再生医学技术在医学领域的发展与前景

生态・环保　西部皮革　３７卷第１８期　明胶在生物医学领域中的应用及其发展前景　黄巍　，刘婷　，但年华　，刘博文　，温会涛　，但卫华　（四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室，四川成都６１００６５；２．兴业皮革科技股份有限公司，　福建晋江３６２２６１）　摘要：明胶是一种天然高分子材料，具有生物相容性、可加工性、可降解性等独特的理化性质及生物　学性能，应用潜力有待进一步开发。本文综述了国内外明胶在生物医学领域的应用和研究现状，例如　止血材料，血液替代品，修复和替代材料，载体材料，修饰其它生物医用材料等，展望了明胶在生物医　学领域的发展前景，可为生物医学材料领域研究者提供参考。　关键词：明胶；生物医学材料；应用　中图分类号：ＴＳ　５１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—１６０２（２０１５）１８—００３３—０６　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｇｅｌａｔｉｎ　ｉｎ　Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ＨＵＡＮＧ　Ｗｅｉ　，ＬＩＵ　Ｔｉｎｇ　，ＤＡＮ　Ｎｉａｎ—ｈｕａ　，ＬＩＵ　Ｂｏ—ｗｅｎ。，ＷＥＮ　Ｈｕｉ—ｔａｏ２，ＤＡＮ　Ｗｅｉ－ｈｕａ　。　（Ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＬｅａｔｈｅｒ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００６５，Ｃｈｉｎａ，＇２．Ｘｉｎｇｙｅ　Ｌｅａｔｈｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｊｉｎｊｉａｎｇ　３６２２６１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｅｌａｔｉｎ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｈｉｇｈ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｕｎｉｑｕｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｔｓ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｒｅｑｕｉｒｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｅｌａｔｉｎ　ｉｎ　ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈｅｍｏｓｔａｔｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ，　ｂｌｏｏｄ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｓ，ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｃａｒｒｉｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ　ｏｔｈｅｒ　ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｆｏｒｅｃａｓｔ．Ｔｈｉｓ　ｒｅｖｉｅｗ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ｆｉｅｌｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｅｌａｔｉｎ；ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　胶原是动物界最为丰富的蛋白质之一，约占哺　乳动物总蛋白量的２５％，人体组织中至少已经鉴定　出１９种不同类型的胶原蛋白，其中Ｉ、Ⅱ和Ⅲ型胶　原含量最丰富。胶原的基本单位是胶原分子，胶原　分子为细长的三股螺旋结构，螺旋肽段氨基酸序列　收稿日期：２０１５－０８－０７　基金项目：国家自然科学基金（５１４７３００１）　第一作者简介：黄巍（１９９４一），男，本科生。　通信联系人，ｄａｎｗｅｉｈｕａ＠ｓｅｌ１．ｅｄｕ．ｃｎ　遵循Ｇｌｙ—Ｘ—Ｙ三肽周期序列。　明胶是胶原经高温或化学处理破坏其三股螺旋　结构而得到的变性产物，与胶原具有同源性，是一　种多肽非均匀混合物，其氨基酸组成与胶原相似。　胶原拥有独特的生物相容性、可加工性、生物可降　解性以及促进细胞分化、增殖等性能【ｌＪ。而明胶作为　胶原的降解产物，很大程度上继承了胶原所具有的　特殊性能，还具有凝胶化的性质，即溶有明胶的溶　液经冷却会形成凝胶，经加热又形成溶胶，凝胶与　溶胶可以相互转换，使得明胶易于加工成型。同时，　

学术论坛　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ００Ｙ　．　涠圆　计算机技术对医学领域的促进及未来发展　朱文娟　（江苏省阜宁县人民医院网络中心　江苏阜宁　２２４４００）　摘要：随着电子计算机技术的迅速发展，特别是截型计算机的普及，计算机技术已渗透到医学及其管理的各个镊域，可利用计算机获取、　存储．传翰．处理和利用医学及医学管理的各种信息。　关键词：计算机技术后　医学　发展　中图分类号：Ｒ３１９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－－３７９１（２００８）１ｌ（ｂ）一０１９９—０１　经过多年的实践和发展，医学信息处　理学已成为一门新兴的、医学与计算机技　术相结合的边缘学科，对医学的发展起着　重要的作用。　１计算机组成概述　计算机分硬件和软件两大系统。硬件　系统指计算机的各种具体的电子和机械设　备；而软件系统则指各种类型的计算机语言　和程序。计算机硬件部分包括中央处理器、　内存储器、外存储器、接口电路、输入设　备和输出设备等。通过总线连接，组成一个　完整的计算机硬件系统。人们通过输入设　备输入命令、数据等，并可利用内、外存储　器给予存储，还可命令中央处理器对数据进　行要求的运算处理，最后还可将结果通过输　出设备输出。计算机软件部分包括系统软　件和应用软件两大类。系统软件包括计算　机语言、操作系统、数据库管理系统等。系　统软件由计算机厂商随计算机硬件一起提　供给用户，而应用软件则需由用户根据自身　工作需要进行开发，或从软件公司购买。　２计算机技术对医学领域的促进　２．１计算机辅助诊断和辅助决策系统　计算机辅助诊断系统是通过医生和计　算机工作者相结合，运用模糊数学、概率　统计以至人工智能技术，在计算机上建立　数学模型，对病人的信息进行处理，提出诊　断意见和治疗方案。这样的信息处理过　程，速度较快，考虑到的因素较全面，逻辑　判断也较严谨。　２　２利用人工智能技术编制的辅助诊治系统　医疗专家系统是根据医生提供的知　识，模拟医生诊治时的推理过程，为疾病等　的诊治提供帮助。医疗专家系统的核心由　知识库和推理机构成。由于在诊治中有许　多不确定性，人工智能技术能够较好地解　决这种不精确推理问题，使医疗专家系统　更接近医生诊冶的思维过程，获得较好的　结论。有的专家系统还具有自学功能，能　在诊治疾病的过程中再获得知识，不断提　高自身的诊治水平。　２　３医院信息系统　一个完整的医院信息系统可以完成如　Ｆ征务：病人翳记、预约、病历管理、病房　管理、临床监护、膳食管理、医院行政管　理、健康检查登记、药房和药库管理、病　人结帐和出院、医疗辅助诊断决策、医学　图书资料检索、教育和训练、会诊和转院、　统计分析、实验室自动化和接口。　２．４医学统计及流行学调查软件包　在临床研究、实验研究及流行学调查　研究中，需要处理大量信息。应用计算机　可以准确快速地对这些数据进行运算和处　理。为了这方面的需要，用各种计算机语　言开发了不少软件包。　２．５卫生行政管理信息系统　完整的卫生行政管理信息系统包括三　部分：①数据自动处理系统，主要功能是收　集与整理数据、汇总成各类统计报表与图　表。②信息库，是指能使单位与其外部机构　之间，以及单位内部各种职能之间相互共　享信息资源的一种模式。③决策咨询模型，　又称信息决策模型，可根据必要信息用它　做出可行或优化方案，预测事业的发展。　２　６医学情报检索系统　利用计算机的数据库技术和通讯网络　技术对医学图书、期刊、各种医学资料进　行管理。通过关键词等即可迅速查找出所　需文献资料。　２．７药物代谢动力学软件包　通过适当的数学模型来描述和推断药　物在体内各部分的浓度和运动特点。在药　代动力学的研究中，最常用的数学方法有　房室模型、生理模型、线性系统分析、统　计矩和随机模型等。　２．８疾病预测预报系统　疾病在人群中流行的规律，与环境、　社会、人群免疫等多方面因素有关，计算　机可根据存贮的有关因素的信息并根据它　建立的数学模型进行计算，做出人群中疾　病流行情况的预测预报，供决策部门参考。　２　９计算机辅助教学　可以帮助学生学习、掌握医学科学知　识和提高解决问题的能力以及更好地利用　医学知识库和检索医学文献；教员可以利　用它编写教材，并可通过电子邮件与同事　和学生保持联系，讨论问题，改进学习和考　察学习成绩；医务人员可根据各自的需要　和进度，进行学习和补充新医学专门知识。　２　１　０最佳放射治疗计划软件　最佳放射治疗计划就是对病人制订治　疗计划，包括确定照射源、放射野面积、放　射源与体表的距离、入射角以及射野中心　位置等，然后再由计算机根据治疗机性能和　各种计算公式，算出相应的剂量分布，在彩色　监视器上形象地显示出来。对同一个病人，　经过反复改变照射条件，进行计算、分析和　比较，就可以得出最理想的剂量分布，使放射　线照射方向上伤害正常组织细胞最少，放疗　疗效最佳，这就是最佳放射治疗计划。同　时，可将此剂量分布图用绘图仪记录下来，存　入病历，以供治疗时使用或长期保存。　此外，还有计算机医学图像处理与图　像识别；医疗设备智能化等多方面的应用。　３计算机技术的未来发展　硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅　技术越来越接近其物理极限，为此，世界各国　的研究人员正在加紧研究开发新型计算机。　３．１量子计算机　量子计算机是基于量子效应基础上开　发的，它利用一种链状分子聚合物的特性　来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改　变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从　而进行运算。　３．２光子计算机　光子计算机即全光数字计算机，以光　子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件　代替计算机中的电子硬件，光运算代替电　运算。目前，世界上第一台光计算机已由　欧共体的英国、法国、比利时、德国、意　大利的７０多名科学家研制成功，其运算速　度比电子计算机快ｔ０００倍。　３．３生物计算机　生物计算机的运算过程就是蛋白质分子　与周围物理化学介质的相互作用过程。计算　机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合　成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表　示出来。由于生物芯片的原材料是蛋白质分　子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又　可直接与生物活体相联。预计１０ａ～２０ａ后，　ｄｎａ计算机将进入实用阶段。　３．４纳米计算机　纳米技术是从上世纪８０年代初迅速发　展起来的新的前沿科研领域，最终目标是　人类按照自己的意志直接操纵单个原子，　制造出具有特定功能的产品。纳米计算机　不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性　能要比今天的计算机强大许多倍。目前，　纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心　的消息，惠普实验室的科研人员已开始应　用纳米技术研制芯片。　３．５移动计算技术　随着因特网的迅猛发展和广泛应用、　无线移动通信技术的成熟及计算机处理能　力的不断提高，新的业务和应用不断涌现。　移动计算正是为提高工作效率和随时能够　交换和处理信息所提出的已成为产业发展　的重要方向。　未来的计算机技术将向超高速、超小　型、平行处理、智能化方向发展。计算机　将具备更多智能成分，具有多种感知能力、　一定的思考与判断能力及一定的自然语言　能力。　参考文献　【ｌ】唐朔飞．计算机组成原理［Ｍ】．高等教育　出版社，２００６．　【２】刘晓平．计算机技术与应用进展【Ｍ】．中　国科学技术大学出版社，２００７．　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　１

第２３卷第２期　２００９年４月　卫生软科学　ＳｏＲ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ　Ｖ＿０１．２３　ＮＯ．２　Ａｐｒ．，２００９　

论人工智能的发展及其在医学领域的应用前景　

苗芳芳，刘骏峰　

（华中科技大学同济医学院医药卫生管理学院，湖北武汉４３００３０）　

摘要：阐释了人工智能的概念，概括了人工智能的发展与起源，细数了人工智能已经取得的与人类　

智能相媲美的成就，最后对人工智能的发展前景与发展方向进行了探讨，并进一步展望了人工智能在　

医学领域的应用前景。　

关键词：人工智能；人类智能；发展　

中图分类号：Ｒ一０５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００３—２８００（２００９）０２－０２２２－０３　

１什么是人工智能　

人工智能（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，简称ＡＩ）　

是在计算机科学、控制论、信息论、神经心理学、哲　

学、语言学等多种学科研究的基础上发展起来的一门　

综合性很强的交叉学科，是一门新思想、新观念、新　

理论、新技术不断出现的新兴学科以及正在发展的前　

沿学科［　。　

白１９５６年正式提出人工智能这个术语并把它作　

为一门新兴科学的名称以来，人工智能获得了迅速的　

发展，并取得了惊人的成就，引起了人们的高度重视，　

受到了很高的评价，它与空间技术、原子能技术一起　

被誉为２０世纪三大科学技术成就。有人称它为继三次　

工业革命后的又一次革命，认为前三次工业革命主要　

是延长了人手的功能，把人类从繁重的体力劳动中解　

放出来，而人工智能则是延伸了人脑的功能，实现了　

脑力劳动的自动化　Ｊ。　

关于“人工智能”的含义，早在它正式提出之前，　

就由英国数学家图灵（Ａ．Ｍ．Ｔｕｒｉｎｇ）提出了。１９５０　

年他发表了题为《计算机与智能》（Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅ］ｌｉｇｅｎｃｅ）的论文，文章以“机　

器能思维吗？”开始，论述并提出了著名的“图灵测　

试”，形象地指出了什么是人工智能以及机器应该达到　

人体器官的再生医学研究的新希望

人体器官的再生医学研究是一项重要的科学探索，旨在解决器官移植领域的病痛和损伤。近年来，随着科技的飞速发展，这项研究取得了一系列突破性进展，给了成千上万的患者新的生机与希望。

一、干细胞技术的应用

干细胞技术是人体器官再生医学研究的核心。干细胞具有自我复制和分化为各种特定细胞的能力，因此被认为是再生医学的重要工具。科学家已经成功地使用干细胞实现了许多人体器官的再生，包括肝脏、心脏、肾脏等。干细胞技术的应用不仅为患者提供了更多的治疗选择，也减轻了器官捐赠者的压力。

二、三维打印技术的突破

三维打印技术是再生医学研究的又一重要突破。通过将细胞和生物支架结合，科学家可以使用三维打印技术精确地构建复杂的人体器官。这种技术不仅可以避免器官移植中的排斥反应问题，还可以减少术后并发症的发生。目前，科学家已经成功地打印出了骨髓、脊髓、皮肤等人体器官的模型，并取得了一系列令人鼓舞的成果。

三、基因编辑技术的突破

基因编辑技术是再生医学研究中的另一项重要突破。科学家们可以通过基因编辑技术来修复或改变某些基因，从而实现人体器官的再生与修复。例如，通过使用CRISPR-Cas9系统，科学家已经成功地修复了一些遗传疾病对应的基因突变，为患者提供了战胜疾病的新希望。 四、再生医学的挑战和前景展望

尽管再生医学研究取得了一系列重要成果，但仍然面临着许多挑战。首先，研究者需要克服器官移植中的排斥反应问题，以确保再生器官能够在宿主体内正常运作。其次，再生医学的成本较高，限制了其在临床应用中的推广。此外，科学家们还需要探索更多的再生医学研究领域，以帮助更多的患者。

尽管面临着挑战，再生医学带来了巨大的前景和希望。随着技术的不断进步，人体器官的再生将变得更加普遍和容易实现，从而解决许多疾病和损伤带来的困扰。同时，再生医学的快速发展也将推动医学科学的进步，带来更多的创新和突破。

总之，人体器官的再生医学研究是一个充满希望的领域。干细胞技术、三维打印技术和基因编辑技术的突破为人体器官再生提供了新的途径和可能性。尽管还存在许多挑战，但随着科技的不断进步，再生医学必将为患者提供更多的康复机会，为人类健康事业作出更大的贡献。