封面说明

正生物医用材料是用来对生命体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料.随着对生命体认识的不断深入,生物医用材料的研究也在进一步向更广阔、更深入的方向进军.从基础原材料的合成、纳米组装体的制备、宏观尺寸材料的构建,到药物传输新技术、材料与细胞或机体的相互作用研究等,材料化学与生物医学的交叉不断深入,并催生了很多新兴学科的出现.中国学者在生物医用材料的各领域都开展了积极的研究,成为生物医用材料国际舞台上的一支重要力量.本期"生物医用材料专题"集中展现了中国学者在生物医用材料领域的最新研究进展,期望助力这一领域的产、学、研、用的融合,推动生物医用材料基础研究和应用产业的发展.     

两亲性共聚物热致水凝胶

随温度升高发生溶胶-凝胶转变的热致水凝胶是一类重要的可注射的生物医用材料.当其相转变温度处于或高于室温而低于体温时,该类材料可在室温或低温下负载药物或细胞,并在注射入人体后原位形成凝胶,成为药物持续释放的储库或细胞生长的支架.目前,常见的热致凝胶化的聚合物包括聚乙二醇(PEG)/聚多肽嵌段共聚物、聚有机磷腈,以及PEG/聚酯嵌段共聚物等.本综述侧重于复旦大学生物医用材料课题组在PEG/聚酯类可注射性热致水凝胶方面的研究进展,并结合国内外其他课题组的相关研究,介绍了此类材料性能的调控规律、凝胶化机理,以及潜在的医学应用.     

编者按

生物医用材料(biomedical materials)是用于对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料. 按用途可分为组织修复材料(含组织工程与组织诱导材料、植入材料与人工器官等)、药物释放材料与基因载体、临床诊断和生物传感器材料3大类, 当然还包括其他一些特殊的医用材料; 按材料在生理环境中的生物、化学反应水平可分为近于惰性的生物医用材料和生物活性材料两大类; 按照是否降解可以分为可生物降解与吸收的材料以及不可降解材料两大类; 按材料组成和性质分为医用金属材料、医用高分子材料、医用陶瓷材料3大类以及生物衍生材料和医用复合材料等特别种类.     

生物医用电极制造技术及应用研究进展

生物医用电极作为一种能够有效地将生物体电化学活动产生的离子电位转换成测量系统电子电位的传感器,广泛应用于现代临床检测和生物医学测量.近年来,由于生物医用电极在心电图ECG、脑电图EEG、肌电图EMG以及电阻抗成像EIT等领域的迫切应用需求,新型生物医用电极结构及其高效低成本的制造方法不断涌现,生物医用电极制造技术获得飞速发展.本文通过对现有的生物医用体表电极进行了分类(包括传统银/氯化银电极、微针电极、纺织柔性电极、柔性衬底电极、泡沫结构电极、绝缘干电极),分别对其制造工艺过程与使用方法进行了综述,并对其已有或潜在的应用领域进行详细分析,最后对生物医用电极的应用前景进行了展望.     

冷等离子体在生物医用高分子材料中的应用

随着生命科学和材料学的飞速发展,作为这两大前沿领域的交叉学科——生物医用材料,也越来越引起人们的重视,它的科技成就在一定程度上反映了国家的科学水平、工业化水平和人民的生活水平.生物医用材料大致包括金属、陶瓷和有机高分子三个方面,在此我们着重讨论生物医用高分子材料.     

蓬勃发展的中国生物医用材料

正生物医用材料是用来对生命体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料.早在古代时期,一些天然的材料如棉麻纤维、马鬃等即被用来作为缝合线缝合伤口,古代中国和古埃及的墓葬中就被发现有假牙、假鼻、假耳等.进入20世纪以来,随着合成化学、特别是高分子材料科学的发展,生物医用材料的发展进入快车道.近年来,随着生命科学的发展和大健康时代的到来,生物医用材料的发展更呈现多点开花的蓬勃之势.目前,生物医用材料已经成为材料学科中发展最快、也最具前景的方向之一,生物医用材料产业也已成为低能耗、高附加值新兴产业的代表.     

蛋白质在纳米拓扑结构材料表面的吸附

蛋白质在生物医用材料表面的吸附行为与材料的生物相容性密切相关. 长期以来, 大量的研究报道基本上都集中在生物医用材料表面化学组成对蛋白质吸附行为的影响, 而单独考察材料表面拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究近年来才刚刚开始. 本文介绍了材料表面纳米拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究进展. 所涉及的材料表面纳米尺度拓扑变量包括粗糙度、曲面曲率和特定几何形状 等, 而蛋白质的吸附行为则包括蛋白质吸附量、吸附后蛋白质的活性和吸附蛋白层的形貌等.     

针刀医学基础理论体系的形成与完善

针刀医学是经过30年临床和基础研究,在中医理论的指导下,吸收现代自然科学和西医学的最新成果,在集成的基础上进行创新从而形成的一个新的医学学科,其基本内容是将部分中医基础理论现代化.本文着重论述了针刀医学的理论体系和诊疗技术创新,提出针刀医学的理论基础是现代生物物理学,并进行了较为详细的论述了生物物理学在医学上的应用.作者认为,针刀医学的发明及其理论体系的建立不仅极大地推进了中医现代化,而且还使西医跨上一个新台阶,提出了针刀医学研究领域内人体生物物理学数据库和人体气象学两个新概念和假说.     

NiTi多晶样品中弹性软化现象的研究

NiTi合金具有形状记忆效应,这一效应是与在～0℃以上发生的由B_2相(b.c.c.)→M相(b.c.t.)的马氏体相变有关的.在M_s点以上,曾发现电阻、X射线和电子衍射及内耗的反常,对这些被称为予马氏体效应的反常现象曾有多种解释,其中之一是Clapp的软模理论.他认为马氏体相变是由母相点阵中一些特殊区域(如缺陷)被应变导致的弹性不稳定性     

肺部给药用高分子多孔微球的生物学评价研究进展

肺部给药作为一种非侵入性给药方式,在蛋白质、多肽类药物及肺部疾病药物的研究中得到快速发展.具有低质量密度(0.4 g/cm3)和较大几何粒径(10.0μm)的载药高分子多孔微球,可以在肺部有效地沉积并且减少肺部巨噬细胞的吞噬,实现药物的局部或全身传递.高分子多孔微球作为药物载体必须具备生物相容性和医用功能性2个基本特征.本文主要综述了近年来对该基本特征进行生物学评价的研究进展,并对研究中存在的问题提出建议.其中生物相容性评价内容涵盖细胞、整体、分子3个水平;医用功能性评价内容包括肺内沉积、肺部清除与吸收和载药高分子多孔微球的药效学研究进展.     

生物矿化作用

生物矿化作用是一种很普遍的自然现象,几乎每一种生物都有成矿本领.近30年来,人们对生物矿物多样性和生物矿化过程的知识有了惊人的增长.生物控制矿化过程的基本因素是化学控制和有机基质的参与,生物矿物的晶体化学和晶体学取向将由矿化区化学和有机基质表面的生物设计决定.生物成矿原理的研究和应用将促进材料科学、医学和生命科学的发展.     

金属合金纳米材料的可控合成取得重要进展

<正>最近,中国科学技术大学化学与材料科学学院、合肥微尺度物质科学国家实验室曾杰教授课题组与厦门大学分子影像暨转化医学研究中心刘刚教授合作,在金属合金纳米材料的可控合成及其生物和催化应用方面取得重要进展.研究人员通过共还原的途径,首次在溶液中合成出五角星形金铜合金纳米晶体,并使用新型材料成功治愈小鼠乳腺癌.同时,由于该新型材料具有大量的高指数晶面,它在对硝基苯酚还原反应中展现了不俗的催化性能,该工作7月在线发表于Nature Communications(doi:10.1038/ncomms5327).一般来说,如果光的波长在近红外区(700~900 nm),光在生物组织内穿透深度达到最大值.而对于金属纳米材料而言,它们在紫外-可见-近红外区具有等离基元共振现象,可以在这些区域有很强的光吸收和光热转化能力.光热产生的高温可以杀死癌细胞,从而实现肿瘤的无创治疗.因此,从理论上讲,采用该办法治疗人类肿瘤是可行的.与放射治疗、化学药物治疗等传统方法相比,该疗法无需     

生物传感器和体内微型传感器

生物传感器和体内微型传感器是生物工程与微电子学相结合而产生的新型微电子器件,在生物、医学基础研究和临床医学方面有着重要的应用价值.《生物传感器和体内微型传感器》一文介绍了它们的工作原理,综述了这个技术领域的现状和前景.     

溅射制备NiTi薄膜的表面组态对晶化热处理的影响

溅射制备的NiTi薄膜因其在智能薄膜系统中的广泛应用而受到重视.通常情况下,溅射制备获得的NiTi薄膜是非晶.而非晶Ni-Ti薄膜没有形状记忆效应,因此要进行晶化热处理.但是,在较高温度和/或较长时间下晶化热处理时,我们发现有挥发物出来.分析结果表明其成分为Ti,在仪器的测量误差范围内,没有探测到Ni的存在.Ti的挥发导致表面腐蚀,并使薄膜的质量下降.如果假设NiTi薄膜的表面与内部组分是均匀一致的.那么,根据平衡蒸气压原理,就应该在挥发物中同时测量到Ti和Ni的成分.因此,只有弄清这个问题,才能够有目的地改进制备工艺.为获得高质量的薄膜打下基础.     

基于脂肪族聚酯的形状记忆材料

形状记忆高分子材料是一种能记住变形前形状,并在一定环境刺激下得到回复的智能材料.其独特的性质使其可以应用于生物医用、电线电缆、汽车工业、航空航天等领域.脂肪族聚酯以其优异的生物相容性、生物降解性,以及适合的热转变温度范围,在具有形状记忆功能的生物医用材料的设计开发中扮演着越来越重要的角色.本文重点介绍了以聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(PPDO)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚十五烷酸酯(PPDL)和聚己内酯(PCL)等为基本组成链段,以物理交联和化学交联为网点结构的脂肪族聚酯共聚物、交联网络及互穿网络在形状记忆材料设计中的应用,阐述了链段拓扑结构对形状记忆行为的影响.     

生物大数据可视化的现状及挑战

在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中错综复杂的关联信息.而针对生物大数据的可视化研究,将有利于科研人员对复杂数据进行多角度观察并获取有效信息.生物数据量越大,复杂性越高,可视化在生物有效信息挖掘方面发挥的作用就越大.本文通过例举若干生物机构中心现存的数据规模和数据增长速率,说明生物研究领域已进入大数据时代,然后由生物数据的组成特征及可视化的特点引出生物大数据可视化的重要性和必要性.本文总结了生命科学研究领域中不同类型生物大数据的可视化研究进展,最后讨论了目前生物大数据可视化所面临的挑战,并提出可能的解决方案.     

论针刀医学临床疗效的机理

目的通过针刀医学临床疗效的机理论述,探讨针刀医学治疗临床机制;方法1.通经活络,疏通阻滞的经络机制 2.神经刺激、脊膜反应的应激机制 3.剥离粘连,组织减压的松解机制 4.调节阴阳,恢复平衡的生物机制;结论针刀医学在临床上所产生的效应和其机制的研究进一步提高临床疗效,整合临床思维模式,总结临床经验,更加科学规范地使临床工作更具科学性、创新性.     

论针刀医学临床疗效的机理

目的:通过针刀医学临床疗效的机理论述,探讨针刀医学治疗临床机制;方法:1.通经活络,疏通阻滞的经络机制2.神经刺激、脊膜反应的应激机制3.剥离粘连,组织减压的松解机制4.调节阴阳,恢复平衡的生物机制;结论:针刀医学在临床上所产生的效应和其机制的研究进一步提高临床疗效,整合临床思维模式,总结临床经验,更加科学规范地使临床工作更具科学性、创新性。     

针刀医学基础理论体系的形成与完善

针刀医学是经过30年临床和基础研究,在中医理论的指导下,吸收现代自然科学和西医学的最新成果,在集成的基础上进行创新从而形成的一个新的医学学科,其基本内容是将部分中医基础理论现代化。本文着重论述了针刀医学的理论体系和诊疗技术创新,提出针刀医学的理论基础是现代生物物理学,并进行了较为详细的论述了生物物理学在医学上的应用。作者认为,针刀医学的发明及其理论体系的建立不仅极大地推进了中医现代化,而且还使西医跨上一个新台阶,提出了针刀医学研究领域内人体生物物理学数据库和人体气象学两个新概念和假说。     

论计算机在医学实验中的作用

随着计算机辅助教学的普及,大量辅助实验的软硬件系统涌现在实验室.这些,系统可以帮助教师模拟实验过程,甚至可以非常生动的、科学的、精确的辅助学生完成实验.文章以一个典型的医学生物实验为例,说明比较传统的手工实验和现代计算机辅助系统实验对医学生物实验的影响.