双金属纳米酶的酶模拟催化活性和生物医学应用研究进展

摘要: 双金属纳米酶的研究标志着纳米酶从单一组分迈向多元协同的新阶段, 相较于单金属纳米酶, 双金属体系通过组分间电子协调与几何效应, 在催化效率与反应特异性方面展现了显著优势. 本综述系统性梳理了双金属纳米酶的最新研究进展, 重点探讨了其催化活性的协同调控机制. 在催化机制层面, 组分设计优化借助d 带中心优化反应路径; 尺寸效应诱导表面原子配位重构; 形貌调控凭借暴露特定的晶面与界面工程增强底物选择性. 这些调控策略赋予了双金属纳米酶模拟过氧化物酶、氧化酶等天然酶催化活性的能力, 促成多酶级联的高效协同. 在生物医学应用方面, 抗感染治疗中通过产生活性氧破坏细菌生物膜结构, 针对肿瘤环境特点进行靶向治疗, 借助氧化还原系统调节实现创面快速修复. 本综述旨在通过明晰上述策略中组分协同、尺寸效应与形貌工程之间的构效关系, 揭示双金属纳米酶的电子结构调控规律与界面效应协同机制, 为面向抗感染治疗、肿瘤催化治疗及组织修复等生物医学应用的高性能双金属纳米酶的高效、稳定及生物相容性设计提供理论依据.

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 打印微孔钛人工腕关节的设计与临床应用

【摘要】目的:自行设计3D 打印微孔钛人工腕关节,经医院伦理委员会批准后,观察临床效果。方法:自2019 年2 月至2020 年11 月,收治类风湿性腕关节炎4 例,枪伤致腕关节开放性部分缺损1例,骨性腕关节炎1 例,均采用个性化3D 打印微孔钛人工腕关节置换术治疗。纳入标准: 腕关节炎疼痛明显,需要行全腕关节融合,腕骨严重缺血坏死、塌陷。排除标准: 腕关节结核或化脓性感染,全身情况差,合并严重并发症。术前、术后评估测量腕关节疼痛( VAS) 评分,腕关节活动度( 屈伸、尺桡偏、旋转活动度) 以及握力,采用配对资料比较的秩和检验进行统计学分析。结果:患者均获随访,时间12. 5( 2. 7,19. 5) 个月。末次随访时: VAS 评分由术前的47. 5 ( 45. 0,60. 0) 分减少为0 ( 0,2. 5) 分( Z =- 2. 232,P < 0. 05) ; 握力由术前的7. 00( 3. 0,9. 0) kg 增加到术后17. 5( 11. 5,20. 0) kg( Z = - 2. 201,P < 0. 05) ; 腕关节活动度中屈曲、尺偏和桡偏较术前明显改善( Z = - 2. 214,- 2. 041,- 2. 333,均为P < 0. 05) ,背伸、旋前和旋后改善不明显( P > 0. 05) 。关节假体均无松动及脱位。结论3D 打印微孔钛人工腕关节治疗重度腕关节疾病初期临床观察效果良好,病人满意。

基于智能手机的可视化生物传感器在即时检测中的研究进展

摘要:人体生理指标是衡量健康与否的重要标准。传统的检测方法通常要求单独的实验室、复杂的操作流程且耗费较长的检测时间,难以满足快速诊断和居家健康监测的需求,因此亟需开发便携、快速和精准的现场检测技术。即时检测(Point-of-care testing, POCT)区别于传统实验室检测的主要特征是不需要实验室繁杂的分析过程即可实现生物分子的快速原位检测。智能手机作为日常生活广泛使用的通讯工具,具有独立的操作系统,内置存储功能,还配备高清摄像头,在POCT 可视化检测方面有巨大的应用潜力。将各种生物传感技术与智能手机相结合已经发展成为POCT 领域的一个新方向。本文对近年来基于智能手机的可视化生物传感器在POCT 中的研究进展进行了评述,包括比色传感器、荧光传感器、化学发光传感器和电化学发光传感器等,总结了目前基于智能手机可视化生物传感器在POCT 应用中面临的问题,并对其未来发展前景进行了展望。

增材制造医用多孔钛合金研究与应用现状

摘要:钛合金具有良好的力学性能和生物相容性,被认为是一种理想的植入体材料。但致密钛合金的弹性模量较高,在植入人体后与骨之间存在应力遮挡现象,易引发植入体松动。采用增材制造技术制备的多孔钛合金能够很好地解决这一问题。从多孔结构的设计方法与增材制造的原理入手,综述了增材制造多孔钛合金在力学性能方面的研究现状以及在生物医疗领域的研究与应用进展,并对其未来的发展趋势进行了展望,指出今后可在以下4方面对医用多孔钛合金展开深入研究:1)研发更先进的成型设备以提高多孔钛合金的成型质量与成型效率;2)对多孔结构进行仿生化设计,将高力学性能与高生物性能有机结合;3)通过对Gibson-Ashby模型进行修正,可获得更为准确的力学性能预测结果;4)开发新型钛合金材料以提高多孔钛合金的生物相容性。

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。

用于神经递质检测与生物成像的有机小分子荧光探针

摘要:神经递质作为介导神经元间信息传递、调控神经环路及维持脑功能稳态的关键信使分子, 其动态监测对解析神经生理/病理机制具有重要意义. 有机小分子荧光探针以其优异的结构稳定性、生物相容性、识别机制的可设计性, 以及发光特性的灵活可调性, 为神经递质的检测和成像提供了理想的方式. 此文从有机小分子荧光探针的分子设计策略、共价/非共价识别原理、信号转导机制, 以及生物成像性能等方面出发, 对神经递质荧光探针的最新研究进展进行综述. 在此基础上, 对当前探针的局限性进行了深入分析, 并对未来新型探针的设计方向进行了展望, 旨在为新一代高性能神经化学探针的研发提供理论框架与路线图, 以促进神经科学和临床诊断技术的发展.

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。

无机金属声敏剂在肿瘤声动力治疗中的应用现状

摘要:随着纳米医学技术的蓬勃发展,声动力治疗(sonodynamic therapy,SDT)作为一种新兴的非侵入性治疗方法,凭借其能对肿瘤深部进行治疗且对周围组织损伤小的特点,逐渐成为研究的热点。声敏剂是SDT中不可或缺的组成部分,因其结构和性质直接决定SDT的效果。与传统有机声敏剂相比,无机金属声敏剂具有稳定性高、形态可控且在人体内循环时间长的优势,这极大地扩展了其在SDT 中的研究应用。对SDT的可能机制,即空化效应和活性氧的产生进行了简要探讨;概述了无机金属声敏剂的配方设计、抗肿瘤作用机制及SDT的优化策略;讨论了SDT当前面临的挑战和未来的发展方向。以期为今后无机金属声敏剂在SDT 中的筛选提供参考。

天然多糖基自愈合水凝胶在糖尿病伤口治疗中的应用

摘要:构建天然多糖基自愈合水凝胶的原料有壳聚糖、透明质酸、海藻酸钠、纤维素等多糖大分子,通过化学交联或物理交联的方法,可形成自愈合水凝胶。根据功能的不同,天然多糖基自愈合水凝胶可分为抗菌型、抗炎型以及多功能型。糖尿病创面因血糖水平异常存在炎症反应不平衡、氧化应激失衡、血管生成不足、细菌感染风险高等问题,导致愈合困难。天然多糖基自愈合水凝胶的多功能性可根据糖尿病伤口的修复阶段和感染程度不同来选择相应的治疗方式。本文系统总结了天然多糖基自愈合水凝胶在糖尿病伤口治疗中的应用进展,为水凝胶敷料的设计提供理论支持,并为糖尿病创面治疗带来新的启发。