基于外泌体纳米材料的医学研究进展与前景展望

摘要:外泌体(exosome)是活细胞膜脱落或分泌的双层膜结构纳米级囊泡, 其直径范围介于30~150 nm, 并广泛分布于多种体液之中. 外泌体携带有亲代细胞的多种生物活性分子, 并具备介导细胞间通讯的功能, 因此其在信号传导、药物传递、再生医学、疾病预防、诊断及治疗等多个领域显示出巨大的应用潜力. 随着纳米技术的迅猛发展,基于外泌体的纳米材料构建应运而生, 并在应用方面取得了显著的进展. 外泌体纳米材料的应用前景极为广阔, 预期将为医学发展和人类健康领域作出更大的贡献. 本文对当前外泌体纳米材料在医学领域的最新研究进展进行了综述, 重点探讨了其在疾病预防、监测、诊断及治疗等方面的应用, 并对当前研究的热点问题与争议进行了分析,同时对这一领域未来的发展趋势进行展望.

微结构可控材料的制备及其在生物医学的应用

摘要:微结构可控材料是一类利用微观结构调控整体性能的新材料。在不改变材料本身物理化学性质的条件下, 通过控制微结构组成单元的尺寸、几何构型、排列方式提升宏观材料的力学、热学、表界面等性质. 在微结构可控材料的研究中, 性能调控的关键在于跨尺度分级结构的精准构筑。本文从制备工艺出发概述了微结构可控材料的最新研究进展, 着重介绍了聚合物、金属及无机材料的跨尺度微纳加工方法对于整体性能的提升作用, 并总结了微结构可控材料在生物医学领域中低密度材料、微液滴操控、微型机器人等方面的应用, 展望了其未来的发展方向。

无机介入生物材料: 从基础研究到临床转化

摘要: 目前全球肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)新发病例数位居第六位, 死亡率却高居第三位, 极大威胁人类生命健康。针对不可切除肝癌患者, 经动脉栓塞/ 化疗栓塞(transarterial embolization/chemoembolization, TAE/TACE)已经成为临床一线治疗方案, 具有优异的治疗效果和较低的副作用。然而, 肝肿瘤动脉栓塞后, 肿瘤微环境会进一步恶化(如乏氧、酸性pH、血管异常及免疫抑制等), 从而增加肿瘤复发与转移风险, 导致TAE/TACE 治疗失败。针对上述肿瘤微环境问题, 作者团队近年来围绕创新无机生物介入材料, 开展从基础研究到临床转化的应用探索。重点总结作者团队关于创新无机生物介入材料及其调控肿瘤微环境、逆转肿瘤免疫抑制、联合外源刺激等增效TAE/ TACE 治疗, 以及创制栓塞微球早期临床探索等相关工作, 相关研究已使肝癌患者切实获得显著的治疗效果。最后, 指出当前TACE 治疗存在的局限与介入栓塞材料未来发展方向, 以期加速介入生物材料的临床转化。

铋基纳米材料在肿瘤诊治和抗菌中的应用进展

摘要:随着纳米技术的快速发展,纳米材料作为新型生物材料在生物医学领域表现出独特的优势,受到研究人员的广泛关注。铋基纳米材料因其良好的生物相容性和优异的光学等物理化学特性,在肿瘤诊治和抗菌等生物医学领域的应用已被广泛研究和报道,并展现出广阔的应用前景。简要综述了生物医用铋基纳米材料在计算机断层扫描成像、光声成像等生物成像和光动力治疗、放射治疗、光热治疗等肿瘤治疗以及抗菌中的研究进展,希望为铋基纳米材料在生物医学领域中的应用提供帮助。

异质结纳米催化医学

摘要:随着催化化学、纳米科学与生物医学的交叉融合, 异质结纳米催化医学逐渐成为疾病诊断与治疗的重要工具. 异质结纳米催化医学, 即利用无毒的异质结催化剂替代传统药物, 在疾病部位发生催化反应, 进而生成治疗产物, 实现治疗效果. 作为一种新型材料结构, 异质结在肿瘤治疗领域表现出巨大的潜力. 在外源刺激下, 异质结药物可以引发瘤内原位催化反应, 将维持肿瘤生长的营养物质转化为抑制肿瘤生长的“药物”, 实现肿瘤细胞特异性死亡. 异质结纳米催化医学借助其独特的电子传递与催化机制, “就地取材”“一触即发”地诱导体内多中心、多方位级联协同催化反应, 打破肿瘤微环境的防卫机制, 从根源上提高了疾病治疗的靶向性、时效性与安全性. 本文深入剖析了异质结纳米催化医学的具体机制与异质结纳米催化剂的合成策略, 并且通过一些实例介绍了异质结纳米催化医学在生物医学领域的发展历史和最新成果以及未来发展方向.

新型介入生物栓塞材料的研究进展

摘要:随着材料科学的不断发展, 越来越多的生物栓塞材料应用于介入医学领域。血管栓塞治疗已成为治疗良恶性肿瘤及出血、动静脉畸形、动脉瘤等血管相关疾病的常用治疗手段。生物栓塞材料可分为机械装置、固体颗粒栓塞剂、液体栓塞剂、液-固相转换栓塞剂等。其中, 明胶海绵、碘化油、聚乙烯醇等已经进入到临床应用阶段, 但这些栓塞材料的理化性质、生物学功能仍有待提高。介入生物栓塞材料已由功能单一向具有多功能集成、多模态成像、降解可控与良好可操控性的智能响应型栓塞材料发展。对生物栓塞材料在介入治疗中的作用、分类及演化进行了综述, 并讨论了不足和发展方向。

氧化石墨烯的表面处理及其在生物医学领域的应用

摘要:氧化石墨烯(graphene oxide, GO)表面具有丰富的含氧基团。通过共价键结合、疏水作用、氢键作用等吸附药物和其他大分子对GO表面微观结构的修饰可提升其实用性。尤其是对生物相容性的增强使得功能化的GO可以在临床医学领域得到广泛应用。介绍了GO表面处理的原理,总结了近几年国内外研究人员在GO 表面修饰方面的研究进展,归纳了修饰后具有优异性能的功能化氧化石墨烯(functionalized graphene oxide, FGO)在生物医学领域中的广泛应用,包括疫苗载体、癌症治疗、药物输送和基因治疗等方面。最后指出,通过加强对GO的进一步研究,可使其在未来的生物医学领域发挥关键作用。

超分辨显微镜技术在癌症诊断与治疗中的应用

摘要:超分辨显微镜(super-resolution microscopy, SRM)技术因其可以在纳米尺度甚至单分子水平上对细胞结构或小分子物质进行超高分辨率成像,在癌症的早期诊断和治疗中展现出巨大的应用潜力。本文系统介绍了几种主流SRM技术的成像原理,梳理总结了不同技术常用的荧光探针类型及各类探针的特性和具体适用场景,归纳了SRM通过观察与碳水化合物、膜蛋白和外泌体相关的诊断靶点,对癌症进行早期诊断的应用案例,体现了其在识别分子分布、监测结构变化和揭示早期癌变特征等方面的核心应用价值。同时,介绍了SRM通过监测纳米药物入胞、提升光动力疗法疗效和阐明耐药机制等手段对癌症进行治疗的优势及具体应用,最后,讨论分析了当前SRM在成像速度、探针稳定性、临床适用性等方面的不足,并对未来的研究方向进行了展望,旨在推动SRM在癌症精准诊疗中的进一步应用。

脑与精神疾病神经影像机制研究前沿进展

摘要:当代社会, 脑疾病已成为全球公共卫生领域的重要挑战, 探索其核心神经生物学机制对于开发有效的诊疗策略至关重要. 近年来, 神经影像技术的发展为揭示脑疾病相关的大脑结构, 功能及代谢异常提供了强有力的支持.本文旨在综述脑疾病机制研究中神经影像技术应用的最新进展, 概述不同神经影像技术的应用现状, 特点及新思路. 同时, 本文对各项技术在脑疾病精确诊断, 精准治疗和疗效预测中的应用前景进行了分析, 并提出当前存在的主要挑战及亟待解决的关键科学问题, 以期为未来的研究提供新的理论依据和实践指导, 为临床转化开辟新的思路和方向.

肿瘤神经生物学的现状和展望

摘要:肿瘤神经生物学近年来迅速发展, 已经成为生物医学研究的前沿热点方向. 肿瘤神经生物学的研究旨在揭示肿瘤与神经系统的复杂相互作用及其分子信号机制. 本文综述旨在汇总这一领域的最新进展, 包括发生于中枢神经系统内的脑胶质瘤相关研究. 大量证据表明, 神经系统信号在脑胶质瘤的发生、发展及免疫逃逸过程中发挥关键调控作用. 同时, 对于外周肿瘤与神经系统互作的研究也揭示了神经信号对肿瘤微环境的重要影响. 最后, 本文展望肿瘤神经生物学的未来发展方向, 特别是靶向神经信号在肿瘤治疗中的应用前景, 以及在改善肿瘤治疗相关的神经损伤或癌性疼痛等方面的转化潜力.