医用高熵合金植入物研究进展

摘要:因创伤、感染、肿瘤等原因造成的骨折和骨缺损问题一直广受关注。尽管人体骨组织有一定的再生和修复能力,但单纯依靠骨再生难以完成骨缺损的修复。当下TC4钛合金、不锈钢和铬钼合金等传统医用材料与人体细胞相容性较低,因此迫切需要开发出力学性能优良、生物相容性适宜的新型生物材料来解决长期植入引起的应力屏蔽和细胞相容性差等不良反应的共同难题。由于存在鸡尾酒效应,高熵合金具有可适应性调节的力学性能和良好的生物相容性,已被广泛应用至新型医用植入物材料。从医用高熵合金元素选择、力学性能、生物性能及耐蚀性4个方面探讨了目前医用高熵合金植入物材料的研究热点及进展,并展望了未来医用高熵合金的发展趋势,为后续新型医用高熵合金植入物材料的研究提供方法、思路和理论支撑。

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。

纳米药物递送系统:胰腺癌靶向策略的新选择

摘要:胰腺导管腺癌 (PDAC)是一类进展迅速、早期诊断困难的恶性消化系统实体肿瘤,多数患者就诊时已失去根治性手术切除机会。PDAC组织中的多种细胞成分和非细胞成分组成复杂的调控网络,共同塑造了代谢异常的肿瘤微环境,导致临床化疗和免疫治疗等效果受限。纳米技术的发展为PDAC的高效药物递送和精准靶向治疗提供了新思路。本文从靶向肿瘤细胞与肿瘤微环境两个方面,综述了近年来基于纳米药物递送系统的PDAC治疗策略,并总结了本团队在相关领域的研究进展,为胰腺癌的治疗提供参考。

聚集诱导发光分子用于荧光成像治疗研究进展

摘要:聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)分子因其具有易修饰、抗光漂白能力强、荧光成像信噪比高和生物相容性好等特点,被广泛用于生物成像、生物治疗等研究领域。 基于上述特性,AIE分子被开发作为疾病诊断剂,可对病灶区域环境特异性信号识别,在疾病区域聚集并产生明亮荧光信号,定位病灶位置,这种方式可以实时原位可视化病灶,备受关注。 此外,在成像诊断基础之上,AIE分子治疗能力被进一步开发,可用作光热治疗剂、光动力治疗剂等,使成像诊断协同光治疗领域获得快速发展。 因此,本文综述了AIE分子靶向成像协同光治疗在2020-2024年间的研究现状,总结和归纳了其分子结构设计与荧光成像、光治疗效果之间的联系,展望发展方向,希望能给光诊断治疗学的发展带来新的思路。

用于高分辨率成像的肺器官芯片构建及肺炎模型应用研究

摘要:肺是人体呼吸系统的重要组成部分,气道上皮是肺与外界接触的第一道屏障,参与抵御外来的颗粒物、病原体等,可将异物以痰的形式排出体外,对维护呼吸道正常功能起到至关重要的作用。常用的体外细胞培养模型和哺乳动物模型尚不能完全模拟人体肺-气道微环境,在人体细胞与病原体相互作用研究和药物研发应用方面具有一定的局限性。该研究设计制作了一种基于微流控技术的双通道肺器官芯片,通过改进制备工艺使其能够满足高倍镜极短工作距离的要求,用于高分辨率成像;实现了模拟人体肺-气道微环境的气液界面气道上皮培养,并且能够实时观察细胞与细菌的共培养过程,为体外研究气道上皮和病原微生物的相互作用提供一个有力平台。

微流控离子浓差极化芯片研制及其生化检测中的应用

摘要:离子浓差极化(ion concentration polarization,ICP) 现象是在外加电场作用下发生在微纳交界面处的一种电富集现象,将ICP 现象与微流控分析技术相结合,可广泛应用于生化分析中带电粒子预富集、目标物分离、靶标物检测等领域。本文首先对ICP 原理及微流控ICP 芯片进行了简要介绍,梳理总结了ICP 芯片的制备技术和方法,其中重点关注了微流道结构设计、纳米结构制备与设计等方面的研究现状与进展。首先对基础单通道ICP 芯片的结构进行分析,进而对并行通道ICP芯片结构以及集成多功能的微流控ICP 芯片进行了总结和讨论,列举了ICP 芯片中纳米结构的制备方法及其优缺点。进而,讨论了优化ICP 芯片的富集效能途径,可通过引入多场耦合、阀门控制等多种手段,实现对靶标物的富集效能优化。最后,针对ICP芯片在多种带电生化样本分析检测中的应用进行综述,指出ICP芯片在匹配检测目标生物特性方面面临挑战,需要提高富集效率和选择性,解决流体控制、混合及传输问题。可以看到,微流控ICP 芯片具有处理样本流量低、分离富集效果好、检测效率高以及易于集成化和小型化等优势,在生化检测领域展示出很好的研究意义和实用前景。