基于智能手机的可视化生物传感器在即时检测中的研究进展

摘要:人体生理指标是衡量健康与否的重要标准。传统的检测方法通常要求单独的实验室、复杂的操作流程且耗费较长的检测时间,难以满足快速诊断和居家健康监测的需求,因此亟需开发便携、快速和精准的现场检测技术。即时检测(Point-of-care testing, POCT)区别于传统实验室检测的主要特征是不需要实验室繁杂的分析过程即可实现生物分子的快速原位检测。智能手机作为日常生活广泛使用的通讯工具,具有独立的操作系统,内置存储功能,还配备高清摄像头,在POCT 可视化检测方面有巨大的应用潜力。将各种生物传感技术与智能手机相结合已经发展成为POCT 领域的一个新方向。本文对近年来基于智能手机的可视化生物传感器在POCT 中的研究进展进行了评述,包括比色传感器、荧光传感器、化学发光传感器和电化学发光传感器等,总结了目前基于智能手机可视化生物传感器在POCT 应用中面临的问题,并对其未来发展前景进行了展望。

生物医用金属材料研究现状与应用进展

摘要:生物医用金属材料又称医用金属材料或外科用金属材料,当生物医用金属材料广泛被用于植入材料时,长期的实用性与安全性便成为了对医用金属材料的第一要求。生物医用金属材料在临床上已经取得了广泛的应用,同时也具备重要的深入研究价值。文章综述了生物医用金属材料的最新研究进展,详细介绍了钛基、钴基、镁基、锆基、锌基、铝合金以及不锈钢、钨、贵金属等生物医用金属材料的研究与应用进展,展望了未来研究的发展方向及临床的应用前景。文章指出虽然生物医用金属材料在过去的几十年中已得到较快的发展,但在临床上广泛使用的仍然是有限的几种,因此加大新型医用金属材料的研究并推动其发展显得尤为必要。

口腔常用金属材料钛合金微生物腐蚀最新研究进展

摘要:口腔医用金属材料服役过程中长期处于种类繁多的微生物电解质生理环境,这一复杂的酸性电解质环境会诱发医用金属材料产生微生物腐蚀,钛及其合金作为牙科领域广泛使用的口腔金属材料,研究其作为植入体材料在口腔服役环境中的微生物腐蚀失效机制并探索防腐蚀的措施具有重要意义。为此,以口腔植入体金属材料应用为研究背景,重点围绕钛合金微生物腐蚀及其相互作用失效机制等关键问题,综述了4 种口腔微生物(变形链球菌、白色念珠菌、血链球菌、牙龈卟啉菌)对钛及其钛合金腐蚀的研究现状;探讨了钛材在口腔环境中的腐蚀机理,并对口腔植入体材料进行展望,旨在为口腔植入体金属材料腐蚀与防护设计提供参考。

负泊松比型镍钛合金血管支架结构设计及其在血管中的支撑性能研究

摘要:通过用户自定义NiTi合金子程序对负泊松比结构的凹凸型自扩张支架进行有限元模拟分析,通过控制变量法研究了不同几何参数条件下,支架在自膨胀过程中状态和应力演化情况。结果表明:随着周向支撑单元数量Nc和支撑圈倾斜杆与水平方向的夹角θ改变,凹凸型支架与之对应的支撑性能出现完全相反的变化。支架轴向距离在向四周扩张过程中变化的大小主要与参数h/l和0呈负相关。凹凸型支架处于病变股动脉时的扩张率可以达到90.3%,高于现有自膨胀医疗支架。本凹凸型支架在股动脉中工作时可以实现均匀的扩张,直接避免了中间狭小而两端宽的情况出现。进行了Goodman疲劳曲线和疲劳因子评估,符合国家对医用支架的服役寿命要求。

生物阻抗检测芯片设计综述

摘要: 综述了生物阻抗检测芯片的设计与优化,重点分析了双电极与四电极的适用场景及其在测量精度和便携性上的取舍。此外,针对不同检测需求,详细探讨了ADC法、DAC法、逐次逼近法、半正弦DAC法及基线消除技术的实现原理与特点。研究结果表明,双电极结合高效DAC方法在便携设备中具有显著优势,而四电极配置则适用于高精度阻抗测量场景。本文为生物阻抗检测芯片的设计提供了理论支持,并展望了其在可穿戴医疗设备和动态监测领域的应用前景。

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。

医用镁及其合金表面改性自组装涂层的研究进展

摘要:医用镁及镁合金因其可控降解性、与人体骨骼匹配的力学性能及良好的生物相容性,成为生物医学领域的研究热点。然而,其快速降解和氢气析出问题限制了临床应用。传统表面改性技术虽能改善其耐蚀性和生物相容性,但存在抗菌药物负载能力有限、涂层功能单一等问题。自组装技术作为一种高效、灵活的表面改性方法,通过静电力、氢键等作用力实现涂层的精确构建,能显著提升镁合金的耐蚀性、抗菌性和骨整合能力。本文主要从层层自组装涂层的构建策略与作用机理出发,综述了医用镁合金表面自组装涂层的研究动态;介绍了自组装改性的工艺原理,阐述了该技术的优缺点;系统分析了自组装涂层对医用镁合金降解的影响,并对其发展方向进行了展望,以推动医用镁合金在医学领域的广泛应用。

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。

肿瘤精准药物治疗研究进展

摘要:随着新一代基因测序技术以及癌生物学的迅猛发展,基于基因组生物标志物的抗肿瘤精准药物开发成为药物研发的重要方向。介绍了抗肿瘤精准药物在非小细胞肺癌、乳腺癌、黑色素瘤以及白血病等肿瘤领域表现出的优异治疗效果,剖析了目前已上市以及处于研发阶段的“泛癌种”药物,表明基于生物标志物而非肿瘤组织的治疗药物将成为抗肿瘤药物研发的方向之一。介绍了以“篮子试验”和“雨伞试验”为代表的抗肿瘤药物新型临床试验设计以及PROTACs药物开发新技术,指出新理念新技术的出现将进一步推动抗肿瘤精准药物发展,促进针对耐药或“不可成药靶点”的靶向药物的开发。

蛋白质工程在医药产业中的应用

摘要:蛋白质工程,通过定向进化、半理性或理性设计、计算机辅助设计等手段,实现对蛋白质特定功能的设计和改造,获得的工程化蛋白质在食品、医药、能源、材料等行业具有重要的应用价值。在医药化工领域,工程化酶可作为化学原料药及其中间体合成的高效生物催化剂,实现医药工业绿色制造。在生物制药领域,多肽或蛋白修饰酶的改造可显著提升候选药物的制备效率,诊断酶的改造则可以大幅增强检测的准确性和灵敏度。此外,蛋白质工程在提升治疗性酶和治疗性抗体等生物制剂的生物活性、增强药物稳定性、降低免疫原性等方面也发挥重要作用,从而提高药物的可开发性、安全性和有效性。因此,本文简要回顾了蛋白质工程的发展历程,具体阐述了其在化学原料药合成和生物制药两大产业中的一系列应用实例,旨在剖析蛋白质工程在科技成果转化及医药产业应用中存在的问题与挑战,并展望医药产业中蛋白质工程的未来发展方向,以期为促进产学研一体化发展提供借鉴。