场驱动医疗微机器人:材料制备工艺不断优化的应用前景

背景:微机器人具有体积小、灵活、靶向性强等特点,可以在狭窄的环境下通过单体或集群的方式完成复杂的工作。随着材料、制备工艺以及驱动方式的不断优化,其在生物医学领域内显示出越来越重要的应用价值。目的:分析场驱动微机器人在生物医学领域的应用并展望其应用前景。方法:以“微机器人,纳米机器人,驱动,生物医学,医疗”为中文关键词,以“microrobots,micro-robots,nanorobots,micromachine,microswimmer,medical”为英文关键词,分别检索万方以及Pub Med数据库,检索时间范围重点为2010年1月至2024年1月,同时纳入少数远期文献。通过阅读文题、摘要初步筛选,排除重复性研究、低质量期刊以及与内容不相关的文献,阅读全文后最终纳入66篇文献进行综述。结果与结论:场驱动医疗微机器人涵盖了磁、光、热、超声及多种混合因素驱动机器人。场驱动机器人已被应用于肠道诊断、药物靶向治疗及干细胞治疗等多个领域。尽管医用微机器人在临床医学中已有少数应用,但大多数还处于理论和实验阶段。医用微机器人的未来面临诸多挑战,如实现大规模制备、进一步提升精确控制、解决回收或体内降解问题,以及所用材料是否会对人体产生不良反应等,此外微机器人还需与相应的微创医学手术相配合。

物理化学课程思政教学

总结了物理化学课程思政教学的几种形式,分别是见缝插针,增强民族自豪感;讲授典故,加强基础学科;激发兴趣,重视工程应用,针对学生特点提出改进措施。归纳总结的思政元素融入物理化学课程的方法对理工科基础课教学改革具有一定的参考意义。

荔枝状CaCO_(3)@HA/Fe_(3)O_(4)磁性介孔多级微球的制备

为了克服常规的生物陶瓷微球缺乏靶向功能的缺点,本研究制备了内核为CaCO3,外壳为磁性可调控羟基磷灰石(HA)的新型荔枝状多孔微球。结果表明:抗肿瘤药物阿霉素(DOX)能有效地负载于磁性HA微球上,并具备磁性靶向功能。此外, HA外壳具有良好的生物相容性和pH响应特性,可在模拟酸性肿瘤细胞环境中控制DOX的释放,有效杀死肿瘤细胞,并在模拟正常细胞培养环境中减少对正常细胞的毒副作用。这种新型的微球材料具有超顺磁性能,且微结构可控,是一种智能化药物控释微球载体,可以灵敏地释放DOX,从而有效地实现抗肿瘤活性。

微尺度组织工程与组织结构的组装构建

自然组织是由高度复杂化的组织微单元结构体组成,如何在体外重现这些微结构体的结构和功能是现今组织工程学的巨大挑战。微尺度组织工程是一项利用现代微制造技术加工和控制支架材料的微观空间特征从而精确控制细胞微环境,在微尺度水平上引导和促进制备具有模拟天然组织的非同质性和各向异性的人造组织工程复合体的新型组织工程构建技术。微尺度组织工程通过制备功能化微结构单元并通过"自下而上"构建路径使得制备具有复杂精细结构的工程化组织成为可能,也为组织工程提供了一条新的思路。本文对微尺度组织工程的常用技术和构建方式做了详细介绍,重点阐述了通过微凝胶单元制造和"自上而下"的组装构建方式制备组织工程复合体的新技术,并对该领域的未来应用和挑战进行了展望。

基于OBE理念的非标准答案考核体系的改革探索——以《免疫诊断试剂实用技术》课程为例

为促进学生应用创新能力和综合素质的提升,以期通过改革考核环节以驱动课程教学创新,重庆科技学院功能材料专业《免疫诊断试剂实用技术》教学团队开展了基于OBE理念的教学改革,持续加强课程资源建设、教学方法和考核方法改革,建立以学生为中心的“全过程”非标准答案考核体系,对学业成果进行多方位评价,全面培养学生四种能力:解决实际问题能力、文献检索能力、自主学习能力以及团队协作能力。本文先后介绍了课程目标及教学内容的确定,教学方式的创新及非标准答案考核体系的构建及持续改进等方面的改革与举措,以期为地方应用型本科高校相关课程的教学改革提供参考和借鉴。

丝素蛋白水凝胶材料在组织工程中的应用研究进展

组织工程技术是有望从根本上解决组织或器官损伤及实现功能重建的前沿技术,其关键之一是制备具有良好生物相容性和生物降解性的支架材料。水凝胶由于具有众多良好的特性,成为组织工程研究中一种优良的支架材料。丝素蛋白水凝胶由于独特的性质、多样化的成胶方式以及优异的可加工性成为了支架材料研究的热点,备受学者的青睐并涌现出了大量的研究成果。本文在阐明丝素蛋白凝胶原理的基础上,回顾了目前较为成熟的凝胶化方法,随后重点综述了丝素蛋白水凝胶在组织工程中的研究进展,最后进行了总结和展望,以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

多功能生物医用磁性微球研究进展

经过合理化地结构设计与表面修饰之后,磁性微球显示出独特的物理和化学性质,在医学影像、体外检测、药物载体、细菌/细胞筛选等生物医学领域具有广泛的应用前景。梳理了目前发展迅速的多功能磁性微球研究成果,主要介绍了磁性微球的典型结构、制备方法和应用现状,对磁性微球设计与生物医用提供了较系统的参考。

基于OBE的医疗器械应用型人才培养模式探索

基于相关企业对人才的要求,分析高校在培养学生专业素质和创新能力方面存在的问题。借鉴成果导向教育理念,改革医疗器械工程应用型人才培养模式。介绍了在确立人才培养目标和课程体系建设、实践教学改革、培养"双师型"师资队伍及改进评价体系方面的探索性尝试。

医疗器械检测技术课程教学改革与实践——基于OBE模式

为了适应我国医疗器械行业的人才需求,结合重庆科技学院应用型本科人才培养的要求和特点,提出将OBE教育理念引入医疗器械检测技术课程教学。坚持以学生为中心,以最终成果为出发点进行逆向设计,构建出"课程目标-教学内容设计-课程评价体系-持续改进"的教学新模式。

PLGA-丝素-胶原纳米三维多孔支架材料的制备及细胞相容性研究

目的探讨PLGA-丝素-胶原纳米三维多孔支架的制备方法及细胞相容性。方法采用静电纺丝法制备PLGA-丝素-胶原(实验组)及单纯PLGA(对照组)纳米三维多孔支架,扫描电镜观察两组支架材料,测定支架纤维直径、孔隙率、吸水率及抗拉强度。取8只SD近交系乳鼠双侧臂丛神经及坐骨神经,分离培养SC,S-100免疫组织学观察并测定SC纯度。取第4代SC以5×104个/mL分别与25%、50%及100%浓度的两组支架浸提液进行培养,以DMEM培养作空白对照组。培养1、3、5、7d采用MTT法测定吸光度(A)值。将第4代SC以5×104个/mL密度分别接种至PLGA-丝素-胶原(实验组)和单纯PLGA(对照组)纳米三维多孔支架支架复合培养。复合培养2、4、6d行扫描电镜观察,另于4d行激光扫描共聚焦显微镜观察SC在材料上生长情况。结果扫描电镜观察显示两组支架呈相互交联的多孔网状无纺结构。实验组和对照组纤维直径分别为(141±9)nm和(205±11)nm;支架内孔洞相互连通,孔隙率分别为87.4%±1.1%和85.3%±1.3%;吸水率分别为2647%±172%和2593%±161%;抗拉强度分别为(0.32±0.03)MPa和(0.28±0.04)MPa;两组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。S-100免疫组织化学染色显示SC纯度为96.5%±1.3%。MTT检测SC在不同浓度实验组及空白对照组中生长良好,A值均随时间延长而增大,同组各时间点比较,差异均有统计学意义(P<0.05);各时间点各浓度实验组及空白对照组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。扫描电镜观察显示,实验组SC在支架上生长良好,4d轴突连接,6d后大量增殖,基质分泌;生长情况优于对照组。复合培养4d激光扫描共聚焦显微镜观察结果与扫描电镜一致。结论采用静电纺丝方法制备的PLGA-丝素-胶原纳米三维多孔支架安全无毒,具备合适的孔径和孔隙率,适合SC生长,细胞相容性良好,是一种组织工程神经良好的支架载体。

羟基磷灰石纳米纤维增强甲基丙烯酸酐改性明胶复合水凝胶的制备及性能

采用溶剂热法制备了具有超高长径比的羟基磷灰石(HAP)纳米纤维,并将其与甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)结合,利用紫外光交联制备了HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶。通过SEM、XRD、力学测试、溶胀测试、降解测试、细胞培养等对HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶进行结构表征和性能测试。SEM断面观察表明,HAP纳米纤维/GelMA水凝胶呈三维孔隙贯通的多孔结构。力学实验表明,HAP纳米纤维能有效增强水凝胶的弹性模量,且随着HAP纳米纤维添加量的增加,力学性能增强效果越明显。溶胀实验表明,当HAP纳米纤维质量分数为5.2wt%~14.2wt%时,HAP纳米纤维复合水凝胶的溶胀率变化不明显,当质量分数为18.2wt%时,溶胀率降低。降解实验表明,HAP纳米纤维的加入能有效保持水凝胶结构形态,使其更加稳定可控。细胞包裹培养实验表明,HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶能为细胞提供良好的三维生长环境,表现出优良的生物相容性。本实验制备的HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶在组织工程领域有着良好的应用前景。

微尺度水凝胶与组织工程

水凝胶已被广泛应用于组织工程、药物控释、生物传感器等生物医学领域。随着微制造技术的发展,在纳微米尺度范围内制备形状和尺寸与自然组织相匹配的工程化水凝胶为解决血管化困难、复杂组织结构模拟、多细胞接种等组织工程难题带来了曙光。本文将主要讨论微尺度水凝胶在组织工程领域的研究现状,重点介绍微尺度水凝胶的合成方法及其在血管化和复杂组织结构模拟方面的应用。

三维多孔冻凝胶在组织工程中的研究进展

冻凝胶是采用低温冷冻聚合方法制备的一类凝胶材料,由于其具有优良的生物相容性、三维贯通多孔结构、形状记忆功能及可注射性等,是一类极具应用潜力的组织工程支架材料,可有效修复或重建受损组织或者器官。本文首先介绍了冻凝胶的基本概念及其主要性能、制备方法以及相关工艺参数。然后,梳理了近年来冻凝胶在不同的组织工程领域的研究进展。最后指出了当前一些亟需解决的关键问题,并展望了未来的发展方向,以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。