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一种源自纳米颗粒重塑中性粒细胞的高灵敏度活体探针，用于精准肿瘤成像诊断
摘要： 恶性肿瘤的及时精准诊断对患者治疗和预后具有重要价值。虽然基于纳米技术的分子成像代表着肿瘤影像诊断领域的重大进步，但其受到纳米颗?？焖傺呵宄吞迥诟丛由砥琳系南拗?，进一步应用受到极大阻碍。细胞载体因其天然生物学特性，在解决这些问题方面正日益受到关注。本研究充分利用中性粒细胞的炎症趋向特性，构建了一种高灵敏度细胞探针：通过5-硫代-2-硝基苯甲酸（TNB）介导的快速高效二硫键-巯基交换反应，将负载成像剂（钆（Gd）和BODIPY）的还原牛血清白蛋白（BSA）纳米颗粒共价固定于细胞表面。值得注意的是，该重塑过程对中性粒细胞的生物特性（包括细胞活力、形态及表面蛋白标志物）几乎无影响。在肺癌异种移植模型中，与纳米颗粒成像剂相比，活体中性粒细胞探针通过荧光和磁共振（MR）成像显示更快的肿瘤靶向能力和更强的病灶聚集效应。这些结果表明基于中性粒细胞的活体探针在精准肿瘤诊断应用中具有巨大潜力。
关键词： 生物材料、中性粒细胞、纳米粒子、分子成像、肿瘤成像
更新于2025-09-16 10:30:52
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使用Er:YAG激光去除龋齿后，采用碳二亚胺和壳聚糖进行牙本质生物改性：润湿性与表面形态分析
摘要： 本研究旨在探讨采用掺铒钇铝石榴石（Er:YAG）激光选择性去除龋损后，通过碳二亚胺（EDC）和壳聚糖（CHI）进行牙本质生物改性对牙本质润湿性及表面形态的影响。将78个牛牙牙本质样本进行人工龋诱导，按龋损去除方法分组（n=39）：低速车针（40,000 rpm）或Er:YAG激光（非接触模式，250 mJ/脉冲，4Hz）。所有样本经35%磷酸酸蚀后，再根据生物改性处理分组（n=13）：对照组（无改性）、EDC组或CHI组。使用接触角测量仪（n=10）测定粘结系统（3M ESPE）与牙本质表面的接触角，选取18个样本（n=3）进行扫描电镜分析。采用双因素方差分析与Tukey检验（α=0.05）。结果显示：龋损去除方法不影响牙本质表面润湿性（p=0.748），但生物改性后剩余牙本质产生的接触角存在差异（p=0.007）。CHI使接触角增大（p=0.007），而EDC与对照组无差异（p=0.586）。车针处理组多数牙本质小管开放（与改性剂无关），激光处理改变了有机基质层。CHI使部分区域小管半闭合，EDC则暴露牙本质小管。无论采用何种龋损去除方法，EDC改性不影响牙本质润湿性，而CHI会改变剩余牙本质润湿性。两种改性剂均引起牙本质形态轻微改变。
关键词： 接触角、生物材料、扫描电子显微镜、?；笛辣局?、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用莫特-肖特基技术评估的激光标记纹理生物材料
摘要： 本研究通过Mott-Schottky方法评估了光纤激光打标与织构化技术对ISO 5832-1不锈钢表面的影响。该材料是永久性植入物制造中最常用的生物材料之一。研究发现，与未经处理的生物材料相比，脉冲激光处理通过改变表面粗糙度、微观结构和化学成分，降低了材料的耐腐蚀性，进而影响表面钝化性能。本研究中，Mott-Schottky技术能高度敏感地识别表面处理方式（打标与织构化）的影响——根据激光脉冲频率变化对氧化层电子特性的作用。研究提出半导体行为的变化是解释Yb光纤激光雕刻与织构化处理区域局部腐蚀敏感性增强的主要机理。
关键词： 电化学、激光、纹理化、生物材料、标记
更新于2025-09-12 10:27:22
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具有最佳表面增强拉曼散射因子的人体皮肤组织金纳米星阵列等离子体分析
摘要： 我们分析了基于高密度金纳米星颗粒（GNS）阵列的表面增强拉曼光谱（SERS）基底的性能，该基底组装于金膜上并嵌入人体皮肤组织作为周围介质。采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）自组装单层膜（SAM）将GNS固定在金膜上。观察到间隙区域的GNS-金膜耦合、GNS-GNS耦合以及GNS分支间的颗粒间耦合，因此GNS阵列展现出更强的场增强效应，可进一步提升GNS传感器的灵敏度。当基于GNS阵列的SERS基底被785纳米激光激发时，测得最大增强因子（EF）为109。研究表明，归一化增强因子取决于GNS的几何结构、金膜厚度以及GNS核心间距。
关键词： 薄膜、光谱学、生物材料、组织诊断、纳米星、表面等离子体、等离子体激元学
更新于2025-09-12 10:27:22
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石墨烯芯片上的同步辐射红外纳米光谱技术
摘要： 生物学和生物医学研究的一个持续目标是探究代表生物体生存环境条件的液体中生物过程的生化特性。随着显微技术快速发展至单细胞分析时代，这些需求正变得愈发具体。在化学探针检测模式中，同步辐射红外光谱（μ-FTIR）对材料振动响应具有极高灵敏度，但经典光学极限阻碍了该技术获取亚细胞水平的样本生化信息。此外，由于复杂的环境要求及水的强红外吸收特性，液体中生物过程的μ-FTIR检测仍极具挑战性。为应对这些挑战，芯片液相微流控池作为多功能替代方案应运而生，既能控制水层厚度，又可为分析研究提供生物相容的化学环境。本研究报道了一种专为湿润环境中生物材料纳米级红外分析设计的液相平台。该平台的核心优势在于采用石墨烯作为液相微流控池中连接湿润与干燥环境的光学窗口。通过结合近场光学显微镜与同步辐射红外技术，我们测量了生物研究中常用多种液体的纳米级指纹红外吸收特征。进一步地，我们证实该平台能对水相蛋白聚集体进行化学分析，并清晰呈现蛋白质二级结构特征信号。本平台简洁的设计架构与高质量数据输出，使其研究成果成为未来面向动态纳米级化学分析的微流控器件开发模板。
关键词： 纳米尺度化学分析、生物材料、同步辐射红外纳米光谱、石墨烯芯片、液体池
更新于2025-09-11 14:15:04
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混合有机金属聚合物用于激光双光子聚合亚微米3D打印的生物相容性研究
摘要： 杂化有机金属聚合物是一类可通过双光子激光聚合技术制备亚微米结构的功能材料。先前研究证实含铝和锆的杂化有机金属聚合物在体外具有良好生物相容性。但若要基于这些材料制定组织工程策略，仍需深入理解其对细胞内过程的影响。本研究通过原代大鼠成肌细胞在旋涂法制备的含铝/锆聚合物表面培养，探究不同材料对细胞存活率、粘附强度、粘附相关蛋白表达、代谢速率及胶原分泌的影响。结果显示：所有测试表面均支持细胞完全汇合生长；后续MTT实验表明玻璃和锆表面比铝表面具有更高代谢活性；存活率检测显示各表面细胞存活水平相当；粘附强度评估发现培养4小时后的相对粘附力略强于24小时；含铝表面培养的细胞分泌胶原量最多。结论表明这些材料具有体外生物相容性，具备生物工程应用潜力。
关键词： 生物材料、生物活性表面、激光双光子聚合、组织工程、杂化有机金属聚合物
更新于2025-09-11 14:15:04
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磁性氧化铁纳米颗粒/10-羟基喜树碱共载纳米凝胶用于增强光热-化疗治疗
摘要： 氧化铁纳米颗粒是一种极具前景的纳米生物材料，可用于治疗缺铁症，或作为药物载体、造影剂以及刺激活性氧（ROS）生成的试剂。然而，由于其固有结构，单独使用它们难以负载治疗药物。纳米凝胶因其网络结构和渗透性，是共负载氧化铁和治疗药物的理想候选材料。在本研究中，我们使用预制的纳米凝胶作为表面活性剂，共负载疏水性磁性纳米颗粒（MNPs）和抗癌药物（10-羟基喜树碱，HCPT），构建了用于癌症诊断和治疗的MNPs/HCPT-纳米凝胶。通过体外和体内评估，我们发现所得的MNPs/HCPT-纳米凝胶在水环境中稳定，可作为药物递送系统高效抑制肿瘤生长，同时也可作为磁共振成像的造影剂。MNPs的引入在巨噬细胞存在下会引发ROS生成，从而进一步抑制癌细胞生长。此外，外加磁场的引入可进一步增强MNPs/HCPT-纳米凝胶在肿瘤部位的富集，从而提高化疗效果。此外，由于在近红外（NIR）区域具有吸收特性，所得的MNP/HCPT-纳米凝胶还可作为光热治疗的纳米载体。结合光热治疗（PTT）和化疗，不仅可以抑制原发肿瘤的生长，还能缓解转移。这表明MNP/HCPT-纳米凝胶可作为癌症PTT/化疗的有前景候选材料，用于抑制肿瘤生长和缓解转移。
关键词： 癌症诊断、生物材料、光热疗法、纳米凝胶、磁性纳米粒子、10-羟基喜树碱
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于生物相容性光聚合物的骨支架材料韧性增强剂
摘要： 在组织工程中应用增材制造技术优势方面，乙烯基酯类材料近期成为替代（甲基）丙烯酸酯作为光聚合物前驱体的合适选择。其低细胞毒性、良好生物相容性及优异降解特性是主要优势。针对这类材料机械性能（尤其是韧性）较差的缺陷，近年来已开展多项改进研究，其中硫醇-烯化学法被重点探索以克服这些不足。本研究聚焦于进一步提升现有生物相容性乙烯基酯-硫醇配方韧性的补充方法，该配方适用于基于数字光处理的立体光刻技术。所有分子均以聚己内酯为结构单元，通过测试配方的反应活性及所得机械性能发现：这些材料均能有效增强韧性，最终使参照体系的抗冲击性能提升一倍。
关键词： 流变学、聚酯、光聚合、生物材料、单体、傅里叶变换红外光谱
更新于2025-09-10 09:29:36
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[基础生物医学技术] 再生医学中的先进高分辨率断层扫描技术（组织、细胞与生物材料相互作用的3D探索）|| 用于再生医学的骨与生物材料X射线相位衬度同轴断层成像
摘要： 本章旨在介绍采用同轴相位对比技术的X射线断层扫描最新进展，及其在微米和纳米尺度下对矿化组织（包括天然骨骼或人工生物材料）的应用。近期，同轴X射线相位对比成像重建算法的主要研究方向是推动分辨率向纳米级迈进，并将定量成像的可能性拓展至更广泛的对象。前者通过采用X射线光学元件实现，后者则通过在重建过程中引入更先进的先验信息达成。我们在此总结这些技术进展，并概述其最新应用实例：包括骨超微结构的纳米断层扫描、人工骨移植体及健康生长小鼠中骨形成的微断层扫描。尽管这些技术在再生医学领域应用尚少，我们期望这些案例能推动该领域的进一步研究。
关键词： 矿化组织、再生医学、生物材料、骨骼、X射线断层扫描、微断层扫描、同轴相位对比、纳米断层扫描
更新于2025-09-09 09:28:46
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纳米结构阳极氧化物：制备与应用
摘要： 《当代纳米科学》特刊"纳米结构阳极氧化物：制备与应用"收录了聚焦此类纳米结构多方面研究的综述论文。纳米结构阳极氧化物因能解决新兴问题而备受研究界期待。传统上，铝及其合金的阳极氧化膜作为防护涂层，可提升耐腐蚀性[1-5]、改善底漆与金属基体的附着力[6]并增强阳极氧化表面的硬度[7-10]。但自1995年发明两步法自组装阳极氧化技术（可形成高度有序的蜂窝状纳米孔阵列，图1a）以来，相关研究大量涌现：一方面持续探索新型电解液、操作条件及添加剂，拓展了适用电压范围，进而获得不同孔径和孔间距的氧化膜[11-17]；另一方面，阳极氧化铝研究已趋成熟，在纳米加工[18-22]（图1b-1c）、可调润湿角表面[23-27]、细胞培养平台[28,29]、生物材料性能[29]、传感[30,31]、结构色生成[31,32]、光催化[33]、可再生能源采集[34-36]、光子晶体[37]及等离子体材料[38]等领域均取得重要进展。此外，钛[39-45]、钨[46]、锆[47,48]、铜[49-51]、铁[52]、锡[53]、锌[54]及不锈钢[55]等金属的阳极氧化也成果丰硕，在可再生能源采集[43,44,51]（特别是染料敏化太阳能电池组装[44]和光电化学水分解[43,51]）、二氧化碳还原制烃[45]、药物递送系统[41]、生物材料性能改进[40]及光催化[46]等方面取得突破。金属间化合物（如FeAl[56,57]）及双金属层状体系（如Al-Ti[58]）的阳极氧化研究，则分别致力于制备带隙可调的纳米多孔氧化物及简化纳米加工工艺。
关键词： 纳米结构阳极氧化物、生物材料、阳极氧化、可再生能源收集、光催化、传感、制备、应用、纳米制造
更新于2025-09-04 15:30:14