磁性发光材料的开发及其在生物医学领域中的应用

磁性发光材料同时具有磁性和发光性的特点,能够在磁场作用下发生迁移运动并进行标记,因此在生物分离、免疫检测、靶向药物、固定化酶、磁共振成像等生物医学领域具有较大的应用潜力.本文对目前磁性发光材料常见的制备方法进行了综述,详细介绍了生长组装及配合物法、掺杂法、核壳结构设计法及纳米粒子表面改性法等常用方法,并总结了其在医学检测、生物成像以及医学治疗等生物医学领域中的应用,同时展望了磁性发光材料未来的开发及应用方向.     

手性纳米材料: 生物成像、 生物传感与治疗

手性无机纳米结构不仅形貌和结构可调控、 易于表面功能化修饰, 而且光学性质独特, 在生物领域的应用上展现了很大的优异性. 本文综述了近年来手性纳米技术在生物医学领域的研究进展, 重点介绍了手性金属和手性半导体纳米结构的合成策略、 圆二色效应、 光手性机制及在生物成像、 生物传感、 肿瘤以及神经退行性疾病等医学领域的应用. 手性纳米材料的研究丰富了生物化学的纳米技术手段, 促进了肿瘤等重大疾病诊断与治疗技术的进步, 推动了手性在生命科学中的发展, 鼓励了研究者对这一新兴领域的持续探索与挑战.     

分子筛在医学领域的应用及作用机制

沸石分子筛由于其特殊的结构特点, 优异的生物活性、生物稳定性及生物相容性, 研究人员对其进行了大量临床应用方面的研究. 研究表明, 分子筛可用作抗肿瘤治疗的佐剂、抗微生物治疗、药物的载体、快速凝血剂、防止血栓制剂等. 本文将阐述分子筛在医学领域的应用进展及发挥作用的相关机制.     

用于基因传递的智能响应性高分子研究进展

智能响应性高分子由于具有优异的环境响应性、多样的功能性、良好的生物可降解性和生物相容性而在生物医用领域备受瞩目.基于特定功能的智能响应性高分子基因载体可以克服基因运载中的障碍,降低对正常组织和细胞的毒副作用,提升靶细胞的基因转染效率.此外,大部分智能响应性高分子能有效结合多种治疗方式以实现更有效的治疗效果.本文综述了近年来智能响应性高分子在基因运载及相关生物医用领域的研究进展,对相关智能响应性高分子的设计及特点进行了介绍,并进一步对其在基因运载及相关生物医用领域的应用前景进行了展望.     

高分子水凝胶在医学领域的研究进展

高分子水凝胶是具有三维网络结构的一种新型材料,吸水溶胀后质地柔软,与生物体组织相似,生物相容性和生物可降解性良好,具有一定的力学性能,因此在医学领域具有重要的应用。本文对高分子水凝胶在医学领域的研究热点进行了归纳总结,并重点阐述了高分子水凝胶在药物输送、组织工程支架、伤口敷料和生物传感器等医学领域应用的最新研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。     

沸石与蛋白质的相互作用及生物医用功能

沸石由于其低毒性和良好的生物相容性, 被认为是可用于医疗的新型生物材料. 本文综述了沸石与蛋白质的相互作用, 沸石以其离子交换、 表面性质以及可控孔道结构与蛋白质发生特异性结合或反应, 从而影响蛋白质的性能和行为; 重点讨论了其在生物医用领域的应用, 主要包括抗微生物材料和紧急止血材料两大应用; 分析了其在医学领域的独特优势, 特别是在止血应用领域; 最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.     

多功能脱氧核酶用于生物医学分析的研究进展

脱氧核酶(DNAzymes)是一类人工合成的通过指数富集式配体系统进化技术(SELEX)筛选得到的具有催化功能的单链DNA分子. 由于DNAzyme具有易于合成和修饰、 化学结构稳定及催化活性高等优点, 近年来在生物传感和医学诊断领域备受关注. 对DNAzyme的活性进行调控是挖掘其多方面应用潜能的关键, 灵活的活性调控方式将促进DNAzyme在不同领域的应用. 本文综合评述了一些调控脱氧核酶活性的主要方法, 并对其在生物医学分析领域方面的应用进行了简要介绍.     

用于制造人工脏器的高分子材料

本文介绍了医用功能高分子材料的性质以及研制的人工心脏、肺、肾、肝脏、胰脏等器官的类型、功能及特点。它在医学领域方面应用时的要求及必备的条件,并且应具有安全性、稳定性及对生物的适应性。     

生物医用功能高分子专辑 前言

正生物医用功能高分子材料广泛用于疾病诊断与治疗、组织器官再生和功能替代、生物体免疫调控、生物安全控制等方面。生物医用功能高分子材料隶属于医疗器械产业。国务院印发的《中国制造2025》明确指出,要大力发展生物医药及高性能医疗器械。随着大健康时代的来临,生物医用功能高分子及产品转化迎来了新的发展机遇,目前该领域的科技产出和人才培养正在逐步提升。基于面向国家发展大健康产业和转变经济发展方式对生物医用高分子材料的重大战略需求,为了展示我国生物医用功能高分子的最新进展,并对其发展前景和趋势进行预测,《功能高分子学报》组织出版了生物医用功能高分子专辑,邀请了国内专注于功能高分子相关生物或医学应用和产品转化的7个研究团队,撰写综述7篇,主要涉及生物医用功能高分子的制备、功能化和表征及其在抗凝血医疗器械、抗氧化体系、药物递送载体、医用膜材料、医用胶黏剂、组织再生支架等领域中的应用。     

聚集诱导发光高分子在光学诊疗应用中的研究进展

高分子因其优异的光学特性、良好的生物相容性和分子结构易于调控等优势,在光学诊疗领域表现出巨大应用潜力.然而,传统荧光分子的聚集导致荧光淬灭现象限制了其生物应用.聚集诱导发光(AIE)分子因其聚集态高效发光的优势而备受关注.本文从AIE高分子的构建出发,重点介绍了D-A型共轭聚合物的构建策略、构-效关系以及相对于小分子的性能和应用优势,并从生物成像、肿瘤诊疗和抗菌三个方面总结了AIE高分子在光学诊疗领域的最新研究进展.生物成像方面主要总结了NIR-Ⅱ区AIE高分子在深部组织高分辨率荧光成像中的应用;肿瘤诊疗方面主要介绍了AIE高分子在光动力治疗、光热治疗及联合治疗中的应用;以及介绍了AIE高分子在细菌感染光动力治疗中的应用.最后对AIE高分子在光学诊疗领域的未来发展前景进行了展望.     

pH敏感性智能水凝胶的设计及其应用

水凝胶是一种交联的三维网状亲水性聚合物材料,具有与生物组织相似的特点并且能够吸收大量的水分。作为智能水凝胶的一种,pH敏感性水凝胶因其结构中含有大量碱性或酸性基团从而具有一定的pH敏感性。凭借这些特性,近年来pH敏感性水凝胶在生物、医学、物理、环境、纺织等众多研究领域备受关注。本文围绕p H敏感性水凝胶的响应机制、分类以及应用三个方面进行综述。在响应机制上,本文从响应过程、影响因素和溶胀扩散模型三方面进行综述;在分类上,根据水凝胶敏感性的不同分为溶胀-收缩类和溶胶-凝胶类两类,并进一步根据pH作用范围的不同将溶胀-收缩类细分为阴离子类、阳离子类以及两性离子类,溶胀-收缩类细分为硼酸酯类、酰腙类以及亚胺类;在应用研究上,本文总结了其在医学、环境、生物、智能检测、功能材料等热门领域的研究情况。最后,对pH敏感性水凝胶的未来的发展方向进行了展望。     

聚丙交酯及其共聚物的研究进展

聚丙交酯（PLA）是一种非常重要的生物医用材料,由于它在体内可降解、无毒、安全,在临床上得到了广泛的应用.为了适应更多、更广的医学应用,要求对聚丙交酯的降解速度、力学性能等进行调节控制,或者要求改善PLA的亲水性、生物相容性、细胞亲和性等等,为此合成了一系列PLA的共聚物,并对其性能进行了研究.本文对上述领域的研究进展进行了综述,结合了作者常年来在PLA共聚物的合成与性能方面的研究,分成四大类进行阐述：（1）丙交酯与其它内酯类的共聚;（2）丙交酯与聚乙二醇类大分子的共聚;（3）丙交酯与带有功能基团单体的共聚;（4）丙交酯与其它天然材料的共聚,并简要地叙述其在医学领域应用的前景.     

共轭聚合物的功能化及在生物/化学分析领域的应用

共轭聚合物具有电子高度离域的共轭结构及优异的光吸收和发射特性,在有机电子、化学/生物传感、医学诊断及生物成像等领域具有广泛的应用。特定基团功能化的共轭聚合物含有可特异性识别生物/化学分子的功能基团(如糖基、生物素、羧基、氨基酸、肽段、核酸、抗体、氨基、巯基等),进一步拓宽了共轭聚合物在生物/化学分析领域的应用。本文从功能化基团的不同类别出发,对近年来共轭聚合物的功能化方法及其在生物/化学分析领域的应用(如蛋白质、病原体、Hg2+、Pb2+检测)进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。     

功能纳米材料研究进展——唐智勇研究员及其团队专访

正功能纳米材料是化学、物理、生物和材料科学多学科交叉的前沿,是纳米科技发展的基础。功能纳米材料集中体现了小尺寸、精准控制、高集成度和强相互作用等现代科学技术发展的特点,是将量子力学效应工程化或技术化的最好载体之一,呈现独特的光、电、磁、机械和催化等性质,在物理、生物、化学和材料学领域中都有广泛的研究和应用前景。     

医学影像中的分子成像技术

分子成像是生物医学领域近来出现并迅速发展的一项新技术,能够用于显示和测定活体内生物过程在细胞和分子水平上的特征,可为深入揭示生理和病理过程的机制,以及对疾病及其治疗进行实时动态、细致、无创、靶向性的探测和跟踪提供有效手段。预计未来分子成像技术的迅速发展将带来临床医疗的重大变革,本文重点就分子成像技术在医学领域的应用进行综述。     

•前言•生物医用高分子

“生物医用高分子”是生物材料的最重要组成部分, 是保障人类健康的必需品; 其应用不仅挽救了数以千万计人的生命, 提高了生命质量, 且对医疗技术和保健系统的革新、降低医疗费用也具有引导作用. 同时, 生物医用高分子又是高分子材料科学的重要分支, 是21世纪高分子材料科学, 特别是功能高分子或精细高分子领域内非常活跃而又重要的前沿发展方向. 作为一类生物材料, 在使用过程中必然与生理系统(血液、组织、细胞等)或其组成部分(蛋白、酶、DNA、多糖、无机盐和各类生物小分子)相接触, 因此其研究与发展与生命科学和医学也密切相关. 生物医用高分子的特征之一是生物功能性(biofunctionality), 即能够对生物体进行疾病诊断、组织替换或修复; 之二是生物相容性(biocompatibility), 即材料引起适当的机体反应的能力, 是区别于其他高技术材料的最重要的特征, 包括不引起生物体组织、血液等不良反应. 现代医学的进步与生物材料的发展密不可分, 如各种介入诊断和治疗导管、药物传递控释系统、创伤和烧伤敷料、血管内支架、人工关节与功能性假体等已得到广泛的应用. 但是, 生物医用高分子材料涉及化学、材料、生物、医学以及物理等诸多学科领域, 其使用又与生理系统相接触, 因此该材料的研究与开发具有相当的难度和挑战.     

具有“杀菌-释菌”功能转换的智能抗菌表面

细菌在生物材料表面的黏附和后续生物被膜的形成会引起一系列严重后果,因此赋予生物材料表面抗菌性能成为国内外科研工作者们的研究热点.然而目前常见的抗菌策略主要集中在杀死表面黏附的细菌,而忽略了死细菌在表面的积累所引起的如抗菌效率下降、二次污染等诸多问题.针对此,研究者们提出了"杀菌-释菌"功能转换的智能抗菌策略并以此发展了一系列智能抗菌表面.本专论基于我们课题组的研究成果,根据杀菌剂与材料表面结合方式的不同(永久固定杀菌剂、可重复负载杀菌剂和不需要杀菌剂),对近年来智能抗菌表面领域的研究进展进行了评述.这些智能抗菌表面能够在杀灭细菌后及时清除表面残留的死细菌,从而保持了长效抗菌功能.最后对该领域未来的研究方向进行了展望.     

非对称纳米材料的性质及其应用

具有非对称结构的纳米材料显示出独特的物理和化学性质,在生物传感、靶向药物运载以及分子检测等生物医学领域具有良好的应用前景.本文就非对称纳米材料的性质及其应用方面的最新研究进展进行了综述.首先,我们从三个不同方面讨论了非对称纳米材料的性质及相关应用,即表面双亲性、催化特性和生物相容性;然后着重强调了非对称纳米材料在生物医学上的应用,如生物传感、靶向运载、基因疫苗以及杀菌剂;最后,我们对非对称纳米材料在制备技术的改进及其在食品安全领域的应用作出了展望.     

荧光蛋白结构改造及其生物传感应用

荧光蛋白自发现以来,因其具有基因编码、可以自主发出稳健荧光的特点,在生命科学领域中发挥着重要作用.随着对荧光蛋白的结构和功能有了更清晰的认识,在蛋白质工程技术和有机合成迅速发展的基础上,科研工作者可以对荧光蛋白的结构进行设计改造和模拟,赋予其新的性质和功能,扩宽其在生物传感、生物成像等生命领域的应用.本文以绿色荧光蛋白的结构改造为主线,从局部结构改变、桶状结构重构和表面重构等不同层面阐述了荧光蛋白结构改造的方法以及荧光蛋白模拟物的研究进展,并介绍了这些荧光蛋白及其模拟物在生物领域的代表性应用.     

肿瘤诊疗多肽/聚氨基酸自组装纳米材料

多肽/聚氨基酸分子由于优异的生物相容性、序列可控性和高生物活性等特点，已经被广泛应用于肿瘤诊疗等生物医学领域.然而，这些分子仍然存在一定的缺陷，如光学性质不佳、半衰期短与清除速率快等.本文简述了通过对多肽/聚氨基酸分子的序列设计、侧链修饰和自组装条件进行调控，赋予其可控的光学性质以用于生物成像，更优异的药代动力学和药效学以获得更好的治疗效果.重点介绍了该领域以及本课题组近期关于多肽/聚氨基酸自组装纳米材料的构筑理念及其在肿瘤诊疗领域的应用研究，并对该领域的挑战和未来发展前景进行了展望.