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。
抗冻型丝蛋白胶黏剂的设计与制备
摘要：为应对传统化学黏合剂因环境污染和潜在健康风险所带来的挑战，本研究在成功制备一款天然桑蚕丝蛋白和单宁酸复合胶黏剂的同时，很好地解决了传统黏合剂在低温环境下无法工作或性能不佳等问题. 通过在丝蛋白中引入与其有强相互作用的单宁酸，抑制了丝蛋白由无规卷曲构象向β-折叠构象的转变，进而保障了此复合胶黏剂的强黏附力. 在优化丝蛋白与单宁酸复合物配比的基础上，选用乙二醇和水二元溶剂体系，不仅有效提升了此生物基胶黏剂溶解性能和对各种基体黏结的普适性，并且显著降低了其冻结点，赋予了其相应的抗冻性能. 实验结果证实，此生物基胶黏剂在从−20 ℃到室温范围内均展现出超越传统商用化学黏合剂和其他生物基黏合剂的黏附能力. 因此，所研发的抗冻型丝蛋白生物基胶黏剂，以其环保性、生物降解性及在低温条件下出色的黏结性能，在包装、生物医疗及环境保护等领域中具有很好的应用前景.
生物材料在多尺度力治疗学中应用的2022年度研究进展
摘要：随着对生物力学与力学生物学机制理解的深入,力学如何应用于疾病治疗受到越来越多的关注,由此产生了力治疗学这一新兴领域。生物材料与力治疗学的结合,为疾病的力学治疗提供了多样化的干预途径与丰富的技术手段。本文结合2022 年度生物材料在力治疗学中应用的最新进展,着眼于多尺度的力治疗途径分析,从器官与组织、微组织、细胞与亚细胞和分子4 个尺度,探讨生物材料如何服务于力治疗学应用,以期助力多学科交叉研究发展、推动力治疗研究的转化与应用。
石墨烯柔性生物传感技术与可穿戴式精准医疗健康监护应用
摘要：可穿戴柔性电子技术是医疗健康监测，尤其是心血管疾病监测的重要发展方向之一。脉搏波是评估心血管健康的重要信息来源，但它属于非平稳弱信号，对检测端的灵敏度与稳定性具有较高要求。本文从解决可穿戴健康监测的柔性传感关键技术问题出发，设计并开发了具有多级分支微结构的石墨烯柔性压力传感器，显著提高了对脉搏波的传感性能，并构建了可穿戴柔性传感脉搏波健康监测系统，建立了基于单点桡动脉脉搏波和Transformer架构的类感知无袖带血压监测算法，对人体收缩压和舒张压的预测误差分别为0.7±10.5mmHg 和0.5±6.1mmHg。本工作可以为心血管健康动态监测系统与应用研究、可穿戴式精准医疗健康监护提供重要技术支持。
医用镁合金性能及其合金化改善途径研究进展
摘要：医用镁合金耐腐蚀性能和强度相较于传统医用金属材料较差，严重限制了其在医疗器械领域中的应用。研究表明，合金化可以显著改善医用镁合金的性能，但是由于不同合金元素的加入对镁合金力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性的影响不同，并且元素对合金的改善效果也存在差异。因此，研究不同元素的添加对医用镁合金性能影响具有重要的意义。本文首先综述了近年来对镁基合金力学性能、腐蚀降解性能及其生物相容性的综合研究，其次分析了镁基合金在添加了不同合金元素下的性能差异，并针对合金化后医用镁基合金材料的局限性，提出了未来发展建议，期望为今后的临床应用提供宝贵经验。
可降解镁合金医疗器械的研发现状
摘要：相对于传统医用金属材料，镁及其合金具有低密度、高比强度和比刚度以及与人体密质骨相近的弹性模量。这类新型医用金属材料的应用使人们摒弃了通常将医用金属作为生物惰性材料使用的传统思想，而巧妙地利用镁及其合金在人体环境中可发生腐蚀（降解）的特性，以可控方式实现其植入物在体内的修复功能，并逐渐降解直至最终消失。本文综述了目前文献报道的各种可降解镁合金医疗器械及其相关在体试验结果，指出其优势与不足，并对其未来发展前景进行了展望。
应对老龄化所致慢病的智能生物材料
摘要：人口老龄化进程的不断加速直接导致骨质疏松和心血管疾病等慢性病高发, 对以组织修复材料为核心的临床治疗方法提出了巨大挑战. 本综述通过回顾生物材料的发展历程, 总结归纳了各阶段生物材料的优劣势, 同时详细论述了老龄化病损组织修复所面临的组织功能和微环境稳态难以维持的难题, 最后基于此探讨如何结合人工智能、材料生物学、影像组学等新兴技术, 研发能感知生理病理微环境, 适时响应和主动调控生物学效应,并全周期适配病损组织修复进程的新一代“自适应”智能生物材料.
抗生素全细胞生物传感器的设计与应用研究进展
摘要：抗生素是由微生物产生或人工合成的具有杀菌或抑菌活性的化学物质，被广泛应用于临床治疗以及畜牧业和水产养殖行业中，使得土壤、水体和食品等环境中抗生素的残留问题非常突出；与此同时，抗生素耐药性问题日益严重，新型抗生素的开发迫在眉睫。全细胞生物传感器可以利用微生物细胞将抗生素信号转换为可读信号，不仅能够简单快速、灵敏准确地对抗生素进行动态检测，还能有效地发现新型抗生素。本文对目前报道的抗生素全细胞生物传感器进行了全面的梳理和总结，将其分为特异型和广谱型两大类型，并重点阐述了两大类型抗生素生物传感器的设计原理与应用实例，为其他抗生素全细胞生物传感器的构建及应用提供了借鉴。
基于机器视觉辅助避障的导盲手杖设计
摘要: 视障人群的出行及日常活动普遍依赖导盲犬、导盲手杖或他人帮扶等方式,但随着经济发展,城市规划变得越来越密集,城市布局和道路规划的复杂度也逐渐增加,上述方法已经不能够保障视障人士的出行及日常生活安全,因此加强对视障群体的关注力度、提高其生活质量是我们亟待解决的问题。本设计着眼于机器视觉对彩色信息和深度图像的去噪、滤波、目标标定等处理,加以机器学习训练,实现图像的色彩识别、常见障碍物识别及距离测量功能,将分析结果转换为音频信号并通过语音输出给用户,给予一定行进建议,致力于为视障人士提供避障服务,降低在行走过程中因无法提前预测的障碍物对出行造成的负面影响。
生物医用金属材料研究现状与应用进展
摘要：生物医用金属材料又称医用金属材料或外科用金属材料，当生物医用金属材料广泛被用于植入材料时，长期的实用性与安全性便成为了对医用金属材料的第一要求。生物医用金属材料在临床上已经取得了广泛的应用，同时也具备重要的深入研究价值。文章综述了生物医用金属材料的最新研究进展，详细介绍了钛基、钴基、镁基、锆基、锌基、铝合金以及不锈钢、钨、贵金属等生物医用金属材料的研究与应用进展，展望了未来研究的发展方向及临床的应用前景。文章指出虽然生物医用金属材料在过去的几十年中已得到较快的发展，但在临床上广泛使用的仍然是有限的几种，因此加大新型医用金属材料的研究并推动其发展显得尤为必要。
