植入式生物可降解电化学储能器件的研究进展

摘要:新型生物可降解的植入式医疗电子器件在个性化健康监测和疾病的精准诊疗方面展现出巨大的应用潜力. 然而, 真正实现临床应用还面临着诸多挑战, 尤其是缺乏与之相匹配的生物可降解能源器件. 现有的植入式电池体积庞大、封装坚硬, 与柔软的生物组织机械失配. 此外, 电池所使用材料包含有毒有害物质, 植入体内后存在严重的安全隐患, 更重要的是服役结束后需要通过二次手术移除, 这给患者带来了极大的身体和经济负担. 具有瞬态特性和良好生物相容性的柔性供能器件为解决以上问题提供了新的途径. 其中, 生物可降解电化学储能器件具有独立的供电能力, 基本不受外部条件约束, 这与植入式医疗电子的特殊应用场景完美契合. 基于此, 本文重点综述了面向植入式医疗电子应用的生物可降解电池及超级电容器的最新研究进展, 根据器件构型对其进行了分类讨论, 内容包括工作原理、材料选择、电化学性能、降解行为等. 最后探讨了各自所面临的一些问题和挑战,并对未来的发展方向进行了展望.

生物医用锆基合金的研究进展

摘要:锆基生物医用合金材料因弹性模量低、强度高、在生理环境中耐腐蚀性能好、生物相容性好等优点逐渐引起人们的关注,被用作人体硬组织替代材料。本文综述了目前Zr-Nb系、Zr-Mo系及Zr-Ti系医用锆合金的研究进展;基于生物医用材料的性能要求,概括了合金成分对医用锆合金力学性能、耐腐蚀性能、生物相容性等的影响。此外,表面改性技术是提高合金表面性能的重要手段,本文从不同的技术和功能涂层方面入手,综述了锆合金表面改性在生物医学领域的研究进展。最后,对生物医用锆合金及其表面改性技术的发展方向进行了展望,以期为生物医用锆合金的研发提供有价值的参考。

镁合金全降解血管支架研究进展

摘要:全降解血管支架具有克服传统不可降解金属支架长期植入引起的慢性炎症、晚期支架血栓以及需长期服用抗血小板药物等问题的潜在优势,因此目前在世界范围内是介入医学工程领域研究开发的热点。镁合金全降解血管支架因兼具较高的支撑强度和生物可降解吸收特性,更是走在了全降解血管支架发展的前列。本文主要介绍国际上广泛关注的德国Biotronik 公司镁合金全降解血管支架的研发历程,以及我国自主研发的AZ31、JDBM和MgZnYNd 3 种镁合金全降解血管支架研发现状。国内外大量的动物和临床实验表明,镁合金血管支架在体内是安全有效的,但其降解速率比预期稍快。通过建立新型合金体系并改善支架的结构和涂层,镁合金全降解血管支架性能将逐渐完善,并在不久的将来在治疗心血管疾病等方面发挥其重大作用。

稀土元素应用于牙齿组织修复的研究进展

摘要:牙齿的功能在于促进食物消化、帮助发音和保持面部的协调美观。近些年来,随着人们对保护牙齿的重视,牙齿的组成和结构以及导致牙组织损坏的诱因和过程被科研工程者深入地研究。为了消除龋病、牙齿脱落和畸形给人们生活带来的不利影响,修复破损的牙组织、进行种植牙和正畸是恢复牙齿功能和美观性的有效途径。研究表明,一些稀土元素能很好地参与牙齿材料的矿化与制备,进而显著提高牙组织修复材料的性能。本文综合介绍了稀土元素应用于防龋、修复牙组织、正畸等方面的研究现状,分析了稀土元素在牙组织修复过程中所起的作用,提出了科学而合理的建议,并展望了稀土元素应用于牙组织修复的未来发展方向。

3D Slicer三维影像重建技术分析骨半规管及前庭导水管的解剖学意义

摘要:目的:探讨 3D Slicer三维影像重建技术分析骨半规管及前庭导水管的解剖学意义。方法:收集 40例(男女各 20例)无内耳器质性病变的病人的 80侧颞骨的高分辨率计算机断层扫描(HRCT)数据,应用 3D Slicer软件进行三维重建,并测量内听道重要解剖结构三维空间定位数据。结果:三维模型显示,内听道后唇呈椭圆形,后缘锐利,位置固定,较易识别。选择三维模型内听道后唇为 P点,男性 P点至前庭导水管的距离为(9.412±1.687)mm、至后半规管的距离为(10.422±1.701)mm;内听道的长度为(9.847±0.870)mm。女性 P点至前庭导水管的距离为(9.068±1.133)mm、至后半规管的距离为(9.858+1.089)mm;内听道的长度为(8.727±0.964)mm。男性和女性上述测量结果均无统计学差异(P>0.05)。结论:内听道后壁至前庭导水管的距离比到后半规管更短,提示术中磨除内听道后壁时更容易导致前庭导水管损伤。前庭导水管外口和内淋巴囊靠近内听道后壁的硬脑膜,提示术中剪开硬脑膜时应避免造成损伤。

动力学效应诱导的近红外光响应温和光热治疗

摘要:癌症是世界上高致死率的疾病之一,传统治疗方法如化疗、放疗和手术等由于其局限性而常常使疗效不尽如人意。光热疗法(Photothermal therapy, PTT)是基于光热治疗剂的光热转换效应,将近红外光能量转换为热能并杀死癌细胞。然而,PTT消融肿瘤所需的温度较高,通常会引起周围正常组织/器官的损伤。采用较低治疗温度(38~43 ℃)的温和光热治疗(Mild photothermal therapy, mPTT)对于推动PTT 进入肿瘤临床治疗具有重要意义。但是,即便小幅度的温度升高也会使癌细胞处于热应激状态并使热休克蛋白(Heat shock proteins,HSPs)表达上调,影响mPTT对癌细胞的杀伤效果。为了改善mPTT的治疗效果,本研究以树枝状介孔硅包覆稀土荧光纳米晶的纳米复合材料(DCNP@DMSN)作为基质材料,在其表面上修饰MnFe2O4 纳米酶并在孔道内装载吲哚菁绿(ICG),设计了一种近红外荧光成像介导和动力学效应诱导的近红外光(NIR)响应mPTT协同治疗体系。该体系呈现出肿瘤微环境响应的化学动力学效应和近红外光激发的光动力学效应,产生的活性氧物质及脂质过氧化物可下调低温光热处理产生的热应激性HSP70的表达,实现动力学效应诱导的mPTT,在4T1 乳腺癌中显示出良好的抗肿瘤性能。同时,该平台具备近红外二区荧光成像功能,可实现对活体肿瘤的定位。这对开发多功能诊疗一体化纳米平台,实现治疗过程的可视化、个体化以及精准化,改善肿瘤治疗效果具有重要意义。

肿瘤精准药物治疗研究进展

摘要:随着新一代基因测序技术以及癌生物学的迅猛发展,基于基因组生物标志物的抗肿瘤精准药物开发成为药物研发的重要方向。介绍了抗肿瘤精准药物在非小细胞肺癌、乳腺癌、黑色素瘤以及白血病等肿瘤领域表现出的优异治疗效果,剖析了目前已上市以及处于研发阶段的“泛癌种”药物,表明基于生物标志物而非肿瘤组织的治疗药物将成为抗肿瘤药物研发的方向之一。介绍了以“篮子试验”和“雨伞试验”为代表的抗肿瘤药物新型临床试验设计以及PROTACs药物开发新技术,指出新理念新技术的出现将进一步推动抗肿瘤精准药物发展,促进针对耐药或“不可成药靶点”的靶向药物的开发。

柔性手术机器人牵引钢丝绳与弹簧管的关系分析

摘要: 内窥镜进入被检体后无法通过传回的画面准确判断内窥镜整体形态,为更精准的控制弯曲部的蛇骨弯曲,需要分析插入导管及其内藏物的相互关系。分析内藏物中弹簧管与钢丝绳的部分,提出了插入导管中牵引钢丝绳和弹簧管在不受力时位置关系的理论模型,基于Ramberg-Osgood 模型推出了钢丝绳受拉后钢丝绳弹性变形量,结合实验数据利用最小二乘法拟合出了钢丝绳长度变化量与拉力、盘曲半径和盘曲角度之间的关系公式。经实验验证在钢丝绳不受力时误差在10% 以内,在钢丝绳受拉后理论公式与实验数据的误差在16%以下的数据点占总数据点的90%。

生物降解性形状记忆聚合物的研究进展

摘要:形状记忆聚合物(SMP)可以在特定的刺激下改变形状,是一类应用前景广阔的智能材料。生物降解性SMP可以在人体内分解。这种材料符合生物医学应用中的严格要求,是微创手术和可触发生物医学设备的理想选择,对其中部分材料已经进行了深入的研究,并有着广泛的用途。文中综述了聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚十二烷甘油酯(PGD)、聚(ω-十五酸内酯)(PPDL)等几种主要的生物降解性形状记忆聚合物的研究进展,并对其形状记忆效应的机理进行了分析和介绍。

3D打印钛合金个性化颅骨修复体抗冲击性能研究

摘要:基于患者颅骨CT数据进行个性化设计、制造的3D打印钛合金个性化颅骨修复体,可完美匹配颅骨个性化缺损,并进行有效修复,但以往相关研究很少关注颅骨修复产品的抗冲击性能。因此,基于电子束熔融技术,该文设计制造了一种新型多孔结构颅骨修复体,并利用落球冲击装置对3D打印钛合金个性化颅骨修复体和数字成型三维塑形钛网进行抗冲击性能试验,对比研究两种产品的抗冲击性能,评价冲击变形对颅内脑组织的影响。实验结果显示,3D打印钛合金个性化颅骨修复体组在冲击过程中平均最大变形为0.7mm,远小于数字成型三维塑形钛网的平均最大变形5.9mm。对比研究表明,3D打印钛合金个性化颅骨修复体具有更好的抗冲击性能,还可有效修复颅骨缺损、保护颅内脑组织。