4D打印仿生蛇形软体机器人 学术背景 随着医疗技术的进步，无线微型机器人在生物体内的复杂血管网络中导航的能力备受关注。这些机器人能够在狭窄的空间中执行精准的医疗任务，如靶向药物输送、内窥镜检查和微创手术。然而，传统的微型机器人由于体积庞大、连接复杂，难以在狭窄的血管环境中灵活运动。为了解决这一问题，研究人员开始探索仿生设计，尤其是模仿蛇类的运动方式。蛇类以其高长宽比的身体和波浪式游动模式在液体环境中表现出卓越的机动性，这为设计能够在狭窄血管中导航的微型机器人提供了灵感。 论文来源 这篇论文由来自Sun Yat-sen University的Xingcheng Ou、Jiaqi Huang、Dantong Huang等研究人员共同撰写，发表于Bio-design and Manufacturi...

基于还原氧化石墨烯的二氧化钛光催化抗菌骨支架研究 学术背景 在骨缺损修复过程中，细菌感染是植入人工骨支架后最常见的并发症之一。细菌在支架表面形成生物膜，释放酸和酶，干扰骨代谢，破坏骨基质，抑制细胞增殖，延缓骨愈合。为了解决这一问题，研究人员一直在探索具有抗菌功能的骨支架材料。二氧化钛（TiO₂）作为一种金属氧化物半导体，因其光催化产生活性氧（ROS）的能力而被广泛研究。然而，TiO₂光生电子-空穴对的快速复合导致其光催化效率较低，限制了其在抗菌应用中的潜力。 为了提升TiO₂的抗菌效率，研究人员尝试通过改变其晶体结构和表面性质来延长光生载流子的寿命和分离效率。然而，金属离子的引入可能会对细胞产生毒性，影响骨缺损修复。还原氧化石墨烯（rGO）作为一种高导电性材料，能够有效促进光生电子-空穴对的...

基于iPSC的工程化心脏球体模型揭示睾酮在致心律失常性右室心肌病中的纤维化作用 学术背景 致心律失常性右室心肌病（Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy, ARVC）是一种遗传性心肌病，主要表现为心肌组织被脂肪和纤维组织替代，进而导致心律失常、心室颤动甚至猝死。ARVC的发病率在1:2000至1:5000之间，且男性患者比女性患者更容易发病，且病情更为严重。研究表明，睾酮（testosterone）可能在ARVC的病理过程中起到重要作用，但其具体机制尚不明确。特别是睾酮是否通过促进心肌纤维化来加剧ARVC的进展，仍缺乏直接证据。 为了解决这一问题，研究人员利用患者特异性诱导多能干细胞（iPSC）分化的心肌细胞和心脏成纤维细胞，构建了三维...

选择性激光熔化钽骨板的研究与临床应用 学术背景 在骨科植入物领域，钛（Ti）基合金和钽（Ta）因其高生物相容性而被广泛应用。钛基合金通常用于制造承重植入物，如骨板和股骨柄，而钽则因其高密度和优异的骨组织亲和性，常用于多孔形式或作为涂层材料。然而，传统的制造方法（如化学气相沉积，CVD）无法精确控制多孔结构的拓扑特征，限制了钽在骨科植入物中的应用。近年来，增材制造（AM）技术，特别是选择性激光熔化（SLM）技术，为制造复杂多孔结构的个性化植入物提供了新的可能性。本研究旨在通过SLM技术制造钽骨板，并评估其作为骨折内固定材料的性能。 论文来源 本论文由来自大连大学附属中山医院骨科的研究团队撰写，主要作者包括Dewei Zhao、Baoyi Liu、Feng Wang、Zhijie Ma和Junl...

光热MXene嵌入单宁Eu3+颗粒用于海水浸泡感染伤口的原位细菌疫苗 学术背景 海水浸泡伤口由于其低温、高盐和富含细菌的环境，容易引发严重感染，阻碍伤口愈合。传统的抗菌策略往往无法提供长期的抗感染效果，也无法有效促进伤口愈合。为了解决这一问题，研究人员开发了一种新型的多功能伤口敷料，旨在通过杀死细菌并在原位递送细菌抗原来增强对海水浸泡伤口感染的抵抗力。这项研究提出了一种基于MXene嵌入单宁酸-铕（M@TA-Eu）颗粒的策略，通过光热效应杀死细菌并形成原位细菌疫苗，从而加速伤口愈合并提供持久的抗感染效果。 论文来源 这篇论文由Zhentao Li、Ting Song、Yanpeng Jiao、Zijing Zhu、Yang Liao和Zonghua Liu共同撰写，分别来自暨南大学材料科学与...

3D生物打印皮肤支架用于全层皮肤组织再生 学术背景 皮肤是人体最大的器官，承担着抵御外界环境伤害和防止微生物入侵的重要功能。然而，当皮肤受到大面积损伤时，其自我修复能力有限，往往会导致瘢痕形成、炎症反应等问题，影响皮肤的正常形态和功能。传统的皮肤替代品，如薄膜、水凝胶、纳米纤维膜等，虽然能够加速伤口愈合，但无法完全模拟健康皮肤的微环境，导致修复后的皮肤在形态和功能上与正常皮肤存在差异。近年来，三维（3D）生物打印技术因其能够精确控制生物材料和细胞的沉积，构建复杂的3D结构，成为皮肤组织工程领域的研究热点。 本研究旨在开发一种新型的生物墨水（bioink），利用数字光处理（Digital Light Processing, DLP）技术打印出具有抗菌、抗炎和促进细胞增殖功能的皮肤支架，以加速全...

基于三重周期最小表面结构的双螺旋钛合金支架在骨修复中的应用研究 学术背景 骨缺损修复是骨科领域的一个重要挑战，尤其是在创伤、肿瘤、炎症等疾病导致的临界尺寸骨缺损（critical-size bone defects）情况下。目前，临床上常用的骨修复方法包括自体骨移植和异体骨移植。然而，自体骨移植存在供体部位损伤和供体骨量有限的问题，而异体骨移植则可能引发免疫排斥和疾病传播的风险。因此，骨组织工程（bone tissue engineering, BTE）成为了替代传统治疗方法的重要策略。钛合金因其优异的机械性能、生物相容性和耐腐蚀性，已被广泛应用于临床骨修复中。然而，钛合金的弹性模量高于天然骨，直接使用可能导致应力屏蔽效应（stress shielding effect），进而引发骨吸收和植...

镁和镓共载微球加速骨修复的研究 学术背景 骨缺损（bone defects）是临床中常见的难题，通常由感染、肿瘤切除或机械创伤引起。骨缺损不仅影响患者的生活质量，还可能导致功能丧失。尽管骨移植（bone grafting）是目前治疗骨缺损的主要方法，但其存在供体有限、感染风险高、免疫排斥等问题。此外，骨移植的高成本和多次手术需求也带来了社会经济负担。因此，开发一种既能促进骨再生又能防止感染的生物材料具有重要意义。 近年来，生物可降解微球（bioresorbable microspheres）作为药物递送载体受到了广泛关注。这些微球不仅可以填充不规则的骨缺损，还能为细胞提供适宜的微环境，促进骨再生。然而，现有的生物材料在促进骨生成（osteogenesis）和抗菌（antibiosis）方面的...

新型心脏瓣膜瓣叶设计：基于高刚度聚合物材料与仿生运动学的研究 学术背景 心脏瓣膜疾病是全球范围内的重要健康问题，每年有超过85万患者需要接受心脏瓣膜置换手术。目前，临床上使用的心脏瓣膜主要分为两类：机械瓣膜和生物瓣膜。机械瓣膜由碳或钛制成，具有较长的耐久性，但其血液动力学性能较差，容易引发血流空化现象，且患者需要终身服用抗凝药物。生物瓣膜则由牛或猪的心包组织制成，虽然不需要长期抗凝治疗，但其耐久性较差，通常在长期使用后会出现瓣膜退化和结构性失效。因此，开发一种既能提供长期耐久性，又具有良好血液动力学性能的新型心脏瓣膜成为当前研究的重点。 近年来，全聚合物心脏瓣膜（PHV）因其材料设计的灵活性和制造工艺的简便性而受到关注。然而，现有的聚合物瓣膜在生物稳定性和耐久性方面仍存在不足。本研究旨在探索...

3D生物打印GelMA水凝胶中Cav3.3介导的软骨内骨化研究 研究背景 骨骼发育是一个复杂的过程，其中生长板（Growth Plate, GP）在长骨的纵向生长中起着至关重要的作用。生长板通过软骨内骨化（Endochondral Ossification, EO）过程调控骨骼的成熟。然而，生长板功能障碍可能导致生长迟缓和骨骼发育不良。尽管生长板的研究对于理解骨骼发育和相关疾病具有重要意义，但由于其复杂的时空变化，体内研究受到限制。近年来，三维（3D）生物打印技术的发展为体外研究生长板的生理和病理功能提供了新的模型。然而，模拟软骨内骨化过程仍然是骨类器官研究中的一个关键挑战。 本研究旨在通过调控T型电压依赖性钙通道（T-type Voltage-Dependent Calcium Chann...