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。

3D打印多孔钛个性化根形种植体的体内骨愈合研究

[摘要]目的:观察不同设计方式的3D打印多孔钛个性化根形种植体在体内的骨愈合效果,为此新型种植体的研发提供参考依据。方法:利用CBCT影像技术、逆向工程、计算机辅助设计等技术设计了3组具有不同结构的多孔钛个性化根形种植体。通过3D打印技术制作的多孔钛个性化根形种植体通过手术的方式植入比格犬颌骨内。3个月后,获取比格犬颌骨标本,通过X线片、Micro-CT和硬组织切片染色等方法观察种植体骨结合情况。结果:动物术后大体观察、影像学和组织学检测均显示此个性化种植体在体内具有良好的生物安全性,骨组织长入多孔结构内部,种植体与周围骨组织均产生骨结合。3组个性化种植体中,A组单根式种植体成骨效果最好,其次为C组分根式,成骨效果最差的是B组多根联合式。结论:通过比格犬动物体内实验证明此3D打印多孔钛个性化根形种植体在动物体内均能够达到良好的骨结合,其中采用单根式或分根式植入成果效果最好。

合成生物制造2025

摘要:本文对2023-2024年《生物工程学报》发表的合成生物制造相关的综述和研究论文进行了评述,内容涉及底盘细胞,基因(组)编辑,设施、工具和方法,生物传感器,蛋白质设计与改造,肽与蛋白质,酶的筛选、表达、表征和改造,生物催化,生物活性物,植物天然产物,微生物天然产物,微生物资源开发与生物农药,甾体化合物,氨基酸及衍生物,维生素及衍生物,核苷,糖、糖醇、寡糖、多糖和糖脂,有机酸和生物基材料单体,高聚物材料生物降解与生物可降解材料,肠道微生物、活菌药物与合成微生物组,微生物抗逆工程,木质纤维素的生物降解和转化利用,一碳生物技术,生物电子转移与生物氧化还原,生物环保,合成生物制造的风险和监管等26个方面的数百种技术和产品,以期为读者了解合成生物制造相关研发和产业化的最新进展情况提供参考。

耳蜗感音机理研究及临床应用

摘要:听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

介孔生物玻璃复合支架及其骨组织修复应用

摘要:介孔生物玻璃 (Mesoporous Bioglass, MBG)支架由于高的比表面积和介孔结构而具有优异的成骨活性、生物降解性以及局部药物递送功能。MBG支架可提供细胞增殖/生长、细胞外基质沉积、营养物质获取的场所,引导新骨生长而修复骨缺损。然而,纯MBG支架的力学强度低、脆性大而使其应用于骨缺损修复受到限制。将MBG结合生物高分子或其他生物陶瓷制备MBG复合支架成为解决上述问题的有效策略之一。本文将基于MBG复合支架的骨组织修复应用背景,简单介绍MBG复合支架的制备方法,系统总结MBG复合支架在骨组织修复领域中的应用,最后对MBG复合支架的发展前景与挑战进行展望。

增材制造可降解人工骨的研究进展———从外形定制到性能定制

摘 要:频繁的创伤、肿瘤切除等引起的骨缺损导致人们对人工骨的需求大大增加,可降解人工骨越来越受到研究人员的重视.结合课题组在过去5年的研究,回顾骨修复材料的背景和发展现状,总结无机骨修复材料(生物活性陶瓷)和骨修复支架的制造方法,尤其是基于增材制造(3D打印)的方法.重点阐述3D打印可降解人工骨用于骨组织修复及再生在力学性能、成骨性能、降解性能和生物活性等几个方面的研究现状,并对可降解人工骨的未来发展方向作了展望.目前人工骨定制已经从简单的形状定制逐步过渡到骨性能定制,人工骨的个性化定制将是今后的研究重点.

3D 打印钛金属骨科植入物应用现状

摘要: 3D 打印技术近年来在骨科植入医疗器械领域发展迅速,由于其能够根据患者需求个性化地定制植入物形状,并且精确控制植入物的复杂微观结构,从而实现植入物外形和力学性能与人体自身骨的双重适配。生物医用钛及钛合金作为目前骨科植入物的主要原材料,具有优越的生物相容性,与3D 打印技术结合,成为各国科学家以及医疗器械厂家研发的热点,促进3D 打印钛金属骨科植入物的商业化。针对3D 打印钛金属骨科植入物的特点、钛金属粉末要求、已上市产品情况、临床研究、存在的问题以及标准和审评规范等的现状与发展进行论述和展望。

生物基可降解聚合物在生物医学领域的应用及研究进展

摘要:聚合物科学和工业的发展使得人们更加关注环境友好的材料,以减轻传统石油基塑料对环境的影响。生物基聚合物是具有良好可持续性、生物相容性和可降解性的材料,在食品包装、农业、纺织等领域表现出巨大的应用潜力,并在生物医药领域中具有独特的优势。综述了常见的生物基可降解聚合物(多糖、蛋白质、合成聚合物如脂肪族聚酯等)的获取方式、结构、性质特点及其在生物医学领域中的最新研究进展,分析了它们目前存在的缺陷,并对未来的发展趋势进行了展望。

晶体管生物传感:界面调控策略及生物医学应用

摘要:晶体管基生物传感是一种结合生物受体识别功能, 利用场效应晶体管器件(field-effect transistor, FET)作为信号放大和转导单元, 实现生物分子或小分子特异性检测的分析方法. FET生物传感器具备响应快、无标签、高灵敏、易操作和易集成等多重优势, 在疾病筛查和健康监测等生物医学领域展现出巨大的应用潜力. 本文总结了近十年在高性能FET生物传感器开发方面已取得的显著成果, 重点关注于FET电学分析平台的界面调控策略和生物医学应用. 首先, 我们讨论了传感元件、传感界面的调制以及识别元件的设计等界面工程改造策略. 进一步, 对FET电学分析平台在体外检测和生理环境实时监测方面的应用进行了全面总结. 最后, 深入探讨了FET电学分析平台在实际应用方面所面临的关键机遇和挑战, 旨在为高性能FET生物传感平台和生物电子器件的设计、开发和应用提供参考.

智能蛋白质工程

摘要:蛋白质是生命活动的重要基础物质,在生物体内扮演着多种关键角色,包括构建细胞结构、参与代谢和能量转化、调节生理功能、提供免疫保护、传递信号等。蛋白质多样化的功能是通过其特定的氨基酸序列,以及相应的三维结构来实现的。蛋白质工程通过改变或设计蛋白质的序列与结构来实现特定的功能,从而扩展对蛋白质的理解,并为生物医学、生物材料、生物工程及其他领域的研究提供强大的工具和技术支持。近年来,随着算法的进步、大数据的积累,以及硬件计算能力的提升,人工智能技术得到了快速发展,并逐渐应用于蛋白质工程领域,形成了智能蛋白质工程。通过运用基因组、蛋白质组、蛋白质结构数据库等生物学大数据,以及在数据基础上建立各类先进的深度学习模型,智能蛋白质工程能够实现高效、精准、可预测的蛋白质设计和改造。本文主要侧重于智能蛋白质工程的四个方面,即结构设计、无骨架的序列设计、基于骨架的序列设计,以及其他辅助设计方法,总结了人工智能技术在这些领域取得的最新进展,并汇总了近年来采用智能蛋白质工程技术取得的实践成果。智能蛋白质工程作为一种新兴的技术和方法,展示了巨大的潜力和前景,为未来科学研究和技术创新带来深远的影响,并为解决全球性挑战提供新的解决方案和工具。