時(shí)間：2024-01-20 10:46:43
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在本世紀(jì)70年代， 逐步發(fā)展形成的現(xiàn)代生物技術(shù)（ 亦稱(chēng)生物工程技術(shù)）， 從廣義上說(shuō)， 它包括人類(lèi)對(duì)動(dòng)物、植物以及微生物有目的利用、控制和改造。隨后80年代， 美國(guó)和口本便分別召開(kāi)了 “用生物方法合成材料”和“使用生物技術(shù)創(chuàng)制新材料”等專(zhuān)題學(xué)術(shù)研公寸會(huì)。由此可見(jiàn)， 現(xiàn)代生物技術(shù)在材料學(xué)與上程中的應(yīng)用前景頗為看好。例如現(xiàn)代生物技術(shù)在金屬材料行業(yè)中的系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)成功地形成生物冶金分支學(xué)科。所謂生物冶金或稱(chēng)細(xì)菌冶金， 即細(xì)菌萃取金屬或生物浸出金屬， 是一種利用細(xì)菌的氧化作用把不溶性金屬化合物轉(zhuǎn)變成可溶性化合物， 再用濕法冶金從溶液中回收金屬的方法。又如開(kāi)發(fā)研究生物降解高分子材料， 及時(shí)防止和解決當(dāng)今世界上極為嚴(yán)重的“白色污染”的決定性措施， 亦是現(xiàn)代生物技術(shù)在有機(jī)高分子材料行業(yè)中的應(yīng)用熱點(diǎn)。至于現(xiàn)代生物技術(shù)在尤機(jī)非金屬材料行業(yè)的應(yīng)用前景， 是又可望又可即的。
1 生物提純硅酸鹽礦物原料
生物提純是指現(xiàn)代生物技術(shù)利用生物浸出法在非金屬礦選礦過(guò)程中的應(yīng)用。這種技術(shù)的應(yīng)用原理主要就是利用微生物能夠讓金屬礦物進(jìn)行液化的功能， 使得生物技術(shù)在礦物融濾過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。由于這些鐵雜質(zhì)一般都以黃鐵礦的形態(tài)存在于硅酸礦物質(zhì)中， 人們可以利用氧化鐵硫桿菌和其他菌類(lèi)對(duì)黃鐵礦變成可溶性化合物， 在形成這一反應(yīng)時(shí)。根據(jù)調(diào)查顯示， 這種真菌可以對(duì)高嶺土壤中鐵的含量至少降低4 %左右， 并且讓高嶺土的白亮度有很大的提高， 這成為陶瓷和造紙行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)鍵的因素。根據(jù)上述分析， 現(xiàn)代生物技術(shù)將會(huì)為硅酸鹽礦物原料。
2生物礦化過(guò)程
生物礦化過(guò)程是在一定的細(xì)菌分泌和特殊機(jī)質(zhì)的作用下的成礦過(guò)程， 也是在特定的機(jī)質(zhì)下長(zhǎng)成晶體結(jié)構(gòu)。以珍珠貝的珍珠層為例， 珍珠層的結(jié)構(gòu)是由霞石的碳酸鈣晶體組成， 并在這種情況下形成了大小不一的螺旋形， 由于這種基質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中存在不規(guī)則的鈣物質(zhì)， 能夠使碳酸鈣在一定的距離成核并且按照自身的生長(zhǎng)規(guī)律形成霞石螺旋。碳酸鈣的生物礦化過(guò)程既是一個(gè)化學(xué)過(guò)程， 也是一個(gè)生物過(guò)程，這是兩者共同作用過(guò)程的結(jié)果。日本研究人員還培育出一種海藻和一種單胞藻， 它們都可以聯(lián)系生產(chǎn)處石灰石顆粒， 每天這些形狀的石灰石最佳生產(chǎn)率為15毫克每升和90 毫克每升， 并可以對(duì)回收后的細(xì)胞進(jìn)行再生產(chǎn)。根據(jù)上述材料表明， 人類(lèi)可以在人工手段下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞固定化技術(shù)， 并利用生物的成礦能錄生產(chǎn)石灰石質(zhì)納木材料和生物裝飾材料， 也可能利用生物的成礦功能進(jìn)行復(fù)合材料的生產(chǎn)。
3 用稻殼制備高純度高性能碳化硅
從仿生學(xué)的角度來(lái)看， 人們可以利用稻殼制造出高濃度、高性能的碳化硅。主要的步驟為： 首先， 將稻殼進(jìn)行碳化， 使稻殼中的纖維素進(jìn)行分解， 形成不定性碳化物； 其次， 在還原性和惰性的條件下， 對(duì)稻殼進(jìn)行高文煉燒下形成碳化硅。在稻殼中所存在的二氧化硅凝膠會(huì)與多糖基質(zhì)進(jìn)行緊密的結(jié)合， 多糖的談話(huà)會(huì)在二氧化硅的表層發(fā)生， 并且二氧化硅一直處于高化學(xué)活性的多孔和微粒狀態(tài)下， 因此， 在對(duì)它進(jìn)行煉燒時(shí)，可以最快速度與二氧化硅產(chǎn)生反應(yīng)。德國(guó)的一位建筑師利用自己設(shè)計(jì)的一種水下裝置放到海中， 在經(jīng)過(guò)兩到三個(gè)月的時(shí)間用過(guò)海藻作用可以產(chǎn)生2 5尺長(zhǎng)、五尺寬、2寸厚的生物大理石材料板。近期， 日本的工業(yè)技術(shù)研究所成功利用稻殼制備出碳化硅的新工藝， 這種技術(shù)與原來(lái)的硅石和煤氣還原法相比， 同時(shí)達(dá)到了降低成本和實(shí)現(xiàn)了對(duì)稻殼的最大利用。在稻殼中存在碳、二氧化硅等有效化學(xué)成分， 這就具備了形成碳化硅的先決條件， 但是一旦在發(fā)生反應(yīng)時(shí)磷成分過(guò)多時(shí)， 就無(wú)法形成碳化硅， 那么就必須研究減少磷產(chǎn)生的方法。這種工藝的原理是以弱酸性緩沖劑進(jìn)行爆破性處理， 在多種酶的作用下可以溶出碳， 然后再對(duì)其進(jìn)行氧化處理， 在無(wú)氧加熱條件下形成高濃度、高性能的碳化硅。
4 生物混凝土
在很早以前， 我國(guó)就應(yīng)經(jīng)學(xué)會(huì)利用存在于粘土中的細(xì)菌對(duì)粘土進(jìn)行發(fā)酵來(lái)增強(qiáng)它的可塑性。目前， 我國(guó)很多學(xué)者都預(yù)言幾千年后老鼠建造洞穴的材料將用比混凝土還牢固的白蟻排泄物。這種材料是天然的高分子非金屬材料的符合混凝土， 也是細(xì)菌作用下形成的生物混凝土。與此同時(shí)， 在日本也有相關(guān)報(bào)道曾預(yù)言提出這種單材質(zhì)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用。新型生物混凝土具有多層結(jié)構(gòu)：第一層是防水層，能夠防止雨水滲入，避免對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成破壞；第二層是生物層，能夠收集雨水以供植物生長(zhǎng)，例如它可以為微型藻類(lèi)、菌類(lèi)、地衣和苔蘚等提供天然生物屏障；第三層是覆蓋層，能夠讓雨水通過(guò)這一層滲入生物層，并可防止水分流失。與傳統(tǒng)混凝土相比，這種新產(chǎn)品的最大優(yōu)勢(shì)是既能吸收二氧化碳，改善城市環(huán)境空氣質(zhì)量；又可美化墻體，改變城市色彩單一的外觀面貌；還能提升建筑物的保溫性，降低能源消耗。
5 生物鐵氧體功能陶瓷材料
在常溫條件下， 可以利用海洋水中想磁性細(xì)菌合成比較均勻的磁性微粒， 磁性微粒通常情況下也被稱(chēng)為生物鐵氧體功能陶瓷材料， 它與人工制成的磁微粒材料相比， 它的表面積比較大， 而且表面部位被堅(jiān)硬的有機(jī)薄膜覆蓋， 在這種情況下很難將鐵浸。
6 結(jié)語(yǔ)
將現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用到非金屬材料領(lǐng)域中比較重要的工程， 這也將大大推動(dòng)生物非金屬材料工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。我們必須積極探索現(xiàn)代生物技術(shù)的作用， 抓住現(xiàn)代生物技術(shù)的特點(diǎn)， 現(xiàn)代生物技術(shù)作為一種低能耗、高效益的新興技術(shù)， 必將在非金屬材料領(lǐng)域大面積的應(yīng)用， 以推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱躍釗，盧定強(qiáng)，萬(wàn)紅貴，韋萍，周華，歐陽(yáng)平凱. 工業(yè)生物技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 化工學(xué)報(bào)，2004（12）.
碳納米材料是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，隨著人們對(duì)碳納米材料研究的深入，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也在拓展，本書(shū)綜述了在碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景、研究進(jìn)展以及面臨的主要挑戰(zhàn)。
第1部分 介紹了碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，含第1-11章：1.碳納米材料在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用前景，基于納米柱、納米金剛石以及納米炸彈的物理化學(xué)性質(zhì)，2.作為藥物載體的碳納米材料；3.功能性碳納米材料在光熱療法、細(xì)胞毒性以及藥物傳遞中的應(yīng)用；4.具有特殊結(jié)構(gòu)的碳納米管在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用；5.水溶性的陽(yáng)離子型富勒烯衍生物的光動(dòng)力治療；6.基于碳納米管場(chǎng)發(fā)射X射線的微焦點(diǎn)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用；7.義齒基托材料：納米管/聚合丙烯酸甲酯復(fù)合樹(shù)脂；8.石墨烯在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；9.仿生石墨烯納米傳感器；10.功能性碳納米點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；11.納米金剛石材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。第2部分 介紹了納米科技在生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用：從碳納米材料到仿生體系，含第12-18章：12.三維碳納米結(jié)構(gòu)的仿生工程；13.Janus納米結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用；14.蛋白質(zhì)納米圖案構(gòu)筑；15.水溶膠粘合劑的仿生設(shè)計(jì)：從化學(xué)到應(yīng)用，16.利用仿生膜測(cè)量脂質(zhì)雙分子層的滲透率；17.用于藥物檢測(cè)的熒光納米傳感器；18.仿生表面細(xì)胞工程。
本書(shū)的第一作者M(jìn)ei Zhang是美國(guó)Case Western Reserve University的研究人員，主要從事碳納米材料方面的研究，在Science等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表過(guò)多篇論文。本書(shū)可作為生物醫(yī)藥工程以及材料科學(xué)與工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究人員的參考書(shū)。
王兆剛，博士研究生
（中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所）
關(guān)鍵詞：納米材料 生物醫(yī)學(xué) 應(yīng)用
1應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類(lèi)型及其特性
1.1納米碳材料
納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長(zhǎng)碳纖維也稱(chēng)為納米碳纖維、類(lèi)金剛石碳等。
碳納米管有獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)［1］，利用這一結(jié)構(gòu)特性，將藥物儲(chǔ)存在碳納米管中并通過(guò)一定的機(jī)制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，碳納米管還可用于復(fù)合材料的增強(qiáng)劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的afm探針等）或顯示針尖和場(chǎng)發(fā)射。納米碳纖維通常是以過(guò)渡金屬fe、co、ni及其合金為催化劑，以低碳烴類(lèi)化合物為碳源，氫氣為載體，在873 k～1473 k的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。類(lèi)金剛石碳（簡(jiǎn)稱(chēng)dlc）是一種具有大量金剛石結(jié)構(gòu)c—c鍵的碳?xì)渚酆衔铮梢酝ㄟ^(guò)等離子體或離子束技術(shù)沉積在物體的表面形成納米結(jié)構(gòu)的薄膜，具有優(yōu)秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報(bào)道，與其他材料相比，類(lèi)金剛石碳表面對(duì)纖維蛋白原的吸附程度降低，對(duì)白蛋白的吸附增強(qiáng)，血管內(nèi)膜增生減少，因而類(lèi)金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學(xué)方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。
1.2納米高分子材料
納米高分子材料，也稱(chēng)高分子納米微?；蚋叻肿映⒘?，粒徑尺度在1 nm～1000 nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。
1.3納米復(fù)合材料
目前，研究和開(kāi)發(fā)無(wú)機(jī)—無(wú)機(jī)、有機(jī)—無(wú)機(jī)、有機(jī)—有機(jī)及生物活性—非生物活性的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復(fù)合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發(fā)展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復(fù)和移植等許多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)外已制備出納米zro2增韌的氧化鋁復(fù)合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達(dá)30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構(gòu)建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細(xì)胞，有效抑制腫瘤生長(zhǎng)，而對(duì)正常細(xì)胞組織絲毫無(wú)損，這一研究成果引起國(guó)際的關(guān)注。北京醫(yī)科大學(xué)等權(quán)威機(jī)構(gòu)通過(guò)生物學(xué)試驗(yàn)證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細(xì)胞。
此外，在臨床醫(yī)學(xué)中，具有較高應(yīng)用價(jià)值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。
2納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的前景
2.1用納米材料進(jìn)行細(xì)胞分離
利用納米復(fù)合體性能穩(wěn)定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應(yīng)的特性進(jìn)行細(xì)胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)80年代后，人們便將納米sio2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細(xì)胞很快分離出來(lái)。目前，生物芯片材料已成功運(yùn)用于單細(xì)胞分離、基因突變分析、基因擴(kuò)增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學(xué)和美國(guó)噴氣推進(jìn)研究所利用納米磁性粒子成功地進(jìn)行了人體骨骼液中癌細(xì)胞的分離來(lái)治療病患者［6］。美國(guó)科學(xué)家正在研究用這種技術(shù)在腫瘤早期的血液中檢查癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。
2.2用納米材料進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)部染色
比利時(shí)的de mey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（haucl4）水溶液中還原出來(lái)形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3 nm～40 nm），將金納米粒子與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對(duì)細(xì)胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類(lèi)，制成多種金納米粒子—抗體復(fù)合物。借助復(fù)合粒子分別與細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)結(jié)合而形成的復(fù)合物，在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色（如10 nm的金粒子在光學(xué)顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標(biāo)簽，為提高細(xì)胞內(nèi)組織分辨率提供了各種急需的染色技術(shù)。
2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用
2.3.1納米粒子用作藥物載體
一般來(lái)說(shuō)，血液中紅血球的大小為6000 nm～9000 nm，一般細(xì)菌的長(zhǎng)度為2000 nm～3000 nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80 nm～100 nm，而納米包覆體尺寸約30 nm［8］，細(xì)胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進(jìn)行局部的定向治療等。專(zhuān)利和文獻(xiàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無(wú)機(jī)非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。
磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場(chǎng)的引導(dǎo)下集中于病患部位，進(jìn)行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進(jìn)行免疫學(xué)的間接凝聚實(shí)驗(yàn)，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對(duì)全身的作用。如美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已研制成以用生物降解性聚乳酸（pla）制的微芯片為基礎(chǔ)，能長(zhǎng)時(shí)間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準(zhǔn)用于人體。近年來(lái)生物可降解性高分子納米粒子（nps）在基因治療中的dna載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應(yīng)用前景。藥物納米載體技術(shù)將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來(lái)變革。
2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料
ag+可使細(xì)胞膜上蛋白失去活性從而殺死細(xì)菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對(duì)諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見(jiàn)的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑制作用。
2.3.3智能—靶向藥物
在超臨界高壓下細(xì)胞會(huì)“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開(kāi)發(fā)。德國(guó)柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細(xì)胞部位完全被磁場(chǎng)封閉，通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47℃，慢慢殺死癌細(xì)胞。這種方法已在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中獲得了初步成功［11］。美國(guó)密歇根大學(xué)正在研制一種僅20 nm的微型智能炸彈，能夠通過(guò)識(shí)別癌細(xì)胞化學(xué)特征攻擊癌細(xì)胞，甚至可鉆入單個(gè)細(xì)胞內(nèi)將它炸毀。
2.4納米材料用于介入性診療
日本科學(xué)家利用納米材料，開(kāi)發(fā)出一種可測(cè)人或動(dòng)物體內(nèi)物質(zhì)的新技術(shù)?？蒲腥藛T使用的是一種納米級(jí)微粒子，它可以同人或動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生光，研究人員用深入血管的光導(dǎo)纖維來(lái)檢測(cè)反應(yīng)所產(chǎn)
生的光，經(jīng)光譜分析就可以了解是何種物質(zhì)及其特性和狀態(tài)，初步實(shí)驗(yàn)已成功地檢測(cè)出放進(jìn)溶液中的神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿。利用這一技術(shù)可以辨別身體內(nèi)物質(zhì)的特性，可以用來(lái)檢測(cè)神經(jīng)傳遞信號(hào)物質(zhì)和測(cè)量人體內(nèi)的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。
2.5納米材料在人體組織方面的應(yīng)用
納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，除上面所述內(nèi)容外還有如基因治療、細(xì)胞移植、人造皮膚和血管以及實(shí)現(xiàn)人工移植動(dòng)物器官的可能。
目前，首次提出納米醫(yī)學(xué)的科學(xué)家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹(shù)形分子的多聚物作為dna導(dǎo)入細(xì)胞的有效載體，在大鼠實(shí)驗(yàn)中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。
納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱(chēng)納米機(jī)器人。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細(xì)胞，監(jiān)視體內(nèi)的病變等）［12］；還可以用來(lái)進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作，比如作整容手術(shù)、從基因中除去有害的dna，或把正常的dna安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行或使引起癌癥的dna突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而延長(zhǎng)人的壽命。將由硅晶片制成的存儲(chǔ)器（rom）微型設(shè)備植入大腦中，與神經(jīng)通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經(jīng)性疾病。第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)的裝置。這種納米機(jī)器人一旦問(wèn)世將徹底改變?nèi)祟?lèi)的勞動(dòng)和生活方式。
瑞典正在用多層聚合物和黃金制成醫(yī)用微型機(jī)器人，目前實(shí)驗(yàn)已進(jìn)入能讓機(jī)器人撿起和移動(dòng)肉眼看不見(jiàn)的玻璃珠的階段［13］。
納米材料所展示出的優(yōu)異性能預(yù)示著它在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，尤其在組織工程支架、人工器官材料、介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液凈化、生物大分子分離等眾多方面具有廣泛的和誘人的應(yīng)用前景。隨著納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，臨床醫(yī)療將變得節(jié)奏更快，效率更高，診斷檢查更準(zhǔn)確，治療更有效。
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近年來(lái)隨著生物基塑料的研發(fā)和應(yīng)用，一些傳統(tǒng)的塑料制品已經(jīng)被其替代，生物基塑料已經(jīng)在解決資源和環(huán)境問(wèn)題上發(fā)揮了重要作用。本文分析了生物基塑料的研究狀況及當(dāng)前發(fā)展中遇到的主要問(wèn)題，并對(duì)生物基塑料的未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行展望，以期為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
一、生物基塑料的概念
1.生物基塑料的定義
2003年11月日本的生物塑料協(xié)會(huì)將生物塑料定義為生物分解塑料和生物基塑料。所謂生物分解塑料（BDP）是指，在一定環(huán)境條件下，這類(lèi)塑料能夠由細(xì)菌、藻類(lèi)、真菌等微生物的作用分解，而不會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題，目前生物分解塑料既來(lái)源于石油又來(lái)自可再生資源。所謂的生物基塑料（BBP）是指可再生資源例如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)纖維素、生物聚合物及二氧化碳等，以這些材料為原料加工而成的塑料，就被稱(chēng)為生物基塑料。所謂生物塑料就是指綠色的生物材料，它不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，或能夠減輕對(duì)環(huán)境的污染，是給空氣帶來(lái)二氧化碳負(fù)擔(dān)的“碳中性”材料。
2.具有代表性生物基塑料產(chǎn)品的特點(diǎn)比較
3.生物基塑料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)生物基塑料的檢測(cè)方法主要是通過(guò)對(duì)其進(jìn)行C-14分子標(biāo)記，然后測(cè)量其產(chǎn)品中各組分的碳原子是生物碳或化石碳及含量在總有機(jī)碳中的百分比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。例如計(jì)算以淀粉為原料制造的淀粉基塑料的生物基含量：
50%淀粉與50%聚乙烯的淀粉基塑料，其中淀粉生物C含量為41%、聚乙烯生物C含量為82%，其生物基含量的計(jì)算方法為（50%×41%）÷（50%×82%+50%×41%）=33.3%。日本的生物含量的等級(jí)分為4個(gè)：25%～50%，50%～75%，75%～90%，>90%，其中25%～50%的產(chǎn)品所占的比例最大。
二、當(dāng)前生物基塑料發(fā)展?fàn)顩r
隨著，公眾環(huán)保意識(shí)的逐步增強(qiáng)，探尋資源的可再生方法已經(jīng)得到了越來(lái)越多人的關(guān)注，將一些常見(jiàn)的可再生資源例如谷物、木材、甜菜等制造成生物聚合物，實(shí)現(xiàn)資源的再生。目前，生物基塑料的研究已經(jīng)完成了由初級(jí)研究到商業(yè)化、規(guī)?；较虻陌l(fā)展，截止到2012年全球生產(chǎn)制造的生物基塑料產(chǎn)量達(dá)500Kt左右，其所能帶來(lái)的能量達(dá)1060kt，根據(jù)美國(guó)Fredonia集團(tuán)的研究報(bào)告表明，生物基塑料的需求量在未來(lái)的幾年里其增長(zhǎng)率仍會(huì)大幅度提高。歐洲的生物塑料協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)在未來(lái)的幾年里生物基塑料的生產(chǎn)規(guī)模仍然會(huì)擴(kuò)大，今后可被生物分解的生物基塑料中制造業(yè)產(chǎn)品如兒童玩具、汽車(chē)裝飾用品、汽車(chē)零件及家用電器等的需求量最大且增長(zhǎng)速度最快，預(yù)測(cè)增長(zhǎng)速度會(huì)超過(guò)20%。目前生物基塑料在我國(guó)的應(yīng)用主要是在以下5個(gè)行業(yè)：一包裝行業(yè)；二制造業(yè)；三紡織業(yè)；四農(nóng)用地膜；五醫(yī)學(xué)業(yè)。
三、生物基塑料使用的主要技術(shù)
1.“生物成型”技術(shù)
作為世界知名的可口可樂(lè)公司承諾在2020年，本公司所使用的所有的PET容器都將使用生物材料，該產(chǎn)品主要是由美國(guó)著名的生物技術(shù)公司Virent、Gevo共同研發(fā)生物合成PX工藝，實(shí)現(xiàn)PTA的綠色化。Virent公司已經(jīng)成功的采用了“生物成型”技術(shù)，將玉米、甘蔗等含糖作物與糠醛生物共同轉(zhuǎn)化為PX，實(shí)現(xiàn)了完全由可再生材料合成生物基PET。
2.分子重組技術(shù)
目前，國(guó)際上知名的生物化工企業(yè)Virent、Gevo、Avantium等已經(jīng)成功的應(yīng)用生物技術(shù)從植物、農(nóng)作物的廢棄物等資源中進(jìn)行分子重組轉(zhuǎn)化為PX，并通過(guò)氧化技術(shù)生產(chǎn)出PTA，從而實(shí)現(xiàn)了100%的PET生物基產(chǎn)品。
3.“YXY”技術(shù)
美國(guó)生物化工Avantium公司與美國(guó)高校共同研發(fā)了“YXY”技術(shù)，該技術(shù)將植物源獲得的呋喃糖通過(guò)生物技術(shù)轉(zhuǎn)化為2，5-呋喃羧酸，從而與MEG酯化聚合生成PEF，目前 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了PEF聚酯瓶的商業(yè)化生產(chǎn)。
四、幾類(lèi)生物基塑料的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
目前國(guó)內(nèi)外研究較多且開(kāi)發(fā)和技術(shù)相對(duì)成熟的生物基塑料主要有：淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。
1.淀粉基生物降解塑料
淀粉基生物降解塑料是淀粉經(jīng)過(guò)改性、接枝反應(yīng)后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產(chǎn)品， 具有投資少、成本低、方便快捷、等特點(diǎn)。目前共研發(fā)出填充型、光-生物雙降解型、共混型及全淀粉型四種可降解塑料。經(jīng)過(guò)30年的研發(fā)歷史，淀粉生物降解塑料已廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)業(yè)以及化妝行業(yè)等。
2.聚乳酸生物降解塑料
聚乳酸是以乳酸為原料合成的材料，具有無(wú)毒、無(wú)害、高強(qiáng)度、易加工成型及可全降解性能等特點(diǎn)。因此，聚乳酸是一種能真正達(dá)到生態(tài)和經(jīng)濟(jì)雙重效應(yīng)的環(huán)保材料，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外著重研究和關(guān)注的生物降解塑料。但價(jià)格較高對(duì)其大規(guī)模應(yīng)用有一定的限制。
3.聚丁二酸丁二醇酯生物降解塑料
丁二酸和丁二醇經(jīng)縮聚形成聚丁二酸丁二醇酯， 其具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐熱性，并且其加工定型和穩(wěn)定性方面也比其他生物基塑料好?？傮w而言，其綜合性能優(yōu)異， 性?xún)r(jià)比合理， 具有良好的應(yīng)用推廣前景，。
另外，國(guó)內(nèi)外正在研究開(kāi)發(fā)一些新型生物基塑料。例如：美國(guó)農(nóng)業(yè)部研究由檸檬酸和丙三醇制得的生物降解聚合物，美國(guó)加州大學(xué)正在推出的利用碳水化合物和肽合成生物材料以及國(guó)內(nèi)相關(guān)研究部門(mén)研究以農(nóng)產(chǎn)品為原料制造可塑淀粉生物降解材料，顯示出未來(lái)生物技術(shù)塑料發(fā)展的前景巨大。
五、生物基塑料發(fā)展中存在的主要問(wèn)題
1.生物基塑料的性能較石油基塑料有差距
目前形成產(chǎn)業(yè)的生物基塑料的性能（力學(xué)性能、穩(wěn)定性、耐熱性、燃燒性、阻隔性等）較石油基塑料的性能上還存在著一定的差距，在很多要求嚴(yán)格的領(lǐng)域中，生物基塑料不能夠替代石油基塑料，因此必須通過(guò)對(duì)其性能進(jìn)行改造的手段，盡量使其性能達(dá)到可利用的標(biāo)準(zhǔn)。
2.生物基塑料的生產(chǎn)投資大、成本高
相關(guān)國(guó)外《生物基生命周期對(duì)環(huán)境影響的全面分析》調(diào)查研究表明，生物基塑料的制造所使用的農(nóng)作物，較普通的農(nóng)作物而言使用的農(nóng)藥、化肥的量更大，其產(chǎn)品對(duì)環(huán)境污染的影響更大，因此在投資項(xiàng)目時(shí)一定要全面分析，慎重做決定。
六、展望生物基塑料的發(fā)展前景
1.生物基塑料替代傳統(tǒng)能源
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，全球面臨的資源和環(huán)境問(wèn)題日趨加劇，環(huán)境污染、資源匱乏、能源短缺都迫使人們急切探尋新能源來(lái)替代傳統(tǒng)的能源。用可再生資源替代石油資源已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著人們生活水平的提高，對(duì)石油資源的需求量只會(huì)與日俱增。隨著全球氣候變暖問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，美國(guó)能源情報(bào)署2006年初預(yù)測(cè)，到2025年，世界的二氧化碳排放量將達(dá)3.88×107kt，而中國(guó)目前的二氧化碳排放量已經(jīng)達(dá)到3.8×106kt，因此中國(guó)面臨的減排工作還是十分嚴(yán)峻的，同時(shí)相關(guān)研究表明，生物基塑料的節(jié)能減排效果顯著，生物基塑料的二氧化碳排放量比石油基塑料的排放量少20%～30%。因此，生物基塑料的發(fā)展有巨大的市場(chǎng)潛力。
2.生物化學(xué)工藝技術(shù)發(fā)展為生物基塑料發(fā)展帶來(lái)新革命
生物化學(xué)工藝技術(shù)的發(fā)展為生物基塑料的性能、生產(chǎn)工序、生產(chǎn)成本等都有了突破性的改變，其不僅能夠使生物基塑料的性能達(dá)到最佳狀態(tài)，而且能夠大幅度的降低生產(chǎn)成本，提高淀粉及纖維素的含量，并且還能夠直接或間接的使用非糧食淀粉，節(jié)約糧食資源。
3.生物基塑料產(chǎn)品種類(lèi)不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大
隨著人們生活水平的提高對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，綠色食品、綠色包裝都是人們追求的新事物，而生物基塑料就是綠色包裝的典型資材。而且今后不會(huì)單單僅僅將生物基塑料的產(chǎn)品種類(lèi)局限于包裝上，會(huì)將生物基塑料的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域、紡織領(lǐng)域等，他們都將在各自領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，實(shí)現(xiàn)資源替代和環(huán)境資源矛盾的緩解，更加有利于國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。
七、結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，生物基塑料的生產(chǎn)技術(shù)體系目前已經(jīng)得到了確立，并且隨著生物材料和生物生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，其在節(jié)能減排和緩解資源環(huán)境壓力發(fā)揮著顯著的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)生物基塑料的研究和應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析，生物基塑料具有巨大的市場(chǎng)潛力。并且當(dāng)前生物基塑料作為石油基的替代品使著我國(guó)的資源利用正朝著綠色、高效、高附加值、規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，從而為我國(guó)走經(jīng)濟(jì)可持續(xù)、能源可持續(xù)、資源可持續(xù)發(fā)展的道路奠定了基礎(chǔ)，因此生物基塑料具有十分美好的發(fā)展前景。
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中圖分類(lèi)號(hào)：S858文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1007-273X（2018）04-0012-02
當(dāng)前國(guó)際動(dòng)物疫病現(xiàn)狀呈現(xiàn)復(fù)雜化，形勢(shì)不容樂(lè)觀。新興復(fù)合型科技研究產(chǎn)物應(yīng)用于動(dòng)物疾病的診斷、治療預(yù)防等環(huán)節(jié)迫在眉睫。納米材料及技術(shù)由于具有新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，已被研究應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域。納米材料具有其獨(dú)特的功能和優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多研究人員將納米技術(shù)引入到動(dòng)物疾病防控領(lǐng)域，如致病菌的快速檢測(cè)、疾病的診治等方面，并己取得了一定的效果。
1納米材料及納米技術(shù)研究概況
1.1納米材料特點(diǎn)
納米材料主要表現(xiàn)為表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。實(shí)際應(yīng)用效果包括表面積大、表面活性高、催化效率高、安全性穩(wěn)定、吸附能力優(yōu)良、低毒性等特點(diǎn)。
1.2納米材料研究進(jìn)展
納米材料是納米科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是納米科技最為重要的研究對(duì)象。納米材料在生物醫(yī)學(xué)中檢測(cè)診斷、藥物治療以及健康預(yù)防方面均取得了一定的發(fā)展。軍事醫(yī)學(xué)院邱志剛[1]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水中的納米氧化鋁可以促使耐藥基因從大腸桿菌轉(zhuǎn)入沙門(mén)氏菌的效率提高200倍。即使以往很難發(fā)生耐藥基因轉(zhuǎn)移的不同種類(lèi)細(xì)菌，在氧化鋁納米粒子的作用下耐藥基因也發(fā)生了轉(zhuǎn)移。由此可見(jiàn)，應(yīng)用氧化鋁納米粒子大大加快了細(xì)菌獲取耐藥基因的速度。
1.3納米技術(shù)
納米技術(shù)是在納米尺度下對(duì)物質(zhì)進(jìn)行制備、研究。在藥物研究領(lǐng)域，由于納米材料和納米產(chǎn)品性質(zhì)的特異性和優(yōu)越性，用該技術(shù)建立新的藥物控釋系統(tǒng)可起到提高藥物在體內(nèi)的吸收效果、改善藥物的輸送、替代病毒載體、催化藥物化學(xué)反應(yīng)的作用。研究引入了微型領(lǐng)域，為尋找和開(kāi)發(fā)新獸藥、結(jié)合轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于動(dòng)物試驗(yàn)研究[2]，研制合成理想的藥物提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
2納米材料在動(dòng)物疾病防治中的應(yīng)用
隨著生命科學(xué)、生物信息學(xué)等新興復(fù)合型學(xué)科的迅速發(fā)展，納米材料借助其特殊的結(jié)構(gòu)效應(yīng)在動(dòng)物疾病防治領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。醫(yī)學(xué)起源于疾病診斷，對(duì)動(dòng)物疾病沒(méi)有很好的診斷就不可能有很好的預(yù)防和治療。目前隨著科技的發(fā)展，動(dòng)物疾病診斷技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，各種檢驗(yàn)診斷手段、儀器已是各式各樣。利用納米材料的特性去化驗(yàn)檢測(cè)樣品材料，可借助納米材料極高的傳感靈敏效應(yīng)對(duì)疾病進(jìn)行早期診斷，便于疾病防治。
2.1納米分子信息成像和診斷
分子信息影像是生物醫(yī)學(xué)和分子診斷學(xué)中的一門(mén)重要學(xué)科，可用于檢測(cè)，考察機(jī)體內(nèi)外組織中的分子細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變化[3，4]。而納米探針由于具有高亮、光學(xué)穩(wěn)定、光譜吸收范圍廣等特點(diǎn)，可用于定量準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)生物機(jī)體內(nèi)部分子的理想工具，連接于小分子的肽、抗體以及核酸分子來(lái)進(jìn)行疾病檢測(cè)，靶向定位于目標(biāo)細(xì)胞分子內(nèi)部。Wu等[5]研究發(fā)現(xiàn)，基于量子點(diǎn)的腫瘤標(biāo)記Her2的免疫熒光標(biāo)記，比常規(guī)熒光染料標(biāo)記不同的靶細(xì)胞表面受體、細(xì)胞骨架、核抗原和其他細(xì)胞器更有效。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了生物結(jié)合的膠體量子點(diǎn)在細(xì)胞標(biāo)記、細(xì)胞示蹤、DNA檢測(cè)和體內(nèi)成像方面很有價(jià)值。Gao等[6]進(jìn)行了體內(nèi)量子點(diǎn)成像和腫瘤定位的動(dòng)物研究，觀察到量子點(diǎn)在肝、脾、腦、心、腎和肺中的吸收、滯留和分布有逐漸減少的規(guī)律，在裸鼠前列腺癌異種移植瘤的研究中，量子點(diǎn)在瘤組織內(nèi)特異性蓄積呈現(xiàn)出亮紅色。
2.2納米金及其檢測(cè)技術(shù)
納米金即指金的微小顆粒。其直徑在1～100nm，具有高電子密度介電特性和催化作用。可與多種生物大分子結(jié)合，且不影響其生物活性。新型的納米抗菌復(fù)合材料具有作為新的抗菌劑或者是抗菌包裝材料的高效傷口敷料的可行性[7]，可以用作高效的抗微生物制劑在生物應(yīng)用中具有廣闊的發(fā)展前景。納米金PCR是基于常規(guī)PCR基礎(chǔ)上，結(jié)合納米技術(shù)而發(fā)展起的新型檢測(cè)技術(shù)。劉陽(yáng)等[8]根據(jù)副溶血弧菌（VP）的toxR基因序列，設(shè)計(jì)一對(duì)特異性引物，建立納米金PCR檢測(cè)方法，結(jié)果表明能擴(kuò)增得到與試驗(yàn)設(shè)計(jì)相符的208bp（VP）的特異性條帶，且與其他細(xì)菌無(wú)交叉反應(yīng)。與普通PCR法進(jìn)行比較，該方法檢測(cè)靈敏度比普通PCR高10倍。而與傳統(tǒng)的細(xì)菌分離鑒定法相比，納米金PCR檢測(cè)大大提高檢測(cè)效率且具有靈敏度高、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
2.3作為藥物運(yùn)輸載體
和傳統(tǒng)的注射或口服給藥途徑不同，運(yùn)用納米材料可定點(diǎn)靶向進(jìn)行藥物運(yùn)輸，對(duì)于藥物劑量控制和疾病的預(yù)防及治療具有重要意義。使用納米材料運(yùn)輸藥物可有效提升藥物運(yùn)輸效率，降低毒性反應(yīng)。越來(lái)越多的科研人員開(kāi)始關(guān)注并構(gòu)建用于藥物輸送的納米載體，這些藥物載體在腫瘤疾病的診斷治療中具有廣闊的前景。如Chen等[9]將pH敏感材料環(huán)糊精和低分子量的聚乙烯亞胺整合成納米載體，并負(fù)載寡聚核酸，該載體可以有效地轉(zhuǎn)染肺腺癌細(xì)胞，并對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有良好的抑制作用[10]。
骨科生物金屬材料是指能夠植入人體，治療骨骼疾病、替換骨組織，恢復(fù)骨骼的正常生理功能的一種生物惰性材料，由于具有較高的強(qiáng)度和韌度，金屬材料是骨科中應(yīng)用最多的植入材料，廣泛用于骨科的各類(lèi)疾病的治療，金屬作為一種植入材料一般要求是：①有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞性能；②有極好的耐腐蝕性能，無(wú)磁性；③材料必須無(wú)毒、無(wú)致癌性與過(guò)敏反應(yīng)；④應(yīng)具有良好的光潔度[1]?，F(xiàn)在常用于臨床的醫(yī)用生物金屬材料主要包括醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金、醫(yī)用形狀記憶合金等。
1.1醫(yī)用不銹鋼：根據(jù)臨床對(duì)硬度，韌度的要求，醫(yī)用不銹鋼的材料有多種，最好的不銹鋼合金是316L型，一直作為器具材料廣泛使用。具有較好的機(jī)械性質(zhì)，易于加工制造且價(jià)格便宜，但同鈷基合金相比有較大的局部腐蝕敏感性[2]，主要用于接骨板、骨螺釘、人工關(guān)節(jié)等。
1.2 合金類(lèi)：主要包括①鈷基合金：鈷基合金具有良好的耐磨性和抗蝕性，適于長(zhǎng)期應(yīng)用于體內(nèi)承載條件苛刻的植入，是目前醫(yī)用金屬材料中最優(yōu)良的材料之一，已列入ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但缺點(diǎn)是機(jī)械性能低于不銹鋼，而且加工困難、產(chǎn)量低、價(jià)格貴，常被選擇為永久性植入材料。多用于骨折固定和制作人工關(guān)節(jié)。②鈦合金：具有優(yōu)于前兩種材料的機(jī)械性能，質(zhì)輕，組織相容性良好，生物界面結(jié)合牢固，在機(jī)體內(nèi)有極高的惰性和抗腐蝕性，是理想的植入材料，缺點(diǎn)是耐磨損性差和難以加工。鈦合金微型鋼是頜骨骨折復(fù)位內(nèi)固定的首選內(nèi)固定物[3]，目前對(duì)膝、髖等大的人工關(guān)節(jié)多使用鈦合金。③如鈷、鎳、鉻及鉬合金，是通過(guò)多步驟精制而成的一種新型植入材料。其抗腐蝕性和生物相容性與鍛造的鈷鉻合金相似，機(jī)械強(qiáng)度大，具有不銹鋼和鈷鉻合金的許多優(yōu)點(diǎn)，作為骨折內(nèi)固定物有廣闊的應(yīng)用前景。④鎳鈦記憶合金：該材料有形狀記憶效應(yīng)，其理化性能表現(xiàn)為強(qiáng)度高，耐磨、耐腐蝕、無(wú)磁、無(wú)毒等特點(diǎn)，而且其硬度和剛度跟人體骨組織最接近，被認(rèn)為是最理想的生物內(nèi)固定植入材料。
金屬材料普遍的缺點(diǎn)是植入人體后，長(zhǎng)期存在人體，金屬中某些元素離子進(jìn)入人體組織液、血液、器官，如鉻、鎳離子對(duì)人體具有致敏作用，甚至誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生癌變，另外長(zhǎng)期受力的金屬還會(huì)發(fā)生金屬受力疲勞和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，從而引起遠(yuǎn)期手術(shù)的失敗等問(wèn)題。是其普遍缺陷。
2 醫(yī)用高分子材料
2.1非生物降解型高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等，具有穩(wěn)定性好，不發(fā)生降解，交聯(lián)或物理磨損等，而且有良好的機(jī)械性能，對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生明顯毒副作用，主要用于制作組織工程軟、硬組織，人工器官等。如硅橡膠是含有硅原子的特種合成橡膠的總稱(chēng)，無(wú)毒、無(wú)味、通氣性能好，能耐高溫低溫，具有良好的生理惰性和抗凝血性能，有彈性，宜清洗、滅菌，在骨外科可作引流管、人工腱鞘等。利用輻射接枝改性技術(shù)可制成醫(yī)用硅橡膠水凝膠膜，該材料具有高純度、親水性、吸水后形成穩(wěn)定的水凝膠及生物相容性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)。在治療骨關(guān)節(jié)損傷疾患和肌腱斷裂手術(shù)中植入該膜，可預(yù)防組織粘連[4]。高密度聚乙烯：其用于制造人工髖臼的分子量多在200～500萬(wàn)左右，其摩擦系數(shù)低，約為0.03～0.06，抗沖擊性強(qiáng)，耐磨性強(qiáng)，年磨損率約為0.1～0.2 mm，是目前國(guó)際上普遍用于制造人工關(guān)節(jié)的較好材料。
2.2 生物降解型高分析材料 有聚酯類(lèi)、膠原、甲殼素、纖維素等，其中最主要的是聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)及其混聚物，聚酯類(lèi)似一類(lèi)親水性非常強(qiáng)的高分子降解材料。聚酯類(lèi)能在體內(nèi)降解，最終被分解代謝成CO2和H2O2從人體排出。PLA具有一定機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。PGA可支架誘導(dǎo)促進(jìn)成骨細(xì)胞的黏附增殖和分化，但其降解過(guò)快，且降解產(chǎn)物積聚會(huì)造成局部PH值下降，導(dǎo)致細(xì)胞中毒死亡。PGA與PLA形成的混聚物可通過(guò)二者的比例來(lái)調(diào)節(jié)其機(jī)械強(qiáng)度和降解速率[5]。聚酯類(lèi)生物降解材料可以制成棒、針、螺釘、接骨板等，受其降解速度限制，固定部分在愈合期間不能承受較大的應(yīng)力。是目前組織工程中廣泛應(yīng)用的支架，臨床上多用于固定骨折愈合相對(duì)較快的骨骼，亦可用于關(guān)節(jié)鏡下膝前十字韌帶的損傷后重建、半月板損傷的修復(fù)，在骨組織工程學(xué)領(lǐng)域也是一種很有前景的細(xì)胞培養(yǎng)支架材料[6]，但不適于長(zhǎng)骨干骨折固定，因其臨床愈合所需時(shí)間較長(zhǎng)，骨折斷端應(yīng)力大。生物降解材料作為內(nèi)固定材料，在手術(shù)操作過(guò)程中不易割傷軟組織，即使在加壓情況下也不會(huì)損傷松質(zhì)骨[7]，在所固定的組織愈合之前能夠保持足夠的強(qiáng)度，可隨著骨組織的愈合機(jī)械強(qiáng)度適當(dāng)衰減，使骨折斷端得到正常的應(yīng)力刺激，沒(méi)有金屬材料存在的應(yīng)力遮擋、腐蝕反應(yīng)等缺點(diǎn)，可使患者避免清除植入物的第2次手術(shù)，亦不影響MR或CT等影像學(xué)復(fù)查，使用起來(lái)比金屬制品要安全和方便。但如果內(nèi)植物的降解產(chǎn)物超過(guò)組織的清除能力，可發(fā)生遲發(fā)性無(wú)菌性炎癥，局部突然發(fā)紅、疼痛、腫脹、有波動(dòng)感，反應(yīng)嚴(yán)重者，可發(fā)生廣泛性皮膚壞死[8]，降解速度快的PCA比降解速度慢的PIA炎癥發(fā)生率高，血運(yùn)不佳的部位更易并發(fā)炎癥反應(yīng)[9]，因此應(yīng)權(quán)衡利弊，謹(jǐn)慎選擇。
3 醫(yī)用無(wú)機(jī)非金屬材料
3.1生物活性陶瓷，主要有磷酸鈣陶瓷、生物活性骨水泥及生物活性玻璃等，生物活性陶瓷具有骨傳導(dǎo)性，它作為一個(gè)支架，成骨在其表面進(jìn)行，還可作為多種物質(zhì)的外殼或填充骨缺損。目前最常用的主要有羥基磷灰石(HA)、磷酸三鈣(TCP)及兩者結(jié)合使用3種。HA與TCP的復(fù)合物既保存了單純HA的優(yōu)點(diǎn)，又可根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整兩者的復(fù)合比例來(lái)控制其植入后的降解速度，是較理想且具有較大臨床應(yīng)用前景的骨組織工程細(xì)胞載體[10]。骨水泥很少引起免疫反應(yīng)，系統(tǒng)毒性也微不足道，具有良好的生物相容性，并能和骨直接融合，在骨科臨床上已經(jīng)應(yīng)用于股骨頸骨折的內(nèi)固定增強(qiáng)和橈骨遠(yuǎn)端骨折內(nèi)固定等[l1]。由于此類(lèi)材料在生物學(xué)上缺乏有效的骨誘導(dǎo)性，脆性較大，抗張、抗扭和抗剪力差，為保證固化正常進(jìn)行，應(yīng)用時(shí)要求受區(qū)相對(duì)干燥，因此單純此類(lèi)材料臨床應(yīng)用較少，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。
3.2 生物惰性陶瓷 氧化鋁：氧化鋁是一種生物陶瓷，其硬度大，耐磨，生物相容性好，單晶氧化鋁可用于骨折內(nèi)固定，多晶氧化鋁即剛玉，可制作人工關(guān)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)將氧化鋁晶體納米化合物團(tuán)塊浸在與生物體液相似的溶液中，其表面可生成骨樣磷灰石層，提示在活體內(nèi)可能形成生物陶瓷如HAP、TCP等[12]。此外還有氧化鋯陶瓷被做成人工股骨頭用于全髖關(guān)節(jié)置換。最近還報(bào)道研制出一種結(jié)合了氧化鋁的生物特性及鎧氧化鋯的機(jī)械特性的新型物質(zhì)，這種混合陶瓷比氧化鋁陶瓷的磨損率低，在模擬人上進(jìn)行的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的應(yīng)用前景[13]。
3.3碳素材料：碳纖維有利于生物組織攀附生長(zhǎng)，可用于人工肌腱和韌帶的置換[14]。低溫裂解碳又稱(chēng)各向同性碳，是將烴類(lèi)氣體在高溫下炭化，可以直接蒸鍍?cè)谌斯りP(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)磨損表面，作為減磨涂層。類(lèi)金剛石膜(DLC)亦稱(chēng)金剛石樣碳素膜，是一種非結(jié)晶的碳?xì)浠衔铮哂辛己玫募?xì)胞相容性、血液相容性及高耐磨性高硬度等特點(diǎn)，可以沉積于人工關(guān)節(jié)表面。作為聚乙烯的對(duì)抗面，DLC同氧化鋁、鈷基合金的耐磨相當(dāng)，可顯著改善矯形裝置的磨損[15]。是一種很有發(fā)展前景的膜材料。
近年來(lái)，隨著生物醫(yī)學(xué)工程、材料科學(xué)、納米技術(shù)的的迅速發(fā)展，對(duì)于生物材料的研究也日益深入，各種復(fù)合材料以及更加與各類(lèi)型骨折愈合相適應(yīng)的可降解性生物材料在骨科領(lǐng)域應(yīng)用日趨廣泛。人工骨不僅具有良好的組織相容性，而且能誘導(dǎo)正常骨的形成，最終達(dá)到完全的骨修復(fù)，。隨著醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)和基因工程及組織工程學(xué)的快速發(fā)展，利用不同的生物材料復(fù)加工，組配成理想中具有多種生物活性的人工骨將成為現(xiàn)實(shí)。
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一、納米陶瓷
所謂納米陶瓷 ,是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料 ,也就是說(shuō)晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。由于界面占有可與顆粒相比擬的體積百分比 ,小尺寸效應(yīng)以及界面的無(wú)序性使它具有不同于傳統(tǒng)陶瓷的獨(dú)特性能。
二、納米材料性能
1.納米陶瓷材料具有極小的粒徑、大的比表面積和高的化學(xué)性能，可以降低材料的燒結(jié)致密化程度，節(jié)約能源。
2．材料的組成結(jié)構(gòu)致密化、均勻化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性。
3.以從納米材料的結(jié)構(gòu)層次(1～100 nm)上控制材料的成分和結(jié)構(gòu)，有利于充分發(fā)揮陶瓷材料的潛在性能，而使納米材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的定向設(shè)計(jì)成為可能。
4.催化性：納米粒子晶粒體積小，比表面積大，表面活性中心多，其催化活性和選擇性大大高于傳統(tǒng)催化劑。
三、納米陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域
（1）耐高溫材料
納米陶瓷粉末涂料在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，不脫落、耐水、防潮，無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。在汽車(chē)工業(yè)也有著廣闊前景，如用納米陶瓷作為氣缸內(nèi)襯材料，因耐高溫可提高燃料燃燒溫度，使燃料的熱效率提高，涂覆于汽車(chē)玻璃表面可起到防污和防霧、隔熱作用。
（2）催化方面
納米粒子由于粒徑小，比表面大，故表面活性中心數(shù)量多，其催化活性和選擇性會(huì)加大，產(chǎn)物收率會(huì)增高。納米粒子作為催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來(lái)不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。
納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15 倍。
用納米微粒作為催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度、降低反應(yīng)溫度和光催化降解方面的研究，是未來(lái)催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題， 很有可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來(lái)革命性的變革。
（3）生物材料、臨床方面
隨著納米材料研究的深入，納米生物陶瓷材料的優(yōu)勢(shì)將逐步顯現(xiàn)，其強(qiáng)度、韌性、硬度以及生物相容性都有顯著提高，為臨床制作人工關(guān)節(jié)、人工牙齒及牙種植體開(kāi)辟了新途徑。利用納米微?？稍隗w內(nèi)方便傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，科學(xué)家開(kāi)發(fā)出放射療法用的羥基磷灰石復(fù)合陶瓷微粒。初步臨床表明，采用這種材料治療可以大大延長(zhǎng)病人的壽命。
（4）涂料方面
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性， 具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。
2.納米陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比
傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆、韌性及強(qiáng)度較低，因而使其應(yīng)用范圍收到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷克服了傳統(tǒng)陶瓷的脆性，使陶瓷具有類(lèi)似金屬柔韌性和可加工性。
四、發(fā)展前景
納米陶瓷與普通陶瓷材料相比，在力學(xué)性能、表面光潔度、耐磨性以及高溫性能諸方面都有明顯的改善。目前，納米陶瓷材料的研究已涉及到有機(jī)和無(wú)機(jī)材料。由于納米陶瓷具有不同傳統(tǒng)陶瓷的獨(dú)特性能，納米陶瓷材料制成的燒結(jié)體可作為儲(chǔ)氣材料、熱交換器、微孔過(guò)濾器以及檢測(cè)氣體溫度的多功能傳感器，它的發(fā)展使陶瓷材料跨人了一個(gè)新的歷史時(shí)期。
正因?yàn)榧{米陶瓷具有優(yōu)良力學(xué)性能和某些特殊的功能，使納米陶瓷在多方面都有廣泛的應(yīng)用，并在許多超高溫、強(qiáng)腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
五、結(jié)語(yǔ)
納米陶瓷作為一種新型高性能陶瓷，將越來(lái)越受到世界各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注。納米陶瓷材料的發(fā)展起來(lái)的一門(mén)全新的科學(xué)技術(shù)，他將成為新世紀(jì)最重要的該技術(shù)之一。納米陶瓷的研究發(fā)展，必將引起陶瓷工業(yè)的發(fā)展與革命，引起陶瓷學(xué)理論的發(fā)展乃至新的理論的建立，以適應(yīng)納米尺度的研究需要從而使納米材料具有更佳的性能，使其在工程領(lǐng)域乃至日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。
總之，要做到充分開(kāi)發(fā)新型材料的性能和應(yīng)用領(lǐng)域，做到早開(kāi)發(fā)早受益，為我所用，服務(wù)于國(guó)家，服務(wù)于人民，服務(wù)于國(guó)防建設(shè)，是每一位材料科學(xué)工作者應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)。
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2、原創(chuàng)技術(shù)和研發(fā)優(yōu)勢(shì)突出；
3、近期主打品種的快速增長(zhǎng)，長(zhǎng)期看原創(chuàng)技術(shù)帶來(lái)的產(chǎn)品儲(chǔ)備系列化。
即將登陸創(chuàng)業(yè)板的廣東冠昊生物科技股份有限公司（下稱(chēng)“冠昊生物”，代碼300238）是一家專(zhuān)業(yè)從事再生醫(yī)學(xué)材料及再生型醫(yī)用植入器械研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。公司擁有自主研發(fā)新型再生醫(yī)學(xué)材料，主營(yíng)產(chǎn)品為生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片，2009年達(dá)到43%的市場(chǎng)占有率，加之市場(chǎng)整體增速接近40%。
冠昊生物創(chuàng)新能力強(qiáng)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，2008年-2010年公司營(yíng)業(yè)收入、凈利潤(rùn)復(fù)合增長(zhǎng)率分別達(dá)到70.8%、113.6%。近3年毛利率一直維持在90%以上。生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片的持續(xù)增長(zhǎng)是冠昊生物收入和利潤(rùn)的穩(wěn)定來(lái)源，未來(lái)公司的快速增長(zhǎng)有賴(lài)于胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜的市場(chǎng)開(kāi)拓。
硬腦膜補(bǔ)片推動(dòng)高成長(zhǎng)
冠昊生物是致力于再生醫(yī)學(xué)材料及再生型醫(yī)用植入器械的生產(chǎn)銷(xiāo)售，目前擁有生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片、胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)品種。生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片是公司的主打品種，收入、利潤(rùn)分別占整體比重在85%以上，是近幾年業(yè)績(jī)的主要驅(qū)動(dòng)因素。公司生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片自2006年6月上市以來(lái)，憑借優(yōu)越的材料性能，打破了進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷局面，市場(chǎng)份額逐年提升，在短短三年時(shí)間里成為國(guó)內(nèi)腦膜市場(chǎng)的第一品牌，市場(chǎng)份額達(dá)到40%以上，市場(chǎng)占有率第一。
胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜目前基數(shù)還較小，但增速較快。公司于2008年開(kāi)始進(jìn)入胸腹腔修復(fù)膜領(lǐng)域，2010年銷(xiāo)售額接近500萬(wàn)元。公司于2009年6月推出無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜后，迅速得到市場(chǎng)認(rèn)可。2010年實(shí)現(xiàn)收入872萬(wàn)元，同比增長(zhǎng)223%。公司的快速增長(zhǎng)有賴(lài)于這二者的市場(chǎng)開(kāi)拓。
近幾年我國(guó)植入醫(yī)療器械處于快速發(fā)展期，據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)估算，未來(lái)10年內(nèi)我國(guó)植入醫(yī)療器械行業(yè)將達(dá)到每年1500億元的市場(chǎng)規(guī)模，成為僅次于美國(guó)的世界第二大植入醫(yī)療器械市場(chǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。
打造核心技術(shù)體系平臺(tái)
在十年的發(fā)展歷程中，冠昊生物自主研發(fā)了一系列世界先進(jìn)的核心技術(shù)，并在再生型植入醫(yī)療器械領(lǐng)域積累了豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，打造了從“基礎(chǔ)研究―產(chǎn)業(yè)化研究―產(chǎn)品臨床―規(guī)模生產(chǎn)―市場(chǎng)推廣”的完整產(chǎn)業(yè)化鏈條。
憑借原創(chuàng)的核心技術(shù)，冠昊生物以動(dòng)物組織為原料成功的研制出一大類(lèi)具有誘導(dǎo)再生功能的再生醫(yī)學(xué)材料，并以此材料為平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出一系列再生型醫(yī)用植入器械產(chǎn)品。目前公司已有三個(gè)膜類(lèi)產(chǎn)品上市，正在研發(fā)的產(chǎn)品包括整形植入系列材料、骨填充材料、人工食管、小口徑血管、人工韌帶、神經(jīng)導(dǎo)管等十多個(gè)產(chǎn)品。未來(lái)三年，公司將重點(diǎn)研發(fā)市場(chǎng)前景廣闊的醫(yī)學(xué)整形美容、婦科盆底功能重建領(lǐng)域等新產(chǎn)品。
冠昊生物未來(lái)看點(diǎn)在于縣級(jí)醫(yī)院學(xué)術(shù)推廣。公司以學(xué)術(shù)推廣為核心，采用自主服務(wù)配送帶動(dòng)分銷(xiāo)的組合銷(xiāo)售模式。平臺(tái)性技術(shù)可大量復(fù)制新產(chǎn)品，2009年冠昊生物新推出的胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜分別應(yīng)用于腹腔手術(shù)和燒傷、外傷、難愈性創(chuàng)面，技術(shù)先進(jìn)，有望復(fù)制腦（脊）膜補(bǔ)片的成功之路。
一、生物化工的發(fā)展前景
1.生物化工的發(fā)展?fàn)顩r
近年來(lái)社會(huì)討論最多的莫過(guò)于能源問(wèn)題，石油、煤炭等都是不可再生能源，一旦消耗殆盡就會(huì)影響人類(lèi)的生活和社會(huì)發(fā)展，人們也致力于尋找新的能源。而生物能源恰好可以滿(mǎn)足人們的需求，它可再生，對(duì)環(huán)境污染小，儲(chǔ)藏量大。比如說(shuō)，氫能儲(chǔ)藏量大分布范圍廣，利用它解決能源短缺很有效；燃料酒精的開(kāi)發(fā)很有價(jià)值，利用玉米等農(nóng)作物提煉酒精作燃料，既環(huán)保又有發(fā)展空間。尤其近十年來(lái)，世界生化技術(shù)迅速發(fā)展促使生化領(lǐng)域取得了許多重大科技成果，主要表現(xiàn)在：一能源方面，纖維素發(fā)酵連續(xù)制造乙醇已成功，煤制甲醇、煤制烯烴技術(shù)已成熟；二環(huán)保方面，固定化酶處理氯化物已實(shí)際應(yīng)用；微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、脂肪酸、 乙二酸等產(chǎn)品的生產(chǎn)已達(dá)到了一定規(guī)模。
常軼智說(shuō)過(guò)，“由于人們對(duì)生物發(fā)展的越來(lái)越重視，生物技術(shù)和生物化工技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模，例如微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、透明質(zhì)酸、己二酸等。還有，我國(guó)檸檬酸的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，在生物農(nóng)業(yè)，食品等方面也有很多成就。
我國(guó)在氨基酸的發(fā)展中，谷氨酸的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獨(dú)具規(guī)模，谷氨酸俗稱(chēng)味精，是世界上銷(xiāo)售量最大的氨基酸，我國(guó)在谷氨酸的發(fā)展中僅次于抗生素的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)還開(kāi)發(fā)了許多的生物農(nóng)藥——蘇云金桿菌、井岡霉素、公主嶺霉素等，這些生物農(nóng)藥都具有高效安全、低毒方便等特性，在對(duì)農(nóng)作物殺蟲(chóng)方面都很有效。我國(guó)在生物催化劑發(fā)展方面也有很快的提高，2009年光生物催化劑已經(jīng)有近兩億美元的市場(chǎng)。
2.我國(guó)生物化工發(fā)展存在的問(wèn)題
政府不夠重視生物化工，資金的投入不夠，政府對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)因?yàn)榱私獠簧罟收J(rèn)可度不高，不能成長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看生物化工產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展總是有一些障礙。另外，產(chǎn)業(yè)化程度低，科技研究成果不能很好的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。由于生物化工技術(shù)研究費(fèi)時(shí)，周期長(zhǎng)，不能在短期內(nèi)見(jiàn)效，不能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的立即體現(xiàn)，所以研究力量不均勻，企業(yè)對(duì)其投入不大。我國(guó)沒(méi)有像發(fā)達(dá)國(guó)家一樣的強(qiáng)大的研發(fā)隊(duì)伍，團(tuán)隊(duì)力量不夠。
二、生物化工的應(yīng)用
生物化工涉及多個(gè)領(lǐng)域，主要是生物高科技醫(yī)療制藥產(chǎn)品、資源能源和環(huán)保三方面的領(lǐng)域。像生物降解高分子材料指的就是能被生物體侵蝕而降解的材料。生物降解高分子材料的應(yīng)用十分廣泛，一是可以利用在醫(yī)療方面，外科手術(shù)的縫合線，人造血管等制品，骨骼代替物如人工關(guān)節(jié)等；二是可以利用在工業(yè)方面，無(wú)污染可再生的降解再生的包裝材料；三是農(nóng)業(yè)方面可用作殺蟲(chóng)劑的釋放可控制材料。生物轉(zhuǎn)化的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了酶在藥物合成中的應(yīng)用。用酶和細(xì)胞代替化學(xué)催化劑進(jìn)行有機(jī)合成具有選擇性專(zhuān)一、步驟簡(jiǎn)單、過(guò)程溫和的特征，一些用常規(guī)化學(xué)方法不能進(jìn)行的反應(yīng)可以由酶和細(xì)胞來(lái)完成。但是酶和細(xì)胞的弱點(diǎn)是不穩(wěn)定、造價(jià)高，反應(yīng)速度也十分有限，致使生物轉(zhuǎn)化大都停留在研究階段。要克服這一弱點(diǎn)，必須通過(guò)生物和化學(xué)的方法穩(wěn)定酶和細(xì)胞。
脂肪酶生物技術(shù)被廣泛應(yīng)用于修復(fù)生態(tài)和被污染的環(huán)境，石油開(kāi)采中重大漏油事故都可以靠脂肪酶來(lái)解決。脂肪酶可以用作處理廢水，通過(guò)脂肪酶可以制造液體肥皂，可以說(shuō)生物化工是應(yīng)用廣泛的，還例如，米曲霉可以用來(lái)處理毛發(fā)，假單胞菌可以用作改造被石油污染的土壤和有毒有害的氣體，不同的微生物可以用來(lái)處理廢水、廢棄的食用油、生物膜的沉積物、聚合物廢物等。由于煤炭、石油都屬于不可再生能源，迫切的需要找到替代物品，其中生物能源就被廣泛的應(yīng)用。酒精就是一種很清潔并且環(huán)保的能源，我國(guó)就選出很優(yōu)良的菌種使用玉米，為了減輕污染加大投入對(duì)傳統(tǒng)的制造酒精技術(shù)加以改進(jìn)，使用低溫蒸煮的方式向快速發(fā)酵方向發(fā)展，成功的研制了生物燃料。
生物化工在藥物的研制方面也有很大的成就，天然藥物資源的自然生產(chǎn)是很有限的，而利用生物化工生產(chǎn)的天然資源則能滿(mǎn)足人們的需求，生產(chǎn)的可控制性是其很大的優(yōu)勢(shì)，可適時(shí)地提高資源的品質(zhì)，使藥物優(yōu)化，所以這項(xiàng)技術(shù)具有很大前景。在中草藥資源上，利用規(guī)?；囵B(yǎng)技術(shù)可減少、甚至免去對(duì)天然植物的依賴(lài)，對(duì)于我們這樣一個(gè)植被破壞面積大、沙漠化嚴(yán)重、大面積干旱缺水的國(guó)家是可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。其次在天然產(chǎn)物的制備上，要充分發(fā)揮生物化工分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，用層析、膜分離等高效分離純化技術(shù)和高效選擇性精度取代現(xiàn)有中草藥制備中的某些落后工藝，對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，提高產(chǎn)物收率、純度，實(shí)現(xiàn)組分的綜合利用，同時(shí)降低溶劑消耗量，從而可以達(dá)到降低成本，保護(hù)環(huán)境的作用。
木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用，可再生性的木質(zhì)纖維素的開(kāi)發(fā)已經(jīng)被發(fā)達(dá)國(guó)家列入了戰(zhàn)略性研究課題，是纖維素，半纖維素，木質(zhì)素重組，將生物能源，生物化肥，生物飼料，生物微生物材料作為了生物化工的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
另外，我國(guó)檸檬酸的生產(chǎn)量和出口總量每年都在不斷提高，是世界上檸檬酸出口第一大國(guó)。所以我建議我國(guó)的有機(jī)酸行業(yè)應(yīng)該多向生產(chǎn)檸檬酸產(chǎn)業(yè)靠攏，可以加大力度再進(jìn)行研發(fā)新項(xiàng)目并且努力在技術(shù)上創(chuàng)新，可以擴(kuò)大企業(yè)的規(guī)模改善經(jīng)營(yíng)的模式，擴(kuò)大檸檬酸的應(yīng)用領(lǐng)域。
三、總結(jié)
生物化工的發(fā)展前景是很廣闊的，其應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，生物化工產(chǎn)業(yè)必將成為未來(lái)炙手可熱的行業(yè)。
參考文獻(xiàn)
[1]俞志明.《中國(guó)化工商品研究》[M].北京大學(xué)出版社，2009.
專(zhuān)家預(yù)計(jì)，新型組織工程的開(kāi)發(fā)具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家都投入巨資開(kāi)展組織工程產(chǎn)品的研發(fā)。我國(guó)“十五”、“十一五”規(guī)劃也將組織工程列入重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一，是“973”、“863”計(jì)劃等資助的重要方向。福建是海洋大省，貝殼類(lèi)海產(chǎn)品極為豐富，支架材料的來(lái)源非常廣泛，且成本比現(xiàn)有的合成材料低三分之二，發(fā)展這一項(xiàng)目具有得天獨(dú)厚的條件。
替代輸尿管缺損的組織工程學(xué)材料
簡(jiǎn)介：隨著組織工程學(xué)技術(shù)的發(fā)展,組織工程學(xué)材料之一--ECM作為修復(fù)缺損區(qū)的材料得到了廣泛應(yīng)用。該材料具備二個(gè)特點(diǎn):(1)作為異體組織材料,在經(jīng)特殊脫細(xì)胞處理后,已無(wú)含細(xì)胞抗原的細(xì)胞成分,僅保留了由膠原蛋白,蛋白多糖,糖蛋白等低抗原物質(zhì)構(gòu)成的ECM。ECM的種屬差異小,抗原性弱,移植后不易產(chǎn)生排斥反應(yīng)。(2)該材料可為細(xì)胞提供生存的三維空間,有利于細(xì)胞獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),進(jìn)行氣體交換并排除廢物。將輸尿管ECM移植于缺損區(qū)后,保持輸尿管完整性,保證尿液流通的作用,同時(shí)還可作為自體輸尿管細(xì)胞生長(zhǎng)框架,誘導(dǎo)自體細(xì)胞長(zhǎng)入其內(nèi)。因輸尿管有極強(qiáng)的再生能力,移植后自體輸尿管將形成新的具有原來(lái)功能和形態(tài)的輸尿管,達(dá)到修復(fù)和重建的目的。
意義：為尋求理想的輸尿管替代材料，該項(xiàng)目應(yīng)用組織工程學(xué)材料--同種異體脫細(xì)胞輸尿管細(xì)胞外基質(zhì)作為輸尿管替代材料,并在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)取得滿(mǎn)意結(jié)果的基礎(chǔ)上,成功應(yīng)用于臨床。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)：北京積水醫(yī)院泌尿外科；申鵬飛
湖南醫(yī)科大學(xué)湘雅醫(yī)院泌尿外科；胡杰
杰雅萊福生物技術(shù)公司技術(shù)部。
組織工程角膜生物材料載體制備
簡(jiǎn)介：成年York豬角膜基質(zhì)材料，以Triton聯(lián)合0.25%胰酶，處理30 min～3 h為材料1；Triton聯(lián)合DNA、RNA酶，處理8～14 h為材料2；Triton聯(lián)合0.25%胰酶、DNA-RNA酶，處理3～5 h為材料3。3種材料用無(wú)水氯化鈣脫水干燥保存。在材料上接種兔角膜基質(zhì)成纖維細(xì)胞，觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況。
結(jié)果：材料1、2細(xì)胞脫出不完全，處理最佳時(shí)間分別是2h和10～12h，角膜基質(zhì)網(wǎng)狀間隙無(wú)明顯增大；接種兔角膜基質(zhì)成纖維細(xì)胞后，3～4d細(xì)胞死亡；植入兔角膜基質(zhì)中有明顯的免疫排斥反應(yīng)。材料3脫出細(xì)胞完全，其脫細(xì)胞處理的最佳時(shí)間為4 h，角膜基質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)無(wú)破壞，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀間隙明顯增大；接種兔角膜基質(zhì)成纖維細(xì)胞后，細(xì)胞在材料上貼附生長(zhǎng)良好；將其植入兔角膜基質(zhì)中無(wú)炎性及排斥反應(yīng)，可逐漸降解吸收，有良好的生物相容性。
意義：比較用不同的方法脫細(xì)胞處理異種（豬）角膜基質(zhì)制備組織工程角膜支架材料，并對(duì)其生物相容性進(jìn)行研究。試驗(yàn)證明：Triton聯(lián)合0.25%胰酶、DNA、RNA酶法處理的異種（豬）角膜基質(zhì)具有良好的生物相容性,可作為一種組織工程角膜的支架材料。
項(xiàng)目單位：武警陜西總隊(duì)醫(yī)院
第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院組織病理學(xué)教研室組織工程實(shí)驗(yàn)中心
第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院。
應(yīng)用于心肌組織工程的支架材料
簡(jiǎn)介：本發(fā)明屬于組織工程領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于心肌組織工程的支架材料的制造方法。該支架在組成上盡量模擬心肌細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)成分。它的原始形態(tài)為一種液態(tài)水凝膠，主要由液態(tài)膠原(I型和III型等)、彈性蛋白、層粘連蛋白、雞胚抽提物、2×DMEM和胎牛血清等組成。將這些成分按適當(dāng)?shù)谋壤旌霞纯尚纬深?lèi)似于天然心肌組成的支架材料，與心肌細(xì)胞混合后可鑄成各種形狀心肌細(xì)胞-支架材料構(gòu)建物。用這種支架材料可構(gòu)建出一致跳動(dòng)的組織工程化心肌組織。
意義：一種應(yīng)用于心肌組織工程的支架材料的制造方法。根據(jù)天然心肌細(xì)胞外基質(zhì)的主要組成分按適當(dāng)?shù)谋壤筒襟E混合而成，具有促進(jìn)心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和跳動(dòng)的生物學(xué)特性和力學(xué)性能。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)：中國(guó)人民軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所。
可降解聚合物用作骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料
簡(jiǎn)介：現(xiàn)有的骨替代材料用作骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料都或多或少的存在一些缺點(diǎn)。人工合成可降解聚合物材料由于其組成成分、分子量、表面微結(jié)構(gòu)、大體形態(tài)、機(jī)械性能、降解時(shí)間等都能預(yù)先設(shè)計(jì)和調(diào)控，最后基本降解完全，避免了長(zhǎng)期異物反應(yīng)的危險(xiǎn)，但是相比天然生物材料，人工合成材料最大的缺點(diǎn)是缺乏細(xì)胞識(shí)別信號(hào)，不利于細(xì)胞特異性粘附及特異基因的激活。為了增強(qiáng)材料對(duì)成骨細(xì)胞的粘附力，采取吸附或溶劑鏈接的方法，將纖維連接蛋白(fibronectin,FN)、膠原或某些促細(xì)胞粘附氨基酸短肽如精氨酸-甘氨酸一天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)短肽和天冬氨酸-甘氨酸-谷氨酸-丙氨酸(Asp-Gly-Glu-Ala，DGEA)短肽引入基質(zhì)材料的表面或整體，必將促進(jìn)細(xì)胞粘附，增強(qiáng)生長(zhǎng)代謝。
意義：該項(xiàng)目進(jìn)一步相信隨著材料科學(xué)及其制作加工工藝的不斷發(fā)展，以及對(duì)材料-細(xì)胞相互作用研究的不斷深入，以合成可降解聚合物為主要成分的有利于成骨細(xì)胞粘附和分化的新型基質(zhì)材料在骨組織工程研究領(lǐng)域必將展現(xiàn)喜人的應(yīng)用前景。
骨組織工程多孔支架材料
簡(jiǎn)介：本項(xiàng)目研究包括鈣磷生物陶瓷粉末的合成，可降解聚合物聚乳酸的合成，以及生物陶瓷、聚乳酸及天然聚合物材料多孔體的制備，應(yīng)用多孔支架對(duì)兔脛骨骨缺損進(jìn)行修復(fù)的研究。
1） 對(duì)鈣磷生物陶瓷粉末的合成工藝過(guò)程進(jìn)行了改進(jìn)，應(yīng)用Ca(OH)2與H3PO4中和反應(yīng)，成功制備了β-TCP和HA粉末，具有工藝簡(jiǎn)單、合成量大的優(yōu)點(diǎn)。
2）以Al、Mg酸式磷酸鹽為粘結(jié)劑，鈣磷陶瓷粉體為原料，采用有機(jī)泡沫浸漬工藝制備了骨組織工程多孔支架。通過(guò)對(duì)原料和成形過(guò)程的控制，可以改變支架中磷酸鹽組成，調(diào)控支架的降解速度。
3）以冰微粒為致孔劑，開(kāi)發(fā)了制備塊狀聚合物多孔支架的冷凍干燥―粒子濾出復(fù)合方法，用此方法制備的聚乳酸塊狀多孔支架無(wú)致孔劑殘留，可解決目前國(guó)際上大孔、塊狀聚合物多孔支架成形的工藝難題。
4）將種子細(xì)胞種植于多孔支架上進(jìn)行培養(yǎng)，構(gòu)成種子細(xì)胞―支架復(fù)合體，研究了支架的細(xì)胞相容性。并制備了動(dòng)物骨缺損模型，將種子細(xì)胞―支架復(fù)合體植入，修復(fù)骨缺損，初步結(jié)果滿(mǎn)意。
5）掌握了納米抗菌材料粒子單分散工藝，在天然聚合物多孔膜片上復(fù)合納米抗菌材料，制備了多孔生物材料復(fù)合膜片，可作為新型密閉性傷口敷料用于傷口治療。
意義：合成的生物陶瓷和聚乳酸材料在生物材料領(lǐng)域具有廣泛的用途，研制的多孔體可應(yīng)用于骨、軟骨組織工程及用作藥物緩釋載體。
項(xiàng)目單位：東南大學(xué)。
骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生物特性及其構(gòu)造組織工程軟骨
簡(jiǎn)介：軟骨構(gòu)建及軟骨缺損的修復(fù)組織工程學(xué)是20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興邊緣學(xué)科。MSCs在適宜的體內(nèi)或體外環(huán)境下，不僅可分化為間充質(zhì)組織，還可以保持內(nèi)外胚層的組織發(fā)育分化潛能，可以分化成神經(jīng)系統(tǒng)、肝、肺、上皮組織等。干細(xì)胞中的MSCs固有的優(yōu)勢(shì)和特性將在軟骨組織修復(fù)中成為首選種子細(xì)胞, 可通過(guò)取自體且體外擴(kuò)增的MSC回植自體內(nèi)修復(fù)重建軟骨組織缺損。多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明在地塞米松的作用下，MSCs可以向骨、軟骨、脂肪甚至肌細(xì)胞等方向分化。在體外培養(yǎng)的骨膜細(xì)胞中加入TGF-β1后，可誘導(dǎo)其分化為軟骨細(xì)胞。TGF-β1在MSCs定向分化為軟骨細(xì)胞的過(guò)程中起到了非常關(guān)鍵的作用。TGF-β1能誘導(dǎo)MSCs轉(zhuǎn)化為軟骨細(xì)胞，同時(shí)對(duì)軟骨細(xì)胞的分化和功能具有雙向調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)未分化或分化早期軟骨細(xì)胞DNA 合成、增殖、分化及細(xì)胞外基質(zhì)的合成，抑制成熟軟骨細(xì)胞的增殖和分化。TGF-β1在MSCs生成軟骨誘導(dǎo)分化中發(fā)揮重要作用，其作用機(jī)制目前尚不清楚。
意義：作為細(xì)胞移植的細(xì)胞源，MSCs具有獨(dú)特的優(yōu)越性：①骨髓組織取材容易，可以通過(guò)穿刺獲得。②骨髓干細(xì)胞分離擴(kuò)增方法簡(jiǎn)單，成人的MSCs仍保持了多方向分化的潛能。③可以用于自體移植，避免的排斥反應(yīng)和疾病傳播。④人骨髓干細(xì)胞移植的方法已經(jīng)經(jīng)過(guò)臨床驗(yàn)證。隨著MSCs及其在軟骨組織工程中研究的不斷深入，相信組織工程軟骨將成為軟骨缺損修復(fù)的最有效方法。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)：河北省唐山市華北煤炭醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院；
軟骨組織工程用生物降解型可注射的改性水凝膠支架
關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)工程；醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)；發(fā)展
【中圖分類(lèi)號(hào)】
R195 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1002-3763（2014）08-0294-01
1 前言
生物醫(yī)學(xué)工程（Biomedical Engineering，BME）主要是指結(jié)合了化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)與工程學(xué)原理，從事醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、衛(wèi)生學(xué)以及行為學(xué)等方面的一種研究。生物醫(yī)學(xué)工程作為一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，其應(yīng)用工程技術(shù)手段，可以有效的解決目前醫(yī)學(xué)中的一些問(wèn)題，從而為各類(lèi)疾病的診斷、治療與預(yù)防，保障人們的健康起到積極的作用。而醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)主要是指在疾病預(yù)防、診斷與治療中所應(yīng)用的電子醫(yī)療設(shè)備、內(nèi)外科器械、離體診斷設(shè)備、牙科器械、整形設(shè)備以及醫(yī)院供應(yīng)品等等。生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械屬于醫(yī)院診治疾病中不可或缺的一部分內(nèi)容，也是現(xiàn)代醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大支柱?；谏镝t(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的重要性，本文就以我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)作為研究方向，論述其發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景展開(kāi)探討。
2 生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展現(xiàn)狀：
生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)作為一項(xiàng)研究方向諸多、內(nèi)容復(fù)雜、要求極高的專(zhuān)業(yè)，其在我國(guó)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了36年，但是，我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程較國(guó)外相比，其起步還是較晚，綜合來(lái)看，其與國(guó)外的發(fā)展還是具有一定的距離。而從我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，其對(duì)于人才的培養(yǎng)目標(biāo)及研究成果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
⑴人才的培養(yǎng)。其一，培養(yǎng)能從事醫(yī)療設(shè)備管理、醫(yī)療器械質(zhì)量控制與管理、醫(yī)藥市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、醫(yī)學(xué)技術(shù)服務(wù)等方面的人才；其二，將生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)將醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合，并以此為目標(biāo)來(lái)培養(yǎng)高級(jí)臨床醫(yī)學(xué)工程技術(shù)型人才；其三，培養(yǎng)出綜合能力較強(qiáng)，能夠從事生物醫(yī)學(xué)工程研究、開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的高級(jí)人才。⑵研究成果。我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程目前的研究成果主要有：人工關(guān)節(jié)、人工晶體等功能性假體；人工心臟瓣膜、人工心臟起搏器等人工器官；不同規(guī)格、不同種類(lèi)的電磁與激光治療設(shè)備；超聲成像、磁共振成像、X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描、生化分析儀等新型臨床診斷與監(jiān)護(hù)技術(shù)、監(jiān)護(hù)設(shè)備等。
2.2 醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：
生物醫(yī)學(xué)工程在我國(guó)的發(fā)展，不僅促進(jìn)了臨床疾病的診治效果，還推動(dòng)了醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而當(dāng)前我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，主要體現(xiàn)在如下幾方面：⑴醫(yī)療器械工業(yè)現(xiàn)狀。由于國(guó)外醫(yī)療器械對(duì)國(guó)內(nèi)醫(yī)療器械市場(chǎng)造成的沖擊，近年來(lái)，我國(guó)已開(kāi)始重視對(duì)醫(yī)療器械的自主研制與創(chuàng)新。例如，在“十二五”規(guī)劃中，特別強(qiáng)調(diào)了我國(guó)自產(chǎn)醫(yī)療器械的應(yīng)用與普及、產(chǎn)品創(chuàng)新。并在著力突破高端裝備大多引進(jìn)國(guó)外的問(wèn)題。力求實(shí)現(xiàn)高端主流裝備、醫(yī)用高值材料、核心部件等醫(yī)療器械的自主制造，以實(shí)現(xiàn)降低醫(yī)療費(fèi)用、打破進(jìn)口壟斷的問(wèn)題。⑵醫(yī)療器械營(yíng)銷(xiāo)現(xiàn)狀。我國(guó)的醫(yī)療器械生產(chǎn)銷(xiāo)售企業(yè)諸多，尤其是近年來(lái)，在科技的快速發(fā)展下，使得我國(guó)醫(yī)療器械的營(yíng)銷(xiāo)勢(shì)態(tài)良好，例如嬰兒培養(yǎng)箱、心電圖機(jī)、高壓氧艙、磁共振成像系統(tǒng)、體外診斷試劑、各種敷料及衛(wèi)生材料等數(shù)千種大小不一，規(guī)格不一的醫(yī)療器械在全國(guó)各醫(yī)院的應(yīng)用是非常廣泛的。⑶醫(yī)療器械技術(shù)現(xiàn)狀。在科技的快速發(fā)展下，醫(yī)療器械的性能與質(zhì)量也得到了不斷升級(jí)。而我國(guó)各大小型醫(yī)院，在先進(jìn)性醫(yī)療技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，所應(yīng)用的醫(yī)療器械也在不斷升級(jí)和完善，例如，基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)械對(duì)采色超聲成像儀、生化分析儀、免疫分析儀、多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、心電圖設(shè)備、耗材等醫(yī)療器械的配置與升級(jí)。一些大型、綜合性醫(yī)院對(duì)實(shí)時(shí)三維彩色超聲成像儀、全自動(dòng)生化分析儀、64排螺旋CT等先進(jìn)性醫(yī)療器械的應(yīng)用。
3 生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景
3.1 生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展前景：
雖然生物醫(yī)學(xué)工程在我國(guó)的發(fā)展比較迅速，但其與國(guó)外的發(fā)展相比，還是存在一定的差距，基于這種現(xiàn)象，我國(guó)對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程的持續(xù)發(fā)展也十分重視。而在分析目前我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展情況與研究成果之后，筆者認(rèn)為，我國(guó)今后生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展前景，將會(huì)體現(xiàn)在以下幾方面：⑴納米技術(shù)、介入性微創(chuàng)技術(shù)、激光技術(shù)以及植入型超微機(jī)器人，將是未來(lái)生物醫(yī)學(xué)工程的研究重點(diǎn)。⑵生物型人工器官、生物機(jī)械結(jié)合型將會(huì)有新的突破，各種高質(zhì)量的人工器官將會(huì)廣泛應(yīng)用于臨床。⑶藥物與材料相結(jié)合的新型給藥裝置或技術(shù)將得到有效發(fā)展。⑷所應(yīng)用的各種診療儀器與裝置，將會(huì)逐漸朝著遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向轉(zhuǎn)變，其診療所用機(jī)器人會(huì)在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。
3.2 醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景：
我國(guó)目前的醫(yī)療器械市場(chǎng)規(guī)模占醫(yī)藥總市場(chǎng)規(guī)模的14%，這也表現(xiàn)出我國(guó)的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展迅速，但與全球水平比還相差甚遠(yuǎn)，不過(guò)，這種現(xiàn)象也給投資者們看到了該領(lǐng)域更大的發(fā)展空間。在技術(shù)的不斷升級(jí)下，國(guó)產(chǎn)高端醫(yī)療器械將會(huì)逐漸替代國(guó)外進(jìn)口器械，隨著機(jī)械器智能與生物智能技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在未來(lái)必將不斷研發(fā)高科技醫(yī)療器械。此外，由于國(guó)民生活水平的不斷提高，之后的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)還會(huì)以家庭會(huì)對(duì)象，研發(fā)生產(chǎn)出一系列適用于家庭自我監(jiān)護(hù)、診斷的高科技醫(yī)療器械產(chǎn)品。
4 總結(jié)
通過(guò)以上分析可見(jiàn)，生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的位置，而近年來(lái)在科技的快速發(fā)展下，我國(guó)對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程也越來(lái)越重視，且醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。相信在未來(lái)醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷完善下，我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)也會(huì)有更加良好的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
