纳米技术在医用材料领域中的应用

随着最近几年对纳米科学研究的不断深入，纳米物质的特性也在被不断发现，其应用领域也得以深化，并逐渐作为一门重要的学科而被广泛应用。将纳米技术应用于材料领域不仅使各种材料有良好的生物相容性和力学性能，其所具有的独特性能也曰益引起大家的注意。文章主要针对最近几年国内外关于纳米技术在止血材料、骨科移植材料、血管支架材料等领域所显示出的优势作了总结。相信随着纳米技术研究的迅猛发展，其必将不断渗透到日常生活的各个领域。     

虚拟现实技术在生物医学领域中的应用

背景:虚拟现实也称灵境技术或人工环境,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统,综合集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术.目的:简要介绍虚拟人体、虚拟手术、虚拟实验室以及虚拟现实技术在神经心理学与核医学方面的应用.方法;由第一作者检索2003/2010 CBM和CNKI数据库中有关文献,以及利用Google搜索引擎检索相关网络信息资源.中文检索词为"虚拟现实、虚拟人、数字人、虚拟手术."英文检索词为"Virtual Reality,Virtual Human,digital human,virtual surgery."结果与结论:虚拟现实技术的应用十分广泛,如:城市规划、能源勘测、工业仿真、古迹复原、建筑虚拟、交通桥梁、港口物流、旅游仿真、虚拟课堂、园林应用、军事仿真等.在生物医学领域,虚拟人、虚拟手术等方面的研究也十分活跃,表现出了很好的效果,并且,虚拟现实技术在生物医学领域的应用也展现出了极好的前景,在核医学与辐射防护领域,虚拟现实系统可用来进行核电站换料任务完成过程中的剂量计算,以及培训在核电站工作的人员,并且虚拟现实暴露疗法对特定恐怖症和其他焦虑障碍有较好的疗效.随着计算机技术的进一步发展,可以预期,在未来几年虚拟现实技术将会成为数字医学最主要的应用工具之一.     

现场可编程门阵列的生物医学工程应用

目的：现代生物医学仪器正在向着微型化、多功能化、系列化等方向发展，系统中的数字部分越来越重要。现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）是一种新型可编程逻辑器件，性能优良。应用于生物医学工程领域，可显著降低数字系统的开发成本。对现场可编程门阵列在生物医学工程领域中的应用做一介绍。资料来源：依据清华同方的《中国学术期刊网》（CNKI）中国期刊全文数据库，对1996-01／2005-12有关现场可编程门阵列应用于生物医学工程领域的研究论文进行检索，检索词“FPGA技术；生物医学工程”，并查找了相关书籍。资料选择：对于涉及现场可编程门阵列技术以及用于信号检测、信号处理、图像获取、图像处理、医用电子内窥镜等生物医学工程领域的资料纳入选择。资料提炼：对15篇关于现场可编程门阵列应用于生物医学工程领域的文献资料全文相关信息进行分析研究。资料综合：①现场可编程门阵列一般由3个可编程模块（CLB，IOB以及IR）和存储SRAM构成。现场可编程门阵列是一种可重复编程逻辑器件，规模大，速度高，适合于逻辑控制。其硬件功能描述是通过软件编程实现的。②生物医学工程应用：在实时心电信号处理系统设计中，采用了现场可编程门阵列器件Xilinx XC3S400作为核心处理芯片，实现了对心电信号的前端数字信号处理，包括心电信号采集、AD转换、心电滤波、数据压缩以及与上位机进行通讯等模块。有效减小了电路的复杂性，降低了成本。在基于现场可编程门阵列的医用电子内窥镜设计中，保证了图像在PAL制式显示器上的正确显示，有效改善了显示图像的质量，实现多画面显示、图像冻结等多种数字视频特技。结论：在现代医疗仪器的设计中采用现场可编程门阵列实现，将显著缩短开发周期，减少设计风险，降低成本，提高产品的可靠性、灵活性，并实现模块化、微型化。     

现场可编程门阵列的生物医学工程应用

目的:现代生物医学仪器正在向着微型化、多功能化、系列化等方向发展,系统中的数字部分越来越重要。现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)是一种新型可编程逻辑器件,性能优良,应用于生物医学工程领域,可显著降低数字系统的开发成本。对现场可编程门阵列在生物医学工程领域中的应用做一介绍。资料来源:依据清华同方的《中国学术期刊网》(CNKI)中国期刊全文数据库,对1996-01/2005-12有关现场可编程门阵列应用于生物医学工程领域的研究论文进行检索,检索词“FPGA技术;生物医学工程”,并查找了相关书籍。资料选择:对于涉及现场可编程门阵列技术以及用于信号检测、信号处理、图像获取、图像处理、医用电子内窥镜等生物医学工程领域的资料纳入选择。资料提炼:对15篇关于现场可编程门阵列应用于生物医学工程领域的文献资料全文相关信息进行分析研究。资料综合:①现场可编程门阵列一般由3个可编程模块(CLB,IOB以及IR)和存储SRAM构成。现场可编程门阵列是一种可重复编程逻辑器件,规模大,速度高,适合于逻辑控制。其硬件功能描述是通过软件编程实现的。②生物医学工程应用:在实时心电信号处理系统设计中,采用了现场可编程门阵列器件XilinxXC3S400作为核心处理芯片,实现了对心电信号的前端数字信号处理,包括心电信号采集、AD转换、心电滤波、数据压缩以及与上位机进行通讯等模块。有效减小了电路的复杂性,降低了成本。在基于现场可编程门阵列的医用电子内窥镜设计中,保证了图像在PAL制式显示器上的正确显示,有效改善了显示图像的质量,实现多画面显示、图像冻结等多种数字视频特技。结论:在现代医疗仪器的设计中采用现场可编程门阵列实现,将显著缩短开发周期,减少设计风险,降低成本,提高产品的可靠性、灵活性,并实现模块化、微型化。     

γ-聚谷氨酸及其衍生物在生物医学领域中的应用

背景:γ-聚谷氨酸是一种经由微生物杆菌发酵合成的高分子材料,具有水溶性、吸水、保湿、生物可分解性,无毒、安全等特性,可以与其他材料聚合形成新型复合材料,在生物医学上具有很大的应用前景。目的:综述γ-聚谷氨酸作为药物载体、医学美容、创伤辅料以及骨质修复材料等方面的研究进展。方法:应用计算机检索1998-01/2011-05CNKI、中国标准全文数据库和ScienceDirect数据库,在标题和摘要中以"γ-聚谷氨酸,生物材料,药物载体,生物敷料,化妆品"或"γ-Polyglutamicacid;drugcarrier;wounddressing;hemostatant;artificalskin;Cosmetics;biologicaladhesive;surgicalsuture;bonetissueengineering"为检索词进行检索。初检得到206篇文献,最终选择26篇文章进行综述。结果与结论:γ-聚谷氨酸及其衍生物作为药物载体,可以改善药物的水溶性、降低毒性、控制药物释放以及提高药物靶向性;在医学美容方面,γ-聚谷氨酸为极理想的长效型安全超级保湿剂;在创伤敷料方面,γ-聚谷氨酸有助于降低血小板在敷料表面的黏附,具有止血促凝作用,能够诱导多种细胞增殖分化,增强生物敷料的稳定性和吸收渗液能力;作为骨组织工程支架,γ-聚谷氨酸有利于骨细胞生长,具有良好的亲水性能和降解性能,是一种理想的软骨组织工程支架材料。     

生物医学纤维的研究与开发

目的：介绍生物医学纤维的种类及甲壳素纤维、骨胶原纤维、聚乳酸纤维等主要生物医学纤维的制备技术、性能和用途，并建议国内应重视生物医学纤维的研究与开发。 资料来源：应用计算机检索http：／／www．sciencedirect．com，http：／／worldscinet．1ib．tsinshua．edu．cn 1993-01／2001-12的文章，检索词为“biomedical，polymer,fibre”，限定文章语言种类为English；同时检索http：／／www．wanfangdata．com．cn 1999-01／2004-12的文章，检索词为“生物，医学，高分子”，限定文章语言种类为中文。 资料选择：纳入标准：与下列内容相关的文献：①甲壳素类纤维。②胶原纤维聚乳酸纤维。③海藻酸纤维。④聚乙交酯纤维。⑤β-羟基丁酸酯。⑥聚已内酯纤维。排出标准：①较陈旧的文献。②重复研究。 资料提炼：共收集到60多篇与生物医用纤维有关的文献，其中15篇符合纳入标准，排出的45篇文章系同一类重复性研究和较陈旧的文献。 资料综合：①生物医学纤维的种类：按来源，生物医学纤维材料包括金属生物医学纤维、无机非金属生物医学纤维和高分子生物医学纤维。按材料与活体组织的相互作用，生物医学纤维材料包括生物惰性纤维、生物活性纤维和生物吸收纤维。按生物医学用途，生物医学纤维材料包括硬组织相容性生物医学纤维、软组织相容性生物医学纤维、血液相容性生物医学纤维和药物控释生物医学纤维。②主要生物可降解纤维材料：包括甲壳素类纤维、胶原纤维、聚乳酸及其共聚物纤维等。 结论：生物医学纤维作为一类重要的功能纤维已引起国内外广泛关注，其研究和开发正方兴未艾，并显示了良好的应用前景。应更加重视对生物医学纤维的研究和开发。     

生物医学纤维的研究与开发

目的介绍生物医学纤维的种类及甲壳素纤维、骨胶原纤维、聚乳酸纤维等主要生物医学纤维的制备技术、性能和用途,并建议国内应重视生物医学纤维的研究与开发.资料来源应用计算机检索http//www.sciencedirect.com,http//worldscinet.lib.tsinghua.edu.cn 1993-01/2001-12的文章,检索词为"biomedical,polymer,fibre",限定文章语言种类为English;同时检索/ 1999-01/2004-12的文章,检索词为"生物,医学,高分子",限定文章语言种类为中文.资料选择纳入标准与下列内容相关的文献①甲壳素类纤维.②胶原纤维聚乳酸纤维.③海藻酸纤维.④聚乙交酯纤维.⑤β-羟基丁酸酯.⑥聚已内酯纤维.排出标准①较陈旧的文献.②重复研究.资料提炼共收集到60多篇与生物医用纤维有关的文献,其中15篇符合纳入标准,排出的45篇文章系同一类重复性研究和较陈旧的文献.资料综合①生物医学纤维的种类按来源,生物医学纤维材料包括金属生物医学纤维、无机非金属生物医学纤维和高分子生物医学纤维.按材料与活体组织的相互作用,生物医学纤维材料包括生物惰性纤维、生物活性纤维和生物吸收纤维.按生物医学用途,生物医学纤维材料包括硬组织相容性生物医学纤维、软组织相容性生物医学纤维、血液相容性生物医学纤维和药物控释生物医学纤维.②主要生物可降解纤维材料包括甲壳素类纤维、胶原纤维、聚乳酸及其共聚物纤维等.结论生物医学纤维作为一类重要的功能纤维已引起国内外广泛关注,其研究和开发正方兴未艾,并显示了良好的应用前景.应更加重视对生物医学纤维的研究和开发.     

Incorporation of antimicrobial peptides on electrospun nanofibres for biomedical applications

The aim of this work was to immobilize antimicrobial peptides onto a fibrous scaffold to create functional wound dressings. The scaffold was produced by electrospinning from a mixture of the water soluble polymers poly(acrylic acid) and poly(vinyl alcohol) and subsequently heat cured at 140 °C to produce a stable material with fibre diameter below micron size. The peptides were incorporated into the negatively charged scaffold by electrostatic interaction. The best results were obtained for lysozyme impregnated at pH 7, which rendered a loading of up to 3.0 × 10⁻⁴ mmol mg⁻¹. The dressings were characterized using SEM, ATR-FTIR, elemental analysis, ζ-potential and confocal microscopy using fluorescamine as an amine-reactive probe. The dressings preserved their fibrous structure after impregnation and peptides were distributed homogeneously throughout the fibrous network. The antibacterial activity was assessed by solid agar diffusion tests and growth inhibition in liquid cultures using Staphylococcus aureus, a pathogenic strain generally found in infected wounds. The antibacterial activity caused clear halo inhibition zones for lysozyme-loaded dressings and a 4-fold decrease in S. aureus viable colonies after two weeks of contact of dressings with bacterial liquid cultures. The release profile in different media showed sustained release in acidic environments, and a rapid discharge at high pH values. The incorporation of lysozyme resulted in dressing surfaces essentially free of microbial growth after 14 days of contact with bacteria at pH 7.4 attributed to the peptide that remained attached to the dressing surface.

The aim of this work was to immobilize antimicrobial peptides onto a fibrous scaffold to create functional wound dressings.     

壳聚糖水凝胶在生物医学材料方面的研究进展

背景:壳聚糖类水凝胶具有低毒、良好的生物相容性和生物降解性等生物特性。目的:综述壳聚糖水凝胶在药物控释、组织工程、生物传感器等方面的研究进展。方法:由第一作者检索2002/2011 Springer电子期刊数据库及中国学术期刊全文数据库有关壳聚糖水凝胶在生物医学材料应用方面的文献。结果与结论:壳聚糖类水凝胶对温度或pH值等敏感,对药物、蛋白质影响不大。通过改性或与其他高分子复合形成凝胶,可明显改善和提高壳聚糖水凝胶的物理性能,目前已被广泛应用于药物控释、组织工程、生物传感器等生物医学领域。鉴于壳聚糖具有远大的生物潜能,更多方面的研发有待于完成。     

壳聚糖水凝胶在生物医学材料方面的研究进展

背景：壳聚糖类水凝胶具有低毒、良好的生物相容性和生物降解性等生物特性。目的：综述壳聚糖水凝胶在药物控释、组织工程、生物传感器等方面的研究进展。方法：由第一作者检索2002/2011 Springer电子期刊数据库及中国学术期刊全文数据库有关壳聚糖水凝胶在生物医学材料应用方面的文献。结果与结论：壳聚糖类水凝胶对温度或pH值等敏感,对药物、蛋白质影响不大。通过改性或与其他高分子复合形成凝胶,可明显改善和提高壳聚糖水凝胶的物理性能,目前已被广泛应用于药物控释、组织工程、生物传感器等生物医学领域。鉴于壳聚糖具有远大的生物潜能,更多方面的研发有待于完成。     

电纺纳米羟基磷灰石/聚酯酰胺复合支架材料的制备及其细胞相容性

背景:采用静电纺丝技术将功能性无机纳米微粒复合高分子超细纤维,形成类细胞外基质结构和功能的复合支架材料是骨组织工程支架领域一个新的研究方向。目的:通过静电纺丝法构建纳米羟基磷灰石/脂肪族聚酯酰胺复合纤维支架材料,并初步考察其细胞相容性。方法:以静电纺丝法制备纳米羟基磷灰石/脂肪族聚酯酰胺超细纤维支架材料,通过扫描电镜、原子能谱等表面形貌的物相分析,进行细胞在复合材料上的形态学观察。结果与结论:通过静电纺丝法成功制备出纳米羟基磷灰石/脂肪族聚酯酰胺超细纤维复合材料,成骨细胞直接培养于材料上呈现良好生长行为,初步证实了复合支架材料的细胞相容性。说明静电纺丝技术在构建类骨细胞外基质结构和功能的仿生复合材料方面具有独特优势,电纺超细纤维复合材料有望成为新型的骨组织工程支架。     

鸡胚在生物医学研究中的应用

背景:近年来应用鸡胚培养组织细胞研究广泛,但应用鸡胚培养神经细胞尚无文献报道。目的:综述了应用鸡胚进行组织细胞培养的研究进展,以便找到一种方便价廉的神经细胞培养手段。方法:应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1998-01/2011-06关于鸡胚培养模型及神经细胞培养的文章,以鸡胚绒毛尿囊膜模型;神经细胞培养或chicken embryo chorioallantoic membrane model;neuronal culture为检索词进行检索。选择文章内容与鸡胚培养模型相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到205篇文献,根据纳入标准选择34篇文章进行综述。结果与结论:鸡胚在病毒的分离、培养、疫苗制备,肿瘤生物学机制和药物筛选等方面均有广泛应用。与其他培养方法相比具有价廉,方便,快速等优点。充分正确的利用该培养体系可为多领域的研究提供科学可行的方法和思路。     

生物医学材料肝素涂层技术的应用及进展

背景:肝素涂层技术是近年来生物医学材料研究的一个活跃领域,其中涂层方法、涂层模式及涂层材料都有了很大进展。目的:对肝素固定中的肝素活性基团保护及不同固定方法、材料对应的不同固定模式进行了综述。方法:应用计算机检索CNKI、PubMed和美国专利数据库中关于生物医学材料肝素涂层技术的文章,在标题和摘要中以"肝素;涂层技术;固定方法;医学材料;抗凝活性"或"Heparin,coating technology,bond method,medical materials,anticoagulation activity"为检索词进行检索。选择文章内容与肝素涂层技术有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到161篇文献,根据纳入标准选择关于肝素涂层技术的29篇文献进行综述。结果与结论:肝素涂层技术通过对生物医学材料表面预改性,模拟了血管内皮细胞表面的抗凝机理,改善了生物医学材料表面的生物相容性和抗凝活性。提高肝素固定的稳定性、固定量,最大程度保留和提高固定到生物材料表面的肝素活性,将使肝素涂层技术得到更进一步的发展和应用。     

Electric field tomography for contactless imaging of resistivity in biomedical applications

The technique of contactless imaging of resistivity distribution inside conductive objects, which can be applied in medical diagnostics, has been suggested and analyzed. The method exploits the interaction of a high-frequency electric field with a conductive medium. Unlike electrical impedance tomography, no electric current is injected into the medium from outside. The interaction is accompanied with excitation of high-frequency currents and redistribution of free charges inside the medium leading to strong and irregular perturbation of the field's magnitude outside and inside the object. Along with this the considered interaction also leads to small and regular phase shifts of the field in the area surrounding the object. Measuring these phase shifts using a set of electrodes placed around the object enables us to reconstruct the internal structure of the medium. The basics of this technique, which we name electric field tomography (EFT), are described, simple analytical estimations are made and requirements for measuring equipment are formulated. The realizability of the technique is verified by numerical simulations based on the finite elements method. Results of simulation have confirmed initial estimations and show that in the case of EFT even a comparatively simple filtered backprojection algorithm can be used for reconstructing the static resistivity distribution in biological tissues.     

Enhanced oil removal from water in oil stable emulsions using electrospun nanocomposite fiber mats

Fibrous mats with hydrophobic and oleophilic properties have been fabricated and used as absorbents of oil from stable water in oil emulsions. The mats were prepared by initially mixing two polymers, poly(methyl methacrylate) (PMMA) and polycaprolactone (PCL), in a common solvent. The subsequent electrospinning of the prepared solutions resulted in the production of mechanically stable fiber mats, with enhanced oil absorption capacity and oil absorption selectivity from the emulsions, compared to the pure PMMA or PCL mats. Furthermore, the formed fibrous substrates have been successful in the absorption of oil from different emulsions with a wide range of oil content, from 10 to 80 v%. The performance of the fibrous mats was optimized by the incorporation of hydrophobic silica nanoparticles, reaching oil absorption capacities of 28 g g⁻¹ and negligible water uptake, in the emulsions with 80 v% oil content.

Fibrous mats with hydrophobic and oleophilic properties have been fabricated and used as absorbents of oil from stable water in oil emulsions.     

Influence of the drug compatibility with polymer solution on the release kinetics of electrospun fiber formulation.

The electrospun fiber mat for drug delivery is a novel formulation with promising clinical applications in the future. The influence of the solubility and compatibility of drugs in the drug/polymer/solvent system on the encapsulation of the drug inside the poly(L-lactide) (PLLA) electrospun fibers and the release behavior of this formulation were examined by using paclitaxel, doxorubicin hydrochloride and doxorubicin base as model drugs. The burst release of the drugs can be avoided by using compatible drugs with polymers, and the drug release can follow nearly zero-order kinetics due to the degradation of the PLLA fibers in the presence of proteinase K.     

海藻糖封闭液在ELISA体系中的应用

目的探索海藻糖（trehalose）作为封闭液用于酶联免疫吸附检测（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）实验系统的可行性。方法在不同的抗原抗体反应体系采用不同浓度的海藻糖作为封闭液，对直接、间接及双抗体夹心ELISA敏感性与检测本底的影响。结果在一定的封闭时间里，不同浓度的海藻糖封闭液均可以在不影响ELISA反应体系敏感性的前提下增强对于非特异性吸附的抑制，封闭效果明显优于或等同于其他传统封闭液以及二糖类封闭液；结论海藻糖能够作为封闭液用于ELISA，并有望替代部分ELISA体系中的传统封闭液。     

金属医用材料表面微磁场改善的血液相容性

背景:在 316L 不锈钢、NiTi 合金的表面用溶胶凝胶法制备含 SrFe12O19 磁性粉末的TiO2 薄膜,磁化后在材料表面形成微磁场,可以延长其动态凝血时间,降低其溶血率,改善材料的血液相容性.目的:讨论材料表面微磁场与血液相互作用的机制.方法:用柠檬酸法制备 SrFe12O19 粉末,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析了磁性粉末的成分及形貌,用磁强计检测了 SrFe12O19 粉末的磁性能;用溶胶凝胶法在 316 L 不锈钢、NiTi合金的表面制备含 SrFe12O19磁性粉末的TiO2 薄膜,并用 X 射线衍射仪分析了薄膜成分;通过动态凝血时间和溶血率的测定结果分析材料表面微磁场与血液相容性的关系.结果与结论:材料表面产生的磁场阻碍了血液中 Ca2+、和纤维蛋白原、血小板及红细胞等分子在材料表面上的黏附,从而抑制了凝血反应的进行,因而具有抗血栓的作用,提高了材料与血液之间的相容性.     

亚甲蓝切缘封闭注射对环状混合痔的应用价值

目的：探讨切缘封闭注射在环状混合痔手术中的临床应用价值。方法将84例环状混合痔患者随机分为治疗组和对照组。对照组仅行常规手术,治疗组在对照组的基础上于手术结束时加行切缘封闭注射。观察两组术后肛门疼痛、肛缘水肿、术后早期排尿及排便功能、治愈时间等方面的情况。结果治疗组术后早期疼痛程度、肛缘水肿、术后早期排尿困难及排便困难的发生率与对照组比较,差异均有统计学意义（χ2分别=63.42、3.94、5.13、4.97,P均＜0.05）。治疗组创面愈合时间（20.74±2.16） d,与对照组（27.60±5.04） d比较,差异有统计学意义（t=8.14,P＜0.05）。结论在环状混合痔手术中加行切缘封闭注射,可以显著减少术后并发症的发生,减轻患者痛苦,缩短创面愈合时间。     

Open access in the biomedical field: a unique opportunity for researchers (and research itself)

Aim of this article is to offer an overview of the Open Access strategy and its innovative idea of a free scholarly communication. Following the worldwide debate on the crisis of the scholarly communication and the new opportunities of a networked environment, definitions, purposes and real advantages of the Open Access pathway are presented from a researcher's point of view. To maximize the impact and dissemination, by providing free access to the result of the research, two complementary roads are pointed out and explained self-archiving in open archives and publishing in Open Access journals. To let authors make their choice the most useful tools to find one's way in this new reality are shown: directories, search engines, citation tracking projects. The starting survey being done, the article deals in its conclusions with the Open Access challenges and most debated themes: impact and dissemination, new assessment measures alternative to the Impact Factor, new mandatory policies of the funding agencies, questions related to the copyright issue.