摘要：人口老龄化进程的不断加速直接导致骨质疏松和心血管疾病等慢性病高发, 对以组织修复材料为核心的临床治疗方法提出了巨大挑战. 本综述通过回顾生物材料的发展历程, 总结归纳了各阶段生物材料的优劣势, 同时详细论述了老龄化病损组织修复所面临的组织功能和微环境稳态难以维持的难题, 最后基于此探讨如何结合人工智能、材料生物学、影像组学等新兴技术, 研发能感知生理病理微环境, 适时响应和主动调控生物学效应,并全周期适配病损组织修复进程的新一代“自适应”智能生物材料.

摘要：随着生物医疗技术的不断进步以及微创手术的快速发展，植介入医疗器件对精细金属材料的需求量不断增加。医用导丝、心脏起搏器导线、功能性电刺激装置、牙矫正器、耳蜗植入装置等医疗器件，根据其植入尺寸及功能作用，都要求采用直径50～500μm不等的精细丝材进行加工。传统医用金属丝材如316 不锈钢、NiTi 形状记忆合金、TC4 等均含有Cr、Ni等毒性元素。这些医用金属丝材植入人体后，总会产生腐蚀与磨损，造成毒性元素的析出，极易引起炎症反应，对人体健康造成较大的危害。因此，近年来研究人员从选择合适的替代元素和优化制备工艺方面不断尝试改善医用金属丝材的性能，并取得了丰硕的成果，在保持高强低模的同时消除了毒性元素带来的危害。此后，出现了一批新型医用金属丝材，包括:Fe-17Cr-14Mn-2Mo-(0.45～0.7)N医用奥氏体不锈钢、Ti-22Nb-Fe合金、新型β钛合金等。尺寸的细小化对医疗装置中常用的异种材料的焊接技术提出了更高的要求。异种材料焊接的难点在于异种丝材化学成分的差异使得焊接过程易形成脆性化合物，从而恶化接头性能、降低焊接可靠性。近几年，研究人员对比固相连接、钎焊连接、熔化焊连接等多种焊接方法，发现微激光焊接方法具有能量密度高、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小、高温停留时间短、熔化金属量少、光束方向性好、能进行精密加工等特点，在焊接异种金属丝材时效果最好。同时通过工艺参数的优化、过渡层的填充、工装夹具的设计以及接头失效形式分析、焊接连接机理的讨论，研究人员主要对316LVM( Low-carbon vaccum melting) 不锈钢丝材及TiNi 形状记忆合金丝材异种金属材料微激光焊接进行了系统研究，并取得了一些研究成果，实现了异种丝材焊接接头可靠性的大幅提升。本文系统梳理了医用金属丝材的发展及应用状况，针对异种精细金属丝材焊接的难点，从焊接方法、工艺研究及连接机理三个方面分别介绍了植介入用异种金属丝材焊接技术的研究进展，同时对该领域未来研究方向进行了总结与展望，以期为制备高可靠性的生物医用异质金属焊接接头提供帮助。

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。

摘要：可穿戴柔性电子技术是医疗健康监测，尤其是心血管疾病监测的重要发展方向之一。脉搏波是评估心血管健康的重要信息来源，但它属于非平稳弱信号，对检测端的灵敏度与稳定性具有较高要求。本文从解决可穿戴健康监测的柔性传感关键技术问题出发，设计并开发了具有多级分支微结构的石墨烯柔性压力传感器，显著提高了对脉搏波的传感性能，并构建了可穿戴柔性传感脉搏波健康监测系统，建立了基于单点桡动脉脉搏波和Transformer架构的类感知无袖带血压监测算法，对人体收缩压和舒张压的预测误差分别为0.7±10.5mmHg 和0.5±6.1mmHg。本工作可以为心血管健康动态监测系统与应用研究、可穿戴式精准医疗健康监护提供重要技术支持。

摘要：在牙科种植领域常使用的种植体材料多为纯钛或钛合金, 然而钛金属种植体存在美学缺陷及潜在的致敏可能等问题. 氧化锆陶瓷由于其高强度、美观性与生物相容性被认为是钛金属种植体的理想替代品, 但目前国内对于氧化锆种植体的研究仍处于起步阶段. 本文通过对氧化锆种植体及骨组织进行有限元建模, 并对种植体的动态植入过程进行仿真, 分析了骨组织内部的应力-应变状况. 结果发现, 随着植入深度的增加, 种植体与骨组织的接触面积增大, 松质骨内应力增加. 考虑到骨组织的具体结构, 将松质骨内的最大应力-应变作为分析的主要对象, 结合损伤分析, 对种植体模型进行了优化. 此外, 还设计了3种具有自攻刃设计的种植体模型, 分别进行应力应变分析后确定了最优设计. 之后建立了具有自攻刃设计的种植体模型, 并模拟了临床的3种植入方案: 螺纹成形、螺纹切割、螺纹成形与切割进行分析, 通过分析得到螺纹成形与切割种植方案更为安全的结论.本文结果可以指导氧化锆种植体的结构设计以及植入时的条件设定等, 为我国自主研发的氧化锆种植体进行了理论指导, 为其早日进行临床应用指明了方向.

摘要：该文回顾了过去几十年脑机接口技术取得的成果，以及脑机接口科研成果向临床医疗器械转化过程中，将会面临的挑战。对此，该文首先介绍了脑机接口技术常用的信号源，包括脑电图、皮层电图和皮层内电信号及其特点；其次叙述了对商用脑机接口产品的解码能力和信息双向闭环的考量，讨论了目前脑机接口商用机设计中存在的稳定性、生物相容性挑战；最后阐述了植入式脑机接口向医疗器械转化过程中，产业化发展的政策、资金和技术路线的协同发展问题。

摘要：生物3D打印技术基于增材制造思想，有望实现细胞、生物材料等生命物质的自由成形，构建具有仿生天然组织复杂性和异质性的三维组织结构。经过近20年发展，生物3D打印已成为组织工程的主流技术之一，应用于多种组织的构建。综述了生物3D打印的基本技术类型及其在不同组织上的应用现状。

摘要：医用金属植入体已广泛应用于临床骨组织修复中，但是随着临床手术案例的积累，发现不锈钢、钛、钽传统生物金属材料在生物体内长期存在会造成应力屏蔽、组织排异发炎等症状，二次手术会给患者带来极大痛苦。近年来，可降解金属植入体材料的概念被提出并引起重视，由可降解金属制备的植入体在生物体组织中可被吸收分解，并促进血管组织愈合与骨组织再生，被视为新一代医用植入体材料。锌合金由于其优异的降解特性及生物相容性成为近年来的研究热点，在血管腔内支架、骨科及口腔科内固定材料领域拥有巨大的应用潜力。锌合金发展迅速，须及时进行全面总结。总结归纳目前医用锌合金的主要制备方式、材料力学性能、降解行为和生物相容性。基于大量的数据分析与归纳，发现在锌合金中添加Li、Mg元素可细化晶粒，显著提高锌合金强度，添加Mn元素则可在塑性变形中细化晶粒，可提高锌合金的延伸率。与纯锌相比，锌合金中的Zn-(Fe、Cu、Ag)析出相与Zn基体形成的微电池作用提高了锌合金的降解速率。针对新型锌合金成分及先进制备工艺，提出以材料基因工程，指导适用于增材制造的三元高强锌合金体系开发，在提高力学性能的基础上匹配锌合金的降解速率和生物相容性，直接获得具有定制化结构的锌合金近终成型植入体。在系统性汇总的基础上，从性能、开发以及增材制造三个方面展望未来发展方向。

摘要：3D打印技术在小批量、个性化定制方面具有较大优势，因而在生物医用领域备受关注。可供3D打印的耗材已涵盖高分子、金属、陶瓷和衍生材料等多种类型。生物医用陶瓷熔点高、韧性差，是最不容易应用于3D打印的材料。文章综述了以陶瓷粉体、陶瓷浆料、陶瓷丝材、陶瓷薄膜等不同原料形态为耗材的3D打印陶瓷制备工艺进展，并对SLS、3DP、DIW、IJP、SL、DLP、FDM、LOM等不同工艺制备陶瓷的表面粗糙度、尺寸大小、致密度等参数进行了对比。文章还总结了3D打印生物陶瓷在骨组织工程支架和口腔修复体等硬组织修复领域的临床应用现状。综合比较，SL陶瓷增材制造技术的制造精度和成形质量高，且能制备较大尺寸零件，还可以通过掺杂微量营养元素以及表面功能性修饰来赋予生物陶瓷更好的生物学性能、力学性能乃至抗菌、肿瘤治疗等功能，具有较明显的优势。3D打印制备的生物陶瓷相比传统减材制造工艺，制备的骨组织工程支架和口腔修复体不仅力学性能好，而且具有更优秀的生物相容性和骨传导性等。

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.