腰带型人体微环境可视化监测系统柔性集成与可穿戴应用研究

摘要:微电子系统的创新功能设计及其柔性集成封装是推进智能可穿戴设备在主动健康监测领域应用发展的核心动力. 本研究采用控制处理芯片、温湿度传感器、信号采集与无线传输模块以及光纤等光/电子元器件和功能模块设计与开发了一套温湿度数据可视化监测系统,并基于超低模量有机硅非水凝胶和3D间隔织物为主要材料复合制备了一种兼具本征和结构柔性的可拉伸电路板对其实现了一体柔性集成与封装,发展得到了一款可穿戴人体微环境(数据)可视化监测功能腰带. 所使用的新型有机硅非水凝胶复合织物材料杨氏模量和抗弯刚度分别仅为0.113 MPa和114.680 mN·mm,在充分保留原织物基底柔软顺应性的同时,还有效地引入了有机硅类材料固有的优异生物相容性、疏水性和电绝缘性,并实现了断裂拉伸强度和断裂拉伸率等力学性能的进一步增强,分别提高了48.775%和22.507%. 经其集成与封装得到的人体微环境可视化监测功能腰带采用假人进行穿戴模拟测试,通过可拉伸光纤显示板颜色变化成功地实现了人体微环境温湿度变化情况实时探测和监控. 该功能腰带还可通过与手机和电脑等设备进行连接,实现人体微环境数据的移动监测和云存储,在老年人卧床护理等特殊护理领域显示出优异的应用潜力.

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。

功能涂层在生物医用纤维材料中的研究进展

摘要:作为一种先进的表面改性技术,功能涂层为纤维材料在抗菌防护、监测诊断及治疗康复等生物医疗领域的应用提供了有力支撑。系统综述了功能涂层在生物医用纤维材料的最新研究动态,着重从技术原理、功能结构和多场景应用等方面展开剖析。在生物医用领域,功能涂层的研究聚焦于改善纤维材料与生物组织接触的生物相容性,以及提升纤维材料修复生物组织等特定生物医用属性。随着精准医疗和个性化医疗需求的增长,功能涂层技术正朝着智能化、动态响应的方向发展,pH 敏感、温度响应、酶触发等智能涂层体系不断涌现,为生物医用纤维材料赋予了环境自适应能力。从抗菌防护、监测诊断、治疗康复及多功能复合集成4 个应用维度展开论述。为进一步提升纤维材料在生物医用领域的应用水平,未来的研究方向需聚焦在智能化材料开发和多功能化集成等方面,并不断提升纤维材料的生物与环境适应性,以推动功能涂层与纤维材料的协同发展。

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。

介观尺度核酸超结构及其应用

摘要:介观尺度核酸超结构是由碱基互补配对和定向折叠所形成的具有特定形貌和功能的近微米尺寸组装体. 面向介观尺度功能核酸超结构发展中的关键挑战,本综述重点讨论了边界约束核酸自组装和边界非约束核酸自组装范式在结构基元设计、组装方法学、热力学和动力学调控等方面的共性与差异,旨在推动核酸材料在微米尺度、复杂拓扑方向的发展,为提升组装产率和精度提供策略指导. 还系统性总结了核酸超结构与无机化合物、脂质体等功能材料的多尺度集成机制,展现了核酸超结构突破传统功能材料加工极限的潜力. 此外,动态核酸结构的可编程相互作用及多刺激响应机制可以突破传统静态结构的局限性,进一步实现了仿生机械等复杂运动的精准调控. 基于这些突破性进展,本综述展望了介观尺度核酸超结构在合成生物学、纳米光电器件等领域的应用机遇,为跨越从微观到宏观的尺度鸿沟提供了全新的技术路径.

益生菌/黑磷纳米片复合材料在肠炎治疗中的应用

摘要:长期暴露在重金属离子环境中或误食过量重金属离子都会导致重金属离子在肠道富集,进而引发肠道部位发生持续性的炎症,严重的甚至会导致其他器官发生病变. 因此,在肠道受损部位高效且持续性的清除重金属离子是治疗这一类疾病的关键. 为此,本研究设计、制备了一种益生菌/黑磷纳米片复合材料, 实现了肠道部位重金属离子的高效且持续性的清除,并且能够有效修复受损肠道. 通过静电相互作用将氨基封端的聚乙二醇(NH2-PEG2000-NH2)修饰在黑磷纳米片(black phosphorus nanosheets,BPs)表面,随后聚乙二醇化的黑磷纳米片通过酰胺缩合反应与鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG,LGG)结合,构建BPs-LGG益生菌/黑磷纳米片复合材料. 在重金属离子诱导的肠炎小鼠模型中,口服递送BPs-LGG后,鼠李糖乳杆菌能够将黑磷纳米片靶向递送至肠道受损部位并长期定植,从而在肠道受损部位持续、高效地清除重金属离子并缓解炎症. 该治疗策略具有良好的生物安全性,为治疗重金属离子引起的肠道疾病提供了一种安全、有效的思路.

快速起效抗抑郁药物研究进展

摘要:抑郁症作为一种全球性健康危机, 其高患病率以及致残性等特征使得现有临床治疗体系承受着巨大压力. 传统抗抑郁药物大多基于单胺类神经递质假说, 因其起效慢、缓解率低和治疗周期长等问题, 临床需求远未满足. 因此, 亟需开发传统神经递质调节机制以外、兼具速效性与安全性的新型治疗手段. 以N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂氯胺酮为先驱的谷氨酸能药物, 因其可在数小时内显著缓解抑郁症状, 成为抗抑郁治疗新方向的代表. 本文聚焦当前快速起效抗抑郁药物的研发前沿, 系统介绍艾司氯胺酮鼻喷剂、单胺-谷氨酸多靶点调节药物AXS-05和以裸盖菇素为代表的致幻剂类药物, 并梳理分析其突触可塑性调节作用、多靶点协同效应和各自的局限性, 以期对新型速效抗抑郁药物研究的思路及研发策略有所裨益.

抗菌聚丙烯的制备及应用研究进展

摘要:介绍了天然、有机、无机抗菌剂的抗菌机理及优缺点;从复合制备法、后加工处理法(涂覆与浸渍)和熔融共混法等方面,综述了典型抗菌聚丙烯材料的制备研究进展;总结了近年来抗菌聚丙烯在包装材料、纤维制品及医用医药领域的应用。通过分析和梳理现阶段抗菌聚丙烯材料亟须解决的问题,对未来抗菌聚丙烯材料的主要发展趋势进行了展望。

非侵入式运动想象脑机接口主动运动康复技术发展趋势

摘要:脑卒中导致的高致残率已成为我国公共卫生的严峻挑战,给患者家庭和社会造成了巨大的精神和经济负担。基于头皮脑电的运动想象脑机接口(MI-BCI)通过意图驱动的主动康复模式,在促进神经通路重塑方面展现出巨大潜力。当前,全球脑科学计划的布局正加速该领域的技术集成与产业转化。文章综述了面向主动运动康复的运动想象脑机接口技术的研究进展与发展现状,分析了当前面临的问题与挑战,并对未来发展方向提出了对策建议,为我国突破脑机接口核心技术壁垒、构建自主可控的主动康复技术体系提供参考与借鉴。

面向抗肿瘤的可协同光热/化疗纳米体系的构建及其药物控释行为

摘要:传统治疗肿瘤的方式包括手术、放疗和化疗。手术治疗创伤大、易复发,放疗周期过长,尽管化疗被认为是消灭肿瘤细胞的首选但其存在着明显的毒副作用,长期化疗会严重影响患者的生存质量。因而,设计一种响应型功能载体实现抗肿瘤药物的高效运输及协同抑瘤在临床上具有广阔的前景。本文以CuS 为光热剂,采用溶剂热及去模板法在CuS 表面包被上介孔二氧化硅(mSiO2),借助mSiO2 的大比表面积制备出高负载盐酸阿霉素(DOX) 的纳米药物体系CuS@mSiO2-DOX。XRD、UV-vis、SEM、TEM 及DLS 结果证实成功的合成了颗粒尺寸约为300~400 nm 的CuS@mSiO2-DOX 纳米体系, 且DOX 的负载效率可高达99.76%。CuS@mSiO2-DOX 在pH=5.5、45℃ 的条件下24 h 时药物释放率达到63.44%,相比正常生理环境(pH=7.4、35℃) 释放率提高了近20 倍,呈现出明显的pH 及温度响应释放特性。对纳米载药体系CuS@mSiO2 的光热性能及体外细胞毒性进行了测试,结果显示CuS@mSiO2 表现出良好的光热稳定性、光热转换效率达到31.67%,且对正常的人肝细胞(HL-7702) 呈低毒性。CuS@mSiO2 纳米体系具有较好的生物相容性、良好的光热转换及载药性能,吸附DOX 后体系表现出优异的pH 及激光响应型药物控释性能,在联合光热-化疗协同抗肿瘤领域有望得到广泛应用。