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。

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。

纳米酶与生命起源

摘要:纳米酶是中国科学家发现的纳米材料的全新特性,其不仅具有类似天然酶的高催化活性,还呈现稳定性高、活性可调以及低温催化等特点。纳米酶的发现首次揭示了无机纳米材料的生物催化活性。而无机矿物也被认为是生命起源重要催化剂,参与早期生物分子的合成。无机矿物不仅能够通过氧化还原反应促进无机小分子向有机小分子的转化,还能够利用其表面结构实现手性选择、生物大分子合成以及发挥辐射保护功能。最新研究表明,无机纳米材料不仅可以温和催化生物分子合成,也能够参与生物大分子的聚合和辐射保护。不仅如此,纳米矿物也被发现广泛存在于地球和地外空间中。因此,本文将基于无机矿物在生命起源中的不同作用,结合纳米酶的特性,探讨纳米酶作为生命起源过程催化剂的可能,为生命起源研究提供新的方向。

新型生物医用钛合金的设计及应用进展

摘要:传统医用钛合金的设计标准主要为强度与弹性模量。随着外科植入物在临床的不断应用,新型生物医用钛合金的设计要求也随之提高,不仅需要考虑合金元素的生物相容性、细胞毒性等生物安全性指标,而且针对不同的人群提出可拆卸或长期植入的理念。对比分析了国际上对医用钛合金的传统设计方法及准则,重点介绍了新一代外科植入用钛合金应该具备的最新设计要素和最新应用进展,提出了医用钛合金的未来发展方向。

人工合成支架材料促进腱骨愈合的研究进展

摘要:韧带/肌腱重建术后腱骨愈合的难题当今尚未得到解决。近年来应用组织工程支架材料,尤其是人工合成支架材料促腱骨愈合的研究越来越多,均得到了较好的效果。本文就人工合成支架材料及其在促腱骨愈合的研究进展进行概述,为人工合成支架的设计及其临床应用提供参考思路。

挤出成形3D打印仿生骨植入钛合金支架制备工艺及性能研究

摘要:采用万能试验机和扫描电子显微镜研究了挤出成形3D打印Ti6Al4V钛合金支架的制备工艺、力学性能及微观结构,介绍了采用聚乙烯醇(PVA)水凝胶制备钛合金支架的方法,研究了浆料PVA含量、脱脂温度和烧结温度对制备工艺的影响规律,分析了钛合金支架孔隙率与力学性能的关系。结果表明:采用PVA 水凝胶制备钛合金支架可以获得分布均匀且高度互联的多孔结构,当浆料PVA 质量分数为15%,脱脂温度和烧结温度分别设定为360℃和1300℃时,制备工艺最佳。孔隙率为59.8% 的钛合金支架表现出与人体骨骼相匹配的力学性能,可避免应力遮蔽效应。

可吸收镁合金在生物医学中的应用现状与展望

摘要:可吸收镁合金具有良好的生物相容性、生物降解性和力学性能,使其成为理想的生物医学材料,目前在骨科及心血管领域已有一定的应用。然而,可吸收镁合金仍面临着生物降解性和耐腐蚀性之间的平衡、力学性能和组织相容性适配等方面的挑战。重点综述了可吸收镁合金在生物医学中的应用现状、存在的问题与挑战、可能的改进方案,并对未来应用做了展望。

医用镁合金耐腐蚀性能研究进展

摘要;近年来,医用镁合金作为“第三代生物医用材料”,因其具有优异的生物相容性和可降解性吸引了众多学者的关注,在传统医用植入物难以降解的背景下,展现了独有的潜力。然而,由于其较差的耐蚀性,难以满足医用植入物的临床应用需求,因此,研究医用镁合金的耐腐蚀性能有着举足轻重的作用。本文从3 种典型医用镁合金的耐蚀性研究出发,综述了不同元素含量医用镁合金在临床应用中耐腐蚀性能以及表面涂层、合金化等腐蚀防护技术的最新研究进展,并介绍了计算机仿真模拟技术在医用镁合金腐蚀研究方面的应用成果,据此对医用镁合金材料未来的发展趋势进行了展望。

纳米药物递送系统:胰腺癌靶向策略的新选择

摘要:胰腺导管腺癌 (PDAC)是一类进展迅速、早期诊断困难的恶性消化系统实体肿瘤,多数患者就诊时已失去根治性手术切除机会。PDAC组织中的多种细胞成分和非细胞成分组成复杂的调控网络,共同塑造了代谢异常的肿瘤微环境,导致临床化疗和免疫治疗等效果受限。纳米技术的发展为PDAC的高效药物递送和精准靶向治疗提供了新思路。本文从靶向肿瘤细胞与肿瘤微环境两个方面,综述了近年来基于纳米药物递送系统的PDAC治疗策略,并总结了本团队在相关领域的研究进展,为胰腺癌的治疗提供参考。

生物医用高分子材料细胞膜表面功能化的策略与应用

摘要:细胞膜是细胞的外层包裹结构,保护细胞内部免受外界干扰. 通过对细胞膜进行修饰,引入特定的分子或结构,可以实现对细胞命运和功能的调控,从而赋予细胞特殊的功能. 近年来,利用高分子材料在细胞膜上发生自组装的策略用于功能化修饰细胞膜表面已被广泛研究. 本文综述了利用高分子、多肽及DNA纳米材料对细胞膜进行修饰的策略,总结了其带来的包括受体寡聚化、细胞膜通透性改变以及调节细胞间通讯的生物效应以及细胞膜表面功能化的生物应用.