摘要：动脉粥样硬化是一个复杂的、多因素作用的病理过程。过去十多年的研究结果表明,动脉粥样硬化易损斑块的发展与其构成组分、形态结构和受力状况密切相关。学者们将医学影像、生物实验、力学建模有机地结合起来,利用生物力学模型研究和分析影响斑块易损性的相关力学因素。数值模拟能够定量表述斑块内微环境的动态变化,包括细胞和非细胞组分的分布及其受到的周围微环境的调控,从理论上阐释脂质沉积、炎症反应、新生血管等病理过程的相互作用。研究斑块发展病理机制,能够进一步提高人类对心血管疾病的认识,辅助易损斑块的无创检测和早期诊断,并为设计和优化易损斑块的治疗方案提供一定的参考信息。

摘要：在再生医学领域中,材料对细胞生长和组织修复的调节作用一直是极为关键的问题。随着表面图案化技术的发展,在材料表面制备规则、可控、种类多样的图案化区域成为可能,因而该技术被广泛应用于再生医学、组织工程以及细胞诊断等相关学科领域。通过微纳米表面图案化方法,改变材料的化学性质和拓扑结构,从而实现对细胞粘附、迁移、增殖、凋亡、基因表达及分化的调控,受到越来越多关注。这其中涉及多种多样的微纳米结构、基底材料、修饰材料、细胞类型和细胞行为。该文归纳了目前主要的微纳米表面图案化方法,并从各向异性拓扑结构、各向同性拓扑结构以及复合型结构着手,概述了基于材料微纳米结构对细胞行为调控这一领域的研究工作,尝试总结细胞行为与生长环境的具体联系,为再生医学中所使用的支架、植入物的设计提供参考。

摘要：无机卤化铅钙钛矿纳米晶体(NCs)因其优异的固有电子和光学性能成为X射线探测和成像的热门材料.然而,由于钙钛矿材料的高离子晶体结构,其存在严重的水分、热、光不稳定性问题,阻碍了其商业化.为了解决这一问题,本文从分子结构的角度设计了3D/1D CsPbBr_(3)@PbBrOH复合结构,将高度发光的3D CsPbBr_(3)NCs纳入1D PbBrOH基体中,形成“基体中的发射器”.制备的CsPbBr_(3)@PbBrOH在不牺牲光致发光量子产率的同时表现出优异的稳定性.同时,1D PbBrOH可以被认为是一个完美的宿主,其基体中重原子Pb的存在增强了X射线的吸收.最终,将嵌入惰性PbBrOH宿主中的发光CsPbBr_(3)NCs应用于X射线探测.CsPbBr_(3)@PbBrOH闪烁体显示出明亮的辐射发光和对X射线信号的敏感响应.此外,将闪烁体制成薄膜屏进行成像,获得了隐藏在胶囊内部的TEM网格的清晰图像且CsPbBr_(3)@PbBrOH薄膜的分辨率计算高达50 lp mm^(-1).因此,CsPbBr_(3)@PbBrOH闪烁体在电离辐射探测特别是X射线成像方面具有广阔的应用前景.

摘要：Extremely small-sized iron oxide nanoparticles(ESIONPs)with sizes less than 5 nm have shown great promise as T_(1)contrast agents for magnetic resonance imaging(MRI).However,their facile and scalable production with simultaneously endowed biocompatible surface chemistry remains difficult to be *** this study,by using the coprecipitation method implemented in a specially designed gas/liquid mixed phase fluidic reactor,polyglucose sorbitol carboxymethyether(PSC)coated ESIONPs were continuously synthesized with controllable particle sizes ranging from 1.8 to 4 *** the differently sized ESIONPs,the 3.7-nm ESIONPs exhibit the best performance as T_(1)MRI contrast agent,featuring a high r_(1) value of 4.11(mmol L^(−1))^(−1)s^(−1)and low r_(2)/r_(1) ratio of 7.90 under a clinical 3 T MR scanning,as well as the excellent T_(1)MRI contrast effect in not only water but also the cellular environment and blood ***,the ESIONPs possess long-term stability and good dispersity in aqueous dispersions,making them ideal candidates as safe and effective T_(1)-weighted MRI contrast agent for real clinical use.

摘要：疫苗是一种用于有效预防或治疗多种疾病的生物制品,是遏制新型传染病传播的关键手段.与传统疫苗相比,基于纳米材料与技术制成的纳米疫苗,具有抗原装载效率高、靶向性好、毒性低、稳定性高、给药方式多样等显著优势.近10年来,纳米疫苗的研究与日俱增,具有应用潜力的纳米疫苗与材料不断涌现.根据纳米疫苗所添加抗原及其预防疾病的不同可将其分为抗病毒纳米疫苗、抗肿瘤纳米疫苗、抗菌纳米疫苗及其他纳米疫苗.近年来,越来越多的纳米材料被报道能应用于纳米疫苗的制备,包括有机聚合物纳米材料、脂质纳米材料、天然来源的纳米材料、无机纳米材料等.其中,部分纳米材料表现出优异的功能,不仅能用做抗原的运输载体,同时其自身还具有免疫原性和免疫器官的靶向性.本文综述了国内外纳米疫苗研究现状,并重点分析了纳米疫苗不同的设计方案及其效果;总结了多种常用的疫苗用纳米材料及其特点与应用;最后,本文探讨了目前纳米疫苗研发和应用的优势与面临的挑战,对纳米疫苗未来的发展趋势进行了展望.本文将为包括新型冠状病毒在内的各种新型传染病的疫苗防治提供参考,有助于加快新型疫苗研制的进程.

摘要：目的设计与天然骨力学性能相匹配的支架能够避免由应力遮挡和随后的适应性骨重建引起的骨丢失和种植体松动等问题,进而优化骨再生。基于此,提出一种octet结构支架的几何单参数设计方法,通过变化该参数,可灵活调整支架的弹性模量和屈服强度,实现支架结构与天然骨力学特性相匹配。

摘要：目的天然骨是一种复杂的不规则多孔各向异性结构,利用分形维数描述这种复杂结构的变化是一种潜在的方法。针对骨组织再生问题,基于分形概念构造一种多层级自相似性的骨支架,探讨支架分形维数与其力学特性和渗透特性的关系。方法通过控制结构层级间的自相似指数,利用Bottom-up的方法构建分形骨支架。采用力学测试与数值仿真相结合的方法研究支架分形维数与力学特性的关系,并通过计算流体力学方法探讨不同分形维数支架的渗透特性。

摘要：目的骨支架内部营养物质的提供与废物的排出对骨组织再生至关重要,细胞受到的流体剪切应力被认为是重要的机械调控信号。扭转结构元素存在于天然骨骼的多个分级结构中,搅拌是日常生活中加速流体中物质均匀的常用手段。受此启发,本研究将扭转效应融入支架构型设计,提出了一种可扭转的骨支架结构构型,并进一步研究其在生理荷载作用下的物质传输行为和流体剪切应力水平。方法采用数值分析的手段,对支架施加循环荷载以模拟所受到的生理振荡荷载,对支架结构及周围流体进行流固耦合分析,并评估可扭转支架内部的物质传输效率及壁面剪切应力水平。结果研究结果显示,无论是物质传输能力,还是细胞剪切应力响应水平,扭转支架均相对传统支架展示出优越性;对荷载作用下支架-流体的流固耦合效应的考虑能够更为真实反映支架微环境,更为真实探讨支架的成骨效应。结论将扭转效应融入新型支架构型设计及优化,具备辅助提高成骨效率的潜力;结合数值分析,有助于开发新型的可加载器官芯片模型。

摘要：准确的医学图像多器官分割对临床应用和医药发展意义重大。然而,传统基于手工特征设计的图像处理方法难以处理图像中的组织纹理和复杂形态。近年来,随着人工智能的兴起,端到端的深度学习方法展现出在自动化医学图像分析方面的强大潜力。尤其是基于卷积神经网络和Transformer的U-Net系列网络,实现了对医学数据的精确语义分割,更在临床决策和疗效评估中提高了诊断和治疗的准确性。简介目前基于深度学习的医学图像多器官分割算法,重点关注U-Net系列网络的发展及多器官分割在医药领域的应用。

摘要：动脉粥样硬化的演变是一种错综复杂的现象,其中包含炎症反应,脂质沉积和血管生成的相互作用。本研究提出了一种生-化耦合的数学模型,模拟脂质沉积,单核细胞、巨噬细胞募集和血管生成来研究动脉粥样硬化斑块对微环境动态变化的病理生理反应。定量的计算斑块微环境中细胞(内皮细胞,巨噬细胞,平滑肌细胞等)和非细胞成分(低密度脂蛋白,促炎性细胞因子,血管外血浆浓度等)的时间演变,可以提供一种斑块进一步演化可能性的预测模型。本研究将该模型应用于真实的病人影像中,利用4个患者的初诊VH-IVUS影像数据作为模型的输入条件,内膜增厚,脂质的分布以及斑块内出血与患者的随访VH-IVUS数据显示出定性一致性。比较具有和不具有血管生成的模型,可以证明利用新生血管系统,从渗漏的血管壁渗出并积聚到动脉粥样硬化病变位置的血液成分的重要作用。这些成分将导致脂质核心和炎性微环境的形成,最终促进斑块向易损型发展。改变模拟过程中,脂质沉积浓度和单核细胞、巨噬细胞募集密度,显示出了不同的发展结果,这表明对于不同的病例,对于脂质浓度和炎性细胞密度的变化有不同的敏感程度。该模型可以作为研究斑块发展的病理机制的理论平台,并且可以有助于动脉粥样硬化最佳治疗策略的设计,例如降脂、抗炎和抗血管生成疗法。