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。

可吸收镁合金在生物医学中的应用现状与展望

摘要:可吸收镁合金具有良好的生物相容性、生物降解性和力学性能,使其成为理想的生物医学材料,目前在骨科及心血管领域已有一定的应用。然而,可吸收镁合金仍面临着生物降解性和耐腐蚀性之间的平衡、力学性能和组织相容性适配等方面的挑战。重点综述了可吸收镁合金在生物医学中的应用现状、存在的问题与挑战、可能的改进方案,并对未来应用做了展望。

医用镁合金耐腐蚀性能研究进展

摘要;近年来,医用镁合金作为“第三代生物医用材料”,因其具有优异的生物相容性和可降解性吸引了众多学者的关注,在传统医用植入物难以降解的背景下,展现了独有的潜力。然而,由于其较差的耐蚀性,难以满足医用植入物的临床应用需求,因此,研究医用镁合金的耐腐蚀性能有着举足轻重的作用。本文从3 种典型医用镁合金的耐蚀性研究出发,综述了不同元素含量医用镁合金在临床应用中耐腐蚀性能以及表面涂层、合金化等腐蚀防护技术的最新研究进展,并介绍了计算机仿真模拟技术在医用镁合金腐蚀研究方面的应用成果,据此对医用镁合金材料未来的发展趋势进行了展望。

纳米药物递送系统:胰腺癌靶向策略的新选择

摘要:胰腺导管腺癌 (PDAC)是一类进展迅速、早期诊断困难的恶性消化系统实体肿瘤,多数患者就诊时已失去根治性手术切除机会。PDAC组织中的多种细胞成分和非细胞成分组成复杂的调控网络,共同塑造了代谢异常的肿瘤微环境,导致临床化疗和免疫治疗等效果受限。纳米技术的发展为PDAC的高效药物递送和精准靶向治疗提供了新思路。本文从靶向肿瘤细胞与肿瘤微环境两个方面,综述了近年来基于纳米药物递送系统的PDAC治疗策略,并总结了本团队在相关领域的研究进展,为胰腺癌的治疗提供参考。

腰带型人体微环境可视化监测系统柔性集成与可穿戴应用研究

摘要:微电子系统的创新功能设计及其柔性集成封装是推进智能可穿戴设备在主动健康监测领域应用发展的核心动力. 本研究采用控制处理芯片、温湿度传感器、信号采集与无线传输模块以及光纤等光/电子元器件和功能模块设计与开发了一套温湿度数据可视化监测系统,并基于超低模量有机硅非水凝胶和3D间隔织物为主要材料复合制备了一种兼具本征和结构柔性的可拉伸电路板对其实现了一体柔性集成与封装,发展得到了一款可穿戴人体微环境(数据)可视化监测功能腰带. 所使用的新型有机硅非水凝胶复合织物材料杨氏模量和抗弯刚度分别仅为0.113 MPa和114.680 mN·mm,在充分保留原织物基底柔软顺应性的同时,还有效地引入了有机硅类材料固有的优异生物相容性、疏水性和电绝缘性,并实现了断裂拉伸强度和断裂拉伸率等力学性能的进一步增强,分别提高了48.775%和22.507%. 经其集成与封装得到的人体微环境可视化监测功能腰带采用假人进行穿戴模拟测试,通过可拉伸光纤显示板颜色变化成功地实现了人体微环境温湿度变化情况实时探测和监控. 该功能腰带还可通过与手机和电脑等设备进行连接,实现人体微环境数据的移动监测和云存储,在老年人卧床护理等特殊护理领域显示出优异的应用潜力.

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.

RNA荧光成像工具的开发与应用

摘要:细胞内RNA种类繁多且功能复杂. 开发适用于细胞及活体水平的RNA原位成像工具, 对于揭示RNA的时空分布及其在生理和病理过程中的作用至关重要. 本文回顾RNA荧光成像工具的发展历程, 系统综述基于原位杂交、RNA-蛋白质相互作用系统、荧光RNA及非遗传编码RNA荧光探针的成像方法, 并总结RNA成像技术的最新发展趋势. 此外, 本文针对RNA成像工具在跨尺度生命系统中的应用前景进行探讨. 期望本综述能为RNA荧光成像工具的开发及其在生物学研究中的应用提供有益参考.

聚合物修饰黑磷及黑磷类似物纳米材料在生物医学中的应用进展

摘要:在二维纳米材料中,黑磷(BP)被认为是弥补石墨烯和TMD缺点的有希望的候选材料,而低维黑磷是一类由层状半导体BP衍生出的纳米材料。其中BP具有结构的高度各向异性、带隙宽度可调、空穴迁移率和电子迁移率高等特点,这些特点给予BP独特的性质,如导电性、光热、光动力学、力学行为等,BP的近红外光响应使其在光热/光动力抗菌中显示出显著效果。此外,由于其独特的层状结构,BPNS具有高的表面积与体积比,这使其成为负载和递送其他抗菌纳米材料或药物的优良药物载体。本文首先讨论了低维BP的物理特性并介绍了不同的制备方法,然后系统梳理聚合物修饰黑磷纳米材料在各个领域的治疗应用进展,如癌症治疗(光疗,药物输送和协同免疫治疗)、骨再生和神经发生,最后讨论了未来临床试验面临的一些挑战和进一步研究的可能方向。

齿科修复用氧化锆陶瓷的增材制造现状及进展

摘要:氧化锆陶瓷因其高强度、耐腐蚀、菌斑黏附率低以及良好的生物相容性和美观性,成为牙科修复用全瓷材料的理想选择。但传统的减材制造工艺材料浪费严重,微小结构加工受限,难以高效生产优质产品。而增材制造技术的灵活性和自由度,不仅能实现牙科修复用氧化锆陶瓷高效快速制备,还能满足牙科领域精准、复杂的个性化需求。本文从氧化锆陶瓷材料性能、增材制造技术及应用三个方面,归纳了牙科修复用氧化锆陶瓷的研究进展,并对相关增材制造技术进行深入探讨,特别关注了光聚合成型、材料挤出和材料喷射等关键技术在牙科修复中的应用和前景。最后总结了本文的主要观点,并对未来增材制造牙科修复用氧化锆陶瓷的研究方向和可能的挑战进行了展望。

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。