MXene纳米复合材料是一种新兴的生物活性材料,它具有良好的理化性能和生物相容性,已被用于各类组织工程和再生的研究.目前发现MXene纳米复合材料能够促进成骨相关细胞的黏附、增殖和分化,调控成骨相关基因和蛋白的表达和相关信号通路,促进缺损部位血管生成,从而促进骨缺损修复.这使其成为骨组织再生领域的热门研究材料.本文就MXene纳米复合材料促进骨再生作用的具体机制进行综述,为其基础及临床研究应用提供理论依据和新思路.

具有生理信号智能传感功能的电子皮肤(e-skins),因其在智能机器人、人机界面和可穿戴医疗系统等方面的广泛应用前景而备受关注.因此,构建具有各向异性导电性能的电子皮肤,从而拓宽柔性传感电子皮肤的应用范围至关重要.本研究以柔性聚乙烯醇(PVA)为水凝胶基底材料,利用磁感应技术诱导具有电、磁性能的纳米复合物Fe3O4@MXene在PVA网络中取向排列,构筑了具有各向异性导电性能的Fe3O4@MXene/PVA复合水凝胶.结果表明,当PVA聚合物的交联度为1.5％,PVA质量分数为8 wt％时,Fe3O4@MXene/PVA复合水凝胶的拉伸模量达到19.49 kPa,断裂应变达到237％,所得凝胶的力学性能最优;当Fe3O4@MXene的质量分数为0.064 wt％时,所得凝胶的导电性能最优,且该凝胶在平行于纳米复合物取向方向的电导率达到0.415 S/m,垂直于纳米复合物取向方向的电导率为0.319S/m.最后,验证了该复合水凝胶作为电子皮肤,用于实现人体手腕关节弯曲角度实时监测的可行性.该电子皮肤接近人体组织的各向异性形态及结构,在生物医学和电子传感等相关领域具有广阔的应用前景.

目的:制备Nb2C/3D打印氮化硅(Si3N4)复合组织工程支架,研究其对小鼠胚胎成骨细胞MC3T3细胞增殖活性影响.方法:采用3D打印技术制备Si3N4支架,由Nb2AlC粉末通过HCl-LiF水热原位腐蚀、剥离处理制备得到Nb2C纳米片悬浮液,将Si3N4支架浸泡于1.5 mg/mL Nb2C纳米溶液获得Nb2C生物涂层,制备Si3N4、Nb2C/Si3N4支架浸提液孵育小鼠胚胎成骨细胞,CCK-8检测空白组、2％DMSO阳性对照组、Si3 N4组、Nb2 C/Si3N4组孵育的MC3T3 细胞增殖活性.结果:与空白组相比,阳性对照组细胞增殖活性显著性降低(P<0.05);与Si3N4组比较,Nb2C/Si3 N4组的MC3T3 细胞增殖活性显著提高(P<0.05).结论:Nb2C/Si3N4生物涂层支架能促进MC3T3 细胞增殖,是一种有应用潜力的骨组织工程材料.

背景:MXene纳米粒子由于其独特的导电性、亲水性、抗菌性和生物相容性等特性使其作为皮肤伤口敷料有效功能成分具有非常可观的应用前景.目的:就MXene纳米粒子的合成方法、功能特性及其在皮肤损伤修复中的应用作一综述.方法:以"MXene,纳米粒子,纳米材料,生物活性纳米粒子""伤口敷料,创面敷料,创面修复材料""创面修复,伤口愈合,创面"为中文检索词检索万方和中国知网数据库,以"MXene,nanoparticles,nano-materials,Bioactive nanoparticles""wound dressing,Wound healing material""wound healing,wound repair,wound"为英文检索词检索PubMed数据库,最终纳入88篇文献进行综述分析.结果与结论:①MXene合成可分为自下而上合成和自上而下合成两种方法.合成后的MXene可以通过进一步表面修饰来增强生物相容性以便更好地应用于生物医学中.②MXene 拥有一系列优异的特性如亲水性、抗菌性、光热性能、导电性及良好的生物相容性,这些特性都是使其成为出色的皮肤修复材料的基础.③目前已有许多学者开发出了用于制作伤口敷料的新型复合材料,目前来看这些复合材料基于MXene纳米材料并充分利用了其如前所述的优异特性,在皮肤创口局部起到了杀菌、载药缓释及主动调节细胞因子等作用,能够综合其他多种生物活性剂的优点,在伤口愈合中发挥了更好的作用,尤其适用于复杂慢性伤口的治疗.④以MXene的各种性能为基础研发出的各种复合材料如MXene@PVA水凝胶和MXene@CH海绵等,在改善组织修复性能、作为药物载体修复皮肤损伤方面展现出良好的作用,其在促进皮肤修复领域正处于发展的初始阶段且具有巨大的发展前景;目前MXenes纳米粒子的特性研究及表面改性研究已较为充分,但其剂量依赖的生物毒性分子机制研究相对不全面.

背景:新兴的二维材料在众多研究领域已经成为了研究热点,过渡金属碳(氮)化物(MXene)二维材料具有优异的物理化学性质,其在能源、催化、生物等相关领域有了广泛的应用.目的:针对过渡金属碳(氮)化物在生物领域的目前发展及未来前景做一综述.方法:应用计算机在Web of Science、CNKI中国期刊全文数据库和中国万方数据库检索涉及过渡金属碳(氮)化物生物领域的相关研究,检索关键词为"Biomedical MXene,MXene Biosensor,MXene Synergistic Therapy;生物医用MXene;MXene生物传感器;MXene协同治疗",检索时间设置为2011年3月至2020年5月.结果与结论:低细胞毒性、高比表面积、强而宽的近红外吸收使过渡金属碳(氮)化物家族成为生物医学应用中最有前景的材料之一.过渡金属碳(氮)化物结构中含有丰富的含氧基团,具有高度的功能化潜力,使过渡金属碳(氮)化物纳米片在生物医学领域表现出良好的性能.因此,过渡金属碳(氮)化物目前正在将其应用领域从机械、光学和电子领域扩展到生物医学领域.过渡金属碳(氮)化物在诊断成像、抗菌制剂、生物传感、药物传递等方面具有独特的潜力.虽然有研究表明过渡金属碳(氮)化物具有理想的短期生物相容性,但系统评估长期体内生物安全性对于扩大其生物医学应用至关重要.通过未来的研究,有望观察到过渡金属碳(氮)化物新家族的合成及其在生物医学科学中的光明前景.

为了开发具有高抗菌活性和生物相容性且对公众健康和安全有较高要求的杀菌材料,成功合成了一种新型纳米酶复合材料,即具有类氧化酶活性的Pt@MXene复合材料(PMCs),并开展了应用PMCs以高效抑制革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和革兰氏阴性大肠杆菌(Escherichia coli)的研究.抗菌机理研究表明,PMCs既具有类氧化酶及相应电子传递能力,又具有较大的比表面积,且有显著的抑制细菌生长的效果.此外,动物实验表明,该材料表现出优异的伤口愈合能力,并具有良好的生物相容性.研究提出了一种新型纳米酶抗菌复合材料的制备方法,探索了纳米酶灭菌的作用机理,并展示了该材料在抑菌和伤口愈合治疗中良好的应用潜力.

In this study,a fluorescent(FL)aptasensor was developed for on-site detection of live Salmonella typhimurium(S.T.)and Vibrio parahaemolyticus(V.P.).Complementary DNA(cDNA)of aptamer(Apt)-functionalized multicolor polyhedral oligomeric silsesquioxane-perovskite quantum dots(cDNA-POSS-PQDs)were used as encoded probes and combined with dual-stirring-bar-assisted signal amplification for pathogen quantification.In this system,bar 1 was labeled with the S.T.and V.P.Apts,and then bar 2 was functionalized with cDNA-POSS-PQDs.When S.T.and V.P.were introduced,pathogen-Apt complexes would form and be released into the supernatant from bar 1.Under agitation,the two complexes reached bar 2 and subsequently reacted with cDNA-POSS-PQDs,which were immobilized on MXene.Then,the encoded probes would be detached from bar 2 to generate FL signals in the supernatant.Notably,the pathogens can resume their free state and initiate next cycle.They swim between the two bars,and the FL signals can be gradually enhanced to maximum after several cycles.The FL signals from released encoded probes can be used to detect the analytes.In particular,live pathogens can be distinguished from dead ones by using an assay.The detection limits and linear range for S.T.and V.P.were 30 and 10 CFU/mL and 102-106 CFU/mL,respectively.Therefore,this assay has broad application potential for simultaneous on-site detection of various live pathogenic bacteria in water.