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人工细胞的构筑及生物医学应用
李家奇, 窦红静
材料导报
2025,39(5 ):24080236 -13. DOI:10.11896/cldb.24080236
摘要
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人工细胞是一类具有活细胞结构和功能特性的人造微囊体,因相关研究对于探寻生命起源、构筑生物活性材料的重要意义,成为近年来材料、化学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。根据构筑方法是从微观到宏观尺度,还是相反地从宏观到微观尺度,构筑人工细胞的方法可分为“自下而上”和“自上而下”两大类,两者各具特色、互为补充。其中,由自下而上方法构筑的人工细胞具备更为丰富的生物分子构筑单元和灵活的功能性,因而在生物医学领域展现出巨大的应用前景。基于如上背景,本文综述了由各类方法构筑的人工细胞模型,包括脂质体囊泡、多糖囊泡、蛋白类囊泡、聚合物囊泡和无机胶体囊泡等;并根据不同种类人工细胞的功能特性,讨论了它们作为生物分子运输载体、微型反应器、生物传感器和信号调节器等在生物医学领域尤其是医学诊断和治疗中的应用现状。
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Mg-
x
Sc(
x
=0.5,1.0,3.0,5.0)生物医用合金组织与性能研究
王森巍, 王丽, 王明庆, 佘加, 易嘉琰, 陈先华, 潘复生
材料导报
2025,39(5 ):24090019 -8. DOI:10.11896/cldb.24090019
摘要
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医疗植入器械正朝着周期性降解和减少并发症的方向发展。镁合金由于其优异的生物可降解性和生物相容性而成为制备医疗植入物的候选材料。本工作研究了低合金化Mg-
x
Sc(
x
=0.5,1.0,3.0,5.0,
x
表示质量百分数)合金的微观组织对其力学性能和耐腐蚀性能的影响。研究表明,Sc固溶于Mg基体中,通过固溶强化作用提高了极限抗拉强度,并激活了非基面滑移系,提高了断裂延伸率,其中Mg-5.0Sc的极限抗拉强度和断裂延伸率分别达到277 MPa和37.8%。采用三种腐蚀测试手段(失重、析氢和电化学测试)综合评价了Mg-
x
Sc合金在Hanks平衡盐溶液中的腐蚀情况,Mg-5.0Sc合金的耐腐蚀性能最为优异。所有合金的腐蚀速率均小于0.5 mm/y,腐蚀产物主要由Sc
2
O
3
和Mg(OH)
2
组成。
参考文献
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多维度评价
刺激响应性聚氨基酸材料的设计与应用
王宛滢, 李宁, 宋子元
材料导报
2025,39(5 ):24080169 -13. DOI:10.11896/cldb.24080169
摘要
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由氨基酸
N
-羧酸环内酸酐开环聚合得到的聚氨基酸材料是一类重要的生物医用材料。通过功能化单体和聚合后修饰的设计,能够赋予聚氨基酸材料针对内源性和外源性刺激的响应性,使其能够特异性地对组织微环境做出结构响应,实现偶联或包载药物的选择性释放。因此,刺激响应性聚氨基酸材料在药物递送、组织工程、免疫调节和抗菌等生物医学领域具有广泛应用。迄今为止,国内外学者们通过合理的聚氨基酸材料结构设计,实现了针对不同刺激、多种模式的载药纳米颗粒的结构改变,并成功将其应用到癌症等疾病的诊疗中。本综述从聚氨基酸的刺激响应化学出发,总结归纳了不同生理环境下不同模式的纳米药物设计及其在生物医学领域的应用,并对刺激响应性聚氨基酸材料领域的发展提出了自己的理解。
参考文献
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多维度评价
生物活性水凝胶通过调控细胞行为促进皮肤慢性创面愈合
谢梦恬, 马雨龙, 孙一榕, 孙海, 许维国, 王国良, 丁建勋
材料导报
2025,39(5 ):24120195 -14. DOI:10.11896/cldb.24120195
摘要
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随着我国人口老龄化的加速,皮肤慢性创面的发病率持续上升。由于其愈合周期长且易复发,慢性创面不仅严重威胁患者的身心健康,也对我国医疗系统造成了沉重负担。慢性创面的愈合是一个涉及多种细胞和信号因子精密协作的复杂过程,因此单一的治疗手段,如抗炎治疗,难以有效应对这一多维生理过程。近年来,生物活性水凝胶凭借其优异的生物相容性、精准调控细胞行为以及调节信号因子释放的能力,在改善创面微环境、促进细胞增殖等方面表现出显著优势。本文系统阐述了生物活性水凝胶在皮肤创面修复过程中的作用机制,涵盖止血、抗炎、细胞增殖促进、胶原沉积及细胞外基质重塑等关键阶段。最后,本文展望了生物活性水凝胶在临床应用中的广阔前景,并针对当前在临床转化过程中面临的主要挑战和亟需解决的问题进行了深入探讨,为未来慢性创面修复相关的研究和技术开发提供参考。
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骨修复用钛合金-羟基磷灰石复合材料的制备工艺及性能综述
姜文平, 庞兴志, 何娟霞, 杨文超, 湛永钟
材料导报
2025,39(5 ):24090227 -14. DOI:10.11896/cldb.24090227
摘要
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骨修复用钛合金-羟基磷灰石(HA)复合材料因兼具良好的生物相容性与力学性能而备受关注。材料的金属部分构成了具有良好力学性能的基体骨架,由钙磷化合物组成的非金属部分则能有效促进骨细胞生长,确保材料具有良好的生物相容性。该类材料现有制备工艺有高温烧结和搅拌摩擦焊接两大类,其中高温烧结主要包括热压烧结、无压传热烧结、放电等离子烧结、微波烧结与激光烧结。目前高温烧结存在着烧结温度低时力学性能不足与烧结温度过高时钙磷化合物热分解严重的问题,而搅拌摩擦焊接制备工艺尚不成熟。本文介绍了骨修复用钛合金/HA复合材料的上述制备工艺的工作原理与特点,分析和讨论了各制备工艺对材料的相组成、微观组织形貌、力学性能与生物相容性的影响,阐述了高温烧结机理、烧结过程是否加压等工艺因素是影响材料性能的重要原因的观点,认为对钙磷化合物影响较小的搅拌摩擦焊接和微波烧结这两种制备工艺具有较好的发展潜力,并总结了各制备工艺的优缺点与评价其发展前景,最后提出骨修复用钛合金/HA复合材料制备工艺的三个研究方向。
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多维度评价
生物医用锆基合金的研究进展
林家茂, 姚美意, 陈哲斌, 徐诗彤, 胡丽娟
材料导报
2025,39(5 ):24020141 -10. DOI:10.11896/cldb.24020141
摘要
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锆基生物医用合金材料因弹性模量低、强度高、在生理环境中耐腐蚀性能好、生物相容性好等优点逐渐引起人们的关注,被用作人体硬组织替代材料。本文综述了目前Zr-Nb系、Zr-Mo系及Zr-Ti系医用锆合金的研究进展;基于生物医用材料的性能要求,概括了合金成分对医用锆合金力学性能、耐腐蚀性能、生物相容性等的影响。此外,表面改性技术是提高合金表面性能的重要手段,本文从不同的技术和功能涂层方面入手,综述了锆合金表面改性在生物医学领域的研究进展。最后,对生物医用锆合金及其表面改性技术的发展方向进行了展望,以期为生物医用锆合金的研发提供有价值的参考。
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多维度评价
PEI-NaGdF
4
:Yb
3+
,Tm
3+
稀土掺杂上转换纳米材料的制备及性能
赵伟馨, 彭孔浩, 武玥, 郭文, 高鹤然, 张凌燕, 彭微, 李淑荣, 孟佩俊
材料导报
2025,39(5 ):24120175 -7. DOI:10.11896/cldb.24120175
摘要
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本工作采用溶剂热法制备NaGdF
4
:Yb
3+
,Tm
3+
,优化稀土离子掺杂比例、反应温度、反应时间、OA∶ODE体积比例、NH
4
F添加量等条件,利用XRD、TEM、FTIR、荧光光谱和Zeta电位等方法探究其对材料形貌与性能的影响,确定最佳合成条件为稀土离子掺杂比为Gd69%∶Yb30%∶Tm1%(质量分数),反应时间为60 min,反应温度为300 ℃,OA∶ODE体积比例为5∶15,NH
4
F添加量为4 mmol。然后利用配体交换法制备PEI-NaGdF
4
:Yb
3+
,Tm
3+
,表征分析表明,与修饰前相比,PEI修饰后的纳米材料晶型形貌未改变,尺寸均一,粒径为(26.48±1.03) nm,分散性和水溶性良好,荧光强度略有降低,在980 nm近红外光激发下可发蓝色上转换荧光。Zeta电位分析表明,PEI-NaGdF
4
:Yb
3+
,Tm
3+
表面具有正电荷,利于细胞靶向摄取,为精准医疗造影提供材料基础。
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XPS在新型齿科医用材料研究中的应用
王鑫瑶, 韦永韬, 吴静, 王显彬, 杨文超, 湛永钟
材料导报
2025,39(5 ):24100162 -11. DOI:10.11896/cldb.24100162
摘要
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牙缺失是口腔临床中发病率极高的疾病之一。种植修复已成为当前修复缺失牙的常规治疗方案,常用种植材料是钛及钛合金材料,其具有无毒、弹性模量与人体硬组织相匹配和种植修复成功率高等优点,但钛基种植体生物活性差,甚至会出现失效的情况。因此,通过对齿科材料进行表面改性,可以提高植入物表面的抗菌性、耐腐蚀性并加快骨结合的过程,从而提高其成功率,有利于其长期存活。X射线光电子能谱(XPS)在对改性材料表面机理进行分析方面具有“高灵敏”和“超微量”等独特优势,在新型齿科医用材料的研究中,XPS技术可用于分析材料的表面成分和化学状态,这对研究材料的抗菌性、耐腐蚀性和生物相容性等关键性能至关重要。通过XPS技术,可以准确地了解材料表面的元素组成、化学价态以及表面化学状态等信息,从而评估材料的生物安全性和功能性。
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多维度评价
含硼荧光材料及其在硼中子俘获治疗中的应用
庞淼, 钟天源, 潘勇, 齐延新, 黄宇彬
材料导报
2025,39(5 ):24090118 -6. DOI:10.11896/cldb.24090118
摘要
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硼中子俘获治疗(Boron neutron capture therapy,BNCT)作为一种二元靶向放射疗法,已经显示出强大的抗癌潜力。该治疗方法对肿瘤细胞具有高选择性和杀伤力,其有效性主要取决于足够浓度的
10
B在肿瘤中积累。在BNCT过程中实时观察硼的组织分布和代谢情况一直是治疗过程中的挑战。荧光成像作为一种潜在的灵敏光谱技术,是用于评估组织中的硼分布的可靠选择。因此,将BNCT与荧光成像相结合的研究引起人们的广泛关注。本文重点介绍了含硼荧光材料的种类及应用,并对其中应用在BNCT中的荧光材料进行了详细介绍。进一步讨论了这些含硼材料在BNCT中的技术瓶颈以及可能的解决途径。最后,对BNCT中含硼荧光材料的可行设计和应用前景进行了展望,为含硼荧光材料的设计提供了新的指导。
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新型生物医用材料
