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生物医用量子点材料的研究进展 (1)

生物医用量子点材料的研究进展3

胡　朗,王德平,姚爱华,黄文旵

(同济大学材料科学与工程学院,上海200092)

摘要量子点是一种新型的荧光材料,由于独特的微观结构和物理、化学特性,使其在生物医学领域有广阔的应用前景。通过对近十多年来,有关含重金属的量子点制备技术、应用实例等的现状分析,提出了合成新颖的无重金属量子点即低毒性或生物兼容性量子点的重要意义和迫切性,介绍了合成低毒性或生物兼容性量子点的最新研究现状,并展望了今后的发展前景。

关键词

低毒性或生物兼容性量子点　制备　应用Progress in Study of Biomedical Q uantum Dots

HU Lang ,WAN G Deping ,YAO Aihua ,HUAN G Wenchan

(School of Materials Science and Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092)

Abstract Quantum dots (QDs ),with unique microstructure and physical chemistry properties ,is a kind of new fluorescent materials.It has extensive application f uture in biomedical field.Through analysing synthesis technologies and applied examples of heavy 2metal QDs ,the key implication and urgency of non heavy 2metal QDs ,lowly toxic and highly biocompatiable quantum dots ,are proposed.The recent progresses in synthesis and future development per 2spectives of non heavy 2metal QDs are also presented.

K ey w ords lowly toxic and highly biocompatiable QDs ,synthesis ,applications

　3上海科委纳米专项基金(0852nm05200);国家自然科学基金(50572072)　胡朗:男,1986年生,硕士研究生

0　引言

量子点(QDs )是指半径小于或接近激子波尔半径的半

导体纳米晶,又被称为“人造原子”。当颗粒尺寸接近或者小于激子波尔半径时,由于量子限域效应,其原有的连续能带结构发生分立、量子化,从而使其光学、物理和化学性能都发生显著变化。与传统的块体材料相比,量子点具有一系列优异的性能,如受光照射能激发出可见荧光,其激发光谱连续、发射光高度对称且狭窄、荧光峰位置可随量子点的物理尺寸和化学成分进行调控,因而有望取代有机染色剂而在生物荧光成像、生物大分子识别及其检测等方面得到广泛的应用[1]

。当前,量子点可作为荧光标记物示踪观察活细胞或组织的结构与活动乃至进行动物活体成像[2],量子点用于追踪药物颗粒在体内的走向和作用[3]等已被大量报道。此外,量子点在肿瘤细胞及癌症诊断影像[4]、DNA/RNA 、激素、毒

素、生物因子等生物大分子的识别与检测[5]

,以及在荧光共振能量转移[6]等方面的应用也越来越受到重视。

但是,这些被报道的量子点材料大多都是采用胶体化学方法在有机体系中合成,即用金属有机化合物在具有配位性质的有机溶剂环境中生长的纳米晶粒。这些纳米晶粒由于缺乏水溶性,因而不能直接用于生物医学上,需要对其表面进行复杂的改性和修饰。这不仅使其荧光性能显著降低,而且修饰剂不稳定,容易脱落[7]。此外,合成的量子点组成主

要是镉的氧族元素二元化合物CdE (E =S 、Se 、Te )及其核壳

结构(如CdSe/ZnS 核壳量子点)[8,9]

。Cd 是一种有剧毒的重金属元素,含Cd 量子点在生物标记过程中容易释放Cd 2+而损伤生物体。

针对含重金属量子点所存在的一系列问题,应积极开展低毒性或生物兼容性量子点材料的制备、结构和性能的研究[10,11]。低毒性或生物兼容性量子点具有不含重金属而且合成方法简单、条件温和、环境污染程度低等特点,因而必将成为未来量子点材料的发展方向。本文拟通过综述近期有关量子点材料的研究现状,在阐述发展低毒性或生物兼容性量子点材料的重要意义及其在生物医学领域中的应用前景的同时,提出当前解决低毒性或生物兼容性量子点存在问题的关键制备技术。

1　含镉量子点的研究现状

早期含镉量子点通常采用胶体化学方法在有机体系中合成。Murray 等[12]用二甲基镉和三辛基硒化膦作前驱体,将其依次注入剧烈搅拌的350℃的三辛基氧化膦(Trioc 2tylphosphine oxide ,TOPO )溶液中,合成了高荧光产率的CdSe 量子点,并采用尺寸选择沉淀法得到了单分散的CdSe 量子点。但是这样的量子点容易受杂质和晶格缺陷的影响,荧光量子产率很低。Hines 等[7]报道合成了核壳结构的CdSe/ZnS 量子点,利用纳米粒子的有效限域载流子效应使

其室温荧光量子产率达到了50%。但这些工作中使用的原料仍然为剧毒、易燃、昂贵和室温不稳定的二甲基镉,且当注入热的TOPO后,溶液中可能出现金属沉淀。为此,近年来人们已经开始采用无毒、稳定且价廉的共溶剂替代传统的TOPO等。如Yu Feng Liao等[13]用石蜡共溶剂替代TO2 PO,以油酸为反应介质合成了荧光性能较好的CdSe量子点。

然而,即便如此,这些在有机相中合成的量子点与生物环境总还有较多的不相容之处,不能直接应用于生物体系。为了提高这些有机相中制备的量子点的生物相容性,当前研究比较多的是直接对有机相中制备的量子点进行表面修饰。如Nie等[7]利用巯基与Zn原子之间的配位作用实现了CdSe/ZnS量子点表面与巯基乙酸(T GA)的连接,由于量子点表面的非极性分子被极性基团取代,因而有利于量子点与各种生物分子(如蛋白质、肽、核算等)共价连接,有效提高了有机相中获得的量子点的生物相容性。此外,Libchaber 等[14]还采用两性分子中憎水基团与量子点表面憎水基团相互作用交联的方法,来提高油相量子点的水溶性。但是这些方法的不足之处是容易使体系出现絮凝、荧光量子产率下降或制备技术复杂、费用昂贵等。为了改善量子点的水溶性,还可以用SiO2包覆量子点。如Kun Han等[15]用溶胶2凝胶法合成了SiO2包覆的Cd Te量子点。由于SiO2钝化了Cd Te量子点表面缺陷,与水溶液中的单个Cd Te量子点相比,被SiO2包覆的Cd Te量子点的稳定性得到了明显提高。又如Selvan等[16]用反相微乳液法合成了稳定性好且荧光效率较高(17%～20%)的SiO2/ZnS2Cd Te和SiO2/CdSe,并与MAA2CdSe和PA/ZnS2CdSe进行细胞毒性的比较。结果发现,SiO2包覆量子点对Cos7、IH3T3和Hep G23种细胞的毒性远小于同等条件下MAA/CdSe和PA/ZnS2CdSe的细胞毒性。他们认为毒性降低的主要原因是SiO2包覆有效抑制了CdSe降解。但SiO2包覆量子点的工艺仍然比较复杂,且容易使荧光效率明显下降。此外,SiO2表面存在许多小孔还可能导致量子点中有毒成分因氧化分解而泄漏。

除了应用量子点的包覆技术改善其性能外,当前还出现了许多有关直接在水相中合成量子点以改善其水溶性的研究报道[17,18]。直接在水相中合成量子点的方法主要有水相沉淀法、微波辐射辅助法、电化学沉淀法和光化学法等。这些方法因具有操作简单、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质可控、很容易引入各种官能团分子等特点而成为当前研究的热点。Rogach等[7]报道采用水相法合成的巯基乙醇和硫甘油包覆的Cd Te量子点有较高发光效率。Rui Yang 等[19]报道采用水热法,在100℃合成了三肽巯基谷胱甘肽稳定的Cd Te量子点。王琰等[8]用不同稳定剂(巯基乙酸(T GA)、巯基丙酸(MPA)、L2半胱氨酸(L2Cys)、32巯基21,22丙二醇(T G))在水相中合成了Cd Te量子点,并研究了不同合成条件对Cd Te量子点光学性质的影响,结果表明,n(Cd)∶n(Te)、溶液p H值、回流时间以及稳定剂的性质对Cd Te的光学性质有显著影响。

在水相合成量子点的过程中稳定剂对荧光性能有着重要的作用,不同稳定剂使量子点有不同的表面结构,从而有不同的荧光效率。理想的稳定剂应该具有良好水溶性、与量子点结合能力强、生物相容性好且在后期使用中容易与生物大分子(蛋白质或抗体)偶联等特点。目前,人们使用较多的稳定剂多为水溶性巯基试剂,其特点是操作简单、价格低廉、毒性小,标记生物分子时不需要进行相转移,且对量子点表面性质影响较小等。根据文献报道,使用巯基试剂作稳定剂已经可以制备荧光稳定、几乎覆盖整个可见光范围(500～700nm)的量子点,如Cd Te、CdSe、CdS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS等。常用的巯基类稳定剂有巯基乙醇、巯基羧酸、巯基乙酸、巯基丙酸、32巯基21,22丙二醇、22巯基乙胺、32巯基丙酸[7,8,19]。但是,最新的研究发现这些巯基试剂仍然存在着与量子点结合不稳定、易从其表面脱落而造成镉离子等重金属外析的危害[7]。

2　发展低毒性或生物兼容性量子点材料的重要性及其研究现状

由上述的分析讨论可知,有关含镉量子点的结构、性能和制备技术及其应用的研究已经取得了显著的进步,而且大量的探索性实验已经表明采用表面修饰技术或水相合成方法可以大大改善量子点的稳定性和安全性,但是依然不能完全消除量子点在使用过程中会分解出游离Cd2+的可能性,含镉量子点的生物安全性仍然没有得到根本的解决。如Guo 等[20]分别用Fuluronic68(F268)、溴代十六烷基三甲胺(CA TB)和十二烷基磺酸钠(SDS)修饰CdSe量子点,并比较了这3种量子点对Hep G2细胞活性的影响。研究结果表明,修饰后的3种量子点的生物安全性都得到了不同程度的改善,但仍然存在不同程度的细胞毒性,其中经F268修饰后的量子点的毒性小于经CTAB和SDS修饰后的毒性。Cho 等[21]比较了4种表面经过不同修饰的量子点(MPA2Cd Te、Cys2Cd Te、NAC2Cd Te和Cys2CdSe/ZnS)对人乳腺癌细胞增殖毒性的影响。实验结果表明,在10μg/mL质量浓度下暴露1h,MPA2Cd Te、Cys2Cd Te、NAC2Cd Te均对人乳腺癌细胞存在着明显的毒性,而Cys2CdSe/ZnS尽管对人乳腺癌细胞活性几乎没有影响,但由于正常细胞的耐受性明显低于癌细胞,因而仍然发生了对正常细胞的伤害。基于这些研究,许多学者提出了开展合成无重金属量子点即绿色量子点研究及其应用的思路。目前,应用于生物荧光检测的低毒性或生物兼容性量子点主要是ZnS、ZnSe和ZnO量子点。以下介绍这些年来有关绿色量子点的结构、性能和制备技术研究的新进展。

2.1　ZnS量子点

根据能带结构的不同,量子点可以分为2类:窄禁带量子点如CdSe(1.7eV)、Cd Te(1.5eV)等;宽禁带量子点如ZnS (3.6eV)、ZnSe(2.7eV)和ZnO(3.4eV)。ZnS是一种典型的Ⅱ2Ⅵ族半导体,属于宽禁带半导体材料。早期主要是将ZnS 外延生长在CdSe等量子点的表面,以构成一层或多层的宽带隙的无机材料,起到钝化内核表面缺陷的作用,从而提高其荧光效率。王德平等[17]利用非均相成核原理,在水溶液中

合成了CdSe/ZnS量子点。研究结果表明,ZnS壳层在CdSe 核量子点表面外延生长所构成的CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能明显优于单一CdSe量子点。谢颖等[22]用L2半胱氨酸(Cys)作稳定剂,合成了水溶性的CdSe/ZnS量子点,吸收光谱和荧光光谱分析也表明CdSe/ZnS量子点比单一CdSe量子点有更优异的荧光特性。但是将ZnS单独作为量子点材料来研究的工作最早是由Hui Li等[10,11]提出的,他所在的研究小组最早报道了用32巯基丙酸(MPA)作稳定剂在水相中合成ZnS量子点。此后,该小组又用32巯丙基三甲氧基硅烷(MPS)作稳定剂在类似的实验条件下合成ZnS量子点。与32巯基丙酸(MPA)包覆的量子点相比,MPS包覆的量子点荧光量子产率更高,最大值可达42%,其原因是MPS 包覆的量子点表面有大量负电荷可以有效地阻止量子点团聚,而且与MPA相比,MPS受光照时的稳定性更好,不容易从量子点表面脱落。他们进一步研究发现这种量子点具有很好的稳定性,在室温和实验室正常光线下,其荧光量子产率可以保持50天或更久不变。即便在去离子水或磷酸盐缓冲生理盐水内浸泡也有很好的稳定性,而且受紫外线照射长达3h不被氧化,显示了其在生物医学方面所具有的特殊作用。Li等[23]用在水相中合成的半胱氨酸包覆的水溶性ZnS 量子点作荧光探针研究了小牛胸腺DNA和鱼精DNA 2种核酸体系。此探针的检测精度相当高,对应的检出限分别为32.9ng/mL和24.6ng/mL,显示出良好的应用前景。

2.2　ZnSe量子点

ZnSe量子点是一种宽禁带半导体材料,其禁带宽度为2.7eV(460nm),能发射蓝色可见光。由于ZnSe量子点无毒,生物相容性好,因而也受到了研究者的重视。ZnSe量子点可以在水相中直接合成,但其荧光量子产率不超过1%,没有什么实用价值。为此,诸多的研究者先后采取了一系列的手段,如优化实验条件及光照后处理等方法来提高ZnSe量子点的荧光效率。Shave等[24]用100W的氙灯对水相中合成的、T GA稳定的ZnSe量子点溶液进行光照处理,其荧光量子产率得到显著提高。此后,李舒艳等[25]在Shave所做工作的基础上做了更加详细的研究,他们在水相中以巯基乙酸(T GA)为稳定剂,通过Zn2+和Na HSe反应合成了ZnSe量子点。虽然新合成的ZnSe几乎无荧光,但是经过紫外线照射处理后呈现强的带边发射,显著提高了其荧光量子产率。究其原因是紫外光可以诱导键合在ZnSe表面的T GA发生光解产生S2-,并与溶液中过量的Zn2+作用在ZnSe表面生成ZnS壳层。电镜实验结果发现经紫外光照射处理后ZnSe 粒径显著增加,证明在ZnSe表面形成了ZnS壳。

2.3　ZnO量子点

ZnO量子点也是一种宽禁带半导体材料。ZnO的结构为六方晶体纤锌矿结构,晶格常数a=3.249,c=5.206。ZnO晶胞中每个Zn原子与4个O原子按四面体分布,室温下其禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,比室温热离化能(26meV)大很多,激子不易发生热离化。由于具有高束缚能的激子更容易在室温下实现高效率的受激发射,与ZnSe(22meV)、ZnS(40meV)相比,ZnO是一种室温下优良的紫外发光材料。ZnO量子点在水相中的光学稳定性和水溶性很差,因此直接应用将不符合生物检测的要求而难以被推广应用,但可以通过表面修饰解决这些问题,目前这方面的研究热点是用不同稳定剂修饰ZnO量子点。如庄稼等[26]首次报道了利用32巯丙基三乙氧基硅烷包覆ZnO量子点,合成了水溶性ZnO量子点。他们还采用SiO2包覆ZnO荧光量子点,使其荧光发射峰峰形对称,没有明显的红移拖尾,半峰宽仅为46nm。Huanming Xiong等[27]合成了能发射蓝色荧光的ZnO@聚合物核壳型量子点如ZnO@PMMA(聚甲基丙烯酸盐)和ZnO@PS(聚苯乙烯)。有机物在新合成的ZnO 表面通过自由基聚合生成聚合物壳层,大大增强了ZnO对光的稳定性和荧光量子产率。他们研究发现用聚合物包覆ZnO可以改变其能带结构而使其发射不同波长的荧光,有利于拓展ZnO的应用领域。

2　结语

虽然当前对低毒性或生物兼容性量子点的研究已经取得了很多成果,但还有一些关键问题没有解决,主要体现在以下2个方面。

(1)低毒性或生物兼容性量子点性能的问题。已经报道的低毒性或生物兼容性量子点的发射光谱集中在紫外和蓝色波段而且荧光量子产率较低,显然远不能满足实际应用要求。以后的研究重点应着眼于扩宽低毒性或生物兼容性量子点的发射波长范围及提高其荧光性能。

(2)低毒性或生物兼容性量子点应用方面的问题。虽然低毒性或生物兼容性量子点有良好的生物相容性,安全程度较高,但是由于其使用过程将涉及到较多的生物环境问题,这些复杂环境将如何对量子点的荧光性能和稳定性产生影响、量子点在生物体内的代谢过程机理又是如何进行的也都需要作更深入的系统研究。

随着对低毒性或生物兼容性量子点的性能、制备手段及应用研究的不断深入,上述一些问题将得到有效地解决。低毒性或生物兼容性量子点材料也将为人类生命健康事业做出应有的贡献。

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27Xiong Huanming,Xie Dongping,Guan Xiaoyan,et al.Water2 stable blue2emitting ZnO@polymer core2shell microspheres [J].J Mater Chem,2007,17:24

(责任编辑　王　炎)

理化所在纳米材料增强酶生物传感器研究方面取得新进展在国家自然科学基金重点项目的支持下,由中科院理化技术研究所唐芳琼研究员带领的纳米材料可控制备与应用研究组在纳米增强的酶生物传感器研究方面取得重要进展。

纳米材料由于具有高比表面积、高表面活性及小尺寸等特性使它对外界环境,如温度、光、电、气压等十分敏感,外界环境的改变会迅速引起表面或界面粒子价态和电子运输的变化。利用这些显著变化可以组装传感器,其特点是响应速度快,灵敏度高,选择性优良。

唐芳琼带领的研究组分别将金属纳米颗粒、半导体颗粒和棒状材料引入到酶生物传感器的组装研究中,都得到了显著的增强效果。此次报道的研究成果是采用四氧化三铁纳米颗粒构建高灵敏度葡萄糖生物传感器,实验结果显示传感器线性范围为6×10-3～2.2mmol,灵敏度达11.54μA?cm-2/mmol。与以往研究不同的是,由于磁性纳米颗粒具有类似过氧化氢酶的作用,在酶生物传感器中能够更好地促进电子传递,从而提高电极的电流响应。研究表明该生物传感器具有良好的抗干扰性,在实际血清的检测中表现出很好的检测效果,与现有临床方法检测结果相比,标准偏差均在3%以内,有很强的实用性。因此,本项研究成果有助于进一步促进生物传感器向超微型化、智能化、实用化发展。

(来源:中科院理化技术研究所)

生物医用材料详解

2011–2012学年第2学期生物医用材料期末论文题目：壳聚糖生物材料的研究进展姓名：黄清优学号： 20090413310072 专业： 09材料科学与工程学院：材料与化工学院任课教师：曹阳王江唐敏完成日期： 2012年6月7日

壳聚糖生物材料的研究进展黄清优（海南大学材料科学与工程专业海口570228）摘要：壳聚糖作为一种新型天然生物材料，越来越成为国内外研究热点。本文对近年来壳聚糖改性方面的研究进展及其在生物医学方面的应用进行了综述，并对壳聚糖的发展趋势进行了展望。关键词：壳聚糖；化学改性；应用；生物材料 The Research Progress of Chitosan Biomaterial Qingyou Huang (Department of Material Science and Engineering Hainan University Haikou 570228) Abstract: Chitosan, as a kind of novel natural biomaterials, increasingly becomes a research pot at home and abroad. This paper summarized the progress in chemical modification of chitosan，and application of it in biomedical fields recently. At last, the developing trend of chitosan was predicted. Keywords: chitosan; chemical modification; application; biomaterial 1前言壳聚糖是一种新型的天然生物医用材料。虾、蟹类作为壳聚糖的原料，在我国具有分布量大，资源丰富的特点，从环保、经济可持续发展的角度来考虑，壳聚糖作为一种天然的材料，不仅无毒、无污染，而且还具有很好的生物降解性和相容性。因此非常有必要加大对壳聚糖的研究，以开发更多的产品[1,2]。由于壳聚糖安全性良好，且具有可降性和组织相容性，在医药领域具有很高的应用价值。但壳聚糖存在水溶性、稳定性、力学性能差等缺点，在一定程度上使其应用受到很大限制。对壳聚糖进行化学改性，可改善其物理、化学性质，拓宽了壳聚糖及其衍生物的应用领域，是近几年壳聚糖研究的热点之一。文章综述了近几年壳聚糖化学改性方面的研究进展，及其在生物医用方面的应用[2,3]。

膜材料发展前景与展望

膜材料发展前景与展望一、国内外经济对膜产业的重大需求近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％

以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。

生物医用材料探究进展

医用羟基磷灰石的研究进展摘要：羟基磷灰石(HA)是人体骨、牙无机组成的主要成分，组成生物体骨、牙组织的磷灰石晶体为纳米级、低结晶度、非化学当量和被多种离子的置换的针状纳米微晶．纳米羟基磷灰石由于与生物硬组织结构成分相似，以及在结构上的可模拟性，在生物医用材料研究中占据着重要的地位，并以各种应用形式出现在各类医学研究中。羟基磷灰石[Calo(P04)6(0H)2】(hydroxyapatite，HAp)是一种生物活性材料，具有独特的生物相容性，是人体和动物骨骼、牙齿的主要无机成分【I】，基于HAp良好的生物活性以及生物相容性，使其成为理想的硬组织替代材料，广泛应用于硬组织修复、药物载体和抗肿瘤活性的研究。关键词：羟基磷灰石；特性；医用功能前言：生物材料是生命科学和材料科学的交叉边缘学科，成为现代医学和材料科学的匿要领域之一．预计生物材料的发展将成为21世纪国际经济的主要支柱产业之一。生物医学材料的历史与人类的历电一样漫长，最初人们用木、金属、动物牙齿作为牙齿种植修复的材料．到19世纪，金、镀、锦等开始用T-口腔修复中，而陶瓷作为骨种植材料具有意义的研究是smitll在20世纪印年代开始的。70年代玻璃陶瓷、羟基磷灰石等进入n舱临床以后，把口腔种植修复推向丁新阶段，特别是80年代以来各种复合材料的H}现，使几腔种植的临床应用更加广泛。纳米羟基磷灰石是人体骨、牙无机组成的主要成分，具有骨引导作用，在较短的时间内能与骨坚固结合，结合了生物材料和纳米材料的优点，临床已广泛应用，在生物医用材料中也占据着重要的地位．羟基磷灰石(HA)具有骨引导作用，在较短的时间内能与骨坚固结合，临床已广泛应用．生物体内天然羟基磷灰石以纳米晶体的形式存在，为65～80 nm的针状结晶体．根据“纳米效应”理论，单位质量的纳米级粒子的表面积明显大于微米级粒子，使得处于粒子表面的原子数目明显增加，提高了粒子的活性，十分有利于组织的结合．目前人工合成的纳米羟基磷灰石直径在1—100 nm之间，钙磷比值约为1．67，因而与人骨的结构和成分很相似，是一种理想的组织植入材料．然而以羟基磷灰石作为骨植入材料因强度偏低，尤其是脆性太大尚难直接应用于人体承载部位。正文：羟基磷灰石概念：羟基磷灰石制备方法：1.高温分解法2．煅烧磷酸钙法3．干法合成4．湿法合成：

医学细胞生物学期末复习资料

医学细胞生物学期末复习资料第一章绪论一、A型题 1. 世界上第一个在显微镜下看到活细胞的人是 A. Robert Hooke B、Leeuwenhoek C、Mendel D、Golgi E、Brown 2. 生命活动的基本结构和功能单位是 A、细胞核 B、细胞膜 C、细胞器 D、细胞质 E、细胞 3. 被誉为十九世纪自然科学三大发现之一的是 A、中心法则 B、基因学说 C、半保留复制 D、细胞学说 E、DNA双螺旋结构模型 4. 细胞学说的提出者是 A、Robert Hooke和Leeuwenhoek； B、Crick和Watson； C、Schleiden和Schwann； D、Sichold和Virchow； E、以上都不是二、X型题 1. 当今细胞生物学的发展热点集中在_______等方面 A、细胞信号转导 B、细胞增殖及细胞周期的调控 C、细胞的生长及分化 D、干细胞及其应用 E、细胞的衰老及死亡 2. ______促使细胞学发展为分子细胞生物学 A、细胞显微结构的研究 B、细胞超微结构的研究 C、细胞工程学的发展 D、分子生物学的发展 E、克隆技术的发展三、判断题 1. 细胞生物学是研究细胞基本结构的科学。 2. 细胞的亚显微结构是指在光学显微镜下观察到的结构。 3. 细胞是生命体的结构和生命活动的基本单位。 4. 英国学者Robert Hooke第一次观察到活细胞有机体。 5. 细胞学说、进化论、遗传学的基本定律被列为19世纪自然科学的“三大发现”。四、填空题 ?细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。?1838年，施莱登和施旺提出了细胞学说，认为细胞? ?是一切动植物的基本单位。 ?1858年德国病理学家魏尔肖提出一切细胞只能来自原来的细胞的观点，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。第二章细胞的起源及进化一、A型题 1. 由非细胞原始生命演化为细胞生物的转变中首先出现的是 A、细胞膜； B、细胞核； C、细胞器； D、核仁； E、内质网 2. 在分类学上，病毒属于 A、原核细胞 B、真核细胞 C、多种细胞生物 D、共生生物 E、非细胞结构生物 3. 目前发现的最小的细胞是 A、细菌 B、双线菌 C、支原体 D、绿藻 E、立克次氏体 4. 原核细胞和真核细胞都具有的细胞器是 A、中心体； B、线粒体； C、核糖体； D、高尔基复合体； E、溶酶体 5. 一个原核细胞的染色体含有 A、一条DNA并及RNA、组蛋白结合在一起； B、一条DNA及组蛋白结合在一起； C、一条DNA不及RNA、组蛋白结合在一起； D、一条以上裸露的DNA； E、一条以上裸露的DNA及RNA结合在一起 6. 关于真核细胞，下列哪项叙述有误 A、有真正的细胞核； B、体积一般比原核细胞大； C、有多条DNA分子并及组蛋白结合构成染色质； D、遗传信息的转录及翻译同时进行； E、膜性细胞器发达 7. 下面那种生物体属于真核细胞 A、酵母 B、蓝藻 C、病毒 D、类病毒 E、支原体 8. 下列哪种细胞属于原核生物 A、精子细胞 B、红细胞 C、细菌细胞 D、裂殖酵母 E、绿藻 9. 原核细胞的mRNA转录及蛋白质翻译 A、同时进行； B、均在细胞核中进行； C、分别在细胞核和细胞质中进行；

《生物医用材料》论文

《生物医用材料》课程论文生物医用材料的发展与应用姓名学院专业学号指导教师２０15年５月１6日

生物医用材料的发展与应用摘要：随着社会文明进步、经济发展和生活水平日益提高,人类对自身的医疗康复事业格外重视。生物医用材料是近年来发展迅速的新型高科技材料,生物医用材料的应用对挽救生命和提高人民健康水平做出了重大贡献,随着现代医学飞速发展不断获得关注,发展前景广阔。本文主要介绍了近年生物医用材料的发展状况、分类以及在医学上的一些应用。关键词:生物医用材料；发展;应用 The development and apｐliｃatｉon of biomedicalｍatｅriａ lｓ Abｓｔrａct：Ｗｉtｈthｅｐrogresｓｏf sｏcial cｉｖilｉzatｉon,economic deｖelｏpmｅｎt and the improｖemeｎt of tｈe lｉvｉnｇleveｌ,the ｃａuse of human mｅdｉcａｌreｈabiｌｉtaｔion for thｅir aｔteｎtion.Biｏｍｅdｉｃaｌmateｒｉalsｉｓa newｈｉgh-tｅｃhｍａｔerial develｏped raｐidly in rｅceｎt years，the applicatｉon oｆｂiomedｉcal ｍａｔerials has madｅｇrｅat contrｉｂutioｎto savｅｌives and imｐｒoveｐeoｐlｅ'ｓｈｅalｔh levｅl,alｏng ｗith t ｈe rａpid develoｐｍenｔof modｅrｎmeｄicinｅhas gaｉned attentiｏn，bｒoad prｏspectｓfor develｏpｍeｎｔ.Ｔｈｉｓpaper mainｌy ｉntｒｏduces tｈeｓtatus aｎd deｖelopmeｎt of biomｅdicaｌmateriａls,claｓsifｉcａtion and aｐｐｌiｃａｔｉoｎin mｅdiｃｉne. Keywｏrd:Ｂiomｅdｉcaｌmａｔeriａls; Develoｐｍenｔ；Apｐlication

生物医用高分子材料研究进展及趋势

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势

学院名称：材料科学与工程专业班级：金属1302 学生姓名：钱振指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月生物医用高分子材料的研究及发展趋势钱振学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗

器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。

生物医用材料产业发展现状及思考

生物医用材料产业发展现状及思考生物医用材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，与人类的健康息息相关。随着经济发展水平提高，大健康概念日趋升温，加之当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，当代生物医用材料产业已经成为快速发展的高科技新兴产业。一、生物医用材料及其产业概述生物医用材料又称为生物材料，其传统领域主要包括支持运动功能人工器官(骨科植入物、人工骨、人工关节、人工假肢等)，血液循环功能人工器官（人工血管、人工心脏瓣膜等），整形美容功能人工器官、感觉功能人工器官（人工晶体、人工耳蜗等）等，新型领域主要包括分子诊断、3D打印等。生物医用材料的特征主要包括：安全性、耐老化、亲和性，及物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。同时，便于消毒灭菌、无毒无热源，不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料，其要求各有侧重。其产业特征包括：低原材料消耗、低能耗、低环境污染、高技术附加值，高投入、高风险、高收益、知识与技术密集。二、生物医用材料及其产业发展现状（一）市场分析

2016年全球生物医用材料市场规模为709亿美元，预计2021年将达到1491.7亿美元，2016～2021年的复合年增长率为16%。骨科植入材料和心血管材料是生物医用材料市场占比最高的两个细分领域，其中骨科植入材料占据了全球生物医用材料市场的头把交椅，市场占有率为37.5%。心血管材料占据生物医用材料市场的36.1%。其他的主要细分领域还包括牙科材料、血液净化材料、生物再生材料和医用耗材。（二）竞争态势全球生物医用材料和制品持续增长，美国、欧盟、日本仍然占据绝对领先优势。2015年，在全球医疗器械生产和消费方面，美国、欧盟、日本的市场占比分别为41%、31%和14%。美国的生物医用材料产业集聚于技术资源丰富的硅谷、128 号公路科技园、北卡罗来纳研究三角园，以及临床资源丰富的明尼阿波利斯及克利夫兰医学中心等；德国聚集于巴州艾尔格兰、图林根州等地区；日本聚集于筑波、神奈川、九州科技园等。图1：主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比例分析

纳米生物医用材料的进展研究样本

生物医用材料的研究进展生物医用材料是用来对于生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料, 它是研究人工器官和医疗器械的基础, 己成为材料学科的重要分支, 特别是随着生物技术的莲勃发展和重大突破, 生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。研究动态迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种 ,医学临床上广泛使用的也有几十种 ,涉及到材料学的各个领域。当前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下寻找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料, 具体体现在以下几个方面: 1. 提高生物医用材料的组织相容性途径不外乎有两种, 一是使用天然高分子材料, 例如利用基因工程技术将产生蛛丝的基因导入酵母细菌并使其表示; 二是在材料表面固定有生理功能的物质, 如多肽、酶和细胞生长因子等, 这些物质充当邻近细胞、基质的配基或受体 ,使材料表面形成一个能与生物活体相适应的过渡层。 2. 生物医用材料的可降解化组织工程领域研究中 ,一般应用生物相容性的可降解聚合物去诱导周围组织的生长或作为植入细胞的粘附、生长、分化的临时支架。其中组织工程材料除了具备一定的机械性能外, 还需具有生物相容性和可降解性。英国科学家创造了一种可降解淀粉基聚合物支架。以玉米淀粉为基本材料, 分别加入乙烯基乙烯醇和醋酸纤维素 ,再分别对应加入不同比例的发泡剂 (主要为羧酸 ), 注塑成型后就能够获得支撑组织再生的可降解支架。 3. 生物医用材料的生物功能化和生物智能化利用细胞学和分子生物学方法将蛋白质、细胞生长因子、酶及多肽等固定在现有材料的表面 ,经过表面修饰构建新一代的分子生物材料 ,来引发我们所需的特异生物反应 ,抑制非特异性反应。例如将一种名叫玻璃粘连蛋白 (ＶＮ)的物质固定到钛表面, 发现固定ＶＮ的骨结合界面上有相对多的蛋白存在。4．开发新型医用合金材料

纳米材料研究现状及应用前景要点

纳米材料研究现状及应用前景摘要：文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法，综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域，并简单展望了纳米科技在未来的应用。关键词：纳米材料；纳米材料制备；纳米材料性能；应用 0 引言自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料，制备方法及应用领域日新月异。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，包括纳米粉体( 零维纳米材料，又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒，一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟，是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，如纳米碳管，可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜；致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料，主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复

医学生物学复习资料

医学生物学解答题 (一)蛋白质的结构单位是什么?它的结构特点是什么？氨基酸每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。（四）蛋白质的空间结构包括哪几级结构？在哪级结构上表现出生物学活性？一二三四级结构；三级结构（六）蛋白质的变构与变性？蛋白质的变性在医学上有何重要用途？变构:在生物体内复杂多变的环境中，某些代谢中间物或变构剂能是蛋白质的构象发生轻微变化，从而使其生物活性发生改变，使其更有效地完成生理功能。这种通过蛋白质构象变化而实现调节功能的现象，称为变构或变构调节。变性:蛋白质分子受到某些物理因素，如高温、高压、紫外线照射等，或化学因素，如强酸、强碱、有机溶剂等的影响时，空间结构发生破坏，理化性质改变，生物活性丧失，这一过程称为蛋白质的变性。变性作用：当在保存蛋白质制剂，如酶、血清、疫苗时，需要低温保存，以防止蛋白质的变性，而当用高压、高温、紫外线照射等方法消毒杀菌时，可使病原微生物的蛋白质变性。（七）酶的化学本质及特性是什么？酶的化学本质：大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。酶的特性:1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。5、活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等。 6.有些酶的催化性与辅因子有关。7.易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。（八）核酸的基本结构单位是什么？磷酸、戊糖、碱基是如何构成核苷酸的？核酸的基本结构单位是核苷酸。核苷中戊糖5’位碳上的羟基（—OH）和磷酸上的氢（—H）结合，脱掉一分子的水，形成的化合物，称为核苷酸，即单核苷酸，其连接键为磷酸酯键。（九）什么是3，-5，磷酸二酯键？什么是多核苷酸的5，端和3，端？是由前一个核苷酸戊糖3’碳位上的羟基与后一个核苷酸戊糖5’碳位磷酸上的氢结合，在核酸聚合酶的催化下，脱掉一分子连接而成。在戊糖5’碳位上油磷酸基游离者，称为5’端，即首段。而戊糖3碳位上油羟基游离者，称为3端，即尾端。（十三）DNA的功能？ DNA是遗传物质，是遗传信息的载体。在遗传信息的传递过程中，DNA分子要进行自我复制，然后经过细胞分裂，将遗传信息传给子代细胞，并且在子代细胞中，DNA分子中的遗传信息经过转录、翻译，才能表达出相应的遗传性状。：1.DNA的半保留复制。2.DNA的转录。 (十四) RNA的种类有哪些?它们的结构特点和功能？ tRNA（转运RNA）, rRNA（核糖体RNA）, mRNA（信使RNA）。还有核酶和微小RNA等。功能：mRNA 从细胞核内的DNA分子上转录出遗传信息。并带到细胞质的核糖体上，作为合成蛋白质的模板。 tRNA 是识别被激活的氨基酸，合成氨酰-tRNA复合体，并借自身的反密码子与mRNA上的密码子‘咬合’，将携带的氨基酸运输到核糖体，供合成蛋白质需要。

我国生物医用材料现状

我国生物医用材料现状我国是生物医用材料和器械的需求大国，医疗保健服务人口基数大，医疗费用近十年平均增长率近20%，远远高于同期国民经济增长率，已逐渐成为社会和公民的沉重负担。因此，利用现代高科技，加速生物材料及制品的开发，解除千百万患者的痛苦，提高生活及健康水平，无疑是非常有意义的，也是社会发展的呼唤。生物材料及制品投入产出比高，经济效益十分显著，易于形成科技经济一体化发展，并可带动相关产业的改造。加速生物材料科技经济一体化发展，对于我国参与世界经济发展竞争具有重要意义。但我国生物医用材料产业基础薄弱，生物医用材料及器械产品单一，技术落后，科研与产业脱节，70-80%要依靠进口。目前，植入体内的技术含量高的生物医用材料产品约80%为进口产品。常用的生物医用材料产品约20%为进口产品，2002年进口产品约100亿元人民币，此外还有大量的医用级原材料大多需要进口。同时，我国材料加工工艺差距较大，基础研究水平不高，这些都直接制约了新技术和新材料的开发和应用，加之资金及合作单位等原因造成生物医用材料科研成果难于产业化。在我国，药品和医疗器械产值的比例约为10：2.5，远远落后于国际上的比例（10：7）；而我国在世界生物材料及制品市场中所占份额不足3%。这意味着我国生物材料产业今后将直接面临着世界市场的竞争、限制和压力。近年来随着国内高新技术发展，医疗器械产业的面貌变化很大。在2002年材料类医疗器械产值约300亿人民币，目前每年以10-15%的速度递增，预计到2010年可达600亿人民币，2020年可达1500亿元人民币。随着我国经济的发展，特别是广大农村和西部地区的生活水平提高，对生物医用材料需求可能会大于这些预测产值。十几亿人口医疗保健需求的巨大压力与我国生物材料、医疗器械及制药工业的薄弱基础形成了尖锐矛盾。这对于我国的经济、社会发展来说，既是难得的机遇．又是一个巨大的挑战。目前，我国已取得了一批具有自主知识产权的技术项目，并逐步形成了生物医用材料的研发机构和团队。涉及到生物医用材料的学会及协会组织有中国生物医学工程学会生物医用材料分会、中国人工器官学会、北京生物医学工程学会、上海市生物医学工程学会生物医用材料专业委员会、四川省生物医学工程学会、重庆市生物医学工程学会、中国生物复合材料学会和中国生物化学与分子生物学会等。目前，国家已经建立与生物医用材料相关的各类国家重点实验室及研究中心十余家（见表1）。中国科学院系统的金属所、硅酸盐所、化学所、大连化物所、长春应化所和成都有机所都有专门从事生物医用材料研发的团队和学术带头人；同时在北京、天津，上海、广州、武汉、成都、西安也已逐步形成了基于各地区主要大学和研究机构的生物医用材料研发团队和学术带头人。已取得具有自主知识产权的技术项目有：羟基磷灰石涂层技术、聚乳酸及可吸收骨固定和修复材料、胶原和羟基磷灰石复合骨修复材料、自固化磷酸钙材料、介入支架材料、纳米类骨磷灰石晶体与聚酰胺仿生复合生物活性材料、氧化钛和氮化钛涂层技术、免疫隔离微囊材料、壳聚糖防粘连材料、海藻酸钠血管栓塞材料。表1 国内主要研究机构及重点研究方向机构名称重点研究方向

医用高分子材料论文

医用高分子材料高分子材料科学与工程，高材1006班，王中伟，摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料．医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。正文：

透明导电薄膜的研究现状及应用

透明导电薄膜的研究现状及应用李世涛乔学亮陈建国（武汉华中科技大学模具技术国家重点实验室）摘要：综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。关键词：透明导电，薄膜，平均透光率，ITO，电导率 1 前言透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物膜占主导地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。氧化铟锡（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ简称为ＩＴＯ）薄膜、氧化锌铝（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，简称ＡＺＯ）膜都是重掺杂、高简并ｎ型半导体。就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。金属氧化物透明导电薄膜（ＴＣＯ：ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的缩写）的研究比较早，Ｂａｋｄｅｋｅｒ于１９０７年第一个报道了ＣｄＯ透明导电薄膜。从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣，因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。１９５０年前后出现了硬度高、化学稳定的ＳｎＯ２基和综合光电性能优良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，并制备出最早有应用价值的透明导电膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。ＺｎＯ基薄膜在２０世纪８０年代开始研究得火热。ＴＣＯ薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶；晶粒取向单一，目前研究较多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。１９８５年，ＴａｋｅａＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙａｔａ首次用汽相聚合方法合成了导电的ＰＰＹ－ＰＶＡ复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域，更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体／绝缘体／半导体（ＳＩＳ）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。由于ＩＴＯ薄膜材料具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管（ＴＦＴ）制造、平板液晶显示（ＬＣＤ）、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用，形成一定市场规模。制备透明导电薄膜的方法很多：物理汽相沉积（ＰＶＤ）（喷涂法、真空蒸发、磁控溅射、高密度等离子体增强（ＨＤＰＥ）蒸发、脉冲激光沉积（ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＰＬＤ）技术、化学汽相沉积（ＣＶＤ）、原子层外延（ＡＬＥ）技术、反应离子注入以及溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）技术等。然而，适合于批量生产且已经形成产业的工艺，只有磁控溅射法和溶胶－凝胶法。特别是，溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜，而被广泛应用于显示器件中ＩＴＯ薄膜的制备。美欧和日本均在发展ＩＴＯ产业，其中日本夏普、日本电气和东芝三大公司都在其工厂内开发ＩＴＯ薄膜。深圳几家导电玻璃公司在进口和国产生产线上制造ＬＣＤ用导电玻璃。而ＡＺＯ薄膜由于其在实用上还有许多问题，现在还处于研究阶段。综上所述，ＩＴＯ薄膜性能优异，制

生物医用纺织材料及其器件研究进展

生物医用纺织材料及其器件研究进展生物医用纺织材料是生物医用材料的重要组成部分，是以纤维为基础、纺织技术为依托、医疗应用为目的的医用材料，用于临床诊断、治疗、修复、替换以及人体的保健与防护。生物医用纺织材料是纺织与材料、生物、医学及其他相关基础学科深度交叉融合产生的一类医用材料，其产品是医疗器械的一个重要组成部分，由各级食品药品监督部门监管。与服用和家用纺织品相比，生物医用纺织品研发流程长，产品审批手续复杂，故新产品注册上市所需时间更长。生物医用纺织材料按来源分类可分为生物医用金属纤维( 如不锈钢丝缝合线) 、生物医用无机非金属纤维( 如氧化铝纤维) 和生物医用高分子纤维。其中，以高分子纤维居多。生物医用高分子纤维包括: 1) 天然高分子基生物医用纤维，含纤维状的天然物质直接分离、精制而成的天然纤维和用天然高分子为原料经化学和机械加工制成的纤维，如纤维素及其衍生物纤维( 氧化纤维素) 、甲壳素及其衍生物纤维、蚕丝和骨胶原纤维等; 2) 合成高分子基生物医用纤维，如聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乳酸纤维等。生物医用纺织材料纤维的主要成型方法有: 干法纺丝、湿法纺丝、熔融纺丝、干湿纺丝、乳液纺丝、凝胶纺丝等。不同的纺丝方法可获得不同的截面形态和直径尺度的纤维。截面形态包括圆形、三角、核壳及中空型等。根据不同的成型方法可获得从纳米级到毫米级的不同纤维尺度。熔融和湿法纺丝的纤维直径与大多数动植物细胞尺度相近，而静电纺丝纤维更接近于病毒的尺度。生物医用纤维可经纺织手段制备成一维(线状)、二维(平面) 或三维(管状)纺织品。其手段主要是指机织、针织、编织、非织、静电纺及复合成型方法。实际研发过程中，常常根据医疗产品的需求，可选择1种或数种纺织手段来进行成型。生物医用纺织品具有规则的多孔结构且连续贯穿，表面拓扑形貌规则且易控，厚度可在1 × 102～ 1 × 107nm范围内调节。通过不同的纺织手段获得的纺织品，其力学性能各具特色且调节范围大。生物医用纺织材料在临床上具有广泛的用途，可独立或参与制成人体器官或组织的替代物，不同的产品具有不同的医学功能。1) 支持运动功能: 人工关节、人工骨、人工肌腱等; 2) 血液循环功能: 人工心脏瓣膜、人工血管等; 3) 呼吸功能: 人工肺、人工气管、人工喉等; 4) 血液净化功能: 人工肾、人工肝等; 5) 消化功能:人工食管、人工胆管、人工肠等;6) 泌尿功能: 人工输尿管、人工尿道等; 7) 生殖

医学微生物期末考试

登陆QQ邮箱，对比重点是否有出路 1、败血症：病原菌侵入血流，并在其中生长繁殖，同时，产生毒素，引起严重中毒症状。 2、病原微生物：对人类和动物、植物具有致病性的微生物称病原微生物。 3、潜伏感染：宿主与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态，病菌潜伏在病灶内或某些特殊组织中，一般不出现在血液、分泌物或排泄物中，一旦机体抵抗力下降，潜伏致病菌大量繁殖，即可使疾病复发。 4、菌群失调：是指在原微生境或其他有菌微生境内正常微生物群发生的定量和定性的异常变化。这种变化主要是量的变化，故也称比例失调。 5、消毒：杀灭物体上的病原微生物，但不一定能杀死芽胞的方法 6、无菌操作：防止微生物进入人体或其他物体的操作方法。 7、条件致病微生物：某些微生物在正常情况下不致病，但在正常菌群当其菌群失调、定位转移、宿主转换或宿主抵抗力的严重降低时，可引起疾病，称条件致病菌。 8、显性感染：当机体抗感染的免疫力较弱，或侵入的致病菌数量较多、毒力较强，以致机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，并出现一系列的临床症状和体症。 9、菌落：单个细菌经培养后分裂繁殖成的一堆肉眼可见的细菌集团 10、毒血症：致病菌侵入宿主体内后，只在机体局部生长繁殖，病菌不进入血循环，但其产生的外毒素入血。外毒素经血到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状。 11、半数感染量：表示在规定时间内，通过指定感染途径，使一定体重或年龄的某种动物半数感染所需最小细菌数或毒素量。 12、灭菌：杀灭物体上所有微生物，包括病原微生物、非病原微生物和芽胞的方法。 13、微生物：自然界中一些个体微小、结构简单、肉眼直接看不到的微小生物。 14、CPE：即致细胞病变效应，是指病毒感染引起的、光学显微镜下可见的受感染组织细胞的形态学改变。 15、侵袭力：是指致病菌突破机体的防御功能，在体内定居、繁殖和扩散的能力。与细菌的表面结构和产生的胞外酶有关 16、肥达试验：系用已知的伤寒杆菌O、H抗原和甲、乙型副伤寒杆菌的H抗原，与不同稀释度的待检血清作定量凝集试验，根据抗体的含量和动态变化以辅助临床诊断伤寒、副伤寒的一种血清学试验。 17、菌群失调症：是指在原微生境或其他有菌微生境内正常微生物群发生的定量和定性的异常变化。这种变化主要是量的变化，故也称比例失调。 18、结核菌素试验：属于迟发型超敏反应，用结核菌素试剂做皮肤试验，感染过结核分枝杆菌或接种过卡介苗者一般都出现阳性反应 19、慢发病毒感染：病毒或致病因子感染后，经过很长的潜伏期，有的可达数年或数十年之久，以后出现慢性进行性疾病，直至死亡。如HIV的艾滋病和麻疹病毒的亚急性脑。。 20、溶原性转换：是指当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时而使细菌获得新的性状。 1、简述破伤风梭菌的致病机制及防治原则。感染条件：伤口需形成厌氧微环境，伤口窄而深（如刺伤），伴有泥土或异物感染;大面积创伤、烧伤，坏死组织多，局部组织缺血；同时有需氧菌或兼性厌氧菌混合感染。