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。

光生物调节治疗阿尔茨海默病研究进展

摘要:阿尔茨海默病(AD)是一种以进行性记忆丧失和认知功能障碍为特征的神经退行性疾病。光生物调节(PBM)是一种针对AD治疗的有前景的创新技术路线。介绍了PBM对AD的作用机制以及相关的动物实验和临床研究,分析了PBM对AD治疗的可行性、有效性、研究重点和难点,总结了PBM应用于AD治疗的研究趋势。

基于外泌体纳米材料的医学研究进展与前景展望

摘要:外泌体(exosome)是活细胞膜脱落或分泌的双层膜结构纳米级囊泡, 其直径范围介于30~150 nm, 并广泛分布于多种体液之中. 外泌体携带有亲代细胞的多种生物活性分子, 并具备介导细胞间通讯的功能, 因此其在信号传导、药物传递、再生医学、疾病预防、诊断及治疗等多个领域显示出巨大的应用潜力. 随着纳米技术的迅猛发展,基于外泌体的纳米材料构建应运而生, 并在应用方面取得了显著的进展. 外泌体纳米材料的应用前景极为广阔, 预期将为医学发展和人类健康领域作出更大的贡献. 本文对当前外泌体纳米材料在医学领域的最新研究进展进行了综述, 重点探讨了其在疾病预防、监测、诊断及治疗等方面的应用, 并对当前研究的热点问题与争议进行了分析,同时对这一领域未来的发展趋势进行展望.

新一代热疗技术: 纳米材料介导的微纳尺度热疗

摘要:经典的热疗技术存在一些局限性, 如适形性不佳、治疗范围有限以及复发率高等问题. 纳米材料介导的微纳尺度热疗是新一代热疗技术, 它利用纳米材料在病灶部位将外界物理场的能量转换为热能, 以实现治疗效果,具有高度适形、远程可控、可结合多模态诊疗等优势, 还可在肿瘤细胞内触发多种分子事件, 激活抗肿瘤免疫反应, 阻止肿瘤的复发和转移. 微纳尺度热疗不仅能毁伤目标细胞, 还可以调节细胞特定的生命活动, 特别是通过热敏离子通道调控神经系统是近年来应用的焦点. 本文回顾热疗技术的发展历程, 综述纳米材料介导的微纳尺度热疗作为新一代热疗技术的特点及其优势, 并具体阐述其在肿瘤治疗和神经调控两大领域的应用及前景.

自修复介电弹性体致动器的研究进展

摘要:介电弹性体致动器(DEA)能在外界电刺激作用下产生类似肌肉的收缩-舒张变形,被誉为人工肌肉,在软体机器人领域具有广阔应用前景. 传统DEA不具备自修复性能,设计制备能抵御机械损伤和电学损伤的弹性体材料是解决DEA 长效稳定服役的关键. 本文首先概述了DEA 的组成、机理及其驱动模式. 然后详细介绍了自修复DEA的制备方法,主要包括自修复介电弹性体和自修复柔性电极的设计策略,并阐明了其优缺点. 最后对DEA的未来发展趋势进行了展望,以期推动DEA的快速发展和应用.

DNA 数据存储——机遇与挑战

摘要: 自人类进入信息时代以来,全球信息总量飞速膨胀,为数据存储行业带来极大挑战。当前的信息存储工具存在许多缺陷,如信息密度低、使用寿命短、环境污染等,而脱氧核糖核酸(DNA)作为天然的遗传信息载体,具有信息密度高、稳定性高、保存时间长、维护成本低等优点,可能成为信息存储领域的卓越选择。尽管 DNA 存储目前面临读写成本高、速度慢、错误率高等挑战,但在某些领域也有着独特的优势,如“冷”数据存储和军事加密存储等。目前,DNA 存储的潜在发展方向主要包括在军事、航空航天等特殊场景下的应用,高容错的编解码方案,生物活体存储体系,脱离测序的信息读取方法,以及集成化的存储系统和统一行业标准等。希望在不久的将来,DNA 存储能够实现规模化应用,迎来数据存储的新纪元。

脑组织生物力学试验方法及力学特性综述

摘要:为深入了解脑组织生物力学特性、生物力学试验方法和脑部损伤生物力学的研究现状,基于国内外学者对脑组织的生物力学研究成果,针对脑组织材料力学试验方法及生物力学特性的分析进行综述,并归纳现有文献的头部有限元模型中用于模拟脑组织的本构模型及材料属性,为脑组织损伤的有限元建模提供参考,并为研究脑组织的损伤机理和损伤预测提供依据。