生物医药用单原子催化剂的限域载体及其调控机制

摘要:自2011年由我国科学家提出“单原子催化”概念以来, 单原子催化剂在能源、环境以及生物医药领域显示出巨大的应用潜力. 相比于纳米粒子或纳米团簇, 单原子催化剂具有最大化的原子利用率、独特的电子结构以及增强的催化活性/选择性等优势. 尤其在生物医药领域, 金属基单原子催化剂具有一个显著优势, 即在复杂的生理环境下不会产生由大量金属离子聚集引发的生物毒性. 本文将评述近年来国内外研究者在生物医药用单原子催化剂的限域载体类型、性能调控机制及其在生物医药领域应用方面的最新研究进展. 首先, 着重介绍单原子催化剂的限域载体类型和催化性能调控机制. 然后, 通过具体实例阐明单原子催化剂在各种重大疾病诊疗以及生物传感等方面的研究进展. 最后, 展望生物医药用单原子催化剂的发展和面临的挑战. 本文旨在加深人们对单原子催化剂的调控机制以及生物学效应的理解, 并推动单原子纳米医学的发展.

纳米硒的功能设计及其在肿瘤精准治疗中的应用进展

摘要:纳米硒作为一种新型单质硒,与有机硒和无机硒相比具有更高的生物利用度,更强的生物活性和更低的毒性,并且具有抗氧化和抗肿瘤的作用。概述了纳米硒在生物医药中的应用,包括纳米硒用于化疗、放疗、放化疗以及其他临床药物的增敏,纳米硒的功能化和靶向修饰增强抗肿瘤效果,含硒纳米材料在抗肿瘤中的应用,纳米硒的毒理学,介绍了纳米硒制剂产业化发展情况。

肝癌经动脉介入治疗相关栓塞材料研究进展

摘要: 原发性肝癌是全球发病率、致死率均居前列的消化道恶性肿瘤, 超70%患者初诊时已失去根治性手术机会。经动脉介入栓塞治疗是不可切除肝癌的核心治疗手段, 其中栓塞材料直接决定治疗效果与安全性。临床常用栓塞材料以罂粟乙碘油、常规栓塞微球为主, 在中晚期肝癌治疗中应用广泛, 但仍存在栓塞效果有限、靶向性不足、功能单一等问题。近年来,放射性微球、智能响应型水凝胶等新型材料快速发展, 极大丰富了肝癌经动脉介入栓塞治疗的材料体系。系统综述液体栓塞剂(包括罂粟乙碘油、水凝胶等)和固体栓塞剂(包括载药微球、空白微球、放射性微球等)的性能特点、研发进展及临床应用, 为临床合理选用及新型介入栓塞材料的研发与优化提供参考。

有色金属基材料在生物医学中的应用现状

摘要:人类使用生物医用材料的历史悠久,最早可追溯到公元前3 500 年古埃及人利用棉花纤维缝合伤口。生物医用材料的种类繁多,有色金属基材料是其中的一个重要选择。近些年来,有色金属基材料因其优异的生物相容性、力学特性和光热转换性等特点被广泛应用于生物医学领域,在推进患者护理上表现出巨大的潜力。归纳了有色金属基材料在介入类耗材、癌症治疗、精确诊断及生物传感方面的研究成果,包括钛、镁、钽、金、铋、铜、铂等一些元素及其合金的应用形式,总结了它们在临床实践中的特点与当前的研究重心。最后展望了有色金属材料在生物医学工程中未来发展的几个可能的方向。

可印刷柔性传感器在人体健康监测中的研究进展

摘要:随着可穿戴技术的迅速发展,可印刷柔性传感器作为一种创新的传感器制备方法,已在人体健康监测领域取得了显著的研究进展。本文综述了可印刷柔性传感器在人体健康监测中的研究现状,从印刷方式、传感机制以及材料性质等角度出发,并结合可印刷柔性传感器的灵敏度、稳定性、重现性等方面对目前的可印刷柔性传感器展开了系统的总结。最后,进一步讨论了可印刷柔性传感器在新型可穿戴电子设备和人体疾病防控等领域的应用,并展望了可印刷柔性传感器在实际应用和发展过程中面临的一些挑战。

生物陶瓷材料的3D打印技术现状

摘要:3D打印技术在小批量、个性化定制方面具有较大优势,因而在生物医用领域备受关注。可供3D打印的耗材已涵盖高分子、金属、陶瓷和衍生材料等多种类型。生物医用陶瓷熔点高、韧性差,是最不容易应用于3D打印的材料。文章综述了以陶瓷粉体、陶瓷浆料、陶瓷丝材、陶瓷薄膜等不同原料形态为耗材的3D打印陶瓷制备工艺进展,并对SLS、3DP、DIW、IJP、SL、DLP、FDM、LOM等不同工艺制备陶瓷的表面粗糙度、尺寸大小、致密度等参数进行了对比。文章还总结了3D打印生物陶瓷在骨组织工程支架和口腔修复体等硬组织修复领域的临床应用现状。综合比较,SL陶瓷增材制造技术的制造精度和成形质量高,且能制备较大尺寸零件,还可以通过掺杂微量营养元素以及表面功能性修饰来赋予生物陶瓷更好的生物学性能、力学性能乃至抗菌、肿瘤治疗等功能,具有较明显的优势。3D打印制备的生物陶瓷相比传统减材制造工艺,制备的骨组织工程支架和口腔修复体不仅力学性能好,而且具有更优秀的生物相容性和骨传导性等。

深度学习在生物医学领域中的应用简介

摘要:深度学习是人工智能领域中的一种新兴技术, 已在生物医学科学领域展现出巨大的潜力. 本文总结了深度学习的算法、原理和应用. 深度学习模型包含多个层次, 能够从数据中进行分层特征学习. 与传统的机器学习相比, 深度学习在自动特征提取、抗噪声能力、泛化能力和多功能性方面具有优势. 深度学习已成功应用于基因组学、转录组学、蛋白质组学、药物发现和疾病生物学等多个生物医学领域的问题中. 然而, 深度学习模型的可解释性还不足, 并在多模态数据集成方面面临挑战. 解决模型可解释性并将生物学知识集成的限制将加速深度学习技术转化为临床实践. 总的来说, 深度学习正在通过从大型生物医学数据中获取新的见解, 并改变生物医学研究和转化领域. 网络架构、可解释性和训练方法的持续进步将进一步释放深度学习推进人类健康发展的巨大潜力.

可降解锌基骨植入材料及其表面改性研究进展

摘要:医用锌及锌合金有望成为新一代可降解骨植入物材料来促进骨缺损的修复。概述了可降解医用锌基材料的优势,包括较好的生物安全性和抗菌效果、能促进植入部位周围血管和新骨的生成以及骨相关基因的表达能力。在此基础上,从基底材料、细胞种类及实验结果等方面系统总结了近年来关于可降解医用锌基材料生物相容性和降解行为的研究。同时,归纳了可降解医用锌在临床修复骨缺损方面所面临的主要问题和挑战,包括较差的力学性能和较强的细胞毒性。可降解医用锌较差的力学性能可以通过合金化进行改善,概述了多种新型医用锌合金的力学性能及其生物相容性。表面改性是提高可降解医用锌基表面生物相容性和调控降解的有效手段。从基底样品、表面改性手段、使用的细胞或动物模型以及细胞相容性和降解行为等方面,综述了近年来可降解锌基骨植入材料表面改性的研究现状,提出了可降解锌基骨植入材料表面改性目前所面临的难点问题,包括传统表面改性手段加剧了锌离子的释放或在表面改性后可降解医用锌的生物相容性改善功效不足,以及未来的发展方向。

微纳电子器件在疾病微创诊断与治疗中的研究进展

摘要:随着微纳加工技术和新材料工艺的不断创新, 应用于疾病诊断和治疗的电子器件呈现出小型化、柔性化和多功能化的发展趋势. 在医学诊断和治疗领域, 微创电子器件发挥着越来越重要的作用. 微创诊断电子器件提供了靶向引导、手术监控和连续性诊断等功能, 为组织病变的原位诊断提供了有效手段. 微创治疗电子器件通过个性化调控的方式, 为疾病治疗提供了多种选择, 显著降低了患者的生理损伤和术后风险, 提高了患者的康复速度. 本文综述了应用于组织病变微创诊断与治疗的微纳电子器件的类型、特征及其设计思路, 并从生化诊疗和物理诊疗技术的角度对其进行技术分析. 最后, 讨论了目前微纳电子器件在疾病微创诊断和治疗应用中面临的挑战与机遇.

新型抗菌材料的抗菌作用及机制研究进展

摘要:抗生素的使用致使许多细菌产生耐药性,这对人类和动物的健康造成了严重威胁。新型抗菌材料不仅可以有效灭活抗生素耐药细菌,还不会使细菌产生耐药性,使其成为解决这个问题的有效方法。目前,已经研发出了各种新型抗菌材料,如天然抗菌化合物、光催化抗菌材料等,其均具有抗菌效果好、价格低廉、污染小以及生物相容性高等优点,并且科研人员们也结合最新技术对其抗菌机制展开了深入研究。因此,本综述系统介绍了新型抗菌材料的最新研究进展及抗菌机制,对该领域存在的问题进行了论述,并对发展前景进行了展望。