1磷酸钙生物材料骨诱导性
1. 1磷酸钙骨诱导现象发现和确证磷酸钙(Calcium pho sphate) 为钙与磷酸根离子形成的化合物, 因晶体结构及钙磷组成比(Ca?P )不同性能有差异。Ca?P 比小于115 的磷酸盐很不稳定, 其溶解速率比新骨组织形成高很多, 故它们不适于作骨代材料。临床最常应用的磷酸钙是羟基磷灰石(Hydroxyapat ite, HA ) 和磷酸三钙(T ricalciumpho sphate, TCP)。HA 与组成人体骨骼和牙体硬组织的无机成分相同, 且晶体微观结构类似。大量的实验及临床应用证明, HA 具有优良的生物相容性, 可与骨组织发生化学性结合, 具有骨引导性(O steoconduct ion) , 即材料植入骨环境中, 骨组织能沿着植入体表面或内部孔隙攀附生长。多数文献报道HA 无骨诱导性(O steo induct ion) , 即诱导间充质细胞向成骨分化的能力。HA 早在1871 年由RW aroneton 制得, 20 世纪70 年代始用于临床, 成为最常用的骨替代材料。TCP 分子式Ca3 (PO 4) 2, Ca?P原子比为115, 化学组成与HA 相似, 但不是机体骨组织的矿物成分。TCP 因烧结温度不同分为A2和B2两相, 相转变温度为1 120～ 1 180℃, 以下为B2TCP,以上为A2TCP。在模拟体液(SBF) 中, A2TCP 比B2TCP 易解, 比HA 更易降解, 在体内易被降解吸收。M erten 和W ilfarg[ 2 ]将B2TCP 和A2TCP 植入微型猪(Goet t inger m in iatu re p igs, GM P s) 人工胫骨缺损区考察降解性, 结果表明B2TCP 比A2TCP 更易降解, 降解产生的钙及磷酸根离子被周围巨噬细胞吞噬, 也可被周围新生骨组织利用, 刺激和促进更多新骨生成。对HA ?T CP 双相陶瓷, TCP 的降解将利于在陶瓷表面再形成类似针状或片状的、相对稳定和活化的HA 晶粒, 产生优良的生物学效应[ 3 ]。
磷酸钙作为最常用的骨代材料, 对其研究较为深入。早在1911 年,W ells 在A ch ives of In ternalM edical 一书中就提到: 钙盐对骨发生具有促进作用。但关于磷酸钙陶瓷的大量研究, 如Aok i、Hench等的工作都集中在HA 的制备及应用领域的拓广、评价方面, 并一直认为磷酸钙陶瓷是一类仅具有骨引导性, 而无骨诱导性的生物活性材料。1988 年Heughebeart 等[ 4 ] 研究发现, 没有添加任何生长因子或活体细胞的磷酸钙陶瓷植入动物非骨部位后,其表面形成骨样沉积物。1990 年Yam asak i[ 5 ]报道植入狗皮下的多孔HA , 其中有骨形成。1991 年, 张兴栋等[ 6 ]和R ipamon t i[ 7 ]分别报道植入狗2 月和狒狒3、6、9 月非骨部位的多孔HA 中有新骨形成。1992 年, To th 和Klein 均报道了磷酸钙陶瓷具有骨诱导性。之后, 张兴栋研究组在中国国家自然科学基金重大项目和国家重点基础研究规划项目(973) 资助下, 对磷酸钙陶瓷骨诱导现象的确证, 及其机理探讨作了大量深入系统的工作[ 8, 9 ] , 并在2000 年5 月[ 10 ]美国夏威夷举行的第六届世界生物材料大会上, 主持了生物材料固有骨诱导性的专题讨论, 使磷酸钙陶瓷具有骨诱导性的科学理论在国际上逐渐得到公认,同时为具有骨诱导性的磷酸钙生物材料的临床应用提供充分的依据, 引导该领域的研究方向, 并为研制出拥有自主知识产权的骨诱导性骨修复材料奠定基础。
1. 2磷酸钙骨诱导过程和机制
结合U rist 关于骨诱导发生的三个条件: (1) 有骨诱导因子; (2) 存在骨形成的前体细胞, 即诱导因子作用的靶细胞; (3) 适当的成骨环境; 并在大量前期研究的基础上, 张兴栋对磷酸钙(Ca2P) 陶瓷诱导骨发生过程及机制提出假说。大量实验[ 11, 12 ] 观察到: ①材料植入区血凝块形成, ②血管长入及肉芽组织形成, ③多形性细胞聚集, ④成骨细胞分化及骨形成。骨诱导机制可能为: ①材料对骨生长因子的吸附, 提高局部浓度, 诱导间充质细胞向骨前体细胞的分化, ②材料提供骨形成的支架及空间, ③材料降解为骨成熟提供所需的Ca、P 离子。材料植入机体后,与体液中的各种物质相互识别, 吸附水、离子、蛋白等生物分子, 发生系列的物理化学、生物学反应, 并形成一个特殊的“生物修饰表面”及局部微环境, 对细胞外基质、各种细胞因子、离子等生物分子的质、量进行再分配和重组, 它们包含了生物材料的全部信息, 并介导材料与细胞的作用。Ca2P 陶瓷诱导骨发生过程: Ca2P 植入机体非骨部位, 吸附内源性骨生长因子, 如BM P s 等, 诱使间充质细胞向材料内趋化、迁移——骨生
长因子作用于间充质细胞相应受体——经细胞信号转导系统, 引起级联放大效应——相关基因表达, 间充质细胞骨向分化为骨母细胞——分泌骨细胞间特异性的粘连分子(骨粘连素等) ——骨母细胞将具有类似自然骨特定化学组成和三维多孔结构的Ca2P 陶瓷错位识别为自然骨, 停泊、黏附于其内表面——骨母细胞自分泌BM P 等生长因子, 引起自身及相应细胞分化、增殖、成熟为骨。骨诱导过程及机制的提出有一定的理论基础, 随后的研究也对各过程进行了一些确证。内源性BM P s存在, 骨骼、肾脏、肺等器官正常状态下均具有分泌BM P s 的功能, 在血液中BM P s 的含量为数ng?m l,一般对间充质细胞不产生效应, 只有在一定的部位BM P s 达到一定浓度时, 才引起间充质细胞的骨向分化。邹萍等[ 13 ]经体外实验认为HA ?T CP 可强有力吸附BM P。Q u 等[ 14 ]通过免疫组织化学方法发现, 靠近Ca2P 陶瓷的细胞基质中有BM P22 和BM P24 的聚集, 说明磷酸钙陶瓷对BM P 的吸附在骨诱导发生中发挥重要作用。骨诱导发生后, 推测是自分泌BM P促进新骨的继续发生, 但此研究尚在进行中。W ang等[ 15 ]采用不同组成的HA ?TCP 双相陶瓷与成骨细胞培养, 考察与骨改建相关Rank 基因的表达, 说明不同理化性能磷酸钙陶瓷通过信号转导途径对骨形成和改建产生不同的效应。
磷酸钙陶瓷骨诱导现象确证的研究从形态学向分子生物学水平深入, 大量研究已从光镜(LM ) 水平, 也有通过透射电镜(TEM ) 从形态学上确证磷酸钙陶瓷具有骨诱导性[ 16 ]。借助于现代分子生物学技术, 有研究[ 14 ] 对骨特征蛋白如é型胶原(Co llagentypeé ) 、BM P、骨涎蛋白(O steo sialop ro tein) 等表征, 更早期地确证骨诱导的发生。
关于磷酸钙陶瓷诱导成骨的形式, 多数研究报道为膜内成骨; Bao 等[ 17 ]观察到材料内长入组织的形态、成分与材料的骨诱导活性相关; 骨诱导活性好的, 细胞直接骨向分化; 骨诱导活性差的, 则先形成纤维组织, 并见炎细胞浸润, 再膜内或纤维化生形式成骨。外加BM P 或成骨细胞的成骨过程为软骨化骨[ 18, 19 ]。有资料称骨形成过程中, 血供不足则形成软骨, 而血供充分则直接成骨。
1. 3磷酸钙陶瓷骨诱导相关因素的研究
1. 3. 1材料学因素用于骨诱导性研究的材料包括HA、A2TCP、B2TCP、A2TCP?HA、B2TCP?HA、(A+ B) 2TCP?HA 等磷酸钙陶瓷, 以及磷酸钙骨水泥、T iO 2 陶瓷和高分子材料PEO?P ET。这些材料均为多孔的, 磷酸钙陶瓷烧结温度1 100℃～1 250℃, 由湿合成Ca、P 粉料经H2O 2 发泡烧结而成。研究表明,化学组成、材料结晶度等对骨诱导性影响显著。磷酸钙陶瓷骨诱导性顺序由高到低为: HA?B2TCP >HA?A2TCP> HA > B2TCP> A2TCP。物理形貌如材料的孔隙率、孔径、孔隙分布及其是否贯通等以及机械性能, 对骨诱导性影响也很大。Yuan 等[ 9, 20 ]选择不同体系的磷酸钙陶瓷进行动物实验, 认为具有相互贯通的大孔, 并在大孔上有丰富的数微米至数十微米的微孔的陶瓷骨诱导性好。同时, 植入体内后,易于在孔壁表面形成类骨磷灰石(Bone likeapat ite, BLA ) , 或预先在动态SBF 中形成BLA 的磷
酸钙陶瓷具有良好骨诱导性[ 21 ]。所以经特殊处理的T iO 2 陶瓷和高分子材料PEO ?P ET 也具有骨诱导性。BLA 层是晶体结构不完善的碳酸化磷灰石, 在表面稳定的材料上不易形成, 该结构层对骨生长因子的吸附, 间充质细胞的趋化、诱导, 骨组织细胞的黏附均起重要作用。研究表明作为骨诱导性材料, 应具有高度活性的内表面和界面, 以利细胞的黏附、停泊, 骨诱导发生; 同时应具有相对稳定的多孔支架结构, 保证材料内骨组织的发育成熟过程中, 材料不发生塌陷。为优化选择骨诱导性材料, 对影响骨诱导性的材料学因素仍在继续研究中。
1. 3. 2动物种属用于骨诱导性研究的动物包括大鼠、兔、山羊、狗、猪、猴、狒狒等, 同样的磷酸钙陶瓷在不同种属动物中骨诱导性不同, 一些研究认为骨诱导现象易在灵长类、家猪和犬齿类动物中发生,这可能同观察时期长短及评价标准相关, 也可能与材料在不同动物体内物质交换、降解吸收情况不同有关, 但缺乏实验依据。Bao 等[ 17 ]将HA、A2TCP?HA
和B2TCP?HA 三种磷酸钙陶瓷植入大鼠、兔和狗三种动物肌内, 经统计学分析, 进一步确证磷酸钙陶瓷骨诱导性具有材料因素和动物种属依赖性。
1. 3. 3骨诱导相关间充质细胞的来源不加任何生长因子或细胞的磷酸钙陶瓷植入动物非骨部位, 1周后材料内就观察到骨样细胞, 1 月后形成骨小梁, 3 月形成成熟骨。经光镜、透射电镜观察到[ 16 ] , 在Ca2P 陶瓷大孔壁周环绕着毛细血管和间充质细胞, 提示诱导成骨的间充质细胞来源可能为长入材料孔隙内的毛细血管周皮细胞(pericyte)。但所来源间充质
细胞可能不只一种, 有研究经免疫组织化学推测来源于骨髓基质干细胞[ 22 ]。关于骨诱导相关间充质细胞的来源目前仍不甚确切。
1. 4骨诱导性Ca-P 生物材料应用研究自1965 年U rist 发现骨生长因子BM P 以来, 各
国均投入大量的人力、财力对其制备和应用进行研究, 但自今仍无十分可行的方法能有效地利用和控制BM P 的骨诱导性, 故没有一个国家批准其正式进入临床应用。根据ISO 1099321 对40?60 的TCP?HA进行生物学评价, 表明其具有良好的骨诱导性及生物相容性, 即通过材料自身组成和结构的优化可赋予其优良的骨诱导性, 因此避免了为获取骨诱导性
材料而加入外源性生长因子可能引起的细胞无限增殖或恶变。20 世纪90 年代末, 张兴栋[ 22 ]在骨诱导性Ca2P 陶瓷材料学特征及生物学机理研究较为成熟的基础上, 结合组织工程发展的现状, 提出体内组织工程的概念。包崇云等[ 23 ] 将体内骨组织工程描述为: 体内骨组织工程是应用不外加生长因子或细胞而固有骨诱导性的生物材料, 直接植入骨缺损区再生新骨, 或在不影响机体功能非骨部位的自身组织内, 构建形成含有活体组织细胞的骨替代物植入骨缺损区诱导骨再生。它与经典组织工程方法构建骨移植物不同在于: (1) 没有使用经体外培养的细胞。(2) 直接在机体自身环境内非病变区形成含有活体细胞的骨移植物。
(3) 可构建足够大的骨修复体, 组织长入骨诱导性Ca2P 陶瓷内部范围是孔径的10倍。(4) 可形成带血管蒂的组织工程化骨移植物, 与显微外科技术结合, 修复缺损骨。
通过体外与成骨细胞复合培养表明, 具有骨诱导性的HA ?T CP 较纯HA、生物玻璃或钛合金更能促进细胞分化、增殖和生长。体内较长时期的实验观察表明HA ?TCP 诱导所形成骨与自然骨形态和结构无差异。骨诱导性HA ?T CP 直接或经过体内组织工程化骨后, 再辅与一定的骨固定技术可用于负重骨缺损修复[ 24 ]。张聪等[ 25 ]将骨诱导性HA ?T CP 用于临床病例骨缺损治疗, 获得良好的形态恢复和功能重建, X 片复查发现HA ?T CP 在体内有一定的降解。
2展望
赋予材料诱导性, 以充分调动机体自我康复的潜能, 实现病损组织形态结构再生, 功能重建, 是当今生物材料设计的原则和发展的方向。兼顾生物学和力学性能, 达到仿真“上帝造的”自体骨, 是人工骨替代材料发展追求的目标。通过材料自身组成和结构优化制备的骨诱导性生物材料, 将具有广阔的应用前景。在对钙磷生物材料骨诱导性及机理前期研究的基础上, 今后将重点从以下几方面进行深入研究: (1) 影响骨诱导性的材料学因素, 研制和开发高骨诱导活性的材料; 同时, 以此为借鉴, 探索软骨、肌腱等诱导性材料。(2) 进一步探索骨诱导相关的间充质细胞来源, 阐明其生物学机制。(3) 基因水平评价骨诱导性材料生物安全性, 为骨诱导性材料的应用提供更加充分的依据。(4) 拓宽骨诱导性材料的应用领域及探索应用技术, 丰富体内骨组织工程的内涵。
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 中国和印度拥有最多的人口，且其医疗保健系统正在发展 当中尚未成熟，因此在医学发展和临床巨大需求的驱动下最具
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]。
生物大分子分离技术综述 摘要：生物大分子包括核酸DNA和RNA、多糖、酶、蛋白质以及多肽等。生物大分子分离技术是生物研究中的核心技术之一，当前医学，药学及生命科学学科之间的交叉渗透为大分子分离技术的发展提供了更多的契机。本文对以沉淀、透析、超滤和溶剂萃取为代表的传统分离技术, 以及色谱, 电泳等现代分离技术的发展概况、方法、特点及应用进行了综述。 关键字：分离技术生物大分子 1前言 生命科学的发展给生物大分子的分离技术提出了新的要求。各种生化、分子研究要求提取分离高纯度，结构完整和具有生物活性的活性的生物大分子样品，这就使得分离技术在各项研究中起着至关重要的作用。对生物大分子分离技术的研究也就随之产生。同时，随着各学科之间的交叉渗透，纳米材料、计算机自动化等技术的发展也为生物大分子技术的发展提供了更多的空间。 生物大分子的制备具有如下特点：生物样品的组成极其复杂，许多生物大分子在生物样品中的含量极微，分离纯化的步骤繁多，耗时长；许多生物大分子在分离过程中就非常容易失活，因此分离过程中如何保证生物大分子的活性，也是提取制备的困难之处；生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的,温度、PH值、离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响，很难准确估计和判断。这些都要求生物大分子的分离技术以此为依据，突破这些难点，优化分离程序以获得符合要求的生物大分子试剂。 2传统分离技术 被广泛应用传统的生物大分子分离方法有透析、溶剂萃取、沉淀和超滤等，它们都是一些较早就建立起来比较完善的的分离方法。 2.1透析法 1861年Thomas Graham发明透析方法,已成为生物化学实验中最简易常用的分离纯化技术之一。在生物大分子的分离过程中,除盐、少量有机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品等都需用到透析。现在，除半透膜的材料更加多样化，透析方式也更加多样。透析法主要是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的方法。例如分离和纯化DNA、蛋白质、多肽、多糖等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内，而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中，而加以分离精制：透析是否成功与透析膜的规格关系极大。透析膜的膜孔有大有小，要根据欲分离成分的具体情况而选择。透析膜有动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜、蛋白质胶膜、玻璃纸膜等。分离时，加入欲透析的样品溶液，悬挂在纯化水容器中，经常更换水加大膜内外溶液浓度压，必要时适当加热，并加以搅拌，以利透析更快。最后，透析是否完全，须对透析膜内溶液进行检测。
《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
生物技术专业综述 作为生物技术专业的一名学生，我认为我们应该知道以下内容，以方便我们更好的了解我们所学的内容，这将对我们以后的学习以及就业都有帮助。 我们所学的主要课程：微生物学、细胞生物学、生物化学、遗传学、学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等。 生物技术的定义：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。 生物技术的发展：生物技术是全球发展最快的高技术之一。70年代发明了重组DNA技术和杂交瘤技术。80年代建立了细胞大规模培养转基因技术，现代生物技术（基因工程）制药开始于八十年代初，特别是发明了pcr技术，使现代生物技术的发展突飞猛进，90年代，随着人类基因组计划以及重要农作物和微生物基因组计划的是害死和信息技术的渗透，相继发展起了功能基因组学，生物信息学，组合化学，生物芯片技术以及一系列的自动化分析测试和药物筛选技术和装备。目前，各种新兴的生物技术已被广泛地应用于医疗，农业，生物加工，资源开发利用，环境保护，并对制药业等产业的发展产生了深刻的影响。近些年来，以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛，并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术（Biotechnology）是指“用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术”。生物工程则是生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合，来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。简言之，就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等，其中，基因工程是现代生物工程的核心。基因工程（或称遗传工程、基因重组技术）就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（质粒、噬菌体、病毒）的DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆，并使转入的基因在细胞或微生物内表达，产生所需要的蛋白质。 目前，有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药产业的重大变革，生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术，
1磷酸钙生物材料骨诱导性 1. 1磷酸钙骨诱导现象发现和确证磷酸钙(Calcium pho sphate) 为钙与磷酸根离子形成的化合物, 因晶体结构及钙磷组成比(Ca?P )不同性能有差异。Ca?P 比小于115 的磷酸盐很不稳定, 其溶解速率比新骨组织形成高很多, 故它们不适于作骨代材料。临床最常应用的磷酸钙是羟基磷灰石(Hydroxyapat ite, HA ) 和磷酸三钙(T ricalciumpho sphate, TCP)。HA 与组成人体骨骼和牙体硬组织的无机成分相同, 且晶体微观结构类似。大量的实验及临床应用证明, HA 具有优良的生物相容性, 可与骨组织发生化学性结合, 具有骨引导性(O steoconduct ion) , 即材料植入骨环境中, 骨组织能沿着植入体表面或内部孔隙攀附生长。多数文献报道HA 无骨诱导性(O steo induct ion) , 即诱导间充质细胞向成骨分化的能力。HA 早在1871 年由RW aroneton 制得, 20 世纪70 年代始用于临床, 成为最常用的骨替代材料。TCP 分子式Ca3 (PO 4) 2, Ca?P原子比为115, 化学组成与HA 相似, 但不是机体骨组织的矿物成分。TCP 因烧结温度不同分为A2和B2两相, 相转变温度为1 120～ 1 180℃, 以下为B2TCP,以上为A2TCP。在模拟体液(SBF) 中, A2TCP 比B2TCP 易解, 比HA 更易降解, 在体内易被降解吸收。M erten 和W ilfarg[ 2 ]将B2TCP 和A2TCP 植入微型猪(Goet t inger m in iatu re p igs, GM P s) 人工胫骨缺损区考察降解性, 结果表明B2TCP 比A2TCP 更易降解, 降解产生的钙及磷酸根离子被周围巨噬细胞吞噬, 也可被周围新生骨组织利用, 刺激和促进更多新骨生成。对HA ?T CP 双相陶瓷, TCP 的降解将利于在陶瓷表面再形成类似针状或片状的、相对稳定和活化的HA 晶粒, 产生优良的生物学效应[ 3 ]。 磷酸钙作为最常用的骨代材料, 对其研究较为深入。早在1911 年,W ells 在A ch ives of In ternalM edical 一书中就提到: 钙盐对骨发生具有促进作用。但关于磷酸钙陶瓷的大量研究, 如Aok i、Hench等的工作都集中在HA 的制备及应用领域的拓广、评价方面, 并一直认为磷酸钙陶瓷是一类仅具有骨引导性, 而无骨诱导性的生物活性材料。1988 年Heughebeart 等[ 4 ] 研究发现, 没有添加任何生长因子或活体细胞的磷酸钙陶瓷植入动物非骨部位后,其表面形成骨样沉积物。1990 年Yam asak i[ 5 ]报道植入狗皮下的多孔HA , 其中有骨形成。1991 年, 张兴栋等[ 6 ]和R ipamon t i[ 7 ]分别报道植入狗2 月和狒狒3、6、9 月非骨部位的多孔HA 中有新骨形成。1992 年, To th 和Klein 均报道了磷酸钙陶瓷具有骨诱导性。之后, 张兴栋研究组在中国国家自然科学基金重大项目和国家重点基础研究规划项目(973) 资助下, 对磷酸钙陶瓷骨诱导现象的确证, 及其机理探讨作了大量深入系统的工作[ 8, 9 ] , 并在2000 年5 月[ 10 ]美国夏威夷举行的第六届世界生物材料大会上, 主持了生物材料固有骨诱导性的专题讨论, 使磷酸钙陶瓷具有骨诱导性的科学理论在国际上逐渐得到公认,同时为具有骨诱导性的磷酸钙生物材料的临床应用提供充分的依据, 引导该领域的研究方向, 并为研制出拥有自主知识产权的骨诱导性骨修复材料奠定基础。 1. 2磷酸钙骨诱导过程和机制 结合U rist 关于骨诱导发生的三个条件: (1) 有骨诱导因子; (2) 存在骨形成的前体细胞, 即诱导因子作用的靶细胞; (3) 适当的成骨环境; 并在大量前期研究的基础上, 张兴栋对磷酸钙(Ca2P) 陶瓷诱导骨发生过程及机制提出假说。大量实验[ 11, 12 ] 观察到: ①材料植入区血凝块形成, ②血管长入及肉芽组织形成, ③多形性细胞聚集, ④成骨细胞分化及骨形成。骨诱导机制可能为: ①材料对骨生长因子的吸附, 提高局部浓度, 诱导间充质细胞向骨前体细胞的分化, ②材料提供骨形成的支架及空间, ③材料降解为骨成熟提供所需的Ca、P 离子。材料植入机体后,与体液中的各种物质相互识别, 吸附水、离子、蛋白等生物分子, 发生系列的物理化学、生物学反应, 并形成一个特殊的“生物修饰表面”及局部微环境, 对细胞外基质、各种细胞因子、离子等生物分子的质、量进行再分配和重组, 它们包含了生物材料的全部信息, 并介导材料与细胞的作用。Ca2P 陶瓷诱导骨发生过程: Ca2P 植入机体非骨部位, 吸附内源性骨生长因子, 如BM P s 等, 诱使间充质细胞向材料内趋化、迁移——骨生
全球生物医用材料市场分析 一、市场规模 生物材料是一门新兴的多学科交叉融合的前沿科学。自20世纪90年代后期以来，世界生物材料科学和技术迅速发展，全球的生物医用材料和医疗器械市场以每年13%的速度快速增长。即使在当今全球经济低迷的大环境下，生物材料和医疗器械仍是少数几个保持高增长的朝阳产业之一，充分体现了生物材料具有强大的生命力和广阔的发展前景。 近年来，世界生物材料市场发展势头更为迅猛，其发展态势可与信息、汽车产业在世界经济中的地位相比。根据1988年美国国家健康统计中心调查，美国已有1100万人（不包括齿科材料）植入了一件以上的生物医用材料，全球达3000万人以上，1995年世界生物医用材料市场已达200亿美元。中国科学院在2002年《高技术发展报告》中披露，1990年至1995年，世界生物医用材料市场以每年大于20%的速度增长。2000年，全球医疗器械市场已达1650亿美元，其中生物医学材料及制品约占40%至50%，发展到2005年，全球生物材料市场已超过2300亿美元。 生物医学材料在2010年的全球市场规模达3209亿美元，年增长率为10.8%。就市场需求面而言，主要市场增长动能来自于欧、美、日等国家老年人口数目提升及慢性疾病问题逐渐增加，对于人工关节等骨科应用及心脏支架等心血管应用的需求持续攀升，预期未来市场将仍维持稳定成长趋势。同时由于全球生医材料的应用领域的扩展、产品技术的改良和人们对生物材料产品接受度的逐渐提升，也是促使生物材料市场需求和提升市场规模的主要推动力。 近20年来，全球生物医用材料和制品持续增长，美国、西欧、日本仍然占据绝对领先优势。中投顾问发布的《2017-2021年中国生物医用材料行业投资分析及前景预测报告》数据显示：2015年，美国、欧盟、中国、日本销售收入占全球医疗器械市场之比分别为39%、28%、12%和11%。 图表主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比重 中投顾问·让投资更安全经营更稳健
生物技术在生态环境的应用及研究进展 摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在我国生态环境研究中的应用进展进行了综述。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。从生物技术处理垃圾废弃物、利用发酵工程技术处理污染物质、废水处理和污染土壤的生物修复、白色污染的消除等内容出发，指明了生物技术在我国治理环境污染，保护生态环境中的应用前景。 关键词生物技术；生态环境；环境保护；研究进展 1 引言 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。 （1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 （2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 （3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术
生物传感器综述
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生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号：120１5１305２9 指导教师：晋晓勇 时间：２０1５年1０月23日
生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术；环境分析检测;
０.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性,稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触；然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。
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[。
转基因技术应用与安全的文献综述 一、前言 毫无疑问，生命科学是21世纪十分有发展前景的一门自然科学，生物技术作为高科技的核心，已经越来越多地应用于人类的生活，而转基因技术则是其中极为重要的一个组成部分。转基因技术是现在以及今后相当长时期内备受关注的研究重点，它在生物医药、农业、食品、能源、环境等各个领域都有广泛的应用。事物有利必有弊，转基因技术也是一样，它在给人类带来便利的同时，也带来了隐忧，比如转基因食品的安全性、转基因生物的安全性等，近来也引起了热切关注。本文将主要讨论转基因技术应用的各种方面和转基因技术引发的安全问题。 二、主题 （一）、转基因技术应用 转基因技术通常也称为基因工程技术，是指利用载体系统的重组DNA技术以及通过物理化学和生物学等方法，将重组DNA导入有机体的技术。它在生物医药、农业、食品上的应用是与我们的日常生活最为贴近的。 生物医药方面 1、用来生产特殊蛋白质。在体外大量生产人体中天然存在的蛋白质，高度纯化，然后再返 回人体使用，从而治疗疾病。比如利用植物作为生物反应器，用转基因烟草高水平表达治疗癌症的单克隆抗体，从而大量生产抗体供病人使用。细胞素治疗比过去的化学治疗、放射治疗等疗法有明显的优越性。 2、用来生产疫苗。DNA疫苗的制造过程和工作原理与传统疫苗完全不同，科学家们主要是 利用DNA片段的分离、筛选、插入、转染等技术。DNA疫苗注射器注入肌肉或基因枪注入皮肤黏膜，被人体细胞摄入后，疫苗中含有的已经被传染的质粒便进入人体细胞核内，诱导人体细胞以质粒中含有的病原体的抗原DNA片段为模板，合成病原体所具有的抗原蛋白分子，从而诱导机体免疫系统产生体液免疫或细胞免疫。和传统疫苗相比，优点就是，避免了病原体诱导自身免疫反应和感染机体的可能。 3、抗病转基因。目前正在研究的可分为三类，植物病毒外壳蛋白基因、人工合成抗菌肽基 因、几丁质酶和葡聚糖酶双价基因。 农业方面 抗虫植物、转基因作物。目前研究较多的有Bt杀虫蛋白基因（来自苏云金芽孢）、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。Bt毒蛋白通过昆虫摄食进入昆虫的消化道后，可转变成具有毒性的多肽分子，与昆虫肠道上皮表面的特异蛋白相互作用，诱导植物膜产生一些孔道，扰乱细胞的渗透平衡，引起细胞肿胀甚至裂解，最终导致昆虫死亡，如今这种抗虫转基因的研究最广泛也最有潜力。蛋白酶抑制剂杀虫的机理在于与昆虫消化道内的蛋白酶相互作用，形成复合物，阻断或减弱消化酶的蛋白水解作用，导致昆虫缺乏代谢中必须的氨基酸。植物凝集素被昆虫摄食后，在消化道中释放，与昆虫肠道膜上的糖蛋白结合，影响营养物质的正常吸收，促进细菌繁殖，诱发病灶，从而杀虫，比如常用的豌豆外源凝集素和雪花莲外源凝集素。
纳米光催化颗粒对病原菌的杀灭效果研究
【文献综述】 纳米光催化颗粒对病原菌的杀灭效果研究 摘要：纳米光催化颗粒在可见光下对病原菌微生物的繁殖具有很好的杀灭效果，本文对光催化抗菌材料的现状和前景，优点和不足，损伤机理分析进行综述。 关键词：纳米光催化颗粒；病原菌；杀灭效果；损伤机理 引言 纳米光催化颗粒是具有杀灭或抑制病原微生物繁殖能力的一类光催化剂，当用可见光照射纳米颗粒时，通过一系列的作用，可产生具有强氧化能力的氧负离子（.O2-）和氢氧根负离子（.OH）。由于.O2-，.OH具有强氧化能力，可以氧化分解构成细菌微生物的主要成分的各种有机物质，干扰细菌蛋白质的合成[1]，从而有效的的抑制细菌的繁殖生长，可以引发绝大多数有机物分子发生氧化还原反应，因此具有很好的消毒杀菌功能[2]。 1光催化抗菌材料的现状和前景 光催化抗菌材料是近些年来专家研究的热门领域之一,近年来，以二氧化钛为代表的光催化抗菌材料因其稳定性好、成本低、催化效率高等突出优点而备受人们的关注[3，4]。但是 ,二氧化钛光催化抗菌剂对太阳能的利用率低相对比较低 ,且对紫外线的要求比较严格，,从而无法有效的利用廉价的太阳能源,以致于对太阳能的应用受到了很大的限制 ,因此是否能够开发出能在可见光照射下而具有高效抗菌性能的新型光催化抗菌剂越来越受到人们的关心和重视。 纳米( nm )为长度单位, 1 nm相当于十亿分之一米。而光催化抗菌材料的纳米微粒的直径在1 nm ~ 100 nm之间。微小的颗粒能使纳米材料拥有量子尺寸的表面效应和量子隧道效应, 从而展现出多种其独特的性质,，所以光催化抗菌材料在滤光、催化、光吸收以及抗菌消毒等方面都有很高的科技价值以及广泛的应用前景[5]。 2光催化抗菌材料的优点和不足 因为半导体光催化剂具有良好的禁带宽度、催活性、氧化能力、无毒以及稳定性高等诸
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：
生物科技文献综述江西师范大学生命科学学院
生物化学文献综述 引言： 生物化学是研究生命过程中化学基础的科学。疾病的发生发展是致病因子对生命过程的干扰和破坏；药物的防治是对病理过程的干预。生物化学通过用化学的理论和方法研究生命现象、生命过程的化学基础，通过探索干预和调整疾病发生发展的途径和机理，为新药发现中提供必不可少的理论依据。 生物化学是自90年代中期以来的新兴研究领域。哈佛大学的Schreiber博士和Scripps研究所的Schultz博士分别在东西海岸引领这个领域，他们的所在地所形成的重心地位甚至在加强。从源头来讲，化学是研究分子的科学，生物化学，分子生物学，还有生物学化学都是一样的。但是由于科学家们长期以来的习惯称谓，我们通常使用生物化学指蛋白质结构和活性的研究，用分子生物学指基因表达和控制的研究，用生物学化学指分子水平上的生物现象的研究。 三、关键词 化学生物学与分子生物学；临床医学；多学科融合；科研创新；虚拟实验；多方向研究；综合性实验四、主题综述： 化学生物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰、调节正常过程了解蛋白质的功能。在某种意义上，使用小分子调节目标蛋白质与制药公司发展新药类似。但是，当所有公司的目标蛋白质到目前为止仅是约450种的时候，人类基因组计划为我们带来了至少几万个目标蛋白质。最终的目标是寻找特异性调节素或寻找解开所有蛋白质之谜的钥匙，但这需要更系统和整体的方法而并非传统方法。化学生物学看起来是有希望的答案。系统的化学生物学仅仅诞生于90年代中期，部份是由于基础条件到那时才刚刚完备。代表性的技术进步包括机器人工程，高通量及高灵敏度的生物筛选，信息生物学，数据采集工具，组合化学和芯片技术例如DNA芯片。化学生物学更普遍的被叫做化学遗传学，而且它正在扩展到化学基因组学。和经典遗传学相比较，小分子并不是取代或超越基因表达，而是被用于抑制或活化翻译过程。 化学生物学、计算生物学与合成生物学，在生物芯片技术、计算模型方法与基因网络设计等方面构成了现代系统生物学与系统遗传学的重要技术基础。 五、研究法方向及方法 在进行研究的过程中，分为了正向研究和逆向研究。在正向法中，目标生物学现象第一次被定义，然后引起被寻找现象的分子选择自许多被应用的分子。被选择的分8子能被附到某些蛋白质上而且抑制/活化它们，引发重要的修饰，然后与分子相连的蛋白质被检查并研究。下面是使用正向法发现和发展肌基质蛋白的例子Nat。 首先，为了获得足量得化合物以引发要得到的现象，通过组合化学的合成方法制得嘌呤文库。多种化合物可与放射性研究引起的不同变异相比较。已经分化的神经原细胞和肌肉细胞很少被增殖。因此，一旦受伤，细胞长不好，恢复很难。这项研究的最初目的是为了找到一种化合物来引起改变肌肉细胞分化，达到再生目的。 分化的肌肉组织构成交织的管状结构。几百个嘌呤类化合物被在96孔圆片上植入潜伏肌肉组织中，找到了能够分离相连接的组织的化合物。这种化合物自肌管隔断嘌呤命名为肌基质
生物材料是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断，治疗，替换，修复，诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。整体来看，生物材料学是一门高度综合性的学科，涉及到化学、物理、生物化学、等等各方问题。例如在天然生物材料方面，涉及到了生物的相关知识，天然生物材料包括结构蛋白质，结构多糖，生物矿物，生物复合材料。在结构蛋白和多糖方面涉及到了一些高中时学过的生物知识，像蛋白质的结构特征，多样性等等。还有像生物材料中存在的氢键等化学键有涉及到无机化学方面的相关知识。 学习过程中给我印象最深的是有一个很形象的比喻，人的身体像机器一样，机器的零件会随时间的推移而老化，人体的器官也是一样会老化，机器的零件很容易换，人体的器官也会很容易换吗？想的这个比喻就会想到生物医用材料，以前生物医用材料不发达的时候，人体器官的短缺造成很多人生活很不方便，也有的人因此失去生命，现在有很多人造器官应用成功的例子。比如课上看的视频中旅馆的老板安装的人造手臂，开始时肯定是很不适应新手臂，动作上会很不协调，但是随着磨合，人造手臂肯定会带来一定的方便之处。还有美国的一男子用尸体的手臂代替了原来自己被爆竹炸毁的手臂的案例都让我感到生物医用材料减缓了人体残疾的痛苦。 生物材料又有很多种，像生物医用材料，生物无机材料，生物高分子材料，以及生物金属材料等等。每种材料都存在各自的优缺点。生物医用金属材料：优点:良好的化学和力学性质而得到较广泛的应用。主要用于骨骼、关节、牙齿等硬组织的修复和替换。主要缺点是不具有生物活性，难于和生物组织形成牢固的结合；长期植入人体后由于化学稳定性下降，会有杂质离子析出，对周围组织造成危害；而且金属材料的弹性模量要比人骨大得多，这会造成局部应力屏蔽现象，使材料易断裂和人体不适。生物陶瓷材料：主要用于人工肩关节、膝关节、肘关节、足关节以及能够负重骨杆和椎体人工骨。优点是能在生理环境中具有高的强度和耐腐蚀性，化学稳定性好；缺点：它们不具有生物活性，与生物组织间的结合基本是机械嵌连。生物高分子材料：广泛用于人工皮肤、角膜、肌腱、韧带、血管、人工脏器等组织和器官的修复与制造；缺点是大多不具有生物活性优点是植入人体后，被降解为对人体无害的小分子产物，可通过新陈代谢途径排出体外，不影响人体组织的正常生长。 生物材料正在逐渐走入人们的生活，尤其是在医用方面，早期的生物材料的发展完全依附于材料科学的发展；现代的生物材料是相对独立的一门学科和研究领域，不断开发新型生物材料，应用领域的逐渐扩大，对生命现象的再认识，材料与生物体相互作用的理论研究，仿生材料与结构（原位诱导再生），高速增长的市场和经济效益无一不告诉我们生物材料的发展在逐渐趋向于成熟，以前人们对生物医用材料了解很少，比如人造器官等，但是现在人造器官不再是触不可及，甚至已经有人提出用动物心脏解决人体心脏的短缺。在未来20~30年内，生物医用材料和植入器械科学和产业将发生革命性变化：一个为再生医学提供可诱导组织或器官再生或重建的生物医用材料和植入器械新产业将成为生物医用材料产业的主体；表面改性的常规材料和植入器械作为其重要的补充。保守估计，2030 年左右两者可能导致世界高技术生物材料市场增长至≈US.5万余亿元，与此相应，带动相关产业新增间接经济效益可达US.5万余亿元。①数字来源于中国生物技术信息网。 生物医用金属材料 生物医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。它是一类生物惰性材料。通常用于整形外科、牙科等领域，具有治疗、修复固定和置换人体硬组织系统的功能。在生物医学材料中，金属材料应用最早，已有数百年的历史。人类在古代就已经尝试使用外界材料来替换修补缺损的人体组织。与生物陶瓷及生物高分子材料相比,生物医用金属材料,如不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属等具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它医用材料不可替代的优良性能。 生物医用金属材料的研究和发展要严格满足如下的生物学要求：良好的组织相容性 ,包括无毒性、无热源反应、不致畸、不致癌、不引起过敏反应或干扰机体的免疫机理、不破坏临近组织，也不发生材料表面的钙化沉着等；良好的物理、化学稳定性，包括强度、弹性、尺寸稳定性、耐腐蚀性、耐磨性
鲁东大学生命科学学院学院20 10 －20 11 学年第二学期 《环境生物技术》课程论文 课程号：2522310 任课教师成绩 正文： 重金属土壤污染的植物修复论文 摘要：土壤重金属污染是当今面临的一个重要环境问题，而土壤重金属污染的植物修复是治理污染土壤的重要手段之一。作者概括了中国土壤重金属污染现状及危害，论述了植物修复技术的类型及其优缺点，并展望了植物修复未来的发展趋势。 关键词：土壤；重金属污染；植物修复；根际圈；螯合剂。 近年来，在世界范围内随着城市化、工业化及农用化学品的过量使用，环境污染、生态破坏的形势日益严峻，严重影响到人类的生存和健康。其中重金属元素对环境的污染和破坏作用尤为严重，越来越受到人们的关注。重金属引起的土壤污染也日益成为环境、土壤科学家们研究的热点问题。环境学家把原子量在40以上的金属称为重金属，是一类毒性很大，具有潜在危害的无机污染物。环境土壤污染方面所涉及的重金属主要是指生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、As，还包括具有毒性的Zn、Cu、Co、Ni、Sn、V 等[1]。它们在土壤和生物体内富集，污染土壤和作物，对作物的生长、产量和品质均有较大危害。它们还能被作物富集吸收进入食物链，具有损害人和动物健康的潜在危险。土壤重金属污染问题已成为全球面临的一个严重的环境问题。 1 土壤重金属污染概述 1.1 土壤重金属污染的特点：随着工业生产的发展，重金属污染日趋普遍，几乎威胁着每个国家。土壤中的重金属污染物大部分残留于土壤耕层，少移动、难降解、毒性大，导致土壤一旦受污染很难恢复。而且被重金属污染的土壤无色无味，很难被人的感官察觉，一般要通过植物（作物）进入食物链积累到一定程度时才能反映出来，所以重金属是影响生态系统安全的一类重要污染物质。