碳点药物载体在肿瘤治疗中的应用进展

摘要:碳点是一种新型的零维碳基纳米材料,具有小尺寸、低毒性以及表面易于功能化等诸多优点。碳点的出现为靶向递送药物实现癌症治疗提供了新思路。本综述系统阐述了碳点作为载体在药物递送方面的应用进展。首先,阐述了碳点的分类以及合成方法;其次,总结了国内外近年来基于碳点的不同种类药物(化疗药物、光敏剂、光热剂等)的递送研究进展;最后,对现阶段面临的挑战和应用前景进行了探讨,以期为从事碳点在药物递送方面研究的科研人员提供一些思路。

医药合成生物制造

摘要:中国医药工业发展取得巨大进步,但也面临技术革新和产业升级的重大挑战。综述了合成生物制造技术体系,重点剖析了其以可再生原料、绿色工艺与原子经济性为核心的显著优势。在此基础上,详细阐述了合成生物制造在化学原料药、现代中药活性成分及蛋白、抗体等大分子药物合成中的创新应用与实践进展。尽管该领域前景广阔,但仍存在技术转化效率不足、跨学科协同壁垒及全链条整合度不高等关键问题。为此,应加强人工智能辅助的酶设计与代谢路径优化,并深化与材料、工程等学科的融合,以构建新一代生物制造技术平台。总之,合成生物制造是推动中国医药工业迈向更精准、高效、智能发展,构筑全球核心竞争力的关键引擎与必然路径。

生物来源蛋白纳米递药系统研究进展:以白蛋白、丝素蛋白和玉米醇溶蛋白为例

摘要:传统给药剂型的药物生物利用度低,且难以实现缓释、定向给药,因此迫切需要开发新的剂型以满足临床需求。纳米递药系统具有可实现靶向给药的特点,引起了人们的广泛关注。其中蛋白质纳米递药系统可显著改善药物的水溶性和稳定性,降低药物的使用剂量以减轻副作用,生物相容性高并且在体内可降解,是一种具有潜在开发价值的生物有机材料。其中,白蛋白纳米粒、丝素蛋白纳米粒、玉米醇溶蛋白纳米粒3 种不同生物来源的蛋白纳米粒是极具代表性的蛋白质纳米递药系统。本综述介绍了上述3 种蛋白纳米粒的特点、制备方法和应用现状,并讨论了当前研究中存在的难题和可能的解决方案,为进一步开展基于蛋白质纳米粒的新药研发工作提供一定的参考。

自驱动技术与植入式心脏电子医疗器件

摘要:传统的植入式心脏电子医疗器件电池寿命有限,难以为患者提供长期、不间断的监测和治疗,自驱动技术的出现解决了这一难题。介绍了自驱动技术的类型和原理,从供能、传感和电刺激3个方面回顾了自驱动技术在植入式心脏电子医疗器件中的应用,从自驱动植入式心脏电子医疗器件能源的收集和存储管理、植入物的长期生物相容性、电刺激的生物学效应3个方面展望了自驱动技术与植入式心脏电子医疗器件未来的发展方向。

基于肌肉协同特征的康复机器人辅助踏步运动关节角度估计

摘要:针对脑卒中患者肢体与康复机器人交互协同性差和动作不自然的问题,提出一种基于肌肉协同特征(Temporal-spatial muscle synergy feature,TSMS)、双向长短期记忆网络(Bi-directional long short-term memory, BiLSTM)与注意力机制(Attention)四肢多关节角度连续估计算法(TSMS-BiLSTM-Attention)。设计制作床上四肢协同康复机器人,并建立康复机器人上肢和下肢模块的运动学模型。采集人体踏步运动的上肢和下肢表明肌电信号(Surface lectromyography,sEMG)和惯性传感器信号(Inertial measuring unit,IMU)。利用非负矩阵分解提取人体踏步运动中的静态肌肉协同特征,并确定4 种肌肉协同模式。提出肌肉协同特征的TSMS-BiLSTM-Attention关节角度估计模型,用以估计运动中的四肢关节角度,并采用带异常值的非负矩阵分解算法对sEMG 信号实时提取肌肉协同特征。通过IMU测量的欧拉角与四肢运动学模型计算关节角度的测量值。基于TSMS-BiLSTM-Attention模型提取sEMG 信号的时空信息,建立四肢sEMG 信号与关节角度序列间的映射关系。招募了7 名受试者开展踏步运动实验,并整理、分析了相关实验数据。结果表明基于肌肉协同特征的关节角度估计表现显著优于时域、频域和时频特征,关节角度估计的决定系数分别为0.92、0.88、0.86 和0.91。对提出的踏步运动关节角度估计模型在床上四肢康复机器人上进行验证,在主动康复训练中,髋关节、膝关节、肩关节、肘关节在线回归的均方根误差分别为3.56°、2.11°、2.36°和3.39°,相对分析误差分别为5.63°、10.13°、7.92°和7.24°。

DNA存储的关键技术:编码、纠错、随机访问与安全性

摘要:DNA信息存储是一种利用DNA分子作为数据载体的新型存储技术,通过合成特定序列的DNA来编码信息,并通过测序技术实现数据的读出。相比于传统的磁性、光学和电子存储介质,DNA存储在存储密度、数据保存时间和能源效率等方面具有显著优势,且不易受电磁干扰的影响。随着全球数据总量的猛增,DNA存储以其高效的存储能力、潜在的低维护成本和易于合成的化学特性,逐渐成为研究热点。本文首先介绍了DNA存储的基本流程,然后综述了DNA信息存储涉及的关键技术,尤其是编码策略、纠错技术、随机访问及DNA信息加密的研究进展。探讨了当前DNA存储技术的发展现状和主要挑战,如高成本、写入和读取速度慢等问题,并提出了可能的技术改进方向。并展望了DNA存储未来的发展前景,强调其在大数据时代的潜在应用和革命性影响,指出了实现商业化应用所需解决的关键技术瓶颈。

细胞治疗药物:进展与展望

摘要:近年来,细胞作为一种新型药物,在疾病治疗中取得了巨大进展,尤其在多种难治性疾病治疗中获得了前所未有的成功,迅速成为全球的研究热点。文章介绍了细胞治疗的概念及其发展现状;根据细胞治疗药物的分类,系统总结了不同类型细胞作为药物在相应疾病治疗中的研究亮点;最后,对我国细胞治疗领域的整体发展趋势进行展望,特别关注了在基础研究、细胞药物化、工艺研发,以及政策层面如何进一步推动细胞药物的临床转化应用和产业化。

静电纺丝技术在骨组织修复中的应用进展

摘要:静电纺丝技术是制备骨组织工程支架的有效方法。介绍了静电纺丝技术的装置及基本原理,总结了溶液静电纺丝、熔融静电纺丝和离心静电纺丝的优缺点及适用范围。 综述了静电纺丝技术制备的天然纤维、合成纤维、复合纤维在骨组织工程中的应用进展,并指出了各自的不足之处,讨论了改进方法。同时,简要分析了静电纺丝技术在骨组织工程领域的发展方向。

热喷涂技术在骨植入医疗器械领域的应用及展望

摘要: 热喷涂是一种用于材料表面改性和损伤修复的涂层制备技术, 具有工艺流程短、操作简单、设备灵活和大规模制备的特点。随着热喷涂技术和材料的不断发展创新,在骨植入(如髋关节、膝关节、踝关节和肩关节等)医疗器械应用领域中,借助热喷涂技术成功制备出了具有生物相容性和独特特性(如耐磨损、耐腐蚀和抑菌)的生物涂层。介绍了适用于生物涂层材料的热喷涂制备技术,总结了各类喷涂技术的原理、特点及优缺点; 然后重点介绍了目前4种常用的生物涂层材料,其中包括羟基磷灰石、金属Ti、氧化物(TiO2 、ZrO2和Al2O3)和生物活性玻璃,并详细阐述了每种材料的应用特点和局限。最后,总结了热喷涂涂层在骨植入医疗器械应用中的技术发展方向和研究重点。

植入式脑机接口技术向医疗器械转化的问题与挑战

摘要:该文回顾了过去几十年脑机接口技术取得的成果,以及脑机接口科研成果向临床医疗器械转化过程中,将会面临的挑战。对此,该文首先介绍了脑机接口技术常用的信号源,包括脑电图、皮层电图和皮层内电信号及其特点;其次叙述了对商用脑机接口产品的解码能力和信息双向闭环的考量,讨论了目前脑机接口商用机设计中存在的稳定性、生物相容性挑战;最后阐述了植入式脑机接口向医疗器械转化过程中,产业化发展的政策、资金和技术路线的协同发展问题。