天然细胞源性纳米颗粒在免疫治疗中的研究进展

摘要:随着纳米技术和免疫治疗的快速发展, 天然细胞源性纳米颗粒(natural cell-derived nanoparticles, CDNPs)正逐渐成为免疫治疗领域的重要工具之一. CDNPs主要包括动物源性、植物源性以及微生物源性纳米颗粒. 它们通常具有良好的生物相容性、低毒性以及丰富的生物活性, 能够实现在体内高效递送免疫治疗药物并调控局部免疫反应; 同时, 能够根据患者的特定需求对CDNPs进行工程化改造, 靶向调节特定的病灶部位, 推动个性化治疗和精准医疗的发展. 本文综述了近年来CDNPs在多种疾病免疫治疗中的研究进展, 详细描述了动物、植物以及微生物来源纳米颗粒在免疫治疗中的作用机制和应用潜力. 此外, CDNPs在长效性、特异性以及规模化制备等方面仍存在一定的技术挑战. 本文对CDNPs的应用现状、优势以及局限性进行了深入探讨, 旨在为CDNPs的未来研究和发展提供理论基础.

生物基可降解聚合物在生物医学领域的应用及研究进展

摘要:聚合物科学和工业的发展使得人们更加关注环境友好的材料,以减轻传统石油基塑料对环境的影响。生物基聚合物是具有良好可持续性、生物相容性和可降解性的材料,在食品包装、农业、纺织等领域表现出巨大的应用潜力,并在生物医药领域中具有独特的优势。综述了常见的生物基可降解聚合物(多糖、蛋白质、合成聚合物如脂肪族聚酯等)的获取方式、结构、性质特点及其在生物医学领域中的最新研究进展,分析了它们目前存在的缺陷,并对未来的发展趋势进行了展望。

基于纳米材料的可控组装策略和刺激响应型传感机制用于恶性肿瘤的靶向精准治疗研究

摘要:近几十年来, 纳米材料在各个领域得到了广泛的应用, 基于纳米材料的诊疗探针为癌症精准治疗带来了巨大的前景和机遇. 近年来, 本课题组通过研究纳米材料的可控生长和组装策略, 构建了多种灵活的药物载体, 并发展新型的刺激响应型生物传感体系, 用于肿瘤的化疗、光动力治疗、光热治疗和基因治疗. 在化疗方面, 通过在上转换纳米颗粒、碳纳米管和Janus纳米粒子表面修饰DNA或RNA纳米结构构建复合药物载体, 或利用核酸自组装形成的三维(3D)纳米结构构建药物递送系统, 实现肿瘤的靶向治疗和药物的可控释放. 在光动力治疗方面,建立了基于上转换纳米颗粒的新型光动力纳米治疗剂, 它具有更高的能量传递效率和更多的活性氧的产量. 在光热治疗方面, 构建了多种新型复合纳米材料来提高光热转换能力. 最后, 还考察了纳米材料在肿瘤基因治疗方面的应用潜力. 综上, 本课题组基于纳米材料的可控生长和组装策略构建了多种诊疗探针, 构建了刺激响应型生物传感体系, 并验证了诊疗探针在恶性肿瘤靶向精准治疗中的应用潜力.

柔性有机聚合物光子器件及其生物医学应用

摘要:随着光子材料和光子器件在可穿戴技术、智慧医疗、仿生机器人等新兴应用领域的不断拓展,研制具有优异机械柔韧性、生物相容性甚至生物可降解性的光子器件日益重要。为同时实现优异的光学性能和生物力学性能,柔性光子器件从材料合成、结构设计、功能实现到工艺制备等诸多方面亟需探索。其中,有机聚合物因其质地轻柔、生物相容性好、合成可控、结构功能易于改性等优势,被认为是制备柔性光子器件最具竞争力的材料之一。一系列新型的功能性有机光子器件,如光波导、衍射光栅、光子晶体等被相继被报道。本文综述了近年来柔性有机聚合物光子器件的研究进展,总结和分析了现有技术、方法和应用,并对未来的挑战和前景进行了讨论和展望。

骨组织模型3D打印建模中CT图像序列选择的策略分析

摘要:骨组织模型的精确3D打印对骨科手术前进行手术方案规划、术中定位和术后评估手术效果均有不可替代的作用。然而,打印等比例的、与患者完全匹配的、精确的骨组织模型涉及术前CT影像扫描、3D建模、3D打印及打印后处理一系列流程。其中,对于3D打印前的重建,CT扫描图像序列的选择直接影响打印模型的质量。通过比较骨窗序列和标准序列 CT图像的建模及打印结果可知,后者的模型质量优于前者,表明骨组织模型并非一定要采用骨窗序列。该研究为骨组织模型的精确3D打印和建模在CT图像序列选择阶段的决策提供了科学依据。

群体基因组学前沿探索: 发展、技术革新与跨学科融合

摘要:群体基因组学通过结合高通量测序技术和统计方法, 从基因组层面研究群体内和群体间遗传变异. 通过探讨包括突变、重组、遗传漂变、自然选择和迁移在内的群体演化过程, 群体基因组学揭示基因组变异的来源及其在进化和适应中的作用. 在过去的20年中, 随着数据规模的快速扩张和分析方法的不断迭代, 群体基因组学经历飞速发展, 取得很多重要成果, 包括揭示人类迁徙历史、自然群体适应、农业物种驯化的遗传基础以及病原体的进化轨迹等. 这些研究极大地加深了人们对物种演化历史和环境适应机制的理解. 本文简要回顾群体基因组学的发展历程与主要成就, 并探讨新时代群体基因组学所面临的机遇与挑战.

面向精准医疗的生/机界面仿生设计技术现状与发展趋势

摘要:精准医疗的发展亟需高效、稳定且多功能的生机界面。大自然中丰富的微纳结构与功能机制为生机界面设计提供了重要的灵感源泉,但面向精准医疗的生机界面仿生设计仍然缺少深入、系统的综述研究。系统梳理生机界面设计中的典型仿生策略,重点介绍防粘、粘附增强、液体定向传输与微针穿刺等生物功能结构的原理及其在界面构建中的应用价值,探讨激光加工、3D 打印等前沿制造技术在实现多尺度仿生结构制造方面的优势与局限。结合精准医疗领域中的典型应用实例,包括防粘电刀、粘附贴片、可穿戴微流体诊疗传感器与药物递送系统,展示出仿生结构在提升界面适配性、功能集成度与临床适用性方面的显著优势。最后,展望人工智能、智能响应材料、多材料3D 打印等新兴技术对推动仿生生机界面发展的重要作用。主要提出结合智能材料的动态化仿生设计和结合人工智能的智能化界面设计的指导性观点,可填补行业和领域目前缺少这类综述文章来引领的空白,对未来精准医疗中生机界面的仿生设计制造的发展具有一定借鉴意义。

无机金属声敏剂在肿瘤声动力治疗中的应用现状

摘要:随着纳米医学技术的蓬勃发展,声动力治疗(sonodynamic therapy,SDT)作为一种新兴的非侵入性治疗方法,凭借其能对肿瘤深部进行治疗且对周围组织损伤小的特点,逐渐成为研究的热点。声敏剂是SDT中不可或缺的组成部分,因其结构和性质直接决定SDT的效果。与传统有机声敏剂相比,无机金属声敏剂具有稳定性高、形态可控且在人体内循环时间长的优势,这极大地扩展了其在SDT 中的研究应用。对SDT的可能机制,即空化效应和活性氧的产生进行了简要探讨;概述了无机金属声敏剂的配方设计、抗肿瘤作用机制及SDT的优化策略;讨论了SDT当前面临的挑战和未来的发展方向。以期为今后无机金属声敏剂在SDT 中的筛选提供参考。

无机介入生物材料: 从基础研究到临床转化

摘要: 目前全球肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)新发病例数位居第六位, 死亡率却高居第三位, 极大威胁人类生命健康。针对不可切除肝癌患者, 经动脉栓塞/ 化疗栓塞(transarterial embolization/chemoembolization, TAE/TACE)已经成为临床一线治疗方案, 具有优异的治疗效果和较低的副作用。然而, 肝肿瘤动脉栓塞后, 肿瘤微环境会进一步恶化(如乏氧、酸性pH、血管异常及免疫抑制等), 从而增加肿瘤复发与转移风险, 导致TAE/TACE 治疗失败。针对上述肿瘤微环境问题, 作者团队近年来围绕创新无机生物介入材料, 开展从基础研究到临床转化的应用探索。重点总结作者团队关于创新无机生物介入材料及其调控肿瘤微环境、逆转肿瘤免疫抑制、联合外源刺激等增效TAE/ TACE 治疗, 以及创制栓塞微球早期临床探索等相关工作, 相关研究已使肝癌患者切实获得显著的治疗效果。最后, 指出当前TACE 治疗存在的局限与介入栓塞材料未来发展方向, 以期加速介入生物材料的临床转化。

介孔生物玻璃复合支架及其骨组织修复应用

摘要:介孔生物玻璃 (Mesoporous Bioglass, MBG)支架由于高的比表面积和介孔结构而具有优异的成骨活性、生物降解性以及局部药物递送功能。MBG支架可提供细胞增殖/生长、细胞外基质沉积、营养物质获取的场所,引导新骨生长而修复骨缺损。然而,纯MBG支架的力学强度低、脆性大而使其应用于骨缺损修复受到限制。将MBG结合生物高分子或其他生物陶瓷制备MBG复合支架成为解决上述问题的有效策略之一。本文将基于MBG复合支架的骨组织修复应用背景,简单介绍MBG复合支架的制备方法,系统总结MBG复合支架在骨组织修复领域中的应用,最后对MBG复合支架的发展前景与挑战进行展望。