、金属有机框架材料等用于抗菌抗病毒涂层或薄膜的工作, 对其作用机制和微生物灭活效果进行了总结讨论, 并且评估了其本身的毒性以及实际应用的局限性, 最后就抗菌抗病毒涂层和薄膜开发的挑战和新兴研究方向提出了未来展望.

自修复介电弹性体致动器的研究进展

摘要:介电弹性体致动器(DEA)能在外界电刺激作用下产生类似肌肉的收缩-舒张变形,被誉为人工肌肉,在软体机器人领域具有广阔应用前景. 传统DEA不具备自修复性能,设计制备能抵御机械损伤和电学损伤的弹性体材料是解决DEA 长效稳定服役的关键. 本文首先概述了DEA 的组成、机理及其驱动模式. 然后详细介绍了自修复DEA的制备方法,主要包括自修复介电弹性体和自修复柔性电极的设计策略,并阐明了其优缺点. 最后对DEA的未来发展趋势进行了展望,以期推动DEA的快速发展和应用.

医用镁合金耐腐蚀性能研究进展

摘要;近年来,医用镁合金作为“第三代生物医用材料”,因其具有优异的生物相容性和可降解性吸引了众多学者的关注,在传统医用植入物难以降解的背景下,展现了独有的潜力。然而,由于其较差的耐蚀性,难以满足医用植入物的临床应用需求,因此,研究医用镁合金的耐腐蚀性能有着举足轻重的作用。本文从3 种典型医用镁合金的耐蚀性研究出发,综述了不同元素含量医用镁合金在临床应用中耐腐蚀性能以及表面涂层、合金化等腐蚀防护技术的最新研究进展,并介绍了计算机仿真模拟技术在医用镁合金腐蚀研究方面的应用成果,据此对医用镁合金材料未来的发展趋势进行了展望。

上肢康复机器人研究综述

摘要:目前脑卒中患者的运动康复主要由康复医师辅助完成,但我国的康复医疗资源并不充裕,无法满足当下迫切的卒中及偏瘫康复需求。机器人辅助康复治疗是一项帮助脑卒中患者康复的新技术。上肢康复机器人能够辅助上肢偏瘫患者完成康复训练、恢复运动能力,并降低医师工作强度,目前已被应用于临床治疗。首先分析人体上肢生理结构,并引出脑卒中患者的康复需求;进而根据交互方式与驱动形式将上肢康复机器人分类,详述其结构特点与应用场景;同时归纳上肢康复机器人的典型控制策略、总结脑卒中量级与运动能力的评定标准;最后,指出目前上肢康复机器人目前面临的挑战,并展望了发展趋势。从医工结合的角度梳理上肢康复机器人的研究现状,总结技术的不足,为本领域的创新和实践提供了研究思路。

合成生物元件与线路的智能设计

摘要:合成生物学是生物学、工程学和计算机科学等多学科交叉融合的新兴前沿领域,旨在通过“自下而上”的工程化设计理念,逐级构建元件、器件和线路,以创造自然界中不存在的人工生物系统,或对已有的生物系统进行目标性改造。随着合成生物产业的飞速发展,对基因线路规模和复杂度的需求也在不断提升。然而,传统依赖经验和试错的方法在元件与线路构建中具有较低的效率和成功率,已无法满足合成生物科技创新转化的需求。这促使元件与线路的开发范式逐渐从人力型、经验型的试错模式向标准化、智能化的工程模式转变。机器学习能够揭示生物数据中隐含的结构和关联,为合成生物元件和线路的智能设计提供强大支持。本文综述了生物元件与线路设计中常用的机器学习算法,以及它们在合成启动子、RNA调控元件、转录因子等生物元件和简单基因线路智能设计中的典型应用,探讨了当前面临的主要挑战及潜在的解决方案。最后,本文展望了机器学习与合成生物系统设计未来的融合趋势,并强调了跨学科合作的重要性。

医用可降解镁合金应用及表面改性研究进展

摘要:镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层。综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果。讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH 升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4 种镁合金表面改性技术的最新研究动态。结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点。最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向。