表观基因组编辑的研究进展与应用

摘要:表观基因组编辑技术作为一种不改变DNA序列的基因表达与功能调控方法, 近年来在遗传疾病研究与治疗领域取得显著进展. 本文从表观基因组编辑工具的演变历程, 系统阐述表观编辑的多样策略, 包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及多重表观修饰的协同机制. 深入探讨表观基因组编辑相较于传统基因治疗在安全性、可调节性与适应证范围方面的独特优势. 总结了其在疾病相关研究及临床转化前景, 并重点分析表观编辑工具体内递送的技术挑战和未来发展趋势. 随着高效核酸递送系统的开发, 表观编辑有望发展为一种安全、高效、可调控的精准调控与基因治疗平台, 特别适用于表观遗传异常相关疾病、高度遗传异质性疾病以及需多基因同时干预的复杂疾病, 为精准医学提供全新技术范式.

纳米材料在肝癌介入治疗中的研究进展

摘要:肝细胞癌具有较高的发病率与死亡率, 作为全球高发的恶性肿瘤, 多数患者确诊时已处于中晚期, 易错失根治性治疗时机。对于中晚期不可切除的肝细胞癌患者, 经动脉化疗栓塞术是核心的介入治疗手段, 也是改善患者生存预后的关键方式, 而栓塞材料的选择是治疗的核心环节, 其性能直接决定肿瘤血管栓塞的彻底性、化疗药物的释放效率及治疗的安全性。传统栓塞材料存在栓塞不完全、药物释放不稳定、易诱发缺氧性复发等固有局限, 这类问题极大限制经动脉化疗栓塞术的临床疗效。近年来, 随着与材料科学和纳米技术的深度融合, 用于肝癌介入治疗的纳米材料正向集诊断、治疗、监测于一体的精准治疗平台演进。首先围绕各类纳米材料的结构特性、载药栓塞机制及相关基础研究与临床前研究成果进行系统阐述; 其次, 详细介绍纳米材料药物负载与靶向递送、对肿瘤微环境及外界刺激的响应能力, 以及影像引导的多功能整合能力; 最后, 明确用于肝癌介入治疗的纳米材料技术现存的挑战与未来发展方向, 为该领域的临床实践优化与科研创新提供参考。

牙科应用中氧化锆陶瓷的增材制造:材料、技术与挑战

摘要:氧化锆以其优异的力学性能、不断改进的光学性能和耐用性被广泛应用于牙齿修复中。氧化锆牙齿修复体的CNC加工成熟但不灵活,存在相变风险,可能影响性能和稳定性。增材制造具有高自由度和精度,可以创造出减材制造无法实现的复杂三维几何形状,减少材料浪费、能耗和生产时间。这些特点引起了牙科修复市场对增材制造越来越多的关注。基于氧化锆的修复体作为牙科市场的重要组成部分,在增材制造方面已经实现了与传统制造(CAD/CAM)修复体相当的性能。因此,有必要对氧化锆在牙科修复体制造方面的最新成果进行总结。本文总结了基于最新研究的各种适用于氧化锆基牙科修复体的增材制造方法(包括还原光聚合、材料挤出、材料喷射、粉末床熔融、黏结剂喷射),提供了可用的牙科材料的制造实例和性能要求,并提出当前牙科修复体增材制造面临的挑战。本综述旨在帮助牙医和研究人员更好地了解氧化锆增材制造的最新技术,并在制造修复体时选择合适的牙科材料和方法。

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.

多聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)材料制备及其生物医药研究进展

摘要:生物材料是生物医学工程研究的关键要素之一,多聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)是一类DNA衍生物,由于其具有组织修复、抗炎、促进伤口愈合、刺激血管生成、抗缺血损伤等多种药理活性,被广泛用于新的疗法和技术,以及开发人工生物替代系统等,用于支持、修复或替换受损的细胞、组织和器官等方面。本文综述了PDRN及其类似物的制备、生物医学应用、分子作用机制、载药体系等内容,且对PDRN在生物医学工程领域中存在的问题及未来发展潜能进行了探讨,为研究者们开发基于PDRN的新型技术与产品提供参考。

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.

生物医用钛表面构建二氧化钛纳米管阵列传递抗菌药物的研究进展

摘要:二氧化钛纳米管(TiO2 NTs)作为一种新型表面改性材料,因其独特的纳米结构、高比表面积及优异的抗菌和药物缓释能力,已成为生物医用材料研究的热点。系统综述TiO2 NTs 的构建方法及其在抗菌领域的应用进展,重点分析纳米管在细菌感染控制中的作用及其对药物释放的调控机制。同时,探讨多种抗菌剂的分类及负载方法,包括物理吸附、层层自组装和溶液浸渍等技术,并分析封接技术在提升药物释放效率中的关键作用及影响因素。尽管TiO2 NTs 在抗菌性能和生物相容性方面展现出巨大潜力,其实际应用仍面临结构稳定性、药物释放精准度及长期安全性等挑战。未来研究应聚焦于优化纳米管设计、开发多功能复合材料并通过临床试验验证其长期效果,以进一步推动其在医学领域的广泛应用。

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。

XPS在新型齿科医用材料研究中的应用

摘要:牙缺失是口腔临床中发病率极高的疾病之一。种植修复已成为当前修复缺失牙的常规治疗方案,常用种植材料是钛及钛合金材料,其具有无毒、弹性模量与人体硬组织相匹配和种植修复成功率高等优点,但钛基种植体生物活性差,甚至会出现失效的情况。因此,通过对齿科材料进行表面改性,可以提高植入物表面的抗菌性、耐腐蚀性并加快骨结合的过程,从而提高其成功率,有利于其长期存活。X 射线光电子能谱(XPS)在对改性材料表面机理进行分析方面具有“高灵敏”和“超微量”等独特优势,在新型齿科医用材料的研究中,XPS技术可用于分析材料的表面成分和化学状态,这对研究材料的抗菌性、耐腐蚀性和生物相容性等关键性能至关重要。通过XPS技术,可以准确地了解材料表面的元素组成、化学价态以及表面化学状态等信息,从而评估材料的生物安全性和功能性。

生命健康领域中粒子加速器技术与应用发展研究

摘要:随着人口老龄化加剧、环境风险增加、疾病谱系变化,居民的重大慢性疾病发病率持续上升,亟需依托科技手段实现相关疾病的早筛早诊、精准治疗、有效干预;粒子加速器作为多学科交叉集成的重要装备,广泛嵌入放射诊断、放射治疗、放射性药物制备、辐照消毒等生命健康关键场景,开展功能拓展与系统集成的价值突出。本文系统梳理了粒子加速器的技术特征与5 类典型应用场景,总结了生命健康领域中粒子加速器的应用进展、前沿方向、发展策略以及技术、应用、政策维度面临的发展挑战,提出了诊断加速器的自主化与智能化、治疗加速器的国产替代、核药加速器的集成部署、以粒子加速器为核心的医疗产业平台等重点发展任务。可在构建闭环式政策协同机制、开展核心环节突破与系统集成、提升注册效率与医保适配性、培育协同创新生态并提升社会接受度等方面采取行动,精准推进生命健康领域中粒子加速器的技术攻关与应用拓展,增强我国高端医疗装备自主化发展能力。