3D打印超疏水功能材料的应用进展

随着超浸润界面理论的揭示和制备技术的成熟,超疏水功能材料已被广泛应用于环境、能源、健康等重要领域。基于一体化成型、规模化制备、按需结构设计、表面精细结构控制等优势,智能化3D打印技术也开始在超疏水功能材料的制备中发挥关键作用,然而关于其制备技术和实际应用的评述较为匮乏。因此,首先阐述了固体表面浸润理论和超疏水界面构筑机理,然后回顾了超疏水材料的传统制备方法,重点介绍了基于不同3D打印成型原理的超疏水材料制备技术,并重点综述了3D打印超疏水功能材料的应用研究现状,最后提出了当前研究领域尚存在的问题与挑战。

一种融合LDA主题模型与LSTM网络的个性化推荐算法

为改善传统个性化推荐算法精准度不高的问题,使用评论数据作为数据集,先对评论数据作文本预处理和特征提取,然后使用LDA主题模型对文本特征数据建模,得到主题词分布,将其作为标签,同时使用LSTM网络作文本分类,通过计算得到好评率。最后把用户需求和标签利用潜在语义标引计算相似度,根据相似度和好评率大小向用户推荐结果。实验结果表明,该方法能够向用户推荐符合其兴趣的个性化需求信息,且准确率高于96%,证明了该推荐算法的有效性。

新型单面刻槽药物洗脱支架的制备与研究

为研究单面刻槽支架表面载药涂层的制备,采用压电微喷技术制备以聚乳酸(PLA)为载药物的雷帕霉素药物洗脱支架。通过调节影响压电微喷技术的主要参数,使涂层效果达到最优,并对支架表面的凹槽进行扫描和识别,以制备药物洗脱支架。利用球囊扩张实验来检验载药涂层与支架基体之间的结合情况,并在扫描电子显微镜(SEM)下观测扩张前后药物洗脱支架表面涂层的形貌特征;在PBS缓冲液中对制备的药物洗脱支架进行体外模拟实验,并绘制药物释放的动力学曲线。结果表明:压电微喷技术应用于单面刻槽支架表面载药涂层制备具有可行性,能实现对凹槽的精准喷涂,并且经球囊扩张后的支架表面涂层牢固度达到要求,药物释放曲线也能够满足释放要求。

基于微喷技术的氧化石墨烯基层层自组装电极涂层

改变以传统浸涂法为基础的层层自组装成膜,进一步结合规模化、可控性和均匀性超声雾化微喷技术,在柔性聚酰亚胺基底表面成功制备以静电相互作用力为驱动力的氧化石墨烯基层层自组装(GO–NH2/GO–COOH)n电极涂层,进而通过加热还原处理获取(RGO–NH2/RGO–COOH)n,提升电极涂层导电性。结果表明,基于超声雾化微喷技术的层层自组装导电薄膜可被规模化均匀制备,且随着薄膜层数的增加导电性增强。另外,与浸涂法层层自组装成膜相比,在n=20时,还原后的薄膜方阻由(923.3±29.3)kΩ/sq明显降低至(227.7±12.1)kΩ/sq。因此,进一步改善还原条件后,其未来可被潜在应用于一系列柔性电子器件。

基于微喷射技术的球囊消融电极模拟与制备

建立心脏组织三维模型,模拟了叉指电极与传统矩形电极以及两种结构不同正负电极间距下射频消融特性。结果表明,叉指结构电极消融温度和消融体积明显优于矩形结构电极。利用微喷射技术于球囊导管表面制备电极,经与模拟结构对比分析,打印实物(线宽、电极间距)平均数据与设定数据的误差在5%以内,并且球囊扩张后电极导电效果良好,符合设计要求。

基于层层自组装多层膜的耐用性超滑导管制备

利用支化聚乙烯亚胺(BPEI)和二氧化硅纳米颗粒–倍半硅氧烷(SiSQ)之间的氢键相互作用,通过层层自组装交替沉积技术分别在硅片和医用导管表面制备了基于40 nm和80 nm二氧化硅纳米颗粒的(BPEI/SiSQ)_(n)多孔多层膜,并通过低黏度硅油多孔灌注的方法制备了ST/(BPEI/SiSQ)_(n)-SO超滑硅胶导管。利用扫描电子显微镜对二氧化硅纳米颗粒和层层自组装多层膜分别进行形貌表征,通过傅里叶变换红外光谱对不同样品进行化学成分分析,证明了(BPEI/SiSQ)_(n)和(BPEI/SiSQ)_(n)-SO涂层的成功制备。另外,以硅片为基底的Si/(BPEI/SiSQ)_(n)-SO水滴接触角和滑动角测量数据分别为104°和4°左右,表明其具有良好的超滑性能。对ST/(BPEI/SiSQ)_(n)-SO超滑导管进行了稳健性测试,包括机械性、化学腐蚀和抗污染测试,展现了稳定的超滑性能。

仿生超疏水表面的生物医学应用进展

仿生超疏水表面已被广泛应用于健康、环境和能源等重大领域。首先,结合超疏水经典浸润理论,简要回顾了其仿生设计和制备技术。其次,超疏水表面存在高度疏水/憎血、生物/血液相容、抗血凝/血栓、表面抑菌、低生物黏附等显著的生物学效应,在生物医学领域引起了广泛的关注。本文重点综述了近年来超疏水表面在伤口愈合(止血敷料)、抗凝抗血栓(血液接触类医疗器械)、表面抗菌、药物释放、运动监测、生物芯片、镁合金防腐、生物医学检测等代表性领域的应用进展。最后,结合自身研究经验,展望分析了仿生超疏水表面在实际生物医学应用中尚存在的瓶颈,主要涉及机械耐久性、化学腐蚀性、生物污染性、界面构建技术和生物医学应用等方面。因此,聚焦实际功能和性能,超疏水表面最终将从概念设计走向工业应用。

监测微环境理化性质和活性硫物质的萘酰亚胺衍生物光学探针研究进展

萘酰亚胺衍生物具有出色的光物理特性,已被设计为光学探针并应用于各种生物学场景.作为生物学中重要的微环境和活性硫物质在生物系统中发挥着重要作用,有必要对其进行高效的检测.综述了萘酰亚胺衍生物探针对微环境和活性硫物质的检测.从pH值、粘度、极性和温度四个方面对微环境的检测进行阐述,讨论了探针的设计方案和各类荧光性能的比较.从检测策略角度把机制分为亲核取代策略、亲核加成策略、取代基的还原策略、重金属置换策略和其他策略,对活性硫物质进行论述,并对这些探针的各类荧光性能进行汇总与比较.最后,描述了这类探针的设计和实际应用中的一些不足,并对这一领域未来前景进行了展望.

药物微喷射多功能系统结构设计与测试

针对药物微粒制备、生物医用材料涂层等生物医学相关领域研究,本文根据模块化设计理念,将压电式微喷技术与机电工程及自动控制技术有机结合,设计了药物微喷射多功能系统,包括喷射支持子系统、XY运动平台、Z轴子系统以及快速安装子系统。然后,对整个药物微喷射多功能系统进行了运行调试,并通过阿莫西林微囊制备、钛合金载药涂层制备及球囊电极涂层制备等应用,验证了该系统的多功能性、合理性及可行性,表明该系统或可作为基础平台应用于生物医学工程、制药工程等多学科交叉技术的实验与研究。