纳米非晶及其在生物医学中的应用

摘要:晶态合金在人类发展史上占据了数千年的历史,不过近年来,非晶合金由于具有更高的强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性和生物兼容性在生物医学工程领域展现出更广阔的应用前景。然而,由于非晶合金处于亚稳态,热稳定性较差,而纳米结构的引入可以通过原子弛豫降低界面自由能,增强非晶材料的热稳定性,同时可以提高表面与细胞的有效接触面积,增强其生物相容性。因此,纳米结构与非晶材料的结合是解决块体非晶合金(BMG)应用局限性的一种有效方法。综述了BMG和纳米非晶(NG)的特点及其在生物医学中的应用,介绍了NG的优越性能以及主要制备方法,并将合金、BMG和NG在生物医学中的应用做了简单比较,展示了NG在生物医学一些特别领域的独特应用和光明前景。此外,就NG目前遇到的困难挑战和未来发展方向进行了展望。

磁性功能支架用于骨组织工程的研究进展

摘要:支架引导再生在创伤、肿瘤、切除等引起的严重骨缺损的治疗和修复中起着至关重要的作用。目前发展的磁性功能支架已被证明自身或者结合外部磁场可以影响细胞代谢行为,通过磁性环境来促进骨组织再生。特别是其结合外部磁场的作用,可以有效远程控制药物释放和激活细胞表面通道,介导一系列成骨相关通路,诱导细胞分化,促进组织生长、骨缺损再生等反应。同样,磁性支架在热疗、磁共振成像、靶向递送等方面也有着广泛的应用潜能。磁性支架可提高骨组织工程效率,为骨缺损的修复提供了一定保障。本文综述了磁性支架的复合、制备技术、促进骨再生的机制,以及磁场和磁性支架的协同功能,并总结了几种磁性功能支架在骨组织修复工程领域中的研究及应用。

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。

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。

氨基酸基材料在基因与药物传递领域的应用

摘要:氨基酸基材料如聚氨基酸、多肽、蛋白等具有独特的理化性质、生物活性和良好的生物相容性,在生物医学领域展现出广泛的应用前景,尤其在基因与药物传递领域. 本文介绍了不同类型的氨基酸基材料包括聚氨基酸、多肽、蛋白及其功能化衍生物在基因和药物传递中的应用及研究进展,简述了氨基酸基传递载体与其他材料比较的优势,总结了常见的提高氨基酸基载体性能的策略,重点分析了这些材料在促进基因与药物传递及提高疾病疗效方面的作用和机制,包括通过优化载体材料的结构与性能提高基因及药物传递效率;利用载体材料实现组织、细胞及细胞器的靶向递送、刺激响应性递送;提高载体克服细胞外及细胞内传递屏障的能力等. 指出了本领域所面临的问题和挑战,提出了对材料研发及实际应用的建议和思路.

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。

植入式生物可降解电化学储能器件的研究进展

摘要:新型生物可降解的植入式医疗电子器件在个性化健康监测和疾病的精准诊疗方面展现出巨大的应用潜力. 然而, 真正实现临床应用还面临着诸多挑战, 尤其是缺乏与之相匹配的生物可降解能源器件. 现有的植入式电池体积庞大、封装坚硬, 与柔软的生物组织机械失配. 此外, 电池所使用材料包含有毒有害物质, 植入体内后存在严重的安全隐患, 更重要的是服役结束后需要通过二次手术移除, 这给患者带来了极大的身体和经济负担. 具有瞬态特性和良好生物相容性的柔性供能器件为解决以上问题提供了新的途径. 其中, 生物可降解电化学储能器件具有独立的供电能力, 基本不受外部条件约束, 这与植入式医疗电子的特殊应用场景完美契合. 基于此, 本文重点综述了面向植入式医疗电子应用的生物可降解电池及超级电容器的最新研究进展, 根据器件构型对其进行了分类讨论, 内容包括工作原理、材料选择、电化学性能、降解行为等. 最后探讨了各自所面临的一些问题和挑战,并对未来的发展方向进行了展望.

镁合金全降解血管支架研究进展

摘要:全降解血管支架具有克服传统不可降解金属支架长期植入引起的慢性炎症、晚期支架血栓以及需长期服用抗血小板药物等问题的潜在优势,因此目前在世界范围内是介入医学工程领域研究开发的热点。镁合金全降解血管支架因兼具较高的支撑强度和生物可降解吸收特性,更是走在了全降解血管支架发展的前列。本文主要介绍国际上广泛关注的德国Biotronik 公司镁合金全降解血管支架的研发历程,以及我国自主研发的AZ31、JDBM和MgZnYNd 3 种镁合金全降解血管支架研发现状。国内外大量的动物和临床实验表明,镁合金血管支架在体内是安全有效的,但其降解速率比预期稍快。通过建立新型合金体系并改善支架的结构和涂层,镁合金全降解血管支架性能将逐渐完善,并在不久的将来在治疗心血管疾病等方面发挥其重大作用。

稀土元素应用于牙齿组织修复的研究进展

摘要:牙齿的功能在于促进食物消化、帮助发音和保持面部的协调美观。近些年来,随着人们对保护牙齿的重视,牙齿的组成和结构以及导致牙组织损坏的诱因和过程被科研工程者深入地研究。为了消除龋病、牙齿脱落和畸形给人们生活带来的不利影响,修复破损的牙组织、进行种植牙和正畸是恢复牙齿功能和美观性的有效途径。研究表明,一些稀土元素能很好地参与牙齿材料的矿化与制备,进而显著提高牙组织修复材料的性能。本文综合介绍了稀土元素应用于防龋、修复牙组织、正畸等方面的研究现状,分析了稀土元素在牙组织修复过程中所起的作用,提出了科学而合理的建议,并展望了稀土元素应用于牙组织修复的未来发展方向。

医用钛合金表面改性技术研究进展

摘要:钛合金因其合适的弹性模量、高强度、良好的耐蚀性等特点在生物医用领域有着广泛的应用。然而钛合金耐磨性、耐疲劳性、生物相容性和抗菌性较差,对器械使用寿命、植入物的成功率等方面有很大影响,主要介绍了通过表面改性技术来提高钛合金耐磨性、耐疲劳性能、生物相容性抗菌性,并展望其未来可能的发展方向。