机器学习在生物医用合成材料中的设计与应用

摘要： 生物医用材料包括天然材料和合成材料，其在组织再生和精准给药等医疗领域中具有不可替代的作用。然而，生物医用材料的性能优化长期受限于传统试错法的高成本与低效率。随着材料基因组计划和高通量实验技术的发展，数据驱动的设计方法为生物医用材料的开发提供了新范式。机器学习（Machine learning, ML）作为人工智能的核心分支，能够从海量的多源数据中提取有效特征，建立成分、结构与纳米尺度功能特性之间的构效模型，显著加速了新材料的筛选与性能预测。本文系统综述了机器学习在金属有机框架（MOFs）、水凝胶及生物质炭等生物医用合成材料设计中的创新应用，重点探讨了监督学习、生成模型及可解释人工智能等方法在材料建模中的实施路径与典型范例。结果表明，ML 在多项任务中成效显著，如预测MOFs 的药物负载与释放行为、优化水凝胶的力学性能与生物相容性，以及调控生物质炭的孔隙结构及表面活性等，这不仅提升了材料研发效率，也揭示了材料功能的内在影响机制。目前，ML 虽面临数据标准化不足、模型可解释性有限和实验验证体系不完善等挑战，但通过融合多模态数据库与自动化实验平台，将推动生物医用材料逐步实现智能化设计与个性化应用。本综述旨在为生物医用材料领域研究人员提供基础知识、方法选型参考，并展望了未来的发展方向。

医疗 2026年09月10日 1 点赞 0 评论 73 浏览

可降解载药栓塞微球研究进展

摘要：载药微球是介入栓塞治疗中常用的栓塞剂, 能够阻断肿瘤供血并局部释放高浓度药物治疗实体恶性肿瘤。然而, 当前应用于临床的药物洗脱载药微球多采用不可降解的聚乙烯醇材料, 存在长期残留、炎症反应以及重复治疗受限等问题。因此, 基于可降解材料的载药微球近年来成为该领域的研究热点之一。系统综述了可降解载药微球的研究进展, 重点关注其材料设计、药物负载方式、多功能集成策略、制备工艺和体内外性能表现。对于可降解材料, 从水解与酶促降解等主要机制出发, 总结了一系列典型高分子材料的结构调控方法与降解行为。在药物递送方面, 阐述了不同理化性质的药物与载体材料之间的相互作用机制。微球的多功能集成方向主要包括显影、形状记忆与热效应等, 而乳化法、微流控以及电喷雾法等制备工艺则为其粒径控制与结构设计提供了重要支撑。体内外研究表明, 此类微球具备良好的栓塞稳定性、可控降解行为和显著的抗肿瘤效果。最后, 对可降解载药微球的未来发展方向作出了展望。

医疗 2026年09月09日 1 点赞 0 评论 86 浏览

纳米材料在肝癌介入治疗中的研究进展

摘要：肝细胞癌具有较高的发病率与死亡率, 作为全球高发的恶性肿瘤, 多数患者确诊时已处于中晚期, 易错失根治性治疗时机。对于中晚期不可切除的肝细胞癌患者, 经动脉化疗栓塞术是核心的介入治疗手段, 也是改善患者生存预后的关键方式, 而栓塞材料的选择是治疗的核心环节, 其性能直接决定肿瘤血管栓塞的彻底性、化疗药物的释放效率及治疗的安全性。传统栓塞材料存在栓塞不完全、药物释放不稳定、易诱发缺氧性复发等固有局限, 这类问题极大限制经动脉化疗栓塞术的临床疗效。近年来, 随着与材料科学和纳米技术的深度融合, 用于肝癌介入治疗的纳米材料正向集诊断、治疗、监测于一体的精准治疗平台演进。首先围绕各类纳米材料的结构特性、载药栓塞机制及相关基础研究与临床前研究成果进行系统阐述; 其次, 详细介绍纳米材料药物负载与靶向递送、对肿瘤微环境及外界刺激的响应能力, 以及影像引导的多功能整合能力; 最后, 明确用于肝癌介入治疗的纳米材料技术现存的挑战与未来发展方向, 为该领域的临床实践优化与科研创新提供参考。

医疗 2026年08月28日 1 点赞 0 评论 91 浏览

肿瘤微环境调控导向的介入栓塞材料研究进展

摘要：经导管动脉栓塞及其衍生技术, 如经导管动脉化疗栓塞和经导管动脉放射栓塞, 已成为富血供实体肿瘤的重要局部治疗手段, 尤其在中晚期肝细胞癌中应用广泛。然而, 现有治疗仍以姑息性控制为主, 其疗效受限于单纯血流阻断所诱导的肿瘤适应性反应, 包括缺氧驱动的新生血管形成、代谢重编程及免疫抑制性肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)的建立, 最终导致肿瘤复发与进展。研究表明, 栓塞过程不仅是机械性血流阻断事件, 更是伴随TME 动态重塑的复杂生物学过程。传统栓塞材料与药物洗脱微球主要依赖被动血管阻断, 仍缺乏对栓塞后TME 演化过程的主动调控能力。因此, 介入栓塞材料正由单一栓塞功能向TME 调控导向的多维度设计转变, 通过结构与功能协同, 实现对缺氧、代谢及免疫微环境的系统干预。围绕这一设计思路转变, 从空间调控、时序编程释放、信号响应及外场能量驱动等方面总结栓塞材料的结构设计与作用机制, 并探讨其在免疫重塑及不同临床场景中的应用前景, 以期为介入栓塞治疗的优化与转化提供理论支持。

医疗 2026年08月27日 1 点赞 0 评论 96 浏览

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。

医疗 2026年08月21日 1 点赞 0 评论 107 浏览

新型生物栓塞材料: 从物理封堵到智能协同

摘要：经导管动脉栓塞(transcatheter arterial embolization, TAE)已成为中晚期肝癌的核心微创治疗手段之一。但传统栓塞剂多属于“被动物理封堵”, 在栓塞可控性、可视化追踪及协同治疗方面存在明显不足。近年来, 功能化生物材料正驱动栓塞体系从单纯的“物理封堵”向“功能集成-智能响应-主动导航”的栓塞-治疗精准协同模式变革。相关研究从机械栓塞器械的结构/力学性能优化, 发展到可注射原位成形的液体/ 凝胶栓塞剂, 再到集载药控释、肿瘤微环境调控、与外源物理能量场(激光、磁、放射等)协同治疗于一体的多功能平台, 并进一步发展到可在外场引导下精准到达靶区治疗的微纳机器人。以功能演进为主线, 归纳了上述新型TAE 治疗策略的各类代表性设计与关键问题, 探讨了该领域面临的挑战, 旨在为下一代智能可协同治疗的栓塞材料的设计提供新思路。

医疗 2026年08月20日 1 点赞 0 评论 97 浏览

肝癌经动脉介入治疗相关栓塞材料研究进展

摘要: 原发性肝癌是全球发病率、致死率均居前列的消化道恶性肿瘤, 超70%患者初诊时已失去根治性手术机会。经动脉介入栓塞治疗是不可切除肝癌的核心治疗手段, 其中栓塞材料直接决定治疗效果与安全性。临床常用栓塞材料以罂粟乙碘油、常规栓塞微球为主, 在中晚期肝癌治疗中应用广泛, 但仍存在栓塞效果有限、靶向性不足、功能单一等问题。近年来,放射性微球、智能响应型水凝胶等新型材料快速发展, 极大丰富了肝癌经动脉介入栓塞治疗的材料体系。系统综述液体栓塞剂(包括罂粟乙碘油、水凝胶等)和固体栓塞剂(包括载药微球、空白微球、放射性微球等)的性能特点、研发进展及临床应用, 为临床合理选用及新型介入栓塞材料的研发与优化提供参考。

医疗 2026年08月19日 1 点赞 0 评论 92 浏览

新型功能化肝癌栓塞材料研究进展

摘要: 经动脉化疗栓塞治疗作为中晚期肝癌的标准治疗方式, 主要通过栓塞剂阻塞肿瘤供血血管、同时靶向递送化疗药物来杀伤肿瘤。但传统栓塞材料仍存在功能单一、栓塞效果差、肿瘤反应不佳等局限, 严重限制了疗效突破与治疗范式升级,亟待开发新一代栓塞材料以推动肝癌治疗的进步。系统梳理了从传统栓塞材料到新型功能化材料体系的研究脉络, 总结了现有栓塞体系面临的主要问题与新型栓塞材料的设计理念, 重点聚焦于栓塞性能优化、显影追踪功能、药物控制释放、免疫微环境调控、多种疗法协同等新型功能化栓塞材料的前沿进展, 并对未来的发展方向进行了展望, 旨在对肝癌栓塞领域的研究提供更多的思路。

医疗 2026年08月17日 1 点赞 0 评论 84 浏览

新型介入生物栓塞材料的研究进展

摘要：随着材料科学的不断发展, 越来越多的生物栓塞材料应用于介入医学领域。血管栓塞治疗已成为治疗良恶性肿瘤及出血、动静脉畸形、动脉瘤等血管相关疾病的常用治疗手段。生物栓塞材料可分为机械装置、固体颗粒栓塞剂、液体栓塞剂、液-固相转换栓塞剂等。其中, 明胶海绵、碘化油、聚乙烯醇等已经进入到临床应用阶段, 但这些栓塞材料的理化性质、生物学功能仍有待提高。介入生物栓塞材料已由功能单一向具有多功能集成、多模态成像、降解可控与良好可操控性的智能响应型栓塞材料发展。对生物栓塞材料在介入治疗中的作用、分类及演化进行了综述, 并讨论了不足和发展方向。

医疗 2026年08月13日 1 点赞 0 评论 146 浏览

我国生物医用弹性体材料产业发展研究

摘要：生物医用弹性体材料作为医疗器械和耗材的关键材料，在改善居民健康和生活质量方面发挥着重要作用，相关产业应用前景广泛、附加值高、增长快速；在技术迭代加速、临床需求升级的新形势下，开展系统性的产业发展研究尤为迫切。本文按照生物医用聚氨酯弹性体及其医疗制品、生物医用硅橡胶及其医疗制品、其他生物医用弹性体（医用天然橡胶、医用热塑性硫化橡胶、医用热塑性弹性体、医用杜仲橡胶弹性体、可降解生物医用弹性体、水凝胶生物医用弹性体）及其医疗制品的分类，全面总结了相关材料的基本情况、产业现状、发展方向等。研究认为，我国生物医用弹性体材料应用范围快速拓宽、市场规模持续扩大、产业发展水平稳步提升，但在材料性能优化提升、关键技术创新突破、行业标准体系构建等方面存在明显不足。为此建议，在攻关临床广泛应用和亟需的复杂医疗制品、推动原材料及其制品创新和工程应用转化、增强原材料及其制品的安全性和市场竞争力、以协同创新加速技术攻关与产业化等方面采取切实行动，推动我国生物医用弹性体材料产业高质量和可持续发展。

医疗 2026年08月12日 0 点赞 0 评论 96 浏览