数字光处理（DLP）技术是生物医学工程领域一种高精度制造方法，可利用光聚合材料逐层投影固化，制备复杂三维结构。形状记忆聚合物、水凝胶和纳米复合材料等智能材料因机械强度高、生物相容性好且可响应环境刺激，被用于个性化医疗。DLP 与这些材料结合，可在骨与软组织工程、药物递送和生物传感器制造等方向制备功能化结构。然而，材料种类有限、生产可...
仿生水凝胶可在三维环境中支持生化、细胞生物学及类组织研究。智能水凝胶也常用于组织工程，以及作为皮内或皮外再生医学中的药物载体，并已被用于生物传感器开发、三维细胞培养和类器官生长优化。然而，数十年来出现了多种水凝胶类型、辅助组分和交联方法，使相关研究日益多样且复杂。本文提供评价性综述，将潜在应用与相应的水凝胶调控相匹配。值得注意的是，...
生物传感器将物理换能器与生物识别元件相结合，因其在医疗诊断、环境监测和食品安全等领域对快速检测技术的需求而取得显著进展。聚二乙炔（PDA）因其对外界刺激产生独特颜色变化的特性，正成为无标记比色生物传感器开发的理想材料。PDA 由二乙炔单体自组装形成，其共轭主链在温度、pH 和化学相互作用等刺激下发生扭转，从而引起颜色变化。该颜色变化...
基于透明质酸（HA）的水凝胶正成为低成本生物传感器中极具多功能性的材料，可实现灵敏的化学与生物检测。这类水凝胶经特定官能团功能化后，其灵敏度可受温度、pH和分析物浓度调节，应用前景广泛。本文以专利为中心，回顾2003—2023年HA基水凝胶生物传感器进展。共检索50件专利文件，包括41件申请和9件授权专利，显示该领域兴趣持续增长，主...
三维（3D）打印技术，又称增材制造（AM），已成为精确制造具有复杂几何形状功能材料的先进工具，并在组织工程、再生医学和治疗领域推动多项进展。然而，该技术在生物传感器和传感器开发等生物技术应用中仍具巨大潜力。通过探索这些方向，可拓展3D打印技术的应用范围，并为生物技术领域的创新奠定基础。新的打印材料和打印机将为在日益增长的3D支架中无...
食品安全日益成为全球关注的人类健康问题。食品在种植、加工、储存和流通过程中可能受到农药残留、生物毒素、抗生素、病原菌、食品质量指标物、重金属和非法添加剂等污染，传统检测方法如高效液相色谱、气相色谱和质谱虽精度高，但设备昂贵、操作复杂、前处理繁琐，难以满足现场快速检测需求。水凝胶具有大比表面积、高孔隙结构、良好形状适应性、优异生物相容...
魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种天然高分子多糖，具有优异的成膜性、凝胶性、生物相容性和可降解性。其螺旋结构主要依靠乙酰基维持，乙酰基对保持分子链构象完整性至关重要。通过酶解、酸解、物理降解、γ射线辐照、激光辅助过氧化氢等降解方法，以及酯化、酰化、羧甲基化、氧化和接枝共聚等化学修饰，可改善KGM的稳定性、溶解性、力学性能和生物活性。近年来...
本研究将聚乙二醇二丙烯酸酯/聚环氧乙烷（PEG-DA/PEO）互穿聚合物网络水凝胶（IPNH）挤出成一维纤维和二维网格，并验证其用于酶固定化和二氧化碳捕集的可行性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了 IPNH 的化学组成和 UV 交联反应。挤出纤维平均拉伸强度约 6.5 MPa，断裂伸长率约 80%，可弯折和扭转，适合后续纺织加工...
干眼病（DED）是最常见的临床眼表疾病。由于其病因多因素，目前尚未形成统一的诊断标准。局部给药仍是主要治疗方式，但药物在眼表快速清除限制了疗效。为解决上述问题，研究者利用水凝胶良好的生物相容性、优异的物理机械性能和长期植入稳定性，设计用于检测生物标志物或作为药物递送系统的水凝胶材料。基于生物相容性水凝胶制备的生物传感器可灵敏诊断干眼...
皮肤疾病治疗因病因复杂、传统疗法副作用多且难以确定原发原因而复杂耗时。浅表伤口通常较易处理，但烧伤等严重伤口给临床带来挑战。最佳治疗效果依赖于在正确时间、以足够持续时间将药物递送至特定部位。全身毒性和频繁给药是传统治疗的主要难题。水凝胶因高生物相容性和承载、释放治疗剂的能力，成为药物递送的理想材料。过去一至二十年，用于美容和皮肤科的...
水凝胶因高生物相容性和可调节的生物降解性，被广泛用于生物医学器件，如生物传感器、药物递送载体和细胞培养基质。由于人体及器官表面形状不规则，相关器件通常设计为薄型柔性结构，并需贴附于动态生物表面；在人体运动和外部载荷作用下会发生变形。从力学建模角度，这些器件可抽象为壳结构。本文提出一种混合图-有限元相场方法，用于模拟由水凝胶构成的曲面...
多发性硬化（MS）是一种累及中枢神经系统的慢性脱髓鞘疾病，可导致进行性和永久性功能障碍，给患者带来显著身心负担。MS 治疗的每次进展都标志着神经学研究的重要进步。水凝胶具有高含水量、高可膨胀性和生物相容性，可作为支架改善体外 MS 相关细胞增殖，并促进体内治疗药物向细胞递送。水凝胶还可用作生物传感器检测 MS 相关蛋白。近期研究已将...
水凝胶是一类具有可调物理化学性质的三维水凝胶平台，可通过材料工程调控其刚度、孔径、黏弹性、微结构、可降解性、配体呈现和刺激响应性，从而影响细胞信号级联与细胞命运。本文首先简要介绍水凝胶的物理化学性质与制备策略，随后系统阐述不同水凝胶性质对细胞行为和细胞信号事件的影响，包括整合素聚集、黏着斑复合体积累与激活、细胞骨架重排、蛋白核质穿梭...
水凝胶是具有吸收大量水能力的三维聚合物网络，具有柔韧性、多功能性、刺激响应性和柔软结构等优势。可根据来源、制备方法、离子电荷、响应类型、交联方式和物理性质进行分类。水凝胶已应用于农业、食品工业、生物传感器、生物医学等领域。由于水凝胶与活体组织相似、生物相容性好且可生物降解，生物医学应用研究尤为活跃。本文主要综述用于生物医学应用的商业...
水凝胶是由一种或多种单体经简单反应形成的亲水性交联聚合物网络，能够保持大量水分。随着对环境友好、可降解和生物相容材料需求增加，高亲水性纤维素纳米晶体（CNCs）已成为制备水凝胶的可持续材料。CNC 水凝胶具有细胞相容性、溶胀性和非毒性，在生物医学、生物传感和废水处理领域受到关注。近五年相关科学出版物数量增长超过600%。本文综述了 ...
毫米至厘米尺度活单细胞和细胞簇微图案化对基于细胞的生物传感器开发需求很高，需要合适仿生支持与打印技术。本文报道利用 FluidFM BOT 技术在羧甲基葡聚糖（CMD）水凝胶层上对活哺乳动物细胞进行微图案化。不同于无标记生物传感器常用的干态几纳米超薄 CMD 膜，作者制备了数十纳米厚的 CMD 层，以支持活细胞受控粘附，并详细表征其...
天然生物聚合物具有多种医学应用潜力，但纤维化会降低营养物质和代谢废物的扩散与分散，进而引发严重免疫相容性问题；合成聚合物则常存在力学性能差和降解行为不稳定等不足。本研究通过化学酶法合成一种新型水凝胶材料，原料包括己内酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、过硫酸铵和四甲基乙二胺。光谱分析表明，聚脲(PU)和聚羟基脲(PHU)是该水凝胶前驱体的...
过去数十年，生物传感器作为对生物分析物敏感的物理化学检测器，因人类健康需求而受到广泛关注。功能聚合物材料凭借结构可设计性强、化学合成进展显著以及纳米技术发展，被广泛用于传感应用。聚合物纳米粒子因比表面积大，可实现快速、灵敏检测；宏观尺度上，水凝胶作为生物相容平台，在可穿戴或植入式器件中至关重要。通过改变化学结构，可显著调控并优化水凝...
受生物系统启发的自塑形与驱动材料在生物传感器、微机器人和光学领域具有巨大潜力。然而，由于微/纳米结构中非均匀内应力设计困难，三维复杂微驱动控制仍具挑战。本文开发凝胶内直接激光写入（in-gel DLW）方法，实现高分辨率写入，使树脂与水凝胶两种材料在小于光波长的尺度上互穿。所写入结构的三维位置和力学性能可在宽密度范围内以优于100 ...
抗菌肽（AMP）固定化到表面可用于生物传感器及抗菌/抗污涂层，但传统方法多依赖玻璃或金等刚性支撑，且步骤繁琐。本文采用水凝胶固定化平台，实现简便制备与表面功能化，并提高生物相容性，用于评价连接臂长度、表面密度和 AMP 偶联位点对肽活性的影响。利用自由基介导的巯基–烯加成进行快速界面光聚合，在预制聚乙二醇（PEG）水凝胶上生成含残余...