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。

纳米生物材料前沿进展与未来挑战

摘要:纳米生物材料领域作为21 世纪生物医药领域的战略性科技领域,正深刻重塑疾病诊疗范式并驱动全球科技竞争格局变革。梳理了中国纳米生物材料领域在产学研方面的发展现状与战略挑战,通过对比揭示中国在生物医用涂层材料、上转换成像探针材料及纳米酶等部分细分领域的领跑优势,同时指出当前存在基础研究与应用脱节、跨学科协作壁垒、监管与产业适配失衡等结构性矛盾。在新型举国体制框架下,通过借鉴成熟行业的技术跃迁经验,推演出中国纳米生物材料领域可能的三阶段演进轨迹,即从技术攻坚期的工艺突破,到产业扩张期的标准主导,最终实现全球引领期的范式革新。建议通过“临床需求反向驱动”研发模式、千亿级产业基金布局及国际标准突围策略,中国有望构建以纳米生物材料驱动的“技术-产业-治理”三位一体中国方案的生物经济模式,为高水平科技自立自强提供实践范本。

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。

DNA 数据存储——机遇与挑战

摘要: 自人类进入信息时代以来,全球信息总量飞速膨胀,为数据存储行业带来极大挑战。当前的信息存储工具存在许多缺陷,如信息密度低、使用寿命短、环境污染等,而脱氧核糖核酸(DNA)作为天然的遗传信息载体,具有信息密度高、稳定性高、保存时间长、维护成本低等优点,可能成为信息存储领域的卓越选择。尽管 DNA 存储目前面临读写成本高、速度慢、错误率高等挑战,但在某些领域也有着独特的优势,如“冷”数据存储和军事加密存储等。目前,DNA 存储的潜在发展方向主要包括在军事、航空航天等特殊场景下的应用,高容错的编解码方案,生物活体存储体系,脱离测序的信息读取方法,以及集成化的存储系统和统一行业标准等。希望在不久的将来,DNA 存储能够实现规模化应用,迎来数据存储的新纪元。

智能时代的脑科学与类脑智能研究

摘要:以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱,近10 多年来神经科学研究致力于系统性地解析神经系统的神经元类型和神经结构连接,在单细胞转录组分析、神经网络结构示踪等技术推动下取得了阶段性进展。解析人类大脑这一最为复杂的信息和智能系统,会启迪类脑智能理论和类脑智能技术,即脑科学/神经科学启发的智能理论和技术。在智能时代,脑科学研究的多学科交叉研究范式促使脑机接口、类脑智能计算等类脑智能研究领域加入脑科学。脑机接口的神经解码和编码技术为绘制人脑功能神经网络图谱提供了重要的功能研究技术和方法,并且可探索在脑疾病临床诊治上的应用。类脑计算正成为脑科学研究的一种新范式,借鉴脑处理信息和学习的基本原理发展高能效、高速和智能的新型类脑计算系统,利用发展的类脑计算系统可以加速发展脑模拟和数字大脑,促进理解大脑运行机制和治疗脑疾病,发展数字脑科学和脑医学。新近出现的脉冲神经网络智能处理器为构建大规模类脑智能计算系统奠定了基础,未来类脑超级算力极可能超过人类大脑算力,影响智能科技变革和人类社会发展。

脑机接口技术中植入式神经电极的发展与挑战

摘要:脑机接口为人脑功能研究和人机智能交互提供了重要方法, 开辟了具身智能时代生命科学与信息技术交融的新战场. 植入式神经电极作为神经元与电子设备之间的直接通讯工具, 能够在细胞尺度上记录和调制神经活动, 具有信号范围广、空间分辨率高、易于实现复杂控制等突出优势. 然而, 植入过程中的组织损伤以及组织和接口之间的机械错配等问题严重限制了神经电极的长期稳定交互功能, 迫使其从最初的刚性硅基逐渐变得柔性、可拉伸甚至规定时间内可降解. 本文综述了脑机接口技术中植入式神经电极的发展历程和研究进展, 从材料和器件角度重点介绍了具有低异物反应的神经电极的制备策略, 并讨论了植入式神经电极未来的发展趋势和可能面临的挑战.

齿科修复用氧化锆陶瓷的增材制造现状及进展

摘要:氧化锆陶瓷因其高强度、耐腐蚀、菌斑黏附率低以及良好的生物相容性和美观性,成为牙科修复用全瓷材料的理想选择。但传统的减材制造工艺材料浪费严重,微小结构加工受限,难以高效生产优质产品。而增材制造技术的灵活性和自由度,不仅能实现牙科修复用氧化锆陶瓷高效快速制备,还能满足牙科领域精准、复杂的个性化需求。本文从氧化锆陶瓷材料性能、增材制造技术及应用三个方面,归纳了牙科修复用氧化锆陶瓷的研究进展,并对相关增材制造技术进行深入探讨,特别关注了光聚合成型、材料挤出和材料喷射等关键技术在牙科修复中的应用和前景。最后总结了本文的主要观点,并对未来增材制造牙科修复用氧化锆陶瓷的研究方向和可能的挑战进行了展望。

用于乳腺肿瘤细胞三维培养的纤维-水凝胶复合支架的制备及表征

摘要:从力学性能和组成成分两方面还原乳腺肿瘤细胞的生长环境,开发了一种负载富血小板血浆的纤维-水凝胶复合结构支架。通过检测支架的元素组成和化学结构,确认支架中各组分的成功负载,并利用扫描电镜、溶胀测试和水接触角测试表征了支架的表面形貌和理化性能。研究表明:复合支架具有适用于物质传输的孔隙和利于细胞黏附的表面性能;加入纤维显著提高了水凝胶的力学性能,且复合支架具有与乳腺肿瘤组织接近的弹性模量((4.79±0.45)kPa);与二维(2D)培养和无纤维的水凝胶支架相比,复合支架上培养的乳腺肿瘤细胞增殖能力提高了33.1%,显示出细胞聚集成球的特性,并对化疗药物显示出更低的敏感性。复合支架有助于肿瘤学体外研究和预测抗肿瘤药物疗效。

冷冻电镜前沿技术与发展应用

摘要:随着冷冻电镜(Cryo-EM)分辨率革命的到来,冷冻电镜技术已成为生物大分子结构解析的核心手段。这场技术革命的背后,是多维度技术的协同发展。新兴的冷冻制样技术,尤其是亲和载网及时间分辨率的冷冻制样技术,不仅具有整合生物复合体提纯与冷冻制样、降低气- 液界面影响的潜能,还有望捕捉生物过程的瞬时构象。冷冻聚焦离子束减薄结合荧光定位与高压冷冻技术,可实现对细胞或组织样品的精准减薄,助力揭示细胞原位中的“分子社会”及生物过程的时空调控。冷冻透射电镜硬件、控制软件及探测器的不断发展,极大推进了高通量、高分辨率、自动化的电镜数据采集。近年来,人工智能(AI) 与冷冻电镜技术的深度融合,正在推进冷冻电镜技术向着捕获生物大分子动态生物过程,揭示其原位时空调控和“分子社会关系”方向飞速发展,为揭示生命本质提供了强大的技术支撑。冷冻电镜技术不仅在基础研究中具有重要意义,在药物开发等应用领域也展现出巨大潜力。本文将围绕冷冻样品制备、冷冻透射电镜及探测器硬件数据收集及AI 应用等方向展开阐述。

润滑水凝胶涂层研究进展

摘要: 随着医学技术进步, 对医用材料在生物相容性和功能性方面的要求也日益提高。 作为一种新型表面修饰技术, 润滑水凝胶涂层近年来受到广泛关注。 该文旨在从水凝胶润滑原理、 水凝胶润滑改性方式和水凝胶涂层的修饰方法3方面综述润滑水凝胶涂层的相关研究。 首先, 从关节软骨的润滑机理出发, 引出水凝胶润滑原理相关研究; 其次, 基于已有润滑理论,介绍了几类典型的水凝胶润滑改性方式, 并详细阐述了现有几种水凝胶涂层的修饰方法, 为设计水凝胶涂层提供参考; 最后, 对润滑水凝胶涂层的研究进行总结与展望。