专题综述

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1. 微纳米塑料暴露诱导神经退行性疾病的分子机制

冯一帆, 甘燕, 林欣蓉, 胡倩, 玄起泽, 陈超, 李辉

自然杂志 2026, 48 (4): 267-278. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.003

摘要（64）

PDF（pc）（3154KB）（93）

随着全球塑料产量的攀升，微塑料(MPs，尺寸<5 mm)与纳米塑料(NPs，尺寸<1 μm)已成为广泛环境污染物。近年研究证实，微纳米塑料(MNPs)可在脑组织中蓄积，通过氧化应激、线粒体功能障碍、神经炎症、蛋白质稳态失衡等机制诱导神经毒性，与神经退行性疾病进展密切关联。本文系统综述了MNPs的暴露途径、入脑转运机制及毒性分子通路，总结其与主要神经退行性疾病相关联的实验和流行病学证据，讨论当前研究局限与未来研究方向，旨在为MNPs的健康风险评估及防控对策制定提供参考依据。

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2. 集成电路行业废物资源化研究进展与展望

汪跃文, 邱若楠, 张恩光, 张悦, 刘强

自然杂志 2026, 48 (4): 279-289. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.004

摘要（62）

PDF（pc）（3124KB）（66）

随着国内集成电路产能持续扩张，芯片制造衍生的含氟废物、重金属固液废物、化学机械研磨(CMP)废物、废酸碱、有机废溶剂等危险废物的产量逐年增长。传统处理模式存在成本高、资源浪费、二次污染风险突出等问题，难以适应产绿色低碳发展需求。本文系统梳理集成电路主要废物流的产废特征与资源化禀赋，分类评述各类废物主流资源化工艺的适配特性与产业化进展，剖析当前技术体系存在的多组分杂质分离困难、再生产品纯度低、能耗高、行业标准缺失等核心瓶颈。研究结果表明，集成电路行业废物的资源化技术呈现显著分层特征：多数常规处置工艺已实现量产应用，而在氟资源深度提纯、稀土回收、有机废液精制等方面仍处于实验室及中试研究阶段。在多种废物协同资源化、再生产品跨行业利用方面存在研究短板。据此，本文从精细分离技术创新、耦合工艺构建、产业标准完善、智能管控升级等方面提出未来发展方向，以期为集成电路危险废物减量与高值资源化循环利用提供参考。

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3. 金属氧化物基移动源被动式氮氧化物吸附剂的现状与展望

梅懿, 高紫怡, 陈阿玲, 张登松

自然杂志 2026, 48 (4): 290-300. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.005

摘要（47）

PDF（pc）（4558KB）（36）

氮氧化物(NO_x)排放是移动源污染的关键来源，在柴油车冷启动阶段尤为突出，严重威胁环境与人体健康。被动式NO_x吸附剂(passive NO_xadsorber, PNA)是当前实现柴油车NOx低排放的有效措施。本文系统总结了金属氧化物基PNA材料的研究现状，重点讨论了二氧化铈基金属氧化物低温吸附NO_x的构效关系与性能改进策略，同时涵盖钴基、锰基及复合金属氧化物等其他体系的低温NO_x吸附性能与机制研究。文中详细阐述了NO_x以亚硝酸盐/硝酸盐形式存储分解的吸附-氧化-脱附机理和以金属离子络合物形式存储释放的吸附-络合-脱附机理。此外，还讨论了尾气组分(水、一氧化碳、碳氢化合物)、水热老化以及硫磷化学中毒对NO_x吸附-脱附行为的影响。最后提出了金属氧化物基PNA材料未来研究的主要挑战和发展方向。

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4. 赋能与跨越：人工智能在大气污染“感知-预测-溯源-调控”中的进展与挑战

谈佳妮, 李莉

自然杂志 2026, 48 (4): 301-314. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.006

摘要（59）

PDF（pc）（2606KB）（67）

空气污染是人类健康的重要威胁因素。中国大气污染治理形势正迈向气候变化背景下的大气复合污染协同防治，污染治理格局正经历从总量控制、质量控制向以健康为导向的风险防范的深刻转变。人工智能技术正逐步成为继外场监测、数值模拟、实验室研究之后，以数据驱动范式为核心的第四大关键研究手段。为系统厘清该领域的研究进展与应用前景，本文基于Web of Science与中国知网核心数据库，采用文献计量与系统综述相结合的方法，梳理了相关研究成果、演进特征与热点方向。结果表明，近年来人工智能在大气污染领域的研究发文量呈爆发式增长，研究模型历经传统机器学习、深度学习再到混合集成模型的迭代升级，人工智能赋能下的智慧感知、预测预报、机制挖掘、精准溯源与动态调控成为核心研究热点。人工智能虽能有效弥补传统技术短板，但仍存在数据集标准化体系缺失、物理可解释性薄弱、模型泛化能力不足以及极端复杂污染场景适配性较差等突出瓶颈。基于此，本文提出了人工智能与大气污染防治深度融合的未来重点突破方向，旨在为构建数智驱动的大气污染精准防控体系提供理论与技术指引。

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5. 自修复凝胶电解质在柔性超级电容器中的应用及展望

罗宇轩, 王姿, 吕丽萍

自然杂志 2026, 48 (4): 315-328. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.007

摘要（70）

PDF（pc）（2108KB）（27）

柔性超级电容器可在极端形变下稳定工作，并在受损后恢复性能，显著提升器件耐用性与可靠性。因此，其在智能可穿戴、柔性储能及人机交互等领域应用前景广阔。然而，在不牺牲其电化学性能前提下，同步实现优异柔性与高效自修复特性仍面临极大挑战。自修复凝胶电解质依靠动态可逆共价/非共价交联网络构筑凝胶骨架，兼具离子传输通道与受损后可逆重建的力学修复特性，为柔性超级电容器的构建提供了关键支撑。本文系统综述了自修复凝胶电解质基在柔性超级电容器中的研究进展，重点梳理了基于动态共价键与非共价键两大类自修复机制，并介绍其在凝胶电解质柔性超级电容器中的应用。同时，深入分析了结构与性能之间的关联，介绍典型体系设计及应用现状。此外，本文指出了当前存在的性能协同不足、环境稳定性弱、规模化制备难等问题，并对其机制创新、性能优化与器件集成方向进行了简要展望。

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6. 肝脏的秩序法则：肝小叶功能分区的分子逻辑与生理意义

叶鸿飞, 丁秋蓉

自然杂志 2026, 48 (3): 175-189. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.003

摘要（247）

PDF（pc）（2213KB）（300）

肝脏分区(liver zonation)是肝脏核心功能的空间组织原则，特指肝细胞沿门静脉至中央静脉轴呈现的基因表达与代谢功能的梯度分布。这一现象远非静态的解剖分区，而是一个受到精密调控的、动态的微环境适应系统。研究已揭示，分区的建立与维持依赖于Wnt/β-联蛋白等信号通路梯度及非实质细胞构成的微环境网络精密调控，使糖脂代谢、解毒、生物合成等关键功能在空间上被优化分配，是肝脏实现其复杂多样生化功能的关键架构基础。近年来，单细胞与空间多组学技术以前所未有的分辨率揭示了分区形成的分子蓝图。更重要的是，研究发现分区紊乱是多种肝脏疾病(如代谢功能障碍相关脂肪性肝病、肝纤维化、肝癌)发生发展的关键病理特征。因此，深入解析肝脏分区不仅能阐明肝脏生理，更为研究疾病机制提供了新范式，而靶向分区调控网络以恢复肝细胞功能空间秩序，已成为极具潜力的精准治疗新策略。本综述旨在系统阐述肝脏分区的解剖结构与分子基础、代谢特性及其在疾病中的重塑，从而为未来开发基于分区生物学的新型诊疗方案提供理论框架。

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7. 呼吸道病毒：1型糖尿病的关键环境诱因

罗宽森, 刘笑华, 超晨, 肖扬

自然杂志 2026, 48 (3): 190-196. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.002

摘要（124）

PDF（pc）（2803KB）（195）

1型糖尿病(T1D)是遗传与环境因素共同作用的自身免疫性疾病，近年来呼吸道病毒感染被视为其重要的环境触发因素。本文系统综述了呼吸道病毒感染与T1D发病的流行病学关联、潜在机制及防治策略。多项国际大型队列研究表明，流感病毒、SARS-CoV-2及人冠状病毒等呼吸道病毒感染可显著增加T1D风险，尤其在遗传易感儿童中。机制上，病毒可通过直接感染β细胞(ACE2依赖性入侵、坏死性凋亡)和间接激活自身免疫(分子模拟、旁观者激活、干扰素介导的胰岛素抵抗)双重途径推动疾病进程。此外，肠道-呼吸道轴紊乱、宿主遗传背景及暴露时机等因素可进一步增加T1D患病风险。临床上，呼吸道病毒感染相关T1D常表现为急性起病、高糖尿病酮症酸中毒发生率。针对性的防控策略包括高危人群疫苗接种、早期病毒监测、感染期血糖管理及免疫调节治疗。未来需加强人群研究，明确病毒特异性致病机制，构建基于环境监测的T1D防控体系。

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8. 阻塞性睡眠呼吸暂停与代谢综合征共病的病理生理机制

赖羽欣, 黎冰婵, 刘峰

自然杂志 2026, 48 (3): 197-204. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.004

摘要（110）

PDF（pc）（1748KB）（79）

阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA)与代谢综合征(metabolic syndrome, MetS)高度共病，共同构成代谢以及心血管疾病的重大风险。然而，二者复杂的双向相互作用及临床干预效果的异质性，难以用单一病理生理机制充分阐明。本文围绕OSA与MetS的双向关系，系统综述其关键病理生理环节，包括肥胖作为OSA的始动因素，以及间歇性低氧与睡眠结构异常作为OSA驱动代谢紊乱的核心机制。鉴于OSA与MetS在病理演进中均展现出显著的炎症特征与生物学年龄的老化倾向，本文进一步超越单向作用模型，从衰老与系统性炎症的视角，探讨二者共享的上游驱动机制。本文旨在为深入理解OSA-MetS共病的整合病理生理网络，并为进一步探索针对共同根源的综合管理策略提供新的理论框架。

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9. 减重代谢手术治疗代谢综合征的现状

顾希涵, 焦宇文, 周刚, 张书凡, 汤黎明

自然杂志 2026, 48 (3): 205-216. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.005

摘要（103）

PDF（pc）（3085KB）（22）

代谢综合征(MetS)已成为全球重大公共卫生问题，给社会带来沉重的健康和经济负担。减重代谢手术(MBS)作为治疗MetS的重要手段，不仅可实现快速且持久的体重减轻，也能显著改善其核心代谢紊乱。本文总结了MBS在MetS治疗中的应用现状，系统阐述常用术式的临床效果、优势与局限性，以期为MetS的个性化临床治疗提供参考。

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10. 昼夜节律与肥胖症：有无最好的生活时间？

黄荣凤, 周润超, 曹宇鑫, 张志辉, 李旻典

自然杂志 2026, 48 (3): 217-227. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.006

摘要（153）

PDF（pc）（4587KB）（125）

肥胖症是威胁人民生命健康的关键公共卫生问题，与生活方式的改变密切相关。现代社会生活方式存在着饮食时间延长、睡眠时间减少等昼夜节律紊乱，而昼夜节律是生命活动自发形成的24小时周期性振荡，影响糖脂代谢稳态。生物钟是昼夜节律的生物发生机制，由生物钟基因通过转录-翻译反馈环路形成的自主振荡系统。本文关注肥胖症的昼夜节律机制，在阐述生物钟的构造理论，分析肥胖症相关的环境节律因素如饮食、运动、睡眠等的基础上，介绍以下丘脑为代表的中枢生物钟与以脂肪组织为代表的外周生物钟相互作用，参与代谢性疾病发生发展的病理生理学机制。最后基于内在生物钟系统与饮食、运动等因素的相互作用，介绍了限时饮食在肥胖症防治中的基础与临床研究进展。在全社会聚焦体重管理的当下，个性化干预是防治肥胖的重要研发方向，而在研究与实践中考虑生物钟的影响，将为制定更加精准的肥胖症防治策略提供重要理论依据。

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11. 再生医学的前沿——人工智能赋能生物材料谱写精准医疗的未来

徐诗卉, 王永涛, 肖俊杰

自然杂志 2026, 48 (2): 99-106. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.003

摘要（250）

PDF（pc）（3188KB）（275）

生物材料是指专门为与生物系统相互作用而设计和制造的材料，应用于组织工程和再生医学等领域。这些生物材料具有特定的物理、化学和生物特性，具有良好的生物相容性。在再生医学领域，人工智能正以“新武器”之姿为生物材料研发注入精准化动能，成为推动精准医疗的关键力量。本综述系统探讨了人工智能在生物材料设计、降解及再生医学应用中发挥的作用。

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12. 人工细胞的构筑、功能化及其在生物医学中的应用

崔雅馨, 窦红静

自然杂志 2026, 48 (2): 107-121. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.005

摘要（371）

PDF（pc）（10286KB）（735）

人工细胞是一类具有活细胞结构或功能特性的人工微囊体，是连接无生命物质与生命系统的重要桥梁，其研究对于揭示生命起源机制与构筑新型生物活性材料均具有重要意义，正逐渐成为材料科学、化学与生物医学等多学科交叉领域的研究热点。本文系统综述了人工细胞的主要构筑方法与材料体系，包括脂质体囊泡、聚合物囊泡及无膜凝聚体等；总结了人工细胞功能化的主要方向，包括生长与分裂、新陈代谢和能量转移、信息交流和通信；重点讨论了其在生物医学领域的前沿应用，涵盖疾病诊断与药物递送、细胞仿生与功能模拟、合成生物学的生物反应器以及人工组织的构建等方面；指出人工细胞研究所面临的材料、结构与功能整合等挑战，并展望了其在智能医疗、合成生命与再生体系中的未来发展方向。

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13. 从分子到生命：点击化学与生物正交化学点亮生物医学未来

金彦佳, 陈雪瑞, 肖俊杰

自然杂志 2026, 48 (2): 122-128. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.006

摘要（184）

PDF（pc）（2282KB）（124）

卡罗琳•贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)、莫滕•梅尔达尔(Morten Meldal)、巴里•沙普利斯(K. Barry Sharpless)因在点击化学和生物正交化学方面的杰出工作获得2022年诺贝尔化学奖。点击化学涉及快速且不可逆地结合两个分子的反应，其中一些反应可以在活细胞内进行，却不影响体内正常的生化过程。这实现了人体中化学分子的“精准合成”，使得“活体合成药物”“体内3D打印组织”从概念走向临床。因此，始于有机合成的点击化学在细胞和癌症治疗中得到广泛的应用。本文具体介绍了点击化学与生物正交化学在精准成像、靶向治疗、基因工程和病毒疫苗等领域的应用。随着反应体系的不断优化和新反应的开发，它们将不断推动个性化医疗、新药研发、再生医学的发展。

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14. 润滑分子材料调节组织代谢的研究进展

阿地力江•阿布都苏, 崔文国

自然杂志 2026, 48 (2): 129-151. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.007

摘要（252）

PDF（pc）（25956KB）（171）

组织代谢稳态是维持组织结构与功能的基础，代谢失衡与众多疾病的发生发展密切相关。因此，调控组织代谢稳态已成为疾病干预的关键靶点。润滑分子材料凭借其独特的界面润滑性能与可设计的理化性质，不仅能减轻机械损伤，更能通过多维度调控策略主动干预组织代谢网络。本综述聚焦于不同润滑分子材料，深入剖析其调控组织代谢的多元化模式，并探讨它们在疾病中的应用，最后展望该领域面临的挑战与未来发展前景。

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15. 柔性生物电子材料在心脏疾病诊疗中的应用

汲广博, 赵国祥, 赵强

自然杂志 2026, 48 (1): 18-24. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.006

摘要（312）

PDF（pc）（1632KB）（150）

柔性电子作为一类创新性技术，可在柔性或可延展基底上构建有机/无机电子器件，在疾病的诊断与治疗中展现出巨大的潜力。柔性生物电子材料与心脏表面无缝贴合时，能够通过电子器件实时监测心脏容积、压力及电生理信号等关键参数，这对于缺血性心脏病、心律失常及心力衰竭等心脏疾病的精准诊断至关重要。此外，通过在柔性生物电子材料中集成电刺激与光刺激单元，心脏电生理治疗效果有望得到进一步优化。本文系统总结了用于心脏病诊疗的柔性生物电子材料的最新研究进展，并重点探讨了该领域当前面临的技术挑战及未来发展方向。

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16. 重获新声：生物材料助力听觉重生

许宝莹, 於得红, 冯炜, 陈雨

自然杂志 2026, 48 (1): 25-32. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.003

摘要（669）

PDF（pc）（4575KB）（420）

听觉系统通过耳蜗毛细胞、螺旋神经节神经元及其突触网络协同工作，实现外界声音的感知与传导。一旦这些关键结构受损，即会导致不可逆的感音神经性听力损失。尽管助听器和人工耳蜗在改善部分听力功能方面取得进展，但其对受损听觉感受器的修复作用仍十分有限。近年来，随着材料科学与生物医学工程的发展，生物医用材料在听觉系统再生领域展现出广阔前景。依托仿生结构构建、智能药物释放系统、生物催化性能及良好的组织相容性，该类材料有望实现对听觉细胞与神经结构的修复与重建，推动听觉功能的再生。本文围绕“失灵的声音接收器”，系统梳理当前生物医用材料在听觉修复中的研究进展与科学挑战，为感音神经性听力损伤的精准干预提供理论依据与新策略。

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17. 骨类器官：从仿生构建到精准医疗

张晨, 白龙, 苏佳灿

自然杂志 2026, 48 (1): 33-40. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.005

摘要（349）

PDF（pc）（3481KB）（235）

伴随着全球人口老龄化进程加速，骨质疏松症、骨关节炎、骨肿瘤等骨相关疾病发病率显著攀升，对公众健康和生活质量构成严重威胁，骨健康问题已成为全球公共卫生领域的重大挑战。传统二维细胞培养模型虽然在细胞增殖、分化及分子机制研究中具有操作简便和可控性优势，但其缺乏三维结构与复杂生理微环境，难以真实模拟体内骨组织的结构与功能。动物模型虽能在一定程度上再现人类生理特征，却受限于物种差异性、临床转化潜力有限以及伦理问题。骨类器官(bone organoid)作为类器官研究领域前沿成果，能在体外三维环境中通过干细胞自组织形成，高度模拟骨组织的结构与功能。相较于传统模型，骨类器官不仅在形态和功能上更接近真实骨组织，还能重现骨形成、血管化及免疫调节等关键生理病理过程，为研究骨发育机制、疾病发生机理及治疗策略提供更为精准的研究平台。本文系统梳理骨类器官发展历程与构建策略，并重点探讨其在疾病机制解析、骨缺损修复、药物筛选及个性化医疗等领域的应用前景，同时展望其在精准医疗与临床转化中的潜在价值。

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18. 金属-多酚在糖尿病伤口修复中的应用及挑战

梁潇丹, 杜继远, 冼彩虹, 吴钧

自然杂志 2026, 48 (1): 41-50. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.008

摘要（362）

PDF（pc）（2593KB）（558）

糖尿病是一种全球广泛流行的代谢性疾病，常伴随着微血管和大血管的并发症，其中糖尿病伤口是最为严重的并发症之一，显著影响患者的生活质量。目前，因临床使用的药物价格高昂、获取困难以及可能引发一系列副作用等问题，亟需寻找新型治疗方案。近年来，金属-多酚组装材料因其优良的生物相容性、抗氧化及抗炎的特性而受到越来越多的关注。本综述系统探讨金属-多酚在糖尿病伤口修复方面的研究进展。文章首先探讨糖尿病创面的异常微环境特征及其愈合障碍的机制，进而阐述不同金属-多酚体系的构建策略及其在改善创面微环境(如抗炎、抗氧化、促血管生成)中的具体应用，最后，深入分析该领域当前面临的技术挑战，并对其工程化设计与临床转化方向进行展望，旨在为新型糖尿病伤口修复材料的研发提供理论参考。

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19. 照亮微观战场的科学之光 ——用于可视化检测细菌的荧光探针

罗菲, 罗贤柱, 邢艳珑, 李高楠, 于法标

自然杂志 2026, 48 (1): 51-63. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.004

摘要（713）

PDF（pc）（1790KB）（596）

细菌感染给公共卫生领域带来重大挑战，开发快速、精准的检测技术对疾病防控具有重要意义。传统的培养法、PCR (polymerase chain reaction)和ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay)等方法存在耗时长、灵敏度有限且无法实时监测等缺点。荧光探针技术凭借其高特异性与高灵敏度，通过识别细菌靶标并产生荧光信号，实现对细菌的快速、可视化检测。本文系统综述了荧光探针的分子设计策略、发光机制及分类方法，重点分析了其在医疗诊断、食品安全和环境监测等领域的应用现状，并指出该技术在检测限、特异性及临床转化等方面仍面临的挑战。展望未来，多模态探针集成、人工智能辅助分析等创新方向将推动该技术向更智能、实用的方向发展。荧光探针技术为细菌相关问题的研究与防控提供了强有力的工具。

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20. 面向制药配药的智能双臂机器人及其关键技术研究进展

张辉, 孔垂旺, 李康, 陈为立, 陈波, 樊叶心, 江一鸣, 王耀南

自然杂志 2025, 47 (5): 330-349. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.002

摘要（896）

PDF（pc）（6352KB）（549）

医药行业是关乎国计民生的支柱产业。人工智能等技术的发展促进了智能双臂机器人在制药配药领域的广泛应用。智能双臂机器人为医药生产注入新的活力，但是也面临着问题和挑战。鉴于此，文章综述了智能双臂机器人在制药配药领域的最新研究进展。首先概述制药配药场景的特殊性、智能双臂机器人系统及其在制药配药中的核心挑战；其次，针对面向制药配药的智能双臂机器人所面临的瓶颈和挑战，分析与总结智能感知、自主调度、先进控制、具身智能等关键技术；最后，对面向制药配药的智能双臂机器人的未来发展趋势进行展望。

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