摘要: 基于脑机接口和虚拟现实技术在康复医学中的巨大应用潜力，以及目前手部康复系统中存在的若干问题，本研究提出一种基于脑机接口与虚拟现实技术的手部软康复系统。与传统康复外骨骼相比，该软康复系统适配不同脑卒中患者手部，允许手和手指在非驱动方向上运动，重量轻、便于携带、透气性强、安全性高。在脑机接口( brain computer interface，BCI) 和虚拟现实环境帮助下，系统可以协助患者主动完成康复训练任务，并通过特定游戏任务，为患者提供运动感觉和本体感觉反馈，在康复过程中提高患者大脑可塑性，改善运动神经功能重塑。相关实验结果说明，本研究系统结构稳定、性能可靠，脑电信号分析准确率满足系统要求，脑机接口与虚拟现实的结合可以有效激活相对应脑区，为脑功能重塑与脑神经重建奠定了理论基础。

摘要：器官芯片是在体外构建疾病(或正常)模型的一种新兴技术, 近几年受到科研工作者和医务人员的广泛关注. 相比构建模型的传统方法, 具有便携性、高通量、可模拟在体微环境等优势, 在研究疾病的发病机理、筛选药物等方面有着广阔的应用前景. 本文介绍了器官芯片的发展历程, 综述了器官芯片的主要结构及材料, 通过分析现有器官芯片的结构, 认为高度集成的器官芯片包括微流控芯片、细胞/微组织、构建微环境的执行部件以及微传感器4个要素, 针对每个要素介绍了其常用制备方法. 随后讨论了器官芯片目前已取得的进展以及走向、临床应用所面临的挑战, 最后展望了器官芯片未来的发展方向.

摘要：软骨是人体非常重要的结缔组织. 由于自愈合能力有限, 软骨损伤一直是临床治疗难点. 软骨组织工程的发展, 为解决软骨修复难题带来新的契机. 增材制造(3D打印)技术能够精准、快速、个性化地构建功能修复体,在软骨组织工程领域具备极大的应用价值. 以生物材料为基础的打印墨水是3D打印软骨组织工程的核心. 当前复合墨水体系凭借综合性能优势成为3D打印软骨组织工程的关注重点. 本文首先从软骨修复需求出发, 介绍了3D打印软骨组织工程研究常用的生物材料的类型和特点, 论述了国内外利用复合墨水体系构建软骨支架和骨/软骨分层支架的研究现状. 之后着重论述了软骨生物打印采用的复合生物墨水体系的发展前沿, 包括各类不同成型机理和性能特点的复合生物墨水体系、多针头生物打印、同轴生物打印、多技术集成打印等. 最后阐述了软骨生物打印实现临床应用需要克服的挑战, 为今后生物墨水研发提供一定指引.

摘要：离子浓差极化（ion concentration polarization，ICP） 现象是在外加电场作用下发生在微纳交界面处的一种电富集现象，将ICP 现象与微流控分析技术相结合，可广泛应用于生化分析中带电粒子预富集、目标物分离、靶标物检测等领域。本文首先对ICP 原理及微流控ICP 芯片进行了简要介绍，梳理总结了ICP 芯片的制备技术和方法，其中重点关注了微流道结构设计、纳米结构制备与设计等方面的研究现状与进展。首先对基础单通道ICP 芯片的结构进行分析，进而对并行通道ICP芯片结构以及集成多功能的微流控ICP 芯片进行了总结和讨论，列举了ICP 芯片中纳米结构的制备方法及其优缺点。进而，讨论了优化ICP 芯片的富集效能途径，可通过引入多场耦合、阀门控制等多种手段，实现对靶标物的富集效能优化。最后，针对ICP芯片在多种带电生化样本分析检测中的应用进行综述，指出ICP芯片在匹配检测目标生物特性方面面临挑战，需要提高富集效率和选择性，解决流体控制、混合及传输问题。可以看到，微流控ICP 芯片具有处理样本流量低、分离富集效果好、检测效率高以及易于集成化和小型化等优势，在生化检测领域展示出很好的研究意义和实用前景。

摘要: 静电纺丝纳米纤维由于比表面积大、孔隙率高、易添加多种成分等特性，是目前恶性肿瘤局部治疗领域的研究热点之一。因为电纺丝技术的多功能性，通过调整电纺纤维的结构和载药方式，可以满足不同的辅助治疗需求。本文从不同的电纺丝功能设计阐述了电纺丝纳米纤维膜在局部治疗领域的研究进展，并展望其发展前景。

摘要：受激辐射损耗（STED）是一种功能强大的远场超分辨显微成像技术，已被广泛用于细胞和组织切片等生物样品的超分辨成像。通过增加损耗激光的功率可以显著提高STED 超分辨成像的空间分辨率和成像深度，然而，过高的激光功率会引起严重的光漂白及光毒性。因此，如何在保证成像质量的同时有效降低STED 超分辨成像所需的损耗激光强度，是目前STED 技术在生物成像领域面临的关键挑战。本文从STED 成像的基本原理出发，分别从STED 探针、单分子定位、图像处理和时间分辨探测等4 个方面探讨了实现低功率STED 超分辨成像的策略。针对以上4 种策略及其优缺点的深入分析，为STED 技术在生物学领域的应用提供了有价值的参考和指导。

摘要：近年来，脑机接口的临床实验进展使得该技术受到了越来越多的关注。本文综述了植入式脑机接口（implantable brain-computer interfaces，iBCIs） 的系统实现及最新临床进展，随后对制约iBCIs规模化的关键技术及挑战展开了讨论。在系统实现部分，本文将前端电极分为刺入式和贴附式两种类型展开介绍，并将实验范式视作解码器的学习基准放置于信号处理与解码器部分进行讨论，同时将效应器视作iBCIs系统的关键部分进行了单独的讨论分析。在临床进展部分，本文从患者的角度出发，将iBCIs系统的最新临床进展分为功能康复和功能替代两种类型并对两者的功能界限作了深入探讨。最后，文章提出，目前iBCIs关键技术挑战来源于多个方面，包括高通量且高生物相容性神经界面、准确且鲁棒的解码算法和涉及患者与制造商之间可能存在的伦理隐私安全问题。因此，iBCIs 技术发展需要相关各方共同努力助力推进更为广泛且深入的临床应用。

摘要：目的：设计3D打印多孔钛金属支架并通过有限元分析找出满足大孔径和高抗压强度的结构设计方案。方法：利用计算机Autodesk Inventor软件，设计15种不同孔隙结构的单元钛合金支架模型（5种类型单元体结构，分别为仿钻石-60°、仿钻石-90°、仿钻石-120°、正四面体和正六面体，每种类型单元体结构各有3 种孔径，分别为400、600、800 μm）及其15 种圆柱体模型（直径20 mm、高度20 mm），通过Autodesk Inventor 软件进行有限元分析，简单模拟膝关节处受力类型及大小，转化成Mises等效应力、安全系数及形变位移的比较，分析数据，筛选出大孔径、高抗压强度的设计模型。结果：5种不同孔隙结构的单元结构模型在安全状态下，正向受力时，除正四面体外随孔径增大而最大受力减小；侧向受力时，各单元结构随孔径增大而最大受力减小；扭转受力时，仿钻石-60°和正四面体结构体随孔径增大而最大受力减小，仿钻石-90°结构体随孔径增大而最大受力增大，而仿钻石-120°和正六面体单元结构随孔径增大基本上无变化。在3种受力条件下，所有单元结构随孔径增大而形变位移增大。5种不同单元结构圆柱体模型分别在3种受力时，孔径越大，形变位移越大，Mises等效应力越大，安全系数变化同Mises等效应力相反。综合抗压能力由强到弱的顺序为：正六面体＞正四面体＞仿钻石-120°＞仿钻石-90°＞仿钻石-60°，并且每种类型圆柱体模型中孔径越小，抗压强度越大。结论：孔径大小和孔隙形态是影响支架抗压强度的重要因素。随着孔径（400、600、800 μm）的增大，各结构的强度均有所降低。正六面体、正四面体和仿钻石-120°结构模型能够满足大孔径和高抗压强度的条件。

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。

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。