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《全生物可吸收血管支架:经验教训和未来发展方向》

  • 来源专题：心血管疾病防治
  • 编译者： jiafw
  • 发布时间：2018-12-17

  • 全生物可吸收支架（BRS）被设计以克服金属药物洗脱支架的局限性，金属药物洗脱支架永久地固定在血管壁，因而阻止了正常的冠状动脉血管舒张、排除旁路移植并且可引起长期的异物排斥反应。虽然多种支架已经或正在开发中，但是可吸收的全生物血管支架（BVS）是FDA批准的第一个装置，并且被广泛认为可以实现介入心脏病学家的临时支架梦想，当工作完成后它将消失，并且不会妨碍进一步的治疗选择。尽管早期的小型研究甚至大型随机试验显示，随访1年后收获有益结局，但长期结果令人失望，器械血栓形成率和靶血管血运重建率增加。由于需求低，全生物血管支架退出市场。在本综述中，我们总结了全生物血管支架的临床前和临床数据，以了解这些装置的血管生物反应如何不同于金属药物洗脱支架的生物反应，以及这些反应如何转化为临床结果。我们还讨论了下一代全生物血管支架，并概述了使用这些装置改善长期结局所需要进行的改进，以便它们最终成为有症状的阻塞性冠状动脉疾病患者的可行性选择。

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相关报告

  • 《韩国量子技术发展方向》
    • 来源专题：新一代信息技术
    • 编译者：张卓然
    • 发布时间：2023-06-08
    •     量子技术是尖端技术的核心，也是当前中美高新技术竞争的主要领域之一。与中美相比，韩国量子技术水平较低，为强化竞争力，韩国政府专门于2021年11月在国家科学技术咨询会议下设量子技术特别委员会，并审议通过《韩国量子技术现状和支持方向》，希望能够缩小与发达国家的技术差距，奠定量子技术在经济、产业、安全方面的应用基础。结合韩政府于2021年4月制定的《量子技术研发投资战略》，未来韩国发展量子技术的主要方向为：加强量子计算、量子通信和量子传感领域的突破性原创研究；培养和吸引专业人才；夯实量子芯片代工厂、虚拟机、测试平台等相关基础；推动量子技术应用于产业创新等。 一、韩国量子技术水平     目前，与发达国家相比，韩国量子技术发展水平相对较低，属于追赶阶段，具体体现在以下三个方面。一是，韩国量子技术水平较低，约为发达国家（美国）技术水平的81%，这是韩国所有信息通信技术中水平最低的，低于ICT技术的87.4%、移动通信技术的97.8%和人工智能技术的87.4%。二是，量子技术尚未形成产业，人才培养体系也不健全。据估算，韩国国内量子技术核心科研人员仅有150名左右，由于较高的学术难度、未形成产业等，吸引国内外人才较为困难。三是，投入不足，且缺乏战略性。近期，韩国量子技术投入虽然呈增加趋势，但与发达国家及新兴国家相比规模仍然较小，且缺乏战略性。韩国2021年对量子技术领域的投入为328亿韩元（约合2800万美元），而美国年均投入高达2.2亿美元，中国投入可能在1.4~8.4亿美元之间。 二、发展目标     到2030年，韩国应进入量子技术四大强国行列。在此总体目标之下，韩国政府还设立了三大阶段性目标。第一阶段为2021—2024年，为人才培养、开发关键技术奠定基础；第二阶段为2025—2030年，对关键技术进行可行性验证；第三阶段为2021—2035年，推动量子技术商业化。 三、核心发展方向 1. 加强挑战性原创研究     在量子计算方面，韩国将：加强关键核心技术研发，如量子处理器、错误修正、算法、应用软件、系统技术等；构建韩国量子计算系统，推动与其他自主开发的程序联动，并不断进行系统优化升级。具体来看，2022—2024年将致力于开发50个量子比特的量子计算系统；2026—2028年，将致力于利用韩国国内自主元器件构建量子计算系统；2030年后将推动实现量子计算商业化。     在量子通信方面，韩国有线量子密码通信技术具备与发达国家同等的竞争力，韩国将：继续优化有线量子密码通信技术性能，并抢占国际标准，以保持技术优势；强化无线量子密码通信技术开发，扩大无线量子密码通信覆盖范围；建设量子网络。具体来看，韩国计划到2026年，使量子通信无人机飞行高度达到数千米；到2030年，使量子通信飞机飞行高度达到20千米；到2031年，使量子通信卫星高度达到160千米到2000千米。     在量子传感方面，韩国将：以与高新产业关联性较高的领域为核心，进行需求定制型研发，并形成研究和产业化间的良性循环。具体技术目标详见表1。 表1 量子传感技术目标 分类 磁场传感器 惯性传感器 图像传感器 研发目标 开发空间分辨率为现有传感器100倍以上的磁场探测传感器 开发精密度为现有传感器10倍以上的快速探测传感器 达到光学显微镜10倍以上的分辨率，并能够对无法进行可视观察的对象进行传感 应用领域 半导体元器件漏电情况探测、微小癌和脑部疾病检查 使用量子罗盘和重力地图进行无GPS导航、资源探测和自然灾害预测等 半导体设计、用于医疗和微生物观察的量子显微镜、超长距离量子雷达等     2. 培养和吸引专业人才，为国内外合作奠定基础     在人才培养方面，韩国计划到2030年培养出1000名量子专业人才。具体包括：面向初高中生进行量子技术相关基础教育，培育量子人才；面向国内硕士、博士后科研人员，提供国内外优秀大学、企业、研究机构的研究课题和专业培训课程；面向博士开设理论学习、实习、项目研究等于一体的专业课程；向发达国家派遣青年研究人员（硕士、博士、博士后），使其参与到海外研发项目中，同时制定海外硕士招聘计划。     在产学研合作方面，韩国将：集结产学研各界力量，建立分工合作体系。具体来看，将以具有专业人才和设施的政府拨款研究机构为对象，设立量子计算、量子通信和量子传感3大领域的量子中心，并让大学和产业界作为合作机构参与进来，共同构建量子技术研究与教育培训的有机支持体系。 3. 夯实量子技术研究相关基础     在研究基础设施方面，韩国将：迅速建成拥有优质设备和最高工艺技术的量子芯片代工厂（详见表2），为产学研共同开展研究提供支持；从2021年开始启动建设和共享量子虚拟机；从2025年开始共享基于量子计算系统的试验平台。 表2量子芯片代工厂概要 时间和预算 2020—2024年/235亿韩元（约合1.3亿人民币） 位置和规模 韩国纳米技术院和成均馆大学/470平方米 主要设备 沉积、曝光、蚀刻、后处理设备等     在量子元器件相关工艺方面，韩国将：建设配备高标准复杂工艺设备的量子专用实验室，支持制作用于研究的量子元器件。 4. 推动量子技术应用与产业创新     首先，韩国将致力于发现阻碍量子技术应用与产业创新的主要问题。对此，将：构建产学研各界广泛参与的政民合作伙伴关系，发掘学术难题，如化合物结构、高能量密度物理学、新药开发、电池设计、飞行器设计、埋设物探知等；设立“量子技术旗舰项目”，利用量子技术（包括计算、通信和传感等）促进产业创新，以创造出更多应用成果，解决经济社会难题。     其次，韩国将推动量子技术在半导体、汽车、电池等支柱产业领域的应用，详见表3。 表3量子技术主要应用方向 领域 半导体 医疗和新药 安全和国防 汽车和物流 应用方向 优化半导体工艺；设计半导体精细结构。 分析DNA结构，开发新药；用于精密核磁共振成像和微小癌诊断。 应对和防御网络攻击；用于量子无人机作战地区的无线量子密码通信。 应对和防御网络攻击；用于量子无人机作战地区的无线量子密码通信。优化交通和物流路线；开发车用量子雷达。   第三，韩国将推动量子技术商业化进程。对此，韩国将制定知识产权战略，并积极参与量子国际标准化组织的活动，推动量子技术研发，支持创业，进而推动量子相关产业发展。 四、保障措施 1. 成立量子技术特别委员会     为快速实现技术追赶，优化研究生态系统，并构建从技术开发到产业应用的全周期决策体系，韩国政府于2021年11月决定在国家科学技术咨询会议（韩国科技创新领域最高决策与咨询机构）下设量子技术特别委员会。其主要职能是：审议和调整量子技术领域的主要发展战略与计划；协调相关部门和事项，构建和实行量子技术领域支持和合作体系；为在产业领域、公共领域、国防安全领域应用量子技术制定相关政策。 2. 确保研发投入     2022—2026年，韩国政府将投入490亿韩元用于量子计算相关研发，致力于开发出50个量子比特的量子计算系统；2023—2027年将通过创新挑战项目（韩国于2020年设立的颠覆性技术研发项目）开发新材料，并利用量子模拟开展研究。2022—2026年将投入478亿韩元开发用于量子设备间通信的有线和无线量子网络核心技术；2022—2025年将投入100亿韩元将开发高新产业需求定制型量子传感技术。
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  • 《中国科学院北京纳米能源所李舟研究员和王中林院士团队AM：基于天然材料的生物全可吸收摩擦纳米发电机》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-07-04
    • 文章亮点：成功开发出基于天然材料的生物全可吸收的摩擦纳米发电机（BN-TENG）。 通过采用不同的封装结构，BN-TENG在生物体内的工作时间实现可调控，从几天到几周不等。完成功能后，BN-TENG可以在SD大鼠中被完全降解和再吸收。使用BN-TENG作为电源刺激功能失调的心肌细胞簇，可以成功加速心肌细胞簇的跳动速率并提高细胞收缩的一致性。 引言 日益增长的神经及心血管疾病对可植入医疗电子器件的需求越来越多，对其工作性能要求也越来越高。此类电子器件主要包括：植入式传感器、心脏起搏器、心脏除颤器、深脑/神经刺激器等。长期的体内植入对可植入医疗器件的体积、稳定性和生物相容性都有很高要求。现有可植入医疗电子器件的电源主要依赖于商业可充电及不可充电电池。此类商用电池在实际使用过程长常出现发热、容量减小及内部变性等问题。一旦此类电源达到使用寿命，病人不得不接受二次手术将其从体内取出，该过程对病人心理及经济带来极大负担。因此，急需开发一种新的电源给植入式电子器件供能，为解决上述问题提供可行的方案。 近年来，摩擦纳米发电机（TENG）已被证明能够高效地将环境机械能转化为电能，其原理是基于摩擦起电效应和静电感应之间的耦合。这种新兴的技术为自驱动电子设备提供了一种解决方案。先前的研究表明，TENG能有效地将生物机械能转化为电能，并应用于心脏起搏器、健康监测及细胞和组织工程等领域中。2016年，基于人工合成聚合物材料的全可生物降解的TENG首次被报道。但是，这些聚合物材料通常价格昂贵且含有潜在的有害化学物质。与这些人工合成聚合物相比，天然材料聚合物因其低成本，来源广，可持续和生物相容性良好等特点而受到越来越多的关注。这使得它们在生物医学领域被广泛应用，如药物输送，可吸收缝线和血管支架等。这些天然生物可吸收聚合物（NBPs）主要包括纤维素，甲壳素，丝素蛋白（SF），米纸（RP），蛋清（EW）等。它们具有优异的生物降解性、易加工性和良好的成膜性，这使其非常适合作为TENG的组成材料并应用于生物体内。 成果简介 近日，中国科学院北京纳米能源所王中林院士，李舟研究员和北京航空航天大学樊瑜波教授课题组（共同通讯作者）在国际顶级期刊 Advanced Materials上发表 “Fully Bioabsorbable Natural‐Materials‐Based Triboelectric Nanogenerators”的论文，江文博士，博士生李虎和刘卓为该文章共同第一作者。研究人员利用五种自然来源的可降解材料（纤维素/甲壳素/丝素蛋白/米纸/蛋清）开发出不同类型的纯天然生物全可吸收摩擦纳米发电机（BN-TENGs）。该工作对五种天然材料进行两两组合测试，对其摩电序进行了排列，为将来设计天然可降解BN-TENGs，以及其他能源收集器件的结构及材料选择提供了研究基础和数据。 该工作开发的纯天然生物全可吸收BN-TENGs具有良好的生物相容性，生物降解可调节性及生物可吸收性。此外，其还具有高效的生物机械能转化效率，BN-TENGs可实现在体内及体外正常工作，并将生物机械能有效转化为电能，BN-TENGs最大输出电压可达55V，电流可达0.6μA，功率密度可达21.6mW m-2。通过采用不同的封装方法，该工作实现了BN-TENGs在体内及体外的可控降解。 同时，研究人员将开发的BN-TENGs作为电压源用于功能失调的心肌细胞，成功调节了心肌细胞的跳动速率。当BN-TENGs完成预定任务后，植入到SD大鼠体内的BN-TENGs可被SD大鼠降解并吸收。该工作为心率过缓，心率不齐等疾病的治疗提供了新的研究方案。此外，该工作开发的BN-TENGs具有巨大潜力作为可植入电源驱动可降解的医疗电子器件，在完成其既定任务后，可被生物体自行降解吸收，避免二次手术。 组织工程中的电刺激为细胞调节和组织修复提供了一种有希望的途径。以前的研究结果证实了它在临床和研究环境中的可行性和有效性。本文中，BN-TENG的电输出具有较高的电压和较低的电流，有利于其在生物医学领域中电??刺激的应用。为了证明可以用BN-TENG来调节心肌细胞簇的跳动，我们将BN-TENG和叉指电极整合到一个自供电刺激系统中。如图6a所示，整个刺激系统是由BN-TENG、整流器和叉指式电极所组成。叉指电极采用50μm厚的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜封装，以避免电极与培养基之间的电化学反应（图6c）。由BN-TENG产生的18V整流输出电压连接到叉指电极上以形成直流电场（图6a，b）。考虑到PDMS封装层的厚度，心肌细胞和器件之间的界面处的实际电场强度约为8 V cm-1。 实验结果表明，在电刺激后所选取的四个心肌细胞簇的跳动速率明显加快，以C1区域为例，相邻两次跳动的时间间隔由刺激之前的1.382 s变为之后的0.606 s，且每次跳动所需时间也由之前的0.320 s减小到0.240 s。此外，根据表征电刺激前后肌细胞簇分散情况的统计结果，刺激前离散系数为0.81，约为刺激后的2.6倍。这意味着在电刺激后，四种心肌细胞群的搏动率变化显着降低。每个心肌细胞簇之间的搏动频率趋于一致，并在刺激后保持一致。其原因可能是电刺激增强了细胞间通讯，重建了功能失常的心肌细胞簇的收缩功能，这在以前的文献中得到了证明。这种BN-TENG整合的自供电刺激系统可以直接用于协调和修复异常心肌细胞。它可能为治疗一些心脏病如心动过缓和心律失常提供了新的有效解决方案。它也可用于体内心肌组织的重建过程。 总结与展望 研究人员使用五种天然材料（包括甲壳素，纤维素，SF，RP和EW）开发出生物全可吸收的BN-TENG。这些该工作按照材料得失电子能力的不同，首次对物种天然材料的“摩电序”进行了排列，即EW> SF>甲壳素>纤维素> RP。通过采用不同材料（U-SF和M-SF）作为封装层，BN-TENG在体内和体外的工作时间可调控，从数天到数周不等。此外，通过采用不同的摩擦材料组合，BN-TENG在体外的输出电压和电流的范围分别可以达8-55 V和 0.08-0.6 μA，该电学输出性能可满足不同电子器件的用电需求。将BN-TENG作为心肌细胞跳动速率调节的刺激电压源，心肌细胞簇的跳动速率被成功增强，细胞收缩一致性得到进一步改善，该工作为心动过缓和心律失常等心脏疾病的治疗提供了新的治疗途径。BN-TENG在完成其功能后，可被SD大鼠完全降解吸收。综上所述，该工作开发的基于天然材料的生物全可降解摩擦纳米发电机（BN-TENG）具有巨大潜力作为电源驱动可植入医疗电子器件，在完成其既定任务后，可被生物体自行降解吸收，避免二次手术。 基金支持 这项工作得到了科技部国家重点研发计划（2016YFA0202702, 2016YFA0202703），国家自然科学基金（31571006, 81601629, 61501039），北京市拔尖人才（2015000021223ZK21），北京市自然科学基金（2182091和2162017）以及 中组部“顶尖千人”及其创新团队的经费支持。
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