医用镁合金植入材料的发展策略及演进趋势

摘要:镁合金凭借其优异的生物安全性、生物诱导性、生物相容性及可贵的自降解性能,在骨植入及心血管支架领域具有广泛的临床应用前景。本文从合金化、制备方法、热处理及表面改性这四方面系统综述了近年来医用镁合金的研究进展,重点分析了各种工艺及表面改性方法的基本原理、技术优劣势,总结了它们对镁合金组织、性能的影响。针对镁合金临床应用的瓶颈,提出医用镁合金植入材料的最佳发展策略:一方面,通过合金化、制备方法及热处理三种工艺的协同耦合实现与自然骨组织力学行为的有效匹配;另一方面,通过表面改性处理实现对镁合金降解速率的精准调控。通过两种或多种表面改性技术的组合与交互来实现多功能性需求将成为未来镁合金表面改性技术的主要演进趋势。

热处理对医用TiNi细丝显微组织及形状记忆效应的影响

摘要:采用DSC、弯曲实验和扫描电镜分析研究了热处理工艺对医用TiNi合金细丝显微组织、相变温度和形状记忆效应的影响。结果表明,400℃~500℃,30 min~120 min热处理时,随着温度的升高和时间的增长,TiNi 合金细丝中Ti3Ni4析出相增多,相变温度也升高。细丝经500℃,30 min处理后的最大可回复应变量值最大。随弯曲变形量的增加,疲劳寿命缩短。500℃处理的试样疲劳寿命最长。

医用可降解镁合金应用及表面改性研究进展

摘要:镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层。综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果。讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH 升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4 种镁合金表面改性技术的最新研究动态。结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点。最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向。

人工合成微生物组:理性设计、精准构建与应用前景

摘要:微生物以微生物组或者微生物群落的方式栖居在自然环境或者宿主环境中,这些群落功能多样、蕴藏着改造自然和调控宿主的强大能力,是重要的生物资源,具有巨大的开发潜力,但是天然微生物组的高度复杂性和不可控性以及自然演化和宿主进化的选择性限制了其应用。人工合成微生物组作为组成确定且可调控的“工程微生物组”,具有突破传统菌群局限性的潜能。近年来,人工合成微生物组备受关注,已经成为科学研究和产业发展的热点方向,并且正在尝试应用于环境生物修复、宿主健康管理等各个领域。本文总结了设计人工合成微生物组的3 大核心理念,介绍了自上而下、自下而上等人工合成微生物组构建策略,列举了人工合成微生物组在环境、农业、化工和健康领域的潜在应用,最后剖析了目前该研究领域面临的挑战并提出了建议,为未来人工合成微生物组的设计、构建和应用提供了参考。

半导体电阻型氨气传感器及其在人体呼气健康监测中的应用

摘要:人类呼出气与疾病有着密切的关系,其中氨气是肾病和幽门螺旋杆菌阳性等疾病的呼吸标志物。传统的呼出气检测主要通过气相色谱等手段,但其仪器体积庞大,操作复杂。新兴的氨气传感器具有便携、易集成、小型化、成本低和操作简单等优点,从而受到广泛关注。本综述系统阐述了半导体型氨气传感器的工作机制、传感器类型和常见的氨敏材料,同时介绍了传感阵列-电子鼻技术相对于单一传感器的优势,并提出了氨气传感器及其电子鼻系统在健康监测和疾病诊断中的应用研究,最后针对目前氨气传感器存在的问题以及未来前景进行了分析展望。

人工软骨支架材料、结构设计与制备技术研究进

摘要:骨软骨是一种半透明状组织,主要功能是传递、吸收应力和减少摩擦。由于结构和功能复杂性,软骨一旦受损很难修复和再生,软骨缺损治疗仍是一大临床难题。随着再生医学蓬勃发展,组织工程人工软骨技术有望在软骨修复和治疗领域发挥重要作用。首先介绍了天然关节软骨不同分层的解剖结构和功能特征,然后重点从人工软骨支架构建材料、结构设计和制备技术等方面系统地综述了人工软骨组织工程技术的最新进展,最后讨论了人工软骨支架当前面临主要问题和未来发展方向,以期为相关研究提供参考。

人工合成支架材料促进腱骨愈合的研究进展

摘要:韧带/肌腱重建术后腱骨愈合的难题当今尚未得到解决。近年来应用组织工程支架材料,尤其是人工合成支架材料促腱骨愈合的研究越来越多,均得到了较好的效果。本文就人工合成支架材料及其在促腱骨愈合的研究进展进行概述,为人工合成支架的设计及其临床应用提供参考思路。

药物递送系统在胰腺癌治疗中的应用

摘要:胰腺癌(pancreatic cancers,PCs)是消化系统常见且预后极差的恶性肿瘤。其主要治疗方式包括手术、放化疗和靶向治疗等。PCs发病隐匿、早期诊断率低下,大多数患者被诊断为PCs时,已经失去了手术机会。化疗仍是进展期PCs的主要治疗方法,但是PCs化疗容易发生耐药。PCs区别于其他肿瘤最显著的特征是基质十分丰富致密,不仅阻碍了药物渗透,同时也阻碍了免疫细胞的浸润。上述原因共同导致PCs 患者的生存率极低,现有药物不能满足临床PCs治疗的迫切需求。先进的药物递送系统为PCs 的治疗带来新的机遇,其具有改善药物递送、增强生物屏障穿透、减少副作用等优点,同时可以联合多种治疗方法,因此在PCs治疗中的前景十分广阔。目前在PCs 中广泛应用的药物递送系统主要包括纳米药物递送系统、针对肿瘤微环境的药物递送系统、免疫疗法药物递送系统、基因治疗药物递送系统以及融合各种疗法优点的组合药物递送系统等。本文就上述药物递送系统在PCs治疗中的领域发展现状、最新前沿进展和机遇挑战等进行系统总结和前瞻分析。

再生医学材料的发展和机遇

摘要:再生医学已经解决了许多因衰老、疾病和受伤而引起的受损器官和组织的修复再生问题. 这归功于再生医学材料在医学领域的应用和发展取得了显著进步, 特别是在功能性生物材料、干细胞再生医学、生物再生材料和器官生物打印等方面. 再生医学材料因其独特的性质, 在药物输送、诊断成像、组织工程等领域得到广泛应用. 材料技术的发展进一步促进了组织再生科学, 并为帮助诊断疾病和治疗受损组织提供了绝佳的机会, 在治疗衰老相关退行性病变以及创伤修复等领域有着巨大的应用潜力. 本文详细讨论了开放手术再生、微创手术再生、无创手术再生和智能穿戴再生四个方面的再生医学材料的医学应用及其相关的机制, 并深入讨论了再生医学材料现阶段所面临的挑战、发展前景以及临床转化的机遇, 旨在为广大研究者探索更多样化的再生医学材料医学应用奠定基础, 并为最终实现其临床转化提供启发.

基于深度学习的全新药物设计研究进展

摘要:先导化合物的设计和发现是新药研发中最具挑战性和创造性的阶段, 其过程需考虑候选分子的结构新颖性、生物活性、靶标选择性、可合成性、成药性和安全性等多种属性的优化。虽然计算机辅助药物设计方法的发展和应用大大节省了先导化合物发现阶段的时间和经济成本, 但仍未能扭转新药研发成功率低的现状。近年来, 随着深度学习技术的不断发展, 基于深度学习的全新药物设计方法为先导化合物的发现带来新的契机, 前景巨大。这些全新药物设计模型使用的深度学习框架包括编码-解码器、循环神经网络、生成对抗网络、强化学习等。本文综述了这些深度学习框架的基本原理、模型输入分子表征以及效果评测指标, 并对其在全新药物设计领域的应用前景进行了展望。