导电高分子生物材料在组织工程中的应用

导电高分子材料在具有良好生物相容性的同时,其优异的导电性还可以通过电刺激促进聚合物-组织界面处的细胞黏附、增殖和分化,从而促进组织生长,所以导电聚合物材料在组织工程领域受到了越来越多的重视.单组分导电高分子,如聚苯胺(PANi)、聚吡咯(PPy)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)及其衍生物,具有良好的生物相容性和优异的导电性,但其较脆且不易加工,限制了其在组织工程领域中的应用.因此,研究开发了基于上述导电高分子和生物相容性可降解聚合物的复合导电聚合物材料,其在具有良好生物相容性和导电性的同时,还具有优异的加工性.本文将总结在组织工程中应用的多种复合导电聚合物材料,包括导电聚合物薄膜、导电纳米纤维、导电水凝胶和导电复合3D支架.此外,组织工程领域的研究表明复合导电高分子材料主要可应用于骨组织工程、肌肉组织工程、神经组织工程、心脏组织工程和皮肤伤口愈合等方面,我们也将对以上方面的应用进行详细论述.     

神经元形态重建进展及趋势

神经元形态重建是指从图像中挖掘表征神经纤维特征的量化数据.该技术在神经元类型识别、神经回路绘制、脑图谱构建等众多脑科学基础研究中发挥重要应用,也会为人工智能领域的多项研究提供有益借鉴.近年来,分子标记和成像技术的系列进展将全脑尺度神经元网络研究推向前所未有的尺度,但也对现有神经元形态重建方法提出若干挑战.在此背景下,本文简述国内外神经元形态重建研究现状和经典方法,论述单神经元重建到神经群落重建是领域发展的必然趋势,并对神经元形态重建的未来发展方向做出展望.上述内容有助于我国研究者迅速了解神经元形态重建领域的最新动向,发展与现有数据特点相匹配的神经元形态重建方法.     

磁外科技术在创伤领域的应用研究及展望

随着磁力和磁性材料的迅速发展及其在医学中的应用,外科领域产生了一个崭新的分支——磁外科.磁外科包括磁压榨、磁锚定、磁导航、磁示踪、磁悬浮等多项技术,在创伤救治领域中显示出极大优势.本文详细阐述磁相关技术的原理及优势,综述磁力和磁性材料在消化道重建、创伤后压迫止血、血管快速重建、骨折内固定等创伤治疗领域的研究现状和优缺点,并介绍磁外科技术在创伤领域的应用前景.     

基于嗅觉模型的电子鼻仿生信息处理技术研究进展

受生物嗅觉原理的启发, 将现代传感技术、电子技术和模式识别技术等紧密结合研制成的新颖仿生检测仪器——电子鼻已经在许多领域引起了广泛重视. 生物嗅觉基础研究的成果与计算神经科学交融, 又进一步丰富了人工嗅觉理论, 促进了电子鼻的发展. 文中综述和比较了生物嗅觉与人工嗅觉的信息处理原理, 概述了几种嗅觉模型在电子鼻仿生信息处理中的应用现状, 并结合作者的研究工作, 着重介绍了一种混沌嗅觉神经网络及其学习规则和时空动力学特性应用于电子鼻的研究进展和前景展望. 将生物嗅觉的各种现象、机理融入到电子鼻信息处理技术中, 不仅增强了电子鼻的仿生概念, 而且在气味识别中能更接近生物嗅觉的优良性能, 但是也面临许多问题有待技术界和理论界协力解决.     

梯度磁场在生物大分子研究中的应用

磁场作为一种物理环境,广泛应用于各行各业.随着磁体技术的飞速发展,磁场在科学研究与实践应用中的重要性日趋凸显.在生物大分子研究方向,磁场也发挥了重要的作用.其中,梯度磁场作为磁场的一种,由于其提供的资源除磁场外,还有磁场梯度,使其具备除常规磁场效应(择优取向、晶体质量改善等)外的其他应用价值(如溶液的对流控制、晶体质量改善、分离纯化等),因此备受关注.梯度磁场环境下涉及生物大分子的研究,主要集中在生物大分子的结晶、分离与纯化,以及自组装等方向.充分利用梯度磁场,可以实现高质量的生物大分子晶体生长、高效低成本的生物大分子分离与纯化等重要应用.因此,梯度磁场在生物大分子结构解析技术、生物药物制备技术等方向具有十分重要的价值.本文将从梯度磁场物理环境对生物大分子溶液体系的基础性影响角度出发,回顾并讨论梯度磁场在生物大分子研究中的应用,并对该领域的发展前景进行了预期.     

磁场与血管生成研究进展

血管生成参与了多种生理和病理过程,是器官生长和修复的关键,在外科中起着至关重要的作用.目前已有大量关于磁场对血管生成影响的研究报道.本文对现有数据进行总结、分析和比较,包括不同磁场类型、磁场参数、处理方式、处理对象和磁场处理导致的血管生成变化等.由于针对不同磁场参数的系统性研究相对缺乏,目前细胞水平上的研究结果尚无确切的规律.然而动物水平上的研究结果显示,肿瘤组织的血管生成可以被多种磁场所抑制,而长时间或者较高磁场强度的稳态磁场处理非肿瘤组织似乎有促进血管生成的趋势,对此人们还需要进行更系统的研究来进一步确认.此外,本文还讨论了磁场与化疗等其他治疗方法联合使用对血管生成的影响,并总结分析磁场影响血管生成的潜在机制.这不仅有助于人们进一步了解磁场生物学效应,为磁外科技术的安全应用提供实验基础,而且可能为未来将磁场在医学领域的其他潜在应用奠定基础.     

双光子技术及其在生物医药分析中的应用

作为近20 年来迅速发展的一门新技术, 双光子技术已被广泛应用于三维数 据存储材料、医药、军事、生物以及生命科学等领域, 并随学科交叉与融合, 在揭 示生命活动基本规律和起源的研究中发挥越来越重要的作用, 为生物医学提供了 更多、更为有效的手段. 本文从常用的双光子材料以及双光子激光扫描荧光显微镜 成像原理等方面, 结合双光子技术在生物医学研究中的应用, 探讨了这一新兴技 术在生物医药分析领域的前景.     

对称分层体非均匀衰减系数的矩阵反演法

由于成象和计算机技术的发展,由投影图象重建目标的截面构造,已成为工程物理、医疗诊断技术中十分重要的课题.将投影图象看作是投影光线经过目标透射衰减的线积分函数,Radon等做过早期的数学工作,即称为Radon积分变换.而这一方法的实际研究和应用,则起始于20年前的计算机层析X射线扫描技术(即CT技术)的发明.它通过全方位上获得的投影图象来重建目标的截面构造.在近20多年中,CT技术在人体组织成象,核医学技术中得到了十分重要的应用.另一方面,波与目标的相互作用以及目标的结构重建,一直是     

定量工程生物学的化学蛋白质组学支撑性技术

定量工程生物学是一门前沿交叉学科,通过设计-合成-测试-学习-再设计路线将不同的生物元器件组合,形成可以执行特定功能的基因线路,再经过不断优化获得稳定的、可控的基因线路,最后将设计优化后的线路引入不同的生命体,以达到预设的目的.这种变革性的方法可以创建一些能够灵敏感知和响应各种环境的工程系统,但在其中的功能检测环节,化学蛋白质组学技术则成为了测试工程改造生物功能和探究其作用机制的重要工具.随着以非天然氨基酸嵌入、生物正交化学、高分辨率质谱等技术为手段的化学蛋白质组学方法的发展,在复杂环境中解析工程生物的蛋白质组时空动力学变化成为可能,为探究工程改造菌或工程改造细胞的工作原理及其在生物体内的作用机制提供了必要的技术支撑,也为定量工程生物学研究中所需的深度功能测试提供了有效方法.本文主要是概述化学蛋白质组学技术在定量工程生物学研究中的潜在应用.     

军事运筹学概述

在当前新的科技革命中,出现了一系列以计算机微电子技术、生物遗传工程和新型材料等为代表的新技术群。我国著名科学家钱学森提出,在这些新技术群中应该包括“系统工程”这门对现代复杂社会进行有效组织管理的新技术,我们认为这是很有道理的。因为现代科学技术要在祖国四化建设中产生实际效益,离开了系统的组织计划管理方法是寸步难行的。军事运筹学作为军事系统工程的理论基础,早已在军事领域中广泛应用了,但是由于过去很少对它作较系统的介绍,一些同志可能还不很熟悉。下面仅就     

系统生物学:一个工程和医学的新视角——来自英国医学科学院和皇家工程院的报告

英国皇家工程院和英国医学科学院2007年2月共同发布了题为《系统生物学：一个工程和医学的新视角》的研究报告。 系统生物学是一个科学和工程研究上的创新性发展，是对一个生物系统的各组成部分之间的相互联系进行定量分析的新兴的方法学。系统生物学运用系统工程的概念，并通过建立数学模型和试验的方法来研究复杂的生物系统，它通过工程科学中的系统分析以及控制和信号理论，在生物学和工程研究之间架起了桥梁，并将对生物医学、健康护理等很多领域产生着广泛的影响。 为使读者及时了解这方面的最新动态，我们特约上海交大医学院顾敏鸣教授等选译了该报告的总论部分，希望引起关注。[编者按]     

细胞直接受控组装技术的实现与研究进展

组织器官损伤和功能障碍是全人类共同关注的问题[1],如何从根本上解决组织器官的修复与重建,是当前科学研究的热点.上世纪末,出现了细胞间接受控组装技术,即在已成形支架上种植细胞的组织工程.这一技术为人工器官的制造开创了一条崭新的道路,但仅局限于某些组织,如骨、皮肤和肌     

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.     

单层组织培养法的改进

组织培养是将组成生物体的细胞从生物体内取出,在一定的人工条件下培养的方法,并且把它们作为有生命和有功能的个体来研究。这样,我们可以进一步地了解它们如何在生物体内相互作用,而能使生物生长及产生健康或疾病的状态。因此,组织培养现在已成为研究生物学上一些基本问题的重要技术。近年来,组织培养已广泛地被应用到病毒的研究上,特别显著的是Dulbecco的所谓单层组织培养法。关     

纳米机器人在血管中穿行并非梦想

“纳米机器人在人们的血管中穿行,帮助清除血管中的胆固醇,这不是梦想,只要我们的技术再成熟一些就可以实现。”2006年5月8日上午,我国第二届纳米与生物交叉科学研讨会在厦门举行,中科院副院长白春礼院士所描绘的纳米生物学应用的美好前景令人神往。纳米医学造福人类美国斯坦福大学一个研究小组近日披露,将通过碳纳米管来治疗癌症。由于生物组织在近红外线光下是透明的,而碳纳米管可以吸收近红外线光,因此如果将碳纳米管附着在特定的癌细胞上,并用近红外激光照射时,癌细胞将会被杀死而且不损伤健康细胞。此外,该研究小组还证明碳纳米管能把…     

制药工业中的重组DNA技术

引言最近几年,重组DNA技术业已在全世界从学术环境扩展到工业及医疗实验室。本文讨论将对诊断、治疗感染和遗传性代谢紊乱产生重大影响的一些方面。重组DNA技术在医学中的应用主要有: (1)对正常和异常细胞功能的遗传基础之阐明。(2)对现有生物产品的质量控制方法之改进。(3)最近在疫苗和诊断试剂中所用的产生蛋白抗原的选择方式。     

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.     

可拓论及其应用

“可拓集合和不相容问题”一文的发表,提出了探讨事物的可拓性,以解决矛盾的问题的研究方向,１５年来,对这一方向的逐步形成了可拓论,它以物元理论和可拓信集合论为支柱,以可拓方法为特有的方法,它的应用方法称为可拓工程方法,包括可拓信息方法,可拓系统方法,可拓决策方法等,这一研究工作提出的基本概念,理论,方法以及在经济领域,管理,控制领域和人工的初步应用。     

纳米金等离子共振特性在生物成像中的应用

随着生物医学的发展, 科学研究对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高, 纳米技术和材料被越来越多地应用到生物医学领域中来. 在细胞和生物组织的成像分析中, 纳米金由于其特殊的表面等离子共振特性和优良的生物相容性, 常被用作对比剂、靶向载体、增强剂、示踪剂和传感器而广泛应用于生物成像领域中. 我们将课题组的研究方向与目前该领域的研究热点相结合, 从纳米金辅助细胞及细胞内成像和动物活体成像两个方面就纳米金在生物成像、医学诊断等领域中的应用进展进行了阐述.     

我们怎么来开发生物学宝藏?─—李载平院士访谈录

本月中旬，在上海基础研究工作会议和高新科技产业化会议召开前夕，本刊编辑约访了中国工程院院士、中科院上海生物化学研究所研究员、上海科技功臣李戴平先生，以下是这次访谈的主要内容。问：近期国内媒介的一个热门话题是基础研究的地位和作用，这既是经济发展到一定水准的必然需求，屯是国力能否持续增长的先决条件之一。然而对这样一个不争的方针实行起来往往就打折扣。李教授，作为一名长期在生物医学基础研究和应用研究第一线工作的科学家，您怎么来看基础研究与应用研究问的关系？另外，根据我们的国情，七。何才能在有限的领域做出…