生物3D打印技术及组织工程应用研究进展
摘要：生物3D打印技术基于增材制造思想，有望实现细胞、生物材料等生命物质的自由成形，构建具有仿生天然组织复杂性和异质性的三维组织结构。经过近20年发展，生物3D打印已成为组织工程的主流技术之一，应用于多种组织的构建。综述了生物3D打印的基本技术类型及其在不同组织上的应用现状。
生物可降解医用镁合金体内外降解行为研究进展
摘要：作为新一代医用可降解生物材料，镁合金凭借其良好的生物相容性、独特的降解性、优异的力学传递性，被誉为“革命性的医用金属材料”。然而，镁合金耐蚀性能较差，存在降解过快以及降解不均匀等现象。本文从微合金化、热加工工艺、塑性变形工艺以及表面改性４种处理方式全面介绍了目前改善镁合金降解性能的研究进展，并对比了不同工艺处理方式下医用镁合金的体内外降解速率和降解模式，揭示了镁合金不同工艺处理条件下的组织演变、膜层特性对Cl-的膜层破坏机制及三维降解形貌的影响规律，建立起在模拟液中不同工艺条件与镁合金腐蚀降解速率的关联数据分析模型，最后指出从多角度解析微观结构对镁合金降解性能的作用机制，构建微观组织对镁合金降解寿命预测模型是未来该领域的研究重点。
构建软骨支架的天然生物材料
摘要：关节软骨的自我修复能力有限，发生损伤后须进行修复或置换，然而传统的治疗方法难以达到理想的效果，组织工程技术为此难题带来了曙光。在组织工程三要素（种子细胞、支架材料、信号分子）中，支架材料起着至关重要的作用。对关节软骨支架材料进行了综述，重点介绍了软骨组织中天然存在的Ⅱ型胶原蛋白、透明质酸和硫酸软骨素３种生物材料，并就目前组织工程支架材料存在的问题和未来发展方向进行了讨论。
可穿戴光学汗液传感器的研究进展
摘要：生物传感器的不断进步促进了可穿戴健康监测技术的快速发展. 汗液中富含与人体健康相关的多种生物标志物. 基于汗液检测的可穿戴传感技术对于人体健康监测具有重要的应用价值. 除了传统的电化学检测, 光学检测作为一种快速、简便的测量方法, 在可穿戴汗液传感领域也发挥着至关重要的作用. 基于此, 我们从柔性界面材料、汗液采集方式和光学检测原理及方法三个方面综述了近5年来国内外可穿戴光学汗液传感技术的研究进展. 最后, 总结了目前可穿戴光学汗液传感器面临的问题, 并对其发展及应用前景进行展望.
3D打印钛板塑形模板在髋臼骨折的可行性研究
摘 要 目的：设计3D打印髋臼骨折钛板塑形模板并初步应用，了解3D打印钛板塑形模板在髋臼骨折的可行性。方法：回顾2014年1月—2016年7月医院8例进行常规髋臼骨折手术患者的10块钛板，通过建立骨盆与钛板数字模型，测量钛板与髋臼骨面间平均间隙与最大间隙，以其平均值并作为技术标准。纳入2016年7月—2017年12月同意使用3D打印塑形模板辅助的髋臼骨折手术患者3例，共植入钛板6块。术前利用患者CT图像建立骨盆骨折数字模型，设计并3D打印得到钛板塑形模板，在术前比对模板完成钛板塑形，术中骨折复位后安装塑形好的钛板，术后复查CT重建骨盆钛板数字模型，测量“钛板与骨面的平均间隙”“钛板与骨面最大间隙”，与回顾标准比较。结果：3例患者使用的所有6块钛板术后测量“钛板与骨面平均间隙”“钛板与骨面间隙最大值”均小于测量得到的标准。且两组钛板比较“钛板与骨面平均间隙”“钛板与骨面最大间隙值”差异具有统计学意义(P ＜0.05) 。结论：在现有技术条件下，使用3D打印钛板塑形模板在术前对髋臼钛板塑形具备可行性。
心血管系统植入物抗菌表面的研究进展
摘要：心血管系统植入物长期留置在人体与循环血液接触，在围手术期及留置期间均面临感染风险，极大地威胁着患者的生命安全。细菌在植入物上的黏附和繁殖是植入物引起心血管组织感染的主要原因。赋予心血管系统植入物抗菌功能可有效降低细菌感染发生概率，保障患者生存状态。随着抗菌表面的研究发展，出现了防黏附和杀菌两大类抗菌表面。防黏附表面不含杀菌活性物质，因此很少单独用于抗菌。主要从释放型抗菌、接触型抗菌和可再生型抗菌三方面介绍了杀菌型抗菌表面。释放型抗菌表面主要包含抗生素抗菌、金属粒子抗菌、NO 抗菌和pH 控释涂层以及4 种表面的抗菌机理；接触型抗菌表面主要包含季铵盐抗菌、壳聚糖抗菌和抗菌肽抗菌及其抗菌机理；针对现有的抗菌表面难以避免被细菌残片污染的情况，介绍了可再生抗菌表面，该方法受启发于爬行动物的蜕皮行为，通过牺牲多层结构中的夹层，带走因细菌污染丧失抗菌功能的顶层，裸露出新的抗菌功能表面，实现抗菌表面再生，为长期抗菌功能构建提供了方向。最后，指出了当前心血管系统植入物抗菌功能表面存在的缺陷，并对未来进行了展望。
骨软骨组织工程仿生梯度支架研究进展
摘要：骨软骨缺损是导致关节发病和残疾的重要原因，骨软骨组织工程是修复骨软骨缺损的方法之一。骨软骨组织工程方法涉及仿生梯度支架的制造，该支架需模仿天然骨软骨组织的生理特性（例如从软骨表面到软骨下骨之间的梯度过渡）。在许多研究中骨软骨仿生梯度支架表现为离散梯度或连续梯度，用于模仿骨软骨组织的特性，例如生物化学组成、结构和力学性能。连续型骨软骨梯度支架的优点是其每层之间没有明显的界面，因此更相似地模拟天然骨软骨组织。到目前为止，骨软骨仿生梯度支架在骨软骨缺损修复研究中已经取得了良好的实验结果，但是骨软骨仿生梯度支架与天然骨软骨组织之间仍然存在差异，其临床应用还需要进一步研究。本文首先从骨软骨缺损的背景、微尺度结构与力学性能、骨软骨仿生梯度支架制造相关的材料与方法等方面概述了离散和连续梯度支架的研究进展。其次，由于３Ｄ打印骨软骨仿生梯度支架的方法能够精确控制支架孔的几何形状和力学性能，因此进一步介绍了计算仿真模型在骨软骨组织工程中的应用，例如采用仿真模型优化支架结构和力学性能以预测组织再生。最后，提出了骨软骨缺损修复相关的挑战以及骨软骨组织再生未来研究的展望。例如，连续型骨软骨仿生梯度支架需要更相似地模拟天然骨软骨组织单元的结构，即力学性能和生化性能的过渡更加自然地平滑。同时，虽然大多数骨软骨仿生梯度支架在体内外实验中均取得了良好的效果，但临床研究和应用仍然需要进行进一步深入研究。
抗冻型丝蛋白胶黏剂的设计与制备
摘要：为应对传统化学黏合剂因环境污染和潜在健康风险所带来的挑战，本研究在成功制备一款天然桑蚕丝蛋白和单宁酸复合胶黏剂的同时，很好地解决了传统黏合剂在低温环境下无法工作或性能不佳等问题. 通过在丝蛋白中引入与其有强相互作用的单宁酸，抑制了丝蛋白由无规卷曲构象向β-折叠构象的转变，进而保障了此复合胶黏剂的强黏附力. 在优化丝蛋白与单宁酸复合物配比的基础上，选用乙二醇和水二元溶剂体系，不仅有效提升了此生物基胶黏剂溶解性能和对各种基体黏结的普适性，并且显著降低了其冻结点，赋予了其相应的抗冻性能. 实验结果证实，此生物基胶黏剂在从−20 ℃到室温范围内均展现出超越传统商用化学黏合剂和其他生物基黏合剂的黏附能力. 因此，所研发的抗冻型丝蛋白生物基胶黏剂，以其环保性、生物降解性及在低温条件下出色的黏结性能，在包装、生物医疗及环境保护等领域中具有很好的应用前景.
生物材料在多尺度力治疗学中应用的2022年度研究进展
摘要：随着对生物力学与力学生物学机制理解的深入,力学如何应用于疾病治疗受到越来越多的关注,由此产生了力治疗学这一新兴领域。生物材料与力治疗学的结合,为疾病的力学治疗提供了多样化的干预途径与丰富的技术手段。本文结合2022 年度生物材料在力治疗学中应用的最新进展,着眼于多尺度的力治疗途径分析,从器官与组织、微组织、细胞与亚细胞和分子4 个尺度,探讨生物材料如何服务于力治疗学应用,以期助力多学科交叉研究发展、推动力治疗研究的转化与应用。
环状多肽在药物研发方面的进展
摘要：环肽分子因其稳定性、膜通透性和高亲和力等独特优势, 已成为多肽药物市场的重要组成部分, 在新药研发领域展现出广泛的应用潜力. 近年来, 为满足新药研发中高通量筛选的需求, 并针对环肽药物中多样的成环方式、修饰策略和非天然氨基酸引入等特点, 一系列新型合成方法被开发出来. 同时, 适用于环肽体系的计算方法也日趋完善, 显著提升了环肽药物的开发效率并拓展了化学空间. 本文系统综述了: (1) 具有代表性的环肽合成方法研究进展; (2) 新兴的计算设计方法, 包括不同结构单元和成环方式的稳定构象预测与从头生成方法、构象系综预测方法以及环肽成药性质相关数据集和预测工具的发展情况; (3) 结合计算与实验工具研发环肽药物分子的典型案例, 如单稳定构象环肽和透膜环肽的设计等. 最后, 本文展望了机器学习技术在环肽药物发现中可能的应用前景.
