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压电生物传感器及其在医疗健康中的应用

压电生物传感器及其在医疗健康中的应用

摘要：随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，医疗健康已具有重要的战略地位。生物传感技术作为一种重要分析检测手段，在医疗健康领域发挥着关键作用。压电生物传感器是利用压电材料进行生物分析的一种新型生物传感器，具有稳定性好、检测速度快、精确度高、操作简单的优良特性，在生物医学、健康监护和疾病防控等领域具有重要的应用价值。本文综述了近年来国内外压电生物传感器的研究进展，介绍了基于石英晶体微天平压电效应的压电生物传感器的工作原理及常用的压电材料，包括无机压电材料、有机压电材料、压电复合材料以及生物压电材料。此外，还介绍了压电生物传感器在人体健康监护与疾病防控方面的应用，如心率、脉搏等生理性体征的监测，生物标志物及新冠肺炎等流行病毒的检测。最后总结了目前压电生物传感器面临的问题，并对其未来的发展进行了展望。
医疗 2024年12月09日
生物医用锌基合金性能研究进展

生物医用锌基合金性能研究进展

摘要：医用金属植入体已广泛应用于临床骨组织修复中，但是随着临床手术案例的积累，发现不锈钢、钛、钽传统生物金属材料在生物体内长期存在会造成应力屏蔽、组织排异发炎等症状，二次手术会给患者带来极大痛苦。近年来，可降解金属植入体材料的概念被提出并引起重视，由可降解金属制备的植入体在生物体组织中可被吸收分解，并促进血管组织愈合与骨组织再生，被视为新一代医用植入体材料。锌合金由于其优异的降解特性及生物相容性成为近年来的研究热点，在血管腔内支架、骨科及口腔科内固定材料领域拥有巨大的应用潜力。锌合金发展迅速，须及时进行全面总结。总结归纳目前医用锌合金的主要制备方式、材料力学性能、降解行为和生物相容性。基于大量的数据分析与归纳，发现在锌合金中添加Li、Mg元素可细化晶粒，显著提高锌合金强度，添加Mn元素则可在塑性变形中细化晶粒，可提高锌合金的延伸率。与纯锌相比，锌合金中的Zn-(Fe、Cu、Ag)析出相与Zn基体形成的微电池作用提高了锌合金的降解速率。针对新型锌合金成分及先进制备工艺，提出以材料基因工程，指导适用于增材制造的三元高强锌合金体系开发，在提高力学性能的基础上匹配锌合金的降解速率和生物相容性，直接获得具有定制化结构的锌合金近终成型植入体。在系统性汇总的基础上，从性能、开发以及增材制造三个方面展望未来发展方向。
医疗 2024年07月16日
探索细胞的力学世界: 生物力学感受器与细胞响应

探索细胞的力学世界: 生物力学感受器与细胞响应

摘要：生物体通过感知环境并做出适应性反应来维持其生命活动, 细胞在此过程中展现出感知与响应微环境信号的能力. 除生物化学信号外, 生物力学信号作为微环境的重要组成部分, 近年来受到广泛关注, 对细胞功能及生物体稳态至关重要. 本文总结了微环境中的力学信号及其体外模拟重构方法, 文章详细讨论了生物力学感受器的分类, 包括酶介导型、转录因子响应型、离子通道型以及其他类型, 并探讨了它们在感知力学刺激和信号转导中的作用. 特别强调了细胞核在力学信号感受和传递中的重要作用, 以及新型研究工具和技术在模拟体内力学环境中的应用前景. 最后, 文章展望了生物力学感受器研究的发展趋势, 指出了深入理解生物力学感知机制对于疾病治疗和组织工程的重要意义.
医疗 2026年01月13日
纳米非晶及其在生物医学中的应用

纳米非晶及其在生物医学中的应用

摘要：晶态合金在人类发展史上占据了数千年的历史，不过近年来，非晶合金由于具有更高的强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性和生物兼容性在生物医学工程领域展现出更广阔的应用前景。然而，由于非晶合金处于亚稳态，热稳定性较差，而纳米结构的引入可以通过原子弛豫降低界面自由能，增强非晶材料的热稳定性，同时可以提高表面与细胞的有效接触面积，增强其生物相容性。因此，纳米结构与非晶材料的结合是解决块体非晶合金（BMG）应用局限性的一种有效方法。综述了BMG和纳米非晶（NG）的特点及其在生物医学中的应用，介绍了NG的优越性能以及主要制备方法，并将合金、BMG和NG在生物医学中的应用做了简单比较，展示了NG在生物医学一些特别领域的独特应用和光明前景。此外，就NG目前遇到的困难挑战和未来发展方向进行了展望。
医疗 2024年06月06日
金属基纳米药物及其免疫调控效应

金属基纳米药物及其免疫调控效应

摘要:金属基纳米材料在生物医学领域中具有重要的应用前景, 对肿瘤、细菌感染、流行病、炎症等疾病的防治和诊断至关重要. 随着金属免疫学逐渐受到广泛关注, 为了充分发挥金属基纳米药物的免疫调控作用, 需对其相关机制进行系统性的深入研究. 本文基于金属基纳米药物独特的生物学效应, 综述了其在免疫调控中的应用, 主要包括以下几个方面: (1) 免疫调节性金属基纳米药物的组成及其在各种疾病防治中的应用; (2) 金属基纳米药物介导免疫应答的机制; (3) 金属基纳米药物与生物系统相互作用及其分析方法. 在此,我们分别从金属基纳米药物介导先天免疫信号转导、调控适应性免疫应答和诱导黏膜免疫反应三个方面详细阐述了这些金属基纳米药物与主要免疫系统组分的作用. 此外, 我们还特别关注了金属基纳米药物在免疫调节过程中与生物分子、细胞器、细胞和组织之间的相互作用, 并总结了相关的分析方法. 最后, 我们对金属基纳米药物在免疫调控应用研究中的不足进行了讨论和展望, 并对其在免疫调控和临床转化中面临的挑战以及该领域的未来发展趋势进行了讨论.
医疗 2026年01月07日
磁性功能支架用于骨组织工程的研究进展

磁性功能支架用于骨组织工程的研究进展

摘要:支架引导再生在创伤、肿瘤、切除等引起的严重骨缺损的治疗和修复中起着至关重要的作用。目前发展的磁性功能支架已被证明自身或者结合外部磁场可以影响细胞代谢行为，通过磁性环境来促进骨组织再生。特别是其结合外部磁场的作用，可以有效远程控制药物释放和激活细胞表面通道，介导一系列成骨相关通路，诱导细胞分化，促进组织生长、骨缺损再生等反应。同样，磁性支架在热疗、磁共振成像、靶向递送等方面也有着广泛的应用潜能。磁性支架可提高骨组织工程效率，为骨缺损的修复提供了一定保障。本文综述了磁性支架的复合、制备技术、促进骨再生的机制，以及磁场和磁性支架的协同功能，并总结了几种磁性功能支架在骨组织修复工程领域中的研究及应用。
医疗 2024年05月28日
柔性压电复合材料的医学应用

柔性压电复合材料的医学应用

摘要：内源性电场广泛存在于生物体中, 与组织重塑和生长密切相关。目前, 电刺激疗法已被用于治疗颈椎病和风湿性关节炎等. 然而, 笨重的电子设备为患者带来不便, 限制了电刺激在生物医学中的应用。柔性压电复合材料可以实现快速的力电转换, 是自供电电子设备的理想材料. 此外, 压电材料能够实现原位电刺激, 促进组织再生。为了促进对柔性压电复合材料在医学领域的进一步应用, 本文综述了柔性压电复合材料的相关内容。首先, 归纳了柔性压电复合材料的材料构成, 并对增强压电特性的途径和机理进行总结; 然后, 简要介绍了常用的制备工艺和生物医学领域的应用; 最后, 总结了柔性压电复合材料在医学应用的前景, 并对未来发展进行了展望。
医疗 2024年05月17日
骨科用钛合金表面改性技术与生物相容性研究进展

骨科用钛合金表面改性技术与生物相容性研究进展

摘要: 钛合金因其优异的耐腐蚀性能和良好的生物相容性，在骨科修复领域得到广泛应用。对国内外骨科用钛合金表面涂层制造技术及其相容性的研究进展进行了总结，重点介绍了等离子喷涂、阳极氧化、热氧化、微弧氧化等处理方法的最新进展，并对钛合金表面涂层种类及组织相容性、血液相容性、力学相容性等进行了分析。
医疗 2024年07月24日
医用微流控芯片研究进展

医用微流控芯片研究进展

摘要：近年来, 随着社会经济的飞速发展, 新型科学技术层出不穷, 微流控芯片因具有试剂消耗量少、能耗低、反应速度快、高通量化、液体自驱等独特优势, 已经发展成为集生化、医学、电子、材料及其交叉学科的研究热点。微流控技术(microfluidics)是在微电机加工系统(MEMS)技术基础上发展而来的, 是在微米级微管中精确操纵微量流体的技术手段。随着柔性材料(纸、光子晶体膜)和复杂加工工艺(飞秒激光、双光子3D打印等)的不断发展, 微流控芯片已走向多功能高度集成的技术革新路线。其发展日新月异, 目前有关微流控芯片的综述性报道层出不穷, 但是对最新的微流控芯片特别是在医学领域中的应用仍然较少。本文对微流控芯片在医学领域的应用进行了全面而深入的总结, 主要综述了微流控芯片制备的前沿方法、检测手段以及在医学领域的相关应用, 并展望了微流控芯片面临的主要挑战和未来发展方向。
医疗 2024年05月17日
用于软骨下骨修复的镁基支架

用于软骨下骨修复的镁基支架

摘要：骨关节炎（osteoarthritis，OA）作为一种可以导致残疾的退行性疾病，常累及软骨下骨。受损的关节软骨和软骨下骨很难自愈，用于功能修复的组织工程支架是一种有前途的治疗方法。近年来，镁合金因其良好的机械和生物学性能被视为可降解多孔支架有希望的候选者。然而，目前对于适用于软骨下骨缺损修复的镁基支架的结构设计和优化方案还没有定论。归纳了镁合金用于骨软骨支架的研究进展，包括多孔支架的制造方法；添加合金元素和表面改性的优化策略；参数化与非参数化的结构设计；镁基支架的机械、降解和生物学性能及其影响因素。讨论了未来研究的潜在方向。旨在为多孔镁基支架的开发和临床应用提供参考。
医疗 2024年07月19日