面向生物制造的数据库、知识库与大模型

摘要:生物制造技术是一种融合生物学、化学和工程学的前沿制造方法,利用可再生生物质和生物体作为生产介质,通过发酵过程规模化生产目标产品。与传统石化路线相比,生物制造在减少CO2 排放、降低能耗和成本方面具有显著优势。随着系统生物学、合成生物学的发展和生物大数据的积累,人工智能、大模型和高性能计算等信息技术与生物技术的融合,生物制造正逐步进入数据驱动时代。本文综述了面向生物制造的数据库、知识库与大语言模型的最新研究进展,探讨了该领域的发展方向、难点以及新兴技术方法,为相关领域的科研工作提供了参考和启示。

蛋白分离膜的构建及研究进展

摘要:膜分离技术具有可常温运行、操作简便、容易集成及分离效率高等特点,广泛应用于液体与气体的分离纯化。蛋白因具有独特的结构与功能,如含有特定的水分子/离子通道、金属离子结合位点、规则纳米结构或抗菌耐污染性能等,被用于制备分离膜,赋予膜优异的渗透选择性能或独特的分离性能或抗菌耐污染等功能特性。本文简要介绍了用于制膜的关键功能蛋白的结构与性能,总结分析了几种常用的蛋白膜制备方法,详细综述了目前几种关键蛋白分离膜的研究进展,深入分析了蛋白膜研制存在的问题,最后展望了未来蛋白膜的研究方向。

生物医用高分子材料细胞膜表面功能化的策略与应用

摘要:细胞膜是细胞的外层包裹结构,保护细胞内部免受外界干扰. 通过对细胞膜进行修饰,引入特定的分子或结构,可以实现对细胞命运和功能的调控,从而赋予细胞特殊的功能. 近年来,利用高分子材料在细胞膜上发生自组装的策略用于功能化修饰细胞膜表面已被广泛研究. 本文综述了利用高分子、多肽及DNA纳米材料对细胞膜进行修饰的策略,总结了其带来的包括受体寡聚化、细胞膜通透性改变以及调节细胞间通讯的生物效应以及细胞膜表面功能化的生物应用.

基于纳米酶的脊髓损伤治疗

摘要:创伤性脊髓损伤是由外部冲击引起的椎管内神经结构损害,其发病率及致残率较高。目前临床治疗主要采用手术、激素冲击等方法,由于缺乏针对性治疗药物,无法实现实质性的功能恢复。针对脊髓损伤病理进程中氧化应激及神经炎症等特点,开发可持续降解自由基、抑制氧化应激、调节神经炎症的疗法成为研究热点。纳米酶具有与天然酶类似的催化活性,且在生理条件下稳定,可以持续抑制氧化应激和神经炎症,对脊髓损伤治疗具有重要意义。本文聚焦基于纳米酶的脊髓损伤治疗,介绍了脊髓损伤的病理生理学特点,纳米酶的分类、性质及纳米酶治疗脊髓损伤的研究进展,阐述了纳米酶对脊髓损伤治疗的推动作用,尤其使脊髓损伤治疗从单纯缓解症状的姑息治疗向神经再生的转变,展现了纳米酶作为脊髓损伤治疗平台的多功能性和潜在应用前景。

即时检验技术:形成、发展与演变

摘要:即时检验是指在采样现场进行并能够快速得到检验结果的一类检测方法。因具有响应速度快、灵敏度高、特异性好、操作简便的优势,尤其适用于紧急救治环境或者医疗资源匮乏的地区。近年来在主动健康的背景下,即时检验朝着小型化、集成化、智能化方向发展,基于可穿戴的即时检验技术逐步成为未来个性化预警的潜在方案。本文综述了即时检验的发展历程,阐述了其从单时相检测到个性化可穿戴监测的特征变化,强调了即时检验的技术难点从提高检测灵敏度到实现智能监测、预警的演变。针对临床对个体化健康管理需求的增加,本文提出了“健康全息检验”的概念,并探讨了其未来发展的方向以及实施过程中的挑战与解决方案,旨在为全民健康提供新思路和理念,进而促进即时检验领域的发展。

静电纺丝技术应用于局部治疗领域的研究进展

摘要: 静电纺丝纳米纤维由于比表面积大、孔隙率高、易添加多种成分等特性,是目前恶性肿瘤局部治疗领域的研究热点之一。因为电纺丝技术的多功能性,通过调整电纺纤维的结构和载药方式,可以满足不同的辅助治疗需求。本文从不同的电纺丝功能设计阐述了电纺丝纳米纤维膜在局部治疗领域的研究进展,并展望其发展前景。

采用非侵入性光生物调节治疗癫痫

摘要:癫痫是一种由脑部异常同步放电引起反复发作性神经功能异常的慢性脑部疾病,临床常见以意识不清、四肢抽搐为主要表现特征,各年龄段均可发病,涉及的人口众多。安全、有效以及合理地控制癫痫病情,是脑科学与神经内科学领域挑战之一。目前癫痫的治疗主要为药物治疗,部分难治性患者还需通过手术切除大脑异常放电的区域,但药物治疗后部分患者可出现耐药性或严重的副作用,包括肥胖、肝肾功能损伤和认知功能障碍等,手术治疗费用昂贵且影响神经元之间的相互连接及其功能。在过去侵入性神经调控治疗技术的基础上,发展诸如光生物调节(PBM) 这类非侵入性神经调控治疗策略是癫痫治疗先进技术的重要发展动向。PBM通过调节线粒体功能、增强脑膜淋巴管引流和清除毒素功能,抑制神经炎症,刺激突触与神经元生长,改善神经元代谢和网络活动,可以有效减少癫痫发作频率。相比于传统治疗,PBM具有非侵入性、无副作用且能够精准调控神经活动的显著优势,在治疗难治性癫痫方面具有广阔应用前景。本文综述了PBM治疗癫痫的研究进展。

核酸信息材料研究进展

摘要:与传统的硬盘或磁带存储相比,DNA存储具有极高的存储密度和长期稳定性。通过将数字数据编码为DNA序列,利用合成和测序技术,可以将海量数据进行低成本、低能耗地存储及恢复。随着技术的不断进步,基于核酸信息材料的数据存储有潜力成为一种高效的数据存储解决方案,尤其适用于海量数据存储和长期数据存储。尽管DNA存储潜力巨大,但其大规模应用仍受限于合成成本及测序效率等瓶颈。本文综述了基于核酸信息材料的数据存储技术,探讨了利用核酸分子作为数据存储介质的最新研究进展,并提出了核酸存储在未来的研究方向和发展趋势。

面向人工耳蜗的改进Wave-U-Net算法

摘要: 针对人工耳蜗在噪声环境下言语感知效果差,以及现有算法降噪能力不足的问题,本研究提出了一种改进的Wave-U-Net 模型。通过采取轻量化卷积,引入注意力机制,改进损失函数,优化数据集结构,以提高人工耳蜗的降噪效果。使用短时客观可懂度( short-time objective intelligibility,STOI) 、语音质量评估( perceptual evaluation of speech quality,PESQ) 、浮点运算次数( floating point operations per second,FLOPs) 和参数量( Params) 对模型的降噪效果和复杂度进行了评估,分别达到0.81、2.75,0.83 G,1.04 M。实验结果表明,本研究算法在符合人工耳蜗产品规范的基础上,实现了明显的降噪效果,提高了人工耳蜗使用者在复杂噪声环境中的语音感知效果。本研究方法为人工耳蜗算法的改进提供了新的可能,可为听力受损患者提供更好的听觉感受。

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。