有色金属基材料在生物医学中的应用现状

摘要:人类使用生物医用材料的历史悠久,最早可追溯到公元前3 500 年古埃及人利用棉花纤维缝合伤口。生物医用材料的种类繁多,有色金属基材料是其中的一个重要选择。近些年来,有色金属基材料因其优异的生物相容性、力学特性和光热转换性等特点被广泛应用于生物医学领域,在推进患者护理上表现出巨大的潜力。归纳了有色金属基材料在介入类耗材、癌症治疗、精确诊断及生物传感方面的研究成果,包括钛、镁、钽、金、铋、铜、铂等一些元素及其合金的应用形式,总结了它们在临床实践中的特点与当前的研究重心。最后展望了有色金属材料在生物医学工程中未来发展的几个可能的方向。

无机金属异质结半导体在肿瘤治疗中的应用研究

摘要:随着对半导体催化机制的不断研究,发现半导体材料在光/声刺激下会发生催化反应,从而产生活性氧。因此,近年来半导体材料被广泛研究用于肿瘤治疗。基于不同激发源,用半导体材料催化治疗主要分为光催化治疗和声催化治疗,其中异质结半导体材料与单纯的半导体材料相比,因其特殊的电子转移方式,在肿瘤催化治疗中表现出更好的疗效。通过分析异质结材料的催化机制,将近年来设计合成的多种无机金属异质结分为4 类,同时详细讨论了不同异质结材料在光/声催化治疗领域的研究和发展。希望从异质结催化增强的机制出发,为用于高效肿瘤治疗无机金属异质结材料的设计提供新的思路。

脑机接口领域发展态势

摘要:脑机接口为人脑功能研究提供了重要方法,为脑疾病临床诊治提供前沿探索工具。2024 年脑机接口领域进入技术爆发期,具体表现在以下几方面。(1) 国内外加强脑机接口资助:相比较而言,美国重视电极、芯片开发及其在医疗与防务的应用,欧盟重视相关材料开发与科研应用,我国将脑机接口作为未来产业进行全面部署;(2) 相关技术迭代升级:新型接口、电极等硬件被相继开发出来,大模型应用于脑电解码中,提升编解码能力;(3) 临床试验持续推进:多款侵入式脑机接口进入临床试验,目前全球已开展70 多例临床试验;(4) 应用领域“多点开花”:医疗应用从运动与语言修复、肌萎缩侧索硬化等罕见病的治疗,扩展到抑郁症等常见神经精神疾病,非侵入式脑机接口已经应用于疲劳驾驶检测、游戏娱乐等生产生活中;(5) 产业快速发展:产值增长迅速,企业研发活跃。未来,脑机接口成本将大幅下降,实现大脑与机器的双向交互,为医疗、教育与娱乐等众多领域带来变革。

功能银纳米团簇的最新进展:荧光特性和生物应用

摘要:银纳米团簇(AgNCs)是尺寸介于金属原子和纳米颗粒之间的一种新型荧光纳米材料,因其具有超小的尺寸、光稳定性好、表面易于修饰、荧光性质可调节和生物相容性良好等优势,在生物成像及生物传感等领域引起了越来越多的关注。结合近年来关于银纳米团簇的研究,总结了其在合成、性质、功能化和应用的现状,重点介绍了银纳米团簇在荧光性质以及生物应用方面的最新进展。最后,还对功能银纳米团簇的应用所面临的挑战和发展趋势进行了展望。

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。

生物医用高分子纳米马达趋化体系:新一代药物递送载体

摘要:纳米马达是一类可沿化学物质浓度梯度矢量场进行定向运动的新型纳米材料,其特有的趋化运动性能可望为药物的精准递送带来新的效应. 然而,受限于疾病的复杂微环境,构建可有效趋化靶向病变组织的纳米马达趋化体系依然面临挑战. 作者团队结合高分子纳米材料的独特优势,在发展新策略构建高分子纳米马达趋化体系方面取得了一系列创新成果. 本专论从高分子纳米马达趋化体系的构建方法出发,重点阐述了一类可在体内疾病微环境发生趋化运动的高分子纳米马达的通用型构建策略,总结归纳了它们与不同治疗剂的组装规律及其在重大疾病治疗中的相关机制,并对该领域未来的发展方向进行展望.

用于软骨下骨修复的镁基支架

摘要:骨关节炎(osteoarthritis,OA)作为一种可以导致残疾的退行性疾病,常累及软骨下骨。受损的关节软骨和软骨下骨很难自愈,用于功能修复的组织工程支架是一种有前途的治疗方法。近年来,镁合金因其良好的机械和生物学性能被视为可降解多孔支架有希望的候选者。然而,目前对于适用于软骨下骨缺损修复的镁基支架的结构设计和优化方案还没有定论。归纳了镁合金用于骨软骨支架的研究进展,包括多孔支架的制造方法;添加合金元素和表面改性的优化策略;参数化与非参数化的结构设计;镁基支架的机械、降解和生物学性能及其影响因素。讨论了未来研究的潜在方向。旨在为多孔镁基支架的开发和临床应用提供参考。

纳米复合药物治疗脑肿瘤研究热点与挑战

摘要:胶质母细胞瘤(GBM),是中枢神经系统中最具侵袭性和致命性的恶性肿瘤之一。现行治疗手段如手术切除、放疗和化疗等,因GBM 显著的分子异质性、高度侵袭性、血脑屏障(BBB)阻隔以及免疫抑制性肿瘤微环境而效果有限,目前患者5 年生存率仍不足10%。近年来,纳米技术的迅猛发展为GBM 靶向治疗提供了新契机。通过精准调控纳米材料的物理化学特性,纳米复合药物不仅可实现穿越BBB 的高效递送,还能降低全身毒性,增强治疗靶向性。此外,该类药物平台可集成化疗药物、免疫调节剂、基因治疗载体及成像探针,实现诊疗一体化和多模态协同治疗。概述了GBM 的临床治疗现状与主要挑战,分析了其生物学特性及微环境特征,重点探讨了纳米复合药物在GBM 治疗中的设计策略、功能优势、研究进展及转化应用面临的主要问题,旨在为该领域的基础研究与临床应用提供参考与思路。

医用多孔钛合金表面改性技术研究进展

摘要:多孔钛合金拥有良好的力学性能,能够降低“应力屏蔽”效应,促进与组织的结合,但其功能化方面还存在不足。表面改性能够通过改造材料表面形貌或在材料表面负载功能成分等形式,赋予材料良好的成骨、抗菌及耐腐蚀、耐磨性等功能特性。区别于钛板/棒等致密钛材,多孔钛具有复杂的内部结构,因而,其改性多在流体(液体、气体)介质中进行以实现良好的包覆性。按照表面改性原理及作用成分性质分类,重点介绍了传统与新型医用多孔钛合金表面改性方法及效果,总结分析了不同方法间的优缺点及影响因素等,以期为医用多孔钛合金表面改性提供指导。

人工细胞的构筑及生物医学应用

摘要:人工细胞是一类具有活细胞结构和功能特性的人造微囊体,因相关研究对于探寻生命起源、构筑生物活性材料的重要意义,成为近年来材料、化学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。根据构筑方法是从微观到宏观尺度,还是相反地从宏观到微观尺度,构筑人工细胞的方法可分为“自下而上”和“自上而下”两大类,两者各具特色、互为补充。其中,由自下而上方法构筑的人工细胞具备更为丰富的生物分子构筑单元和灵活的功能性,因而在生物医学领域展现出巨大的应用前景。基于如上背景,本文综述了由各类方法构筑的人工细胞模型,包括脂质体囊泡、多糖囊泡、蛋白类囊泡、聚合物囊泡和无机胶体囊泡等;并根据不同种类人工细胞的功能特性,讨论了它们作为生物分子运输载体、微型反应器、生物传感器和信号调节器等在生物医学领域尤其是医学诊断和治疗中的应用现状。