即时检验技术:形成、发展与演变

摘要:即时检验是指在采样现场进行并能够快速得到检验结果的一类检测方法。因具有响应速度快、灵敏度高、特异性好、操作简便的优势,尤其适用于紧急救治环境或者医疗资源匮乏的地区。近年来在主动健康的背景下,即时检验朝着小型化、集成化、智能化方向发展,基于可穿戴的即时检验技术逐步成为未来个性化预警的潜在方案。本文综述了即时检验的发展历程,阐述了其从单时相检测到个性化可穿戴监测的特征变化,强调了即时检验的技术难点从提高检测灵敏度到实现智能监测、预警的演变。针对临床对个体化健康管理需求的增加,本文提出了“健康全息检验”的概念,并探讨了其未来发展的方向以及实施过程中的挑战与解决方案,旨在为全民健康提供新思路和理念,进而促进即时检验领域的发展。

稀土元素应用于牙齿组织修复的研究进展

摘要:牙齿的功能在于促进食物消化、帮助发音和保持面部的协调美观。近些年来,随着人们对保护牙齿的重视,牙齿的组成和结构以及导致牙组织损坏的诱因和过程被科研工程者深入地研究。为了消除龋病、牙齿脱落和畸形给人们生活带来的不利影响,修复破损的牙组织、进行种植牙和正畸是恢复牙齿功能和美观性的有效途径。研究表明,一些稀土元素能很好地参与牙齿材料的矿化与制备,进而显著提高牙组织修复材料的性能。本文综合介绍了稀土元素应用于防龋、修复牙组织、正畸等方面的研究现状,分析了稀土元素在牙组织修复过程中所起的作用,提出了科学而合理的建议,并展望了稀土元素应用于牙组织修复的未来发展方向。

纳米级光学超分辨成像技术研究及展望

摘要:荧光显微成像技术能够将细胞生理活动可视化,是现代生命科学研究的重要手段。超分辨成像技术的出现将研究推进到亚细胞结构层次,而具有纳米级分辨率的单分子定位成像技术成为了研究细胞器、大分子复合物空间分布及相互作用的有力工具。继 2014 年超分辨成像技术获得诺贝尔化学奖后,《自然》(Nature) 发布的 2024 年值得关注的七大技术中再次将纳米级分辨率光学成像技术作为热点进行介绍,超高分辨率成像技术是重要的前沿研究领域。本文首先简要介绍了荧光显微成像技术的发展历史、荧光显微镜的基础概念、超分辨成像技术的基本概况,之后着重介绍了单分子超分辨成像技术的研究进展,并在最后对该技术的发展及应用做了展望。

抗冻型丝蛋白胶黏剂的设计与制备

摘要:为应对传统化学黏合剂因环境污染和潜在健康风险所带来的挑战,本研究在成功制备一款天然桑蚕丝蛋白和单宁酸复合胶黏剂的同时,很好地解决了传统黏合剂在低温环境下无法工作或性能不佳等问题. 通过在丝蛋白中引入与其有强相互作用的单宁酸,抑制了丝蛋白由无规卷曲构象向β-折叠构象的转变,进而保障了此复合胶黏剂的强黏附力. 在优化丝蛋白与单宁酸复合物配比的基础上,选用乙二醇和水二元溶剂体系,不仅有效提升了此生物基胶黏剂溶解性能和对各种基体黏结的普适性,并且显著降低了其冻结点,赋予了其相应的抗冻性能. 实验结果证实,此生物基胶黏剂在从−20 ℃到室温范围内均展现出超越传统商用化学黏合剂和其他生物基黏合剂的黏附能力. 因此,所研发的抗冻型丝蛋白生物基胶黏剂,以其环保性、生物降解性及在低温条件下出色的黏结性能,在包装、生物医疗及环境保护等领域中具有很好的应用前景.

具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用:基础、进展与挑战

摘要:随着人们对骨修复和组织工程支架材料研究的深入,功能性骨科生物材料应运而生。无机多聚磷酸盐(polyphosphate, polyP)是一种具有高能磷酸键的聚合物,存在于成骨细胞和血小板中,其降解产物如磷酸根离子和产生的能量可以参与骨再生和代谢。受此启发,人们将polyP开发为新型骨修复材料,包括非晶态和结晶态两种结构,在体内外的实验研究都取得了丰富的成果。本文综合阐述了这种独特的能量自给型生物材料的生理功能、材料设计、制备方法、生物学效应及相关机制的进展,为其在骨修复中的应用提供依据。本文也同时讨论了polyP材料面临的挑战和争议,以期推动其临床转化。

原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学前沿

摘要:近年来,随着原位冷冻电镜技术和人工智能技术的不断发展,结构生物学的研究模式发生了重大转变。结构解析不再局限于分离提纯的单一生物大分子,而是在细胞甚至组织内原位直接解析生物大分子的高分辨率结构,并对亚细胞区域整体分子景观进行结构探索,从而更深刻地理解细胞与组织内生命活动的分子机制。通过展示细胞内不同蛋白质复合物的精细原位结构,可以进一步生成蛋白质组的可视化定量空间分子结构功能图谱,即可视蛋白质组学。以原位冷冻电镜技术为代表的新技术能够在空间水平阐明细胞内蛋白质组的三维相互作用网络,促进从整体上系统性地理解细胞内生物大分子结构功能与互作机制。为推动中国原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学的发展,本文总结了其研究模式和最新前沿进展,结合具体实例展示了新概念与新技术的先进性,并对发展前景进行了展望。

可生物降解合成纤维

摘要:通过化学过程和微生物与酶等生物过程来生产生物可降解塑料发展迅速,在一些领域替代不可降解塑料,有利于“白色污染”的治理。纤维材料是一类通过普通材料经过特殊加工而得到的一维材料。可生物降解材料制备成纤维材料,在纤维增强复合材料、纺织品及生物医学领域的应用具有重要意义。本文针对材料可生物降解机理和生物降解合成纤维制备方法、研究现状,以及基于可生物降解合成纤维的复合材料进行评述,并对材料纺丝成型方式、说明部分生物可降解塑料与常规纤维成型方式的适用关系,并指出了生物可降解合成纤维材料发展所面临的挑战和发展前景。

穿戴式步态失稳精准干预关键技术与挑战

摘要:老龄功能退化与下肢功能障碍会导致步态失稳,而步态失稳是跌倒伤害最直接危险因素,会严重降低老年人的生活质量,并增加跌倒和死亡风险。穿戴式步态失稳精准干预技术是解决步态失稳危害的关键。然而,目前国内外失稳干预以单一通用技术为主,缺乏穿戴式、个性化和全流程的解决方案。基于此,文章将步态失稳干预全过程精细划分出5 个阶段,综述了步态失稳机理、监测、预警、防护、康复训练和监护管理技术的发展现状,分析比较了国内外技术特点和差异性;总结了步态失稳精准干预技术发展面临的关键问题,并从基础研究、技术研发和政策扶持等方面对未来技术的发展规划提出了相关建议。

生物炭光催化材料降解抗生素的研究进展

摘要:大量的抗生素被释放到自然环境中,对生态系统和人类健康构成潜在威胁。生物炭光催化材料通常具有污染物去除效率高、环境友好和能耗低等优点,在高效去除水中抗生素方面具有广阔的应用前景。生物炭的结构和化学性质提高了光催化剂的吸光性能、降解活性和稳定性。本文综述了生物炭光催化材料相对于生物炭吸附以及纳米粒子光催化降解水中污染物的优势,总结了溶胶凝胶法、超声法、水热法3 种制备生物炭光催化材料的方法,以及复合材料应用于降解水体中抗生素方面的研究进展,重点介绍了生物炭光催化材料降解水体中污染物的机理,最后对生物炭光催化材料未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望,指出设计可规模化和实际应用的生物炭光催化材料将成为该领域未来的研究重点。

医用钛合金激光表面改性抗菌涂层的研究进展

摘要: 激光作为一种高效、清洁热源,在材料表面改性中占有重要地位。激光表面处理可以调控材料表面组织结构和合金成分,改善材料的耐磨、耐腐蚀和抗菌等性能。钛及钛合金具有优异的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性能,是人体硬组织的主要替代产品之一,在生物医用材料领域得到广泛应用。但钛及钛合金不具有抗菌性能,在植入过程中易发生细菌感染而造成植入手术失败,是目前钛合金骨科植入手术中亟待解决的问题。该文针对钛合金抗菌性差的问题,采用激光表面处理工艺,综述了激光表面合金化、激光表面织构和激光熔覆等激光表面改性技术改善钛合金抗菌性能的研究现状,阐明其抗菌机理,并对发展趋势进行展望,为激光技术提高钛合金抗菌性能的深入研究及应用提供理论基础及技术支撑。