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.

摘要: 随着单细胞异质性研究的深入,细胞电学特性成为疾病诊断和精准医学的重要研究方向。微流控生物电阻抗传感检测芯片通过高精度测量细胞在电场中的阻抗变化,无需标记即可获取细胞尺寸、膜电容、细胞质电导率等细胞电学特性,显著提升了对细胞异质性的检测能力。相比传统方法,微流控生物电阻抗检测芯片技术具有高灵敏度、操作简便、无损检测等优势,在疾病早期诊断、药物筛选以及个性化治疗中展现出广泛的应用前景。文章首先阐述了该技术的基本原理与系统设计;接着分析了微流控通道与电极配置的优化进展,并讨论了其在细胞分类检测、药物评估等领域的应用;最后,分析了当前面临的技术挑战与未来发展趋势,并展望了其在精准医学和疾病早期诊断中的广泛应用前景。

摘要：聚二炔(polydiacetylene, PDA)材料是一类具有交替碳-碳双键(C=C)和三键(C≡C)的共轭高分子材料, 具有独特光学性质和比色能力. 新合成的PDA呈现蓝色且无荧光特性, 当其暴露于环境刺激时, 如pH、温度、电应力、机械应力等发生变化时, 会出现由蓝色到红色的转变, 且产生明显荧光, 这一特性使其在生物传感领域应用广泛. 同时, PDA的拉曼光谱位于细胞沉默区(1800~2800 cm−1), 不受蛋白质、核酸等生物大分子的干扰. 本文介绍了一种具有水溶性和可官能团化的PDA材料, 其展现出超强的拉曼信号和超高的灵敏度, 表面修饰后能够靶向不同的细胞; 将拉曼成像技术与双光子成像协同后, 还能进行深层组织成像, 凸显其在成像领域巨大的应用前景. PDA还表现出良好的仿生性能, 通过掺入生物分子或对其分子结构进行设计, 将其制备成脂质体、纳米纤维等形式, 能够对环境变化做出响应, 在间接生物传感、组织工程、药物递送领域都有很好的应用. 同时, 我们还发现PDA材料在光氧化条件下, 能够降解成无毒小分子, 具有活性氧响应性, 展现了其在体内应用的前景. 在这篇综述中, 我们主要介绍了PDA材料的相关性质, 总结了其在拉曼成像、生物传感、组织工程、药物递送领域的最新进展, 揭示了PDA材料的多功能性及其在疾病诊疗中的优势.

摘要：阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是发病率最高的神经退行性疾病, 主要表现为记忆力下降, 认知功能缺陷, 目前尚无有效的治疗手段. 随着人口老龄化加剧, AD发病率逐年上升, 找到有效的AD药物刻不容缓. 对AD发病机理的研究中, Aβ假说是普遍接受的致病机制: 淀粉样蛋白(amyloid-β, Aβ)沉积产生神经毒性, 导致神经元死亡. 针对该致病机理设计的Aβ单抗药物的研发却很曲折, 在2023年7月, 美国食品药品监督管理局(U.S. Food and Drug Administration, FDA)批准上市抗Aβ的单克隆抗体Lecanemab, 在经过18个月的药物注射后, 与安慰剂组相比,治疗组患者大脑中Aβ沉积发生明显减少, 减缓疾病的进程. 与此同时, 另一个Aβ单抗Donanemab药物也表现出相似的治疗效果. 这不仅证明Aβ假说的正确性, 为大量的AD患者带来治疗的希望和曙光. 因此, 这两种药物被Science评为2023十大科学突破之一. 但是, 这两种药物仅对AD早期的病人有较好的治疗效果, 且药物的使用可能会带来脑出血(amyloid-related imaging abnormalities-hemorrhage, ARIA-H)、脑水肿(amyloid-related imaging abnormalitiesedema or effusions, ARIA-E)等副作用, 这些副作用在APOE ε4纯和患者出现的比例更高. 因此, 寻求更安全有效的治疗药物仍需更进一步研究.

摘要：目前脑卒中患者的运动康复主要由康复医师辅助完成，但我国的康复医疗资源并不充裕，无法满足当下迫切的卒中及偏瘫康复需求。机器人辅助康复治疗是一项帮助脑卒中患者康复的新技术。上肢康复机器人能够辅助上肢偏瘫患者完成康复训练、恢复运动能力，并降低医师工作强度，目前已被应用于临床治疗。首先分析人体上肢生理结构，并引出脑卒中患者的康复需求；进而根据交互方式与驱动形式将上肢康复机器人分类，详述其结构特点与应用场景；同时归纳上肢康复机器人的典型控制策略、总结脑卒中量级与运动能力的评定标准；最后，指出目前上肢康复机器人目前面临的挑战，并展望了发展趋势。从医工结合的角度梳理上肢康复机器人的研究现状，总结技术的不足，为本领域的创新和实践提供了研究思路。

摘要: 视障人群的出行及日常活动普遍依赖导盲犬、导盲手杖或他人帮扶等方式,但随着经济发展,城市规划变得越来越密集,城市布局和道路规划的复杂度也逐渐增加,上述方法已经不能够保障视障人士的出行及日常生活安全,因此加强对视障群体的关注力度、提高其生活质量是我们亟待解决的问题。本设计着眼于机器视觉对彩色信息和深度图像的去噪、滤波、目标标定等处理,加以机器学习训练,实现图像的色彩识别、常见障碍物识别及距离测量功能,将分析结果转换为音频信号并通过语音输出给用户,给予一定行进建议,致力于为视障人士提供避障服务,降低在行走过程中因无法提前预测的障碍物对出行造成的负面影响。

摘要：介绍了基于有机场效应晶体管（organic field effect transistor，OFET）技术的柔性半导体器件的工作原理和发展概况，综述了基于OFET 的生物力学监测设备、文身生物监测设备、细胞检测设备等可穿戴柔性监测设备的研究现状，分析了基于OFET 的可穿戴柔性监测设备存在的不足，指出了微型化、个性化、多元化等是未来基于OFET 的可穿戴柔性监测设备的发展方向。

摘要: 内窥镜进入被检体后无法通过传回的画面准确判断内窥镜整体形态，为更精准的控制弯曲部的蛇骨弯曲，需要分析插入导管及其内藏物的相互关系。分析内藏物中弹簧管与钢丝绳的部分，提出了插入导管中牵引钢丝绳和弹簧管在不受力时位置关系的理论模型，基于Ｒamberg-Osgood 模型推出了钢丝绳受拉后钢丝绳弹性变形量，结合实验数据利用最小二乘法拟合出了钢丝绳长度变化量与拉力、盘曲半径和盘曲角度之间的关系公式。经实验验证在钢丝绳不受力时误差在10% 以内，在钢丝绳受拉后理论公式与实验数据的误差在16%以下的数据点占总数据点的90%。

摘要：人体生理指标是衡量健康与否的重要标准。传统的检测方法通常要求单独的实验室、复杂的操作流程且耗费较长的检测时间，难以满足快速诊断和居家健康监测的需求，因此亟需开发便携、快速和精准的现场检测技术。即时检测（Point-of-care testing， POCT）区别于传统实验室检测的主要特征是不需要实验室繁杂的分析过程即可实现生物分子的快速原位检测。智能手机作为日常生活广泛使用的通讯工具，具有独立的操作系统，内置存储功能，还配备高清摄像头，在POCT 可视化检测方面有巨大的应用潜力。将各种生物传感技术与智能手机相结合已经发展成为POCT 领域的一个新方向。本文对近年来基于智能手机的可视化生物传感器在POCT 中的研究进展进行了评述，包括比色传感器、荧光传感器、化学发光传感器和电化学发光传感器等，总结了目前基于智能手机可视化生物传感器在POCT 应用中面临的问题，并对其未来发展前景进行了展望。