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

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...     

新型聚类肽生物高分子材料及其在生物医用领域的应用

聚类肽高分子是一种具有良好生物相容性的新型生物高分子材料.聚类肽高分子具有与聚肽高分子相似的主链结构,其取代基位于主链氮原子上,其主链上不合有手性中心和-NH…O=C-氢键相互作用.因此,聚类肽高分子具有较为柔顺的主链结构、良好的溶解性,以及优异的蛋白酶稳定性.此外,聚类肽高分子的性能主要由侧链结构和性质决定,通过对聚...     

制造生物燃料新方法

生物燃料目前成为一种十分热门的可再生绿色能源,世界各国都在大力发展生物燃料。其实,生物燃料离我们并不遥远,我们家中的酒中就含有常见的生物燃料——乙醇。然而,由于不少能源公司用粮食来生产生物燃料而引起了争议,     

生物医用纳米材料在增强肿瘤细胞免疫原性死亡中的应用

激活机体的适应性免疫反应是提升长期抗肿瘤疗效的关键因素.化学治疗、放射治疗、光动力治疗(photodynamic therapy, PDT)等方法可诱导肿瘤细胞发生凋亡并伴随着免疫原性死亡(immunogenic cell death, ICD). ICD引起的损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)分子的暴露或释放可刺激免疫系统发挥抗肿瘤免疫作用,招募抗原递呈细胞(antigen-presenting cell, APC),激活T细胞适应性免疫应答.因此,在肿瘤免疫治疗中ICD诱导剂可以改善其治疗效果,从而提高患者生存率.越来越多的研究表明,基于纳米材料的癌症治疗平台不仅可以实现特定肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)刺激响应的药物控制释放,并且其可以调节TME进而诱导肿瘤细胞发生ICD,这撞击出了癌症纳米医学的新火花.自此以后,设计和构建增强肿瘤ICD效应的生物医用材料的相关研究受到了极大关注.基于此背景,本文首先介绍了肿瘤ICD的成因以及纳米材料在诱导肿瘤ICD中发挥的多重功能.其次...     

虚拟制造技术的崭新应用

能量感应的虚实互动 人将手掌放在图中的绿色手掌形图片上，经过等待，会看到草地上出现鲜花。手按在图片上的时间越长，花儿开得越大。     

SiC陶瓷增材制造技术的研究及应用进展

碳化硅(SiC)陶瓷材料具备优异的力学、热学、光学性能,在国防工业和国民生产中应用广泛.然而,传统陶瓷成形工艺在制备复杂SiC构件时面临周期长、成本高、复杂结构成形难等问题.增材制造(additive manufacturing)理论上可成形任意复杂结构,为复杂陶瓷构件的制备提供了有效手段,目前SiC陶瓷增材制造已成为本领域近年来的研究热点.本文针对SiC陶瓷增材制造的研究及应用进展进行了系统总结,详细论述SiC增材制造的原料设计与制备方法、工艺与装备、后处理技术、模拟仿真、性能评测及典型应用等内容,并对SiC陶瓷增材制造技术的未来发展进行了展望.     

基于微载体技术的生物人工肝研究进展

在无法进行肝移植的情况下,肝衰竭的发病率和死亡率均较高.人工肝支持系统,特别是生物人工肝,则可促进肝衰竭恢复或作为肝移植的过渡辅助.生物人工肝中含肝细胞的生物反应器可提供生物转化和肝脏的合成功能.所使用的肝细胞既可以为人肝细胞也可以为异种肝细胞(动物源性).病人的血液或血浆循环通过生物反应器,由肝细胞代谢去除毒素并产生所需化学成分后,再返回病人体内.随着人类及猪肝细胞长期培养增殖的成功,以及具有充分生物相容性的微载体的发展,单位体积内培养肝细胞的密度在当前已经可以满足生物人工肝系统的需要.以生长在微载体上的肝细胞填充而成的中空纤维生物反应器已得到广泛使用,在不久的将来,生物人工肝支持系统成为肝衰竭治疗的有效方法具有良好前景.     

谁在制造生物大灭绝悲剧?

<正>地球自诞生以来,合适的温度、适宜的大气环境和充足的水源,使生物从无到有,逐渐繁殖、演化。生命总是有限的,每一个生物个体都是一位脚步匆匆的"过客",历经生与死,化作泥和土。对于生物种群而言,也面临着同样的遭遇,新的种群不断诞生,旧的种群不断消失。特别是地球史上的五次大规模生物灭绝事件,导致地球生物种群结构发生了翻天覆地的变化。     

虚拟制造技术

虚拟制造（virtual manufacturing，VM）技术是1980年代末从先进制造技术发展起来的新技术。随着计算机技术的迅速发展，自1990年代以来，它得到人们的极大重视，获得迅速发展。     

离子注入技术在光解水电极材料改性中的应用

半导体光催化分解水制氢是一种装置简单,相对廉价可靠的能源利用方式.开发具有高光制氢效率的光电极材料一直是材料科学研究领域的热点.目前的半导体光催化材料普遍面临缺乏可见光吸收和载流子分离效率低的问题.这些问题导致目前光解水制氢电极材料的效率较低,达不到商业应用的要求.因此,发展改性的光电极材料尤为重要.离子注入技术作为一种重要的半导体改性技术,相对于传统的化学掺杂方法具有诸多优点.离子注入方法能够保证注入离子的纯度,能够通过控制注入离子的能量和剂量从而控制注入杂质的浓度和深度分布.离子注入技术可以使掺杂不受扩散系数和化学结合力等因素的限制,各种元素均可掺杂.因此,离子注入技术在光电极材料改性方面具有很大的应用前景.本文首先介绍了光解水制氢及离子注入技术的基本原理,然后结合本课题组及其他学者的工作,综述了目前离子注入技术改性光电极材料的特点和研究进展,最后展望了离子注入技术在光解水电极改性应用的未来发展方向.     

脱氧核酶在生物检测及基因治疗中的研究进展

脱氧核酶(DNA zyme)是通过体外筛选技术获得的有酶活性的单链DNA分子.随着越来越多的脱氧核酶被筛选出来,科学家对其功能性质的研究也逐渐深入.其中,RNA切割作用作为脱氧核酶最重要的一种特性,是目前研究热点.而脱氧核酶发挥RNA切割作用需要辅因子(金属离子、中性分子、细菌等),因此,基于此特性,DNAzyme不仅被广泛用于金属离子和生物分子检测,而且被应用于特异性切割mRNA阻断蛋白的翻译,从而用于多类临床疾病的治疗.本文系统总结了DNAzyme在金属离子和生物分子检测以及在基因治疗方面的研究进展,并对其在动物体内对目标分子的高灵敏度、低浓度特异性检测及发挥切割活性进而达到疾病治疗做出了展望.     

制造高性能轮胎的合成橡胶及复合材料技术

正合成橡胶是三大合成材料之一,也是国际公认的战略物资之一,在国民经济、国家支柱产业及国防事业中有着不可替代的作用,大约70%的合成橡胶用于制造轮胎.我国是合成橡胶及轮胎的第一大生产国,但还不是合成橡胶及轮胎的工业强国.法国米其林公司率先提出"绿色轮胎"新概念,绿色轮胎是指节能、环保、安全的轮胎,具有低滚动阻力、低燃油消耗、出色的操纵稳定性、更短的制动距离和更好的耐磨性.     

石墨烯的生物安全性研究进展

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料.随着石墨烯在实际中的大规模生产和广泛应用,其生物安全性问题也备受关注.大量报道认为石墨烯是一种生物相容性良好的碳纳米材料,部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性.石墨烯的生物毒性主要依赖于其理化性质(大小、形状、表面电荷、官能团等),与其使用剂量也密切相关.近年来,研究发现石墨烯纳米材料作用于不同生物体会表现出完全迥异的生物毒性.基于此,本文综述了近年来关于石墨烯在细胞毒性、动物毒性和抗菌性方面的研究进展,以期为石墨烯生物安全性评估和生物医学应用提供参考.     

基于硅藻微纳结构的生物制造

硅藻壳体(细胞壁)具有独特的微纳米结构,是一种新兴的生物功能材料.现有研究多直接利用硅藻壳体原有结构,使硅藻器件功能范围窄、结构规模单一.本文从制造角度介绍硅藻壳体的形体、材质特性与结构,结合最新研究报道论述对壳体进行结构提取与微加工、改质处理、与器件的装配连接、排列定位与组装的方法与技术可行性,目的是拓展壳体的功能,满足更多微器件的设计要求.最后以基于硅藻的生物检测器件和光敏染料太阳能电池为例,展示硅藻微器件应用的潜力,展望基于硅藻的生物制造技术发展.     

生物分子钟的研究进展

所谓生物分子钟是指生命活动的内在节奏性。生物通过它能感受外界环境的周期性变化（如昼夜光暗变化等）,并调节本身生理活动的节律,使其在一定的时期开始、进行或结束。比如植物在每年的一定季节开花,海滩动物在潮汐周期的一定时期产卵以及人类的生理和行为活动包括激素的分泌、生殖周期、睡眠与苏醒等均离不开生物分子钟的作用。那么,分子钟在何处？它是怎样构成的,又是如何起作用的呢？无论何种生物,分子钟均有三部分组成,即将生物体内周期变化与外部环境变化相联系的输入途径;能够产生每天生理节律变化的自主起搏点以及使生理节…     

生物多样性丧失机制研究进展

生物多样性是地球上所有生命形式的总称,包括物种多样性、遗传多样性以及生态系统多样性.其中,物种多样性是核心,它既体现了生物与环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性;物种的保护是生物多样性保护的主要内容.生态系统内的物质循环和能量流动是通过许多错综复杂的食物链和食物网完成的,而动物有机体在此过程中起关键作用.因此,物种多样性,特别是动物种类多样性将直接影响整个生态系统的功能.然而,随着世界人口的持续增长和经济全球化的快速发展,人类社会对地球上的生物多样性造成了愈来愈显著的影响,在这一过程中产生的诸如栖息地丧失与破碎化、过度利用、环境污染、气候变化等现象已对物种的生存产生了严重威胁.本文以生物多样性丧失为主线,回顾了近10多年来在该方向的主要进展,重点关注人类活动对物种多样性的影响,分析了生物多样性丧失的主要原因、特征及其危害,介绍了生物多样性研究的最新方法,并根据我国生物多样性的现状提出了未来生物多样性研究中需要重点关注的科学问题.