生物醫(yī)學(xué)精選(九篇)
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第1篇：生物醫(yī)學(xué)范文
1.1生物醫(yī)學(xué)信號及其特點
生物醫(yī)學(xué)信號是一種由復(fù)雜的生命體發(fā)出的不穩(wěn)定的自然信號,屬于強噪聲背景下的低頻微弱信號,信號本身特征、檢測方式和處理技術(shù),都不同于一般的信號。生物醫(yī)學(xué)信號可以為源于一個生物系統(tǒng)的一類信號,這些信號通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息。生物醫(yī)學(xué)信號種類繁多,其主要特點是:信號弱、隨機性大、噪聲背景比較強、頻率范圍一般較低,還有信號的統(tǒng)計特性隨時間而變,而且還是非先驗性的。
1.2生物醫(yī)學(xué)信號分類
按性質(zhì)生物信號可分為生物電信號(BioelectricSignals),如腦電、心電、肌電、胃電、視網(wǎng)膜電等;生物磁信號(BiomagneticSignals),如心磁場、腦磁場、神經(jīng)磁場;生物化學(xué)信號(BiochemicalSignals),如血液的pH值、血氣、呼吸氣體等;生物力學(xué)信號(BiomechanicalSignals),如血壓、氣血和消化道內(nèi)壓和心肌張力等;生物聲學(xué)信號(BioacousticSignal),如心音、脈搏、心沖擊等。按來源生物醫(yī)學(xué)信號可大致分為兩類:(1)由生理過程自發(fā)產(chǎn)生的主動信號,例如心電(ECG)、腦電(EEG)、肌電(EMG)、眼電(EOG)、胃電(EGG)等電生理信號和體溫、血壓、脈博、呼吸等非電生信號;(2)外界施加于人體、把人體作為通道、用以進行探查的被動信號,如超聲波、同位素、X射線等。
2生物醫(yī)學(xué)信號的檢測及方法
生物醫(yī)學(xué)信號檢測是對生物體中包含的生命現(xiàn)象、狀態(tài)、性質(zhì)和成分等信息進行檢測和量化的技術(shù),涉及到人機接口技術(shù)、低噪聲和抗干擾技術(shù)、信號拾取、分析與處理技術(shù)等工程領(lǐng)域,也依賴于生命科學(xué)研究的進展。信號檢測一般需要通過以下步驟(見圖1)。①生物醫(yī)學(xué)信號通過電極拾取或通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號;②放大器及預(yù)處理器進行信號放大和預(yù)處理;③經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進行采樣,將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號;④輸入計算機;⑤通過各種數(shù)字信號處理算法進行信號分析處理,得到有意義的結(jié)果。生物醫(yī)學(xué)信號檢測技術(shù)包括:(1)無創(chuàng)檢測、微創(chuàng)檢測、有創(chuàng)檢測;(2)在體檢測、離體檢測;(3)直接檢測、間接檢測;(4)非接觸檢測、體表檢測、體內(nèi)檢測;(5)生物電檢測、生物非電量檢測;(6)形態(tài)檢測、功能檢測;(7)處于拘束狀態(tài)下的生物體檢測、處于自然狀態(tài)下的生物體檢測;(8)透射法檢測、反射法檢測;(9)一維信號檢測、多維信號檢測;(10)遙感法檢測、多維信號檢測;(11)一次量檢測、二次量分析檢測;(12)分子級檢測、細胞級檢測、系統(tǒng)級檢測。
3生物醫(yī)學(xué)信號的處理方法
生物醫(yī)學(xué)信號處理是研究從擾和噪聲淹沒的信號中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信息的特征并作模式分類的方法。生物醫(yī)學(xué)信號處理的目的是要區(qū)分正常信號與異常信號,在此基礎(chǔ)上診斷疾病的存在。近年來隨著計算機信息技術(shù)的飛速發(fā)展,對生物醫(yī)學(xué)信號的處理廣泛地采用了數(shù)字信號分析處理方法:如對信號時域分析的相干平均算法;對信號頻域分析的快速傅立葉變換算法和各種數(shù)字濾波算法;對平穩(wěn)隨機信號分析的功率譜估計算法和參數(shù)模型方法;對非平穩(wěn)隨機信號分析的短時傅立葉變換、時頻分布(維格納分布)、小波變換、時變參數(shù)模型和自適應(yīng)處理等算法;對信號的非線性處理方法如混沌與分形、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。下面介紹幾種主要的處理方法。
3.1頻域分析法
信號的頻域分析是采用傅立葉變換將時域信號x(t)變換為頻域信號X(f),從而將時間變量轉(zhuǎn)變成頻率變量,幫助人們了解信號隨頻率的變化所表現(xiàn)出的特性。信號頻譜X(f)描述了信號的頻率結(jié)構(gòu)以及在不同頻率處分量成分的大小,直觀地提供了從時域信號波形不易觀察得到頻率域信息。頻域分析的一個典型應(yīng)用即是對信號進行傅立葉變換,研究信號所包含的各種頻率成分,從而揭示信號的頻譜、帶寬,并用以指導(dǎo)最優(yōu)濾波器的設(shè)計。
3.2相干平均分析法
生物醫(yī)學(xué)信號常被淹沒在較強的噪聲中,且具有很大的隨機性,因此對這類信號的高效穩(wěn)健提取比較困難。最常用的常規(guī)提取方法是相干平均法。相干平均(CoherentAverage)主要應(yīng)用于能多次重復(fù)出現(xiàn)的信號的提取。如果待檢測的醫(yī)學(xué)信號與噪聲重疊在一起,信號如果可以重復(fù)出現(xiàn),而噪聲是隨機信號,可用疊加法提高信噪比,從而提取有用的信號。這種方法不但用在誘發(fā)腦電的提取,也用在近年來發(fā)展的心電微電勢(希氏束電、心室晚電位等)的提取中。
3.3小波變換分析法
小波分析是傳統(tǒng)傅里葉變換的繼承和發(fā)展,是20世紀80年代末發(fā)展起來的一種新型的信號分析工具。目前,小波的研究受到廣泛的關(guān)注,特別是在信號處理、圖像處理、語音分析、模式識別、量子物理及眾多非線性科學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域,被認為是近年來在工具及方法上的重大突破。小波分析有許多特性:多分辨率特性,保證非常好的刻畫信號的非平穩(wěn)特征,如間斷、尖峰、階躍等;消失矩特性,保證了小波系數(shù)的稀疏性;緊支撐特性,保證了其良好的時頻局部定位特性;對稱性,保證了其相位的無損;去相關(guān)特性,保證了小波系數(shù)的弱相關(guān)性和噪聲小波系數(shù)的白化性;正交性,保證了變換域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成為解決實際問題的一個有效的工具。小波變換在心電、腦電、脈搏波等信號的噪聲去除、特征提取和自動分析識別中也已經(jīng)取得了許多重要的研究成果。
第2篇：生物醫(yī)學(xué)范文
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語是高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)普遍開設(shè)的專業(yè)課程之一，課程內(nèi)容包括本專業(yè)知識和英語知識，與學(xué)生在大一大二時上的大學(xué)英語課有所不同。筆者根據(jù)近年在河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語課中的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合大多數(shù)學(xué)生的反饋，總結(jié)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語課程教學(xué)過程中的缺點與不足，并在教材編寫、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方法和技巧等方面提出改革措施。
1教學(xué)中存在的問題
1.1教材老化
河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語一直使用幾年前的自編教材，教材內(nèi)容單調(diào)，沒有系統(tǒng)性。生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展日新月異，教材無法緊跟時代，顯得有些老化，需要選擇更合適的教材。但目前生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語缺乏統(tǒng)一的教材，難以滿足教學(xué)要求，更達不到培養(yǎng)既通外語又懂專業(yè)的復(fù)合型人才的要求[1]。
1.2教學(xué)方式落后
目前高校對專業(yè)英語的教學(xué)并沒有足夠的重視，教學(xué)方式大部分仍然是傳統(tǒng)的板書，而生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語的特點是醫(yī)學(xué)名詞多，合成詞多，單詞長，拼寫難，長句較多，但句子結(jié)構(gòu)并不難，語法較簡單。以板書的方式教學(xué)，形式單一，實際講授內(nèi)容較少，學(xué)生感覺枯燥而且難學(xué)，普遍不感興趣，因此急需改革教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的積極性。
1.3考核方式單一
專業(yè)英語期末考核往往是由任課教師從教材或其他英語文獻中摘取幾段讓學(xué)生翻譯成漢語，這種考核方式太單一，與一般的英語考試也有所區(qū)別，而且與學(xué)生聽說讀寫的英語綜合能力考核的要求相差甚遠。
2教學(xué)改革的3個方面
針對以上教學(xué)中存在的問題，結(jié)合學(xué)院的實際，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)英語課程的教學(xué)改革中應(yīng)明確：以提高學(xué)生專業(yè)英語水平為目標，重新編寫教材，改革教學(xué)方法，引入多媒體教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并改革課程考試方法，真正考察學(xué)生對課程掌握情況及英語水平的進步程度。
2.1重新編寫教材
針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)已學(xué)完公共英語的大三學(xué)生重新編寫一本專業(yè)英語教材。生物醫(yī)學(xué)工程是運用工程技術(shù)手段解決生物學(xué)及醫(yī)學(xué)上的問題，保障人類健康，為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)的一門交叉學(xué)科，內(nèi)容廣泛，因此在選材時要充分考慮專業(yè)領(lǐng)域最新的發(fā)展方向，系統(tǒng)規(guī)劃，利用各種資源開發(fā)教材，確保章節(jié)、單元內(nèi)容適應(yīng)專業(yè)課的教學(xué)需求。所編教材共有6個單元的內(nèi)容：第一單元是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)簡介，包括專業(yè)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀、具體涉及的領(lǐng)域及生物醫(yī)學(xué)工程師的具體工作；第二單元是常用生物醫(yī)學(xué)儀器的介紹；第三單元是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的各種方法、目前醫(yī)院及科研中常見的各種影像儀器的原理與使用等；第四單元是醫(yī)院管理，主要介紹醫(yī)院管理系統(tǒng)HIS及其下屬的各個小系統(tǒng)，以PACS為重點進行分析；第五單元是生物材料和組織工程；第六單元是康復(fù)工程和生物力學(xué)。
2.2使用多媒體教學(xué)方式
專業(yè)英語課程使用板書的教學(xué)方式會因為書寫板書而浪費很多時間，課堂教學(xué)效果也不是很好。而采用多媒體教學(xué)，教師可以充分地利用課堂時間為學(xué)生講解課文中的生詞、長句，通過多媒體教學(xué)軟件的演示，將語言、文字、圖像等多種與課程內(nèi)容相關(guān)的信息顯示在屏幕上，使原本枯燥的內(nèi)容變得有聲有色，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，授課效率大有提高。比如較長的專業(yè)詞匯，學(xué)生剛學(xué)時感到很吃力，教師可以通過多媒體教學(xué)聲音與動畫結(jié)合的演示，將單詞的拼寫以動畫的形式在屏幕上演示，并在課件中加入單詞的讀音；而文中的長句則可以用不同的顏色標出句子的主干及關(guān)鍵詞，這樣加深學(xué)生對生詞和長難句的理解和記憶，教學(xué)效果很好。
2.3課程考核方法的改進
盡管目前已有很多高校取消了英語四六級考試與畢業(yè)掛鉤的要求，但由于就業(yè)困難，許多大學(xué)生仍然十分重視四六級考試。因此，在專業(yè)英語的課程考核當中，可以考慮使用四六級考試的多樣化題型來考查專業(yè)英語的內(nèi)容，而不僅僅像以前那樣簡單地出一些翻譯題型。這樣不僅考核了專業(yè)英語的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生來說也是一次四六級考試的實戰(zhàn)練習(xí)，引起學(xué)生的重視，也提高了積極性。
第3篇：生物醫(yī)學(xué)范文
1.1納米碳材料
納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。
碳納米管有獨特的孔狀結(jié)構(gòu)［1］，利用這一結(jié)構(gòu)特性，將藥物儲存在碳納米管中并通過一定的機制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實。此外，碳納米管還可用于復(fù)合材料的增強劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AFM探針等）或顯示針尖和場發(fā)射。納米碳纖維通常是以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873K～1473K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。類金剛石碳（簡稱DLC）是一種具有大量金剛石結(jié)構(gòu)C—C鍵的碳氫聚合物，可以通過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。資料報道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對纖維蛋白原的吸附程度降低，對白蛋白的吸附增強，血管內(nèi)膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學(xué)方面有重要的應(yīng)用價值。
1.2納米高分子材料
納米高分子材料，也稱高分子納米微?；蚋叻肿映⒘＃匠叨仍?nm～1000nm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，研究和開發(fā)無機—無機、有機—無機、有機—有機及生物活性—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，還可殺死癌細胞，有效抑制腫瘤生長，而對正常細胞組織絲毫無損，這一研究成果引起國際的關(guān)注。北京醫(yī)科大學(xué)等權(quán)威機構(gòu)通過生物學(xué)試驗證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細胞。
此外，在臨床醫(yī)學(xué)中，具有較高應(yīng)用價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用納米材料進行細胞分離
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)的特性進行細胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀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胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細胞很快分離出來。目前，生物芯片材料已成功運用于單細胞分離、基因突變分析、基因擴增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細胞內(nèi)部信號的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學(xué)和美國噴氣推進研究所利用納米磁性粒子成功地進行了人體骨骼液中癌細胞的分離來治療病患者［6］。美國科學(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胞，實現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。
2.2用納米材料進行細胞內(nèi)部染色
比利時的DeMey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）水溶液中還原出來形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3nm～40nm），將金納米粒子與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對細胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，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10nm的金粒子在光學(xué)顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標簽，為提高細胞內(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
一般來說，血液中紅血球的大小為6000nm～9000nm，一般細菌的長度為2000nm～3000nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80nm～100nm，而納米包覆體尺寸約30nm［8］，細胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進行局部的定向治療等。專利和文獻資料的統(tǒng)計分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒、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，在外磁場的引導(dǎo)下集中于病患部位，進行定位病變治療，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，就能進行免疫學(xué)的間接凝聚實驗，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，并防止藥物對全身的作用。如美國麻省理工學(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)，能長時間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準用于人體。近年來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變革。
2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料
Ag+可使細胞膜上蛋白失去活性從而殺死細菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細菌有較好抑制作用。
2.3.3智能—靶向藥物
在超臨界高壓下細胞會“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開發(fā)。德國柏林醫(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，使癌細胞部位完全被磁場封閉，通電加熱時溫度達到47℃，慢慢殺死癌細胞。這種方法已在老鼠身上進行的實驗中獲得了初步成功［11］。美國密歇根大學(xué)正在研制一種僅20nm的微型智能炸彈，能夠通過識別癌細胞化學(xué)特征攻擊癌細胞，甚至可鉆入單個細胞內(nèi)將它炸毀。
第4篇：生物醫(yī)學(xué)范文
1.1在蛋白質(zhì)分析中的應(yīng)用QDs最初用于生物領(lǐng)域是應(yīng)用于簡單的生物大分子,鏈接方法是將QDs通過帶有氨基或羧基的試劑修飾,調(diào)節(jié)溶液環(huán)境,通過QDs表面的功能基團和生物分子上的氨基或羧基實現(xiàn)共價偶聯(lián)或靜電作用等來完成QDs與生物大分子(蛋白質(zhì)、核酸、生物酶等)的鏈接,目前這一領(lǐng)域的應(yīng)用仍然非?；钴S。Nie[9]等人將QDs用于非同位素標記的生物分子的超靈敏檢測,使巰基乙酸處理過的ZnS包裹的CdSeQDs通過酰胺鍵與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合,進而能被細胞膜上的受體離子通道識別,進入細胞內(nèi)部,在結(jié)合或傳輸過程中沒有明顯的干擾作用。這表明利用這種方法可以研究活細胞中供體/受體之間的反應(yīng)或分子交換。Goldman等[10]曾將QDs與抗體結(jié)合,成功地對葡萄球菌腸毒素和2,4,6-三硝基甲苯進行了熒光免疫分析。Ghazani等[11]將組織微陣列技術(shù)、光譜分析技術(shù)與QDs相結(jié)合,發(fā)展了一種用于定量測定腫瘤中蛋白質(zhì)表達的新方法。Mahtab等[12]將具有特定結(jié)構(gòu)的核酸序列吸附于QDsCdS上,QDs表面敏化發(fā)光行為則能區(qū)分“直線型”、“彎曲型”和“扭結(jié)型”的雙鏈寡核苷酸,在探測核酸結(jié)構(gòu)的方法上有了創(chuàng)新。Koji等[13]構(gòu)建了一種更新穎、快捷的蛋白質(zhì)記錄材料可根據(jù)光連接器提供的信息調(diào)整記錄、閱讀熒光蛋白的排列,清晰地讀出蛋白質(zhì)配體復(fù)合物的組成,該技術(shù)對生物芯片的微型排列具有重要的意義。
1.2在DNA分子研究中的應(yīng)用QDs經(jīng)過恰當?shù)男揎椏梢耘cDNA分子進行連接。Ebenstein等[5]采用單QDs識別DNA結(jié)合蛋白。先將DNA與DNA結(jié)合蛋白交聯(lián),然后用偶聯(lián)逆轉(zhuǎn)錄因子抗體的4種不同顏色的QDs標記上述交聯(lián)復(fù)合物,經(jīng)過一系列處理最后在單一光源的激發(fā)下,QDs于605nm、625nm、655nm及705nm發(fā)出綠、紅、黃、白4種不同的顏色,通過熒光顯微技術(shù)來分析判斷蛋白質(zhì)的位置從而能夠確定DNA分子上的多個蛋白質(zhì)的位置。Han等[14]利用不同顏色的QDs標記多色編碼微珠與遺傳物質(zhì)條帶連接,用于DNA雜交檢測,在DNA的測序方面取得了突破性進展。Qi等[15]采用amphipol修飾QDs,amphipol具有交錯的親水性和疏水性側(cè)鏈,可攜帶siRNA進入細胞質(zhì)并保護siRNA防止其被酶解,實現(xiàn)了實時監(jiān)測QDs-siRNA在細胞中的進出、內(nèi)吞小體的逃逸、運輸、傳遞過程,而這種多功能QDs的出現(xiàn),也促進了實用基因組學(xué)和基因治療學(xué)的研究。
1.3在活細胞及活體組織成像中的應(yīng)用QDs熒光探針在多光子顯微鏡技術(shù)中的應(yīng)用,使其在活組織中的多色成像成為可能。最早Dubertret等[16]將QDs膠囊注入非洲蟾蜍胚胎中觀察其胚胎發(fā)育過程,發(fā)現(xiàn)膠囊QDs在生物體內(nèi)很穩(wěn)定,且毒性很低,不影響細胞生長和發(fā)育,也不易發(fā)生光漂白,是對QDs熒光探針用于活體組織的成功探索。Gao等[17]將QDs包于PEG-PLA中,連接麥胚芽凝集素(WGA-QDs-NP)后注入鼻腔,QDs經(jīng)嗅覺黏膜組織進入大腦皮層細胞標記了大腦組織中的病變部位,促進了對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和治療方面的研究。Yum等[6]用納米針將熒光QDs通過機械化學(xué)的方法滲透細胞膜進入活細胞的細胞質(zhì)和細胞核,這較傳統(tǒng)方法有了重大突破。Zhang等[18]利用CdHgTeQDs在近紅外區(qū)針對裸鼠進行了熒光成像。結(jié)果顯示近紅外QDs熒光標記物具有更強穿透力、更易激發(fā)且檢測靈敏度更高等優(yōu)點,故可進行更長時間的生物體外和活體的實時跟蹤和熒光檢測,這標志著QDs作為新興熒光標記物在活細胞生命動態(tài)過程示蹤研究中將發(fā)揮極為重要的作用。
1.4在激素及生物因子研究中的應(yīng)用QDs不僅可以在細胞水平及動物活體中應(yīng)用,在細胞亞結(jié)構(gòu)中甚至在激素和生物因子水平也有報道。Matsu-no[19]利用QDs的特性和激光共聚焦掃描顯微鏡對生長激素和泌乳刺激素及它們的mRNA進行了三維成像。Lidke等[20]將QDs標記到表皮生長因子上,通過激光共聚焦顯微鏡,觀測到腫瘤細胞通過胞吞途徑特異性攝取這種表皮生長因子的全過程。這些成果將為生長發(fā)育學(xué)和內(nèi)分泌學(xué)的研究打開了一個新窗口。
1.5在腫瘤等疾病研究中的應(yīng)用近年來QDs在細胞生物研究應(yīng)用領(lǐng)域得到進一步拓寬,將QDs熒光探針用于腫瘤等疾病的研究具有突破性意義。早期Bawendi等[21]就提出利用近紅外熒光QDs進行動物體內(nèi)前哨淋巴結(jié)活組織檢查的方法。他們將近紅外QDs用多配位基配體包覆后注入動物體內(nèi)進行整體成像發(fā)現(xiàn),通過QDs標記,醫(yī)生可看清lcm深組織下的前哨淋巴結(jié),且可準確地指導(dǎo)手術(shù)進行,確保前哨淋巴結(jié)的完全切除。與傳統(tǒng)的外科手術(shù)相比,前哨淋巴結(jié)的活組織檢查可減少手術(shù)創(chuàng)傷,且檢查結(jié)果更為準確。Yu等[22]用能靶向于肝細胞癌的甲胎蛋白抗體鍵合QDs作為熒光探針,通過整體的熒光成像系統(tǒng)對肝癌細胞進行成像來檢測活體內(nèi)的肝癌細胞。Tada等[23]采用背部皮膚固定器和高靈敏CCD高速共聚焦顯微鏡觀察乳腺癌細胞特異性探針在老鼠體內(nèi)的運動情況,這種高靈敏可視化示蹤為癌癥研究提供了新方法。Jiang等[24]將連接聚乙烯亞胺和透明質(zhì)酸的QDs(PEI-HAQDs)注入B16F1細胞,結(jié)果顯示在HA受體介導(dǎo)下,PEI-HA表現(xiàn)出對小干擾RNA(siRNA)特異的標識性能,而且PEI-HA-siRNA主要積聚在肝臟、腎臟和腫瘤。Bhirde等[25]通過將帶有抗癌藥—順鉑的QDs和表皮生長因子(EGF)分別偶聯(lián)在單壁碳納米管兩端而把抗癌藥帶入癌細胞,并通過QDs觀察抗癌藥對癌細胞的作用,為癌癥的治療開辟了新天地。
2QDs作為熒光探針目前面臨的挑戰(zhàn)
QDs熒光探針技術(shù)最大的挑戰(zhàn)就是如何克服其細胞毒性。最近Mahto等[26]對表面修飾的毒性進行了研究,發(fā)現(xiàn)不同修飾的QDs在細胞中的定位不同。共聚焦圖像顯示巰基乙胺MPA包裹的QDs主要分布在胞質(zhì)區(qū),而GA/TOPO(對表面配位基進行修飾)包裹的QDs在細胞中卻沒有發(fā)現(xiàn)。入胞的MPA包裹的QDs有良好的細胞相容性,而胞外的GA/TOPO包裹的QDs細胞毒性卻很大。Li等[27]研究結(jié)果證實粒徑大小對其毒性的影響,低于40μg/ml時,納米級的CdSQDs毒性顯著大于微米級的CdS。QDs的毒性機制仍需進一步研究,隨著技術(shù)的發(fā)展,QDs的合成修飾有望走向“綠色化、低毒化”,為QDs更廣泛的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
第5篇：生物醫(yī)學(xué)范文
英文名稱：Progress in Biomedical Engineering
主管單位：上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會
主辦單位：上海市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會
出版周期：季刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1674-1242
國內(nèi)刊號：31-1996/R
郵發(fā)代號：4-558
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1980
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
聯(lián)系方式
第6篇：生物醫(yī)學(xué)范文
英文名稱：Biomedical Engineering and Clinical Medicine
主管單位：天津市衛(wèi)生局
主辦單位：天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會;天津醫(yī)科大學(xué)第三中心醫(yī)院
出版周期：雙月刊
出版地址：天津市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1009-7090
國內(nèi)刊號：12-1329/R
郵發(fā)代號：6-147
發(fā)行范圍：
創(chuàng)刊時間：1997
期刊收錄：
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊：
期刊榮譽：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
第7篇：生物醫(yī)學(xué)范文
2生物材料的類型與應(yīng)用生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細研究過的生物材料已經(jīng)超過一千種,在醫(yī)學(xué)臨床上廣泛應(yīng)用的也有幾十種,涉及材料學(xué)科各個領(lǐng)域。依據(jù)不同的分類標準,可以分為不同的類型。
2.1以材料的生物性能為分類標準根據(jù)材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復(fù)合材料四類。
2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環(huán)境中能保持穩(wěn)定,不發(fā)生或僅發(fā)生微弱化學(xué)反應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)材料,主要是生物陶瓷類和醫(yī)用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機體內(nèi)也只是基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它與組織間的結(jié)合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械嵌聯(lián),即形態(tài)結(jié)合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復(fù)合材料的人工關(guān)節(jié)和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關(guān)節(jié);純剛玉—金屬復(fù)合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈式膝關(guān)節(jié),其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關(guān)節(jié)。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫(yī)用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關(guān)節(jié)等方面的材料。(5)醫(yī)用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應(yīng)用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環(huán)境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。
2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調(diào)節(jié)生物活性的生物醫(yī)學(xué)材料。但是,也有人認為生物活性是增進細胞活性或新組織再生的性質(zhì)。現(xiàn)在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎(chǔ),其應(yīng)用范圍也大大擴充.一些生物醫(yī)用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機質(zhì)成分為該材料,故當材料植入體內(nèi)時不僅能傳導(dǎo)成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應(yīng).生物活性材料主要有以下幾類:
(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域一直受到人們的密切關(guān)注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機成分,結(jié)構(gòu)也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優(yōu)于各類醫(yī)用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應(yīng)用于生物硬組織的修復(fù)和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應(yīng)用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強度低的限制,因此在承重材料應(yīng)用方面受到了限制.現(xiàn)在該材料已引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前制備多孔陶瓷和復(fù)合材料是該材料的重要發(fā)展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫(yī)用為目的,主要包括制粉、燒結(jié)、性能實驗和臨床應(yīng)用幾部分。
(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補和固定關(guān)節(jié)的新型材料,有望部分取代傳統(tǒng)的PMMA有機骨水泥.國內(nèi)研究抗壓強度已達60MPa以上。后者具有一定的機械強度和生物活性,可用于無機骨水泥的補強及制備有機與無機復(fù)合型植入材料。
(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內(nèi),在外部交變磁場作用下,產(chǎn)生磁滯熱效應(yīng),導(dǎo)致磁性材料區(qū)域內(nèi)局部溫度升高,借以殺死腫瘤細胞,抑制腫瘤的發(fā)展。動物實驗效果良好。
(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關(guān)于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發(fā)生分解,分解產(chǎn)物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復(fù)良性骨腫瘤或瘤樣病變手術(shù)刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據(jù)要求制成一定形狀和大小的中空結(jié)構(gòu),用于各種骨科疾病。
2.1.4生物復(fù)合材料生物復(fù)合材料又稱為生物醫(yī)用復(fù)合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料,并且與其所有單體的性能相比,復(fù)合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造,它除應(yīng)具有預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復(fù)合之后不允許出現(xiàn)有損材料生物學(xué)性能的性質(zhì)。按基材分生物復(fù)合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復(fù)合材料的基材,又可作為增強體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質(zhì)各異的生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料,利用生物技術(shù),一些活體組織、細胞和誘導(dǎo)組織再生的生長因子被引入了生物醫(yī)學(xué)材料,大大改善了其生物學(xué)性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫(yī)學(xué)材料的一個十分重要的發(fā)展方向,根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數(shù)組織均可視為復(fù)合材料,生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料的發(fā)展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。
2.2以材料的屬性為分類標準
2.2.1生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應(yīng)用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外,優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用金屬材料應(yīng)用中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散及植入材料自身性質(zhì)的退變,前者可能導(dǎo)致毒副作用,后者常常導(dǎo)致植入的失敗。已經(jīng)用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。
2.2.2生物醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域。它有天然產(chǎn)物和人工合成兩個來源,該材料除應(yīng)滿足一般的物理、化學(xué)性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質(zhì)醫(yī)用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定,不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等,并具有良好的物理機械性能。并不要求它絕對穩(wěn)定,但是要求其本身和少量的降解產(chǎn)物不對機體產(chǎn)生明顯的毒副作用,同時材料不致發(fā)生災(zāi)難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復(fù)體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變,其降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫(yī)用高分子材料還可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復(fù)材料。用于心血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應(yīng)當著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質(zhì)等。
2.2.3生物醫(yī)用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫(yī)用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類材料化學(xué)性能穩(wěn)定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經(jīng)簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫(yī)學(xué)問題的出現(xiàn),對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強調(diào)的是材料在生物體內(nèi)的組織力學(xué)環(huán)境和生化環(huán)境的適應(yīng)性,而現(xiàn)在組織電學(xué)適應(yīng)性和能參與生物體物質(zhì)、能量交換的功能已成為生物材料應(yīng)具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機生物材料復(fù)合,來模擬人體硬組織成分和結(jié)構(gòu),以改善材料的力學(xué)性能和手術(shù)的可操作性,并能發(fā)揮天然有機物的促進人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復(fù)合材料該類材料是利用骨的壓電效應(yīng)能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復(fù)合,在進行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產(chǎn)生的壓電效應(yīng)來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當局部被加熱到43~45℃時,癌細胞很容易被殺死。現(xiàn)在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復(fù)合,填充在因骨腫瘤而產(chǎn)生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產(chǎn)生局部發(fā)熱,殺死癌細胞,又不影響周圍正常組織?，F(xiàn)在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應(yīng)用鮮有報道,但其發(fā)展應(yīng)用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學(xué)和生物性能差別很大,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發(fā)展前途.臨床應(yīng)用中,生物陶瓷存在的主要問題是強度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學(xué)穩(wěn)定性比金屬、有機材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強度則很難滿足人體承力較大部位的需要。
2.2.4生物醫(yī)用復(fù)合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述
2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材
料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構(gòu)型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構(gòu)型、重建新的物理形態(tài)的強烈處理.由于經(jīng)過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構(gòu)型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態(tài)過程的修復(fù)和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、鞏膜修復(fù)體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等.
3.生物材料的性能評價目前關(guān)于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產(chǎn)生反應(yīng)的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現(xiàn)在普遍認為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內(nèi)的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結(jié)合完好的關(guān)鍵.關(guān)于生物材料生物學(xué)評價標準的研究始于20世紀70年代,目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標準化組織(ISO)以10993編號了17個相關(guān)標準,同時對生物學(xué)評價方法也進行了標準化.迫于現(xiàn)代社會動物保護和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進行了大量的研究,同時利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細胞水平深入到分子水平.主要在體外細胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進行了一些研究.但具體評價方法和指標都未統(tǒng)一,更沒有標準化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關(guān)于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側(cè)重于對細胞功能的影響和分子生物學(xué)評價方面的一些研究?？傊?關(guān)于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發(fā)展.而涉及材料的化學(xué)穩(wěn)定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內(nèi)長期埋植的穩(wěn)定性是需要開展評價研究的一個重要方面。
4生物材料的發(fā)展趨勢展望生物材料科學(xué)是20世紀新興學(xué)科中最耀眼的新星之一?，F(xiàn)在,生物材料科學(xué)已成為一門與人類現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)密切相關(guān)的邊緣學(xué)科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關(guān),還因為它跨越了材料、醫(yī)學(xué)、物理、生物化學(xué)和現(xiàn)代高科技等諸多學(xué)科領(lǐng)域。現(xiàn)在對于該材料的研究已從被動地適應(yīng)生物環(huán)境發(fā)展到有目的地設(shè)計材料,以達到與生物組織的有機連接。并隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應(yīng)用已從短期的替換和填充發(fā)展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術(shù)、信息處理技術(shù))相結(jié)合,制備富有應(yīng)用潛力的醫(yī)療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發(fā)展動態(tài)和目前的水平。分析認為,以下幾個方面是生物材料今后研究發(fā)展的幾個主要方向:
(1)發(fā)展具有主動誘導(dǎo)、激發(fā)人體組織和器官再生修復(fù)功能的,能參與人體能量和物質(zhì)交換產(chǎn)生相互結(jié)合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進行二元或多元復(fù)合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復(fù)或替代材料將成為研究的重要方向之一。
(3)制備接近天然人骨形態(tài)的、納微米相結(jié)合的、用于承重的、多孔型生物復(fù)合材料將成為方向之一。
(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩(wěn)定性、減少用量及對機體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。
(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。
第8篇：生物醫(yī)學(xué)范文
作為多年致力于生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)的科研工作者，劉雷站在時代的潮頭，綜合應(yīng)用多門學(xué)科，在基因組數(shù)據(jù)的分析與挖掘、生物網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析、生物系統(tǒng)的建模與模擬、醫(yī)療大數(shù)據(jù)整合與挖掘、臨床決策支持、精準醫(yī)學(xué)等方面做了大量工作，取得了一系列創(chuàng)新性成果。他用日復(fù)一日的勤奮與智慧，推動我國生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)向更高水平發(fā)展。
生物醫(yī)學(xué)與計算機科學(xué)的雙重人才
隨著科學(xué)向綜合性發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代到來，各種交叉學(xué)科不斷形成，生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)就是其中之一。
作為北京大學(xué)生物學(xué)系畢業(yè)的高材生，劉雷從一開始就選擇了遺傳學(xué)。后來，從中國科學(xué)院發(fā)育生物學(xué)研究所的碩士到美國康涅狄格大學(xué)分子與細胞生物學(xué)系的博士，劉雷在專業(yè)上日益精進，不斷獲得突破。當時，康涅狄格大學(xué)有一位生物系的老師，熱衷研究分子進化，劉雷在他的影響下，對生物信息學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。90年代，人類基因組計劃正在轟轟烈烈地開展，生物信息學(xué)從中孕育而生。然而，生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，融合了生物技術(shù)與計算機科學(xué)，這類復(fù)合型人才奇缺。劉雷抓住了這一契機，不顧別人疑惑的目光，毅然選擇了到康涅狄格大學(xué)計算機系做博士后，從此成為兼?zhèn)渖飳W(xué)與計算機技術(shù)的復(fù)合型人才。
1999年，博士后結(jié)束，由于劉雷既懂計算機又懂生物學(xué)，受聘于美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校生物技術(shù)中心，組建生物信息學(xué)實驗室并擔任主任。在這里，劉雷進行服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、基因組數(shù)據(jù)序列分析，還開課講授生物信息的一些課程，各項工作順利進行，成果迭出?！敖徊鎸W(xué)科存在語言的問題，你要聽懂學(xué)計算機的人在說什么，也要聽懂學(xué)生物的人在說什么?！痹谶@種情況下，劉雷的雙重學(xué)科背景為團隊的溝通交流提供了便利，他一方面將生物學(xué)的問題轉(zhuǎn)化成計算機的問題開展工作，一方面將計算機專用的算法與結(jié)果解釋給生物學(xué)家們聽，成為了不同學(xué)科之間溝通對話的橋梁。
為了適應(yīng)交叉學(xué)科對不同專業(yè)人才的需求，生物信息學(xué)實驗室招納了計算機領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、數(shù)學(xué)領(lǐng)域等不同領(lǐng)域的人才。劉雷在組建實驗室的過程中對整個生物信息領(lǐng)域有了更加深切的了解，冥冥之中為他回國開展相關(guān)工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。
助力我國生物醫(yī)學(xué)信息技術(shù)
2002年，上海生物信息技術(shù)研究中心成立，研究中心的兩位負責人在去美國訪問期間，與劉雷一見如故。應(yīng)他們的邀請，劉雷從2003年開始擔任上海生物信息技術(shù)研究中心客座研究員，逐漸與國內(nèi)生物信息研究領(lǐng)域建立起廣泛的交流和溝通。2007年，劉雷入選中科院“百人計劃”正式回國，任中科院上海生命科學(xué)研究院系統(tǒng)生物學(xué)重點實驗室研究員、上海生物信息技術(shù)研究中心副主任，用所學(xué)知識報效祖國。
面對數(shù)量大、內(nèi)容層次復(fù)雜的醫(yī)學(xué)證據(jù)，要想從中全面、系統(tǒng)、快速的獲取最佳的醫(yī)學(xué)知識和證據(jù)，就必須借助計算機巨大的存儲和處理信息的能力。上世紀90年代之后，醫(yī)療信息化成為改進醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、提高服務(wù)效率、把醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)成本控制在民眾可接受水平的主要技術(shù)手段。2010年，劉雷申請主持了國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863”計劃）項目“數(shù)字化醫(yī)療工程技術(shù)開發(fā)”中的第二課題“醫(yī)學(xué)知識庫與臨床決策支持系統(tǒng)研發(fā)”，旨在為臨床提供更為便捷和隨需而得的醫(yī)學(xué)知識和證據(jù)獲取途徑，促進醫(yī)療水平的提高。
在這一科研項目中，劉雷帶領(lǐng)團隊圍繞醫(yī)學(xué)知識庫的構(gòu)建和臨床決策知識系統(tǒng)的研發(fā)，開展了醫(yī)學(xué)知識庫構(gòu)建技術(shù)研究、數(shù)字化臨床指南知識庫與決策支持系統(tǒng)研發(fā)、數(shù)字化臨床路徑實現(xiàn)技術(shù)與應(yīng)用模式研究、智能化合理用藥系統(tǒng)研發(fā)、以及數(shù)字化人體仿真建模與輔助診療技術(shù)研究。
劉雷說：“現(xiàn)在醫(yī)療電子化程度已經(jīng)很高了，有電子病例等各種系統(tǒng)，但是這些數(shù)據(jù)都是分散的，相互之間并不聯(lián)通。我們想要建立一個數(shù)據(jù)中心，將分散的數(shù)據(jù)集中在一起，并整理成體系，以利于數(shù)據(jù)挖掘?！被诖?，劉雷與團隊研發(fā)了數(shù)字化臨床指南知識庫與決策支持系統(tǒng)?！爱斸t(yī)生遇到一個難題，計算機的決策支持系統(tǒng)會將相關(guān)知識推送給他，省去了醫(yī)生查閱文獻的時間。”而對基層醫(yī)生，知識庫提供了一個醫(yī)療指南，“比如遇到高血壓病人，系統(tǒng)會給基層醫(yī)生提示，顯示該做什么檢查、開什么藥，來輔助臨床治療”。
劉雷認為，數(shù)字化醫(yī)療不但在醫(yī)學(xué)信息化、生物信息的發(fā)展過程中會起到重要作用，而且對構(gòu)建和諧醫(yī)患關(guān)系也大有裨益?！搬t(yī)患關(guān)系最大的問題是信息不對稱?；颊咧赖暮苌?，醫(yī)生知道的很多，患者聽不懂醫(yī)生所說的專業(yè)術(shù)語。那么這時候還是溝通的問題，大家有誤會就會造成醫(yī)患關(guān)系緊張?！痹趧⒗卓磥?，醫(yī)學(xué)知識庫和臨床決策支持系統(tǒng)在給醫(yī)生提供服務(wù)的同時，也應(yīng)該給患者提供服務(wù)，要將醫(yī)學(xué)知識庫的知識進一步變得通俗易懂，讓患者能夠清楚了解。
曾經(jīng)有醫(yī)生不理解劉雷，“你們的工作難道要取代醫(yī)生嗎？”，他們認為，對患者解釋醫(yī)學(xué)知識只會浪費時間。劉雷解釋說，“我是在幫你們，也是在幫助患者，讓你們更好地溝通。只有這樣工作才能更順暢”。那么，如何讓知識庫更好地為患者服務(wù)呢？劉雷設(shè)想，現(xiàn)在中國的病人太多，排隊等候時間很長，可以將患者排隊等候的時間利用起來，將一些知識推送給患者，這樣一來，患者對病況有所了解之后，再和醫(yī)生溝通起來就會容易很多。
像馬兒一樣馳騁
如今，回國已有8年，劉雷說：“我做了正確的選擇?！彼慷昧?008年的北京奧運會，見證了2010年的上海世博會，中國大地上的一派欣欣向榮之景令他倍受鼓舞?！霸趪鴥?nèi)，我有自己的實驗室，承擔大數(shù)據(jù)項目、‘863’項目，最近又在做精準醫(yī)療。這讓我站得更高，看得更遠。”
精準醫(yī)療是個性化醫(yī)療的延伸，將促使醫(yī)學(xué)進入智能時代，產(chǎn)生顛覆式醫(yī)學(xué)創(chuàng)新。劉雷說，他不久前剛?cè)ヌ旖蜃隽祟}為“生物醫(yī)學(xué)信息――從大數(shù)據(jù)到精準醫(yī)療”的報告，精準醫(yī)療研究已經(jīng)成為各國科研和醫(yī)療機構(gòu)以及企業(yè)界高度關(guān)注和大力投入的重要研究領(lǐng)域。據(jù)劉雷介紹，精準醫(yī)療是一個很龐大的項目，一是要做生物信息數(shù)據(jù)分析總結(jié)，二是做臨床數(shù)據(jù)信息的采集分析，三是軟件和產(chǎn)品的開發(fā)。最終，要實現(xiàn)從臨床數(shù)據(jù)到樣本、到分析、再到知識庫和臨床決策支持系統(tǒng)的整合。
如今，劉雷身任多職，學(xué)校、醫(yī)院、研究院，他到處奔忙，樂此不疲。他笑著說：“我是屬馬的，奔跑是馬兒的天性。”
第9篇：生物醫(yī)學(xué)范文
核酸適體是一種通過結(jié)合蛋白質(zhì)、離子、核酸、細胞等目標分子,并借助配位系統(tǒng)進化技術(shù)(SELEX)經(jīng)體外篩選的人工合成膚分子。適配體不僅具有分子量小、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,故被稱為“化學(xué)抗體”,常常被化學(xué)工作者用于分子識別和靶標物檢測研究的重要工具,從而為生物分析方法和設(shè)計傳感器提供了新的思路。核酸適體還可以形成發(fā)夾、凸環(huán)、假結(jié)等穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。在分子識別時,通過目標分析物的誘導(dǎo),單鏈核酸適體常常會形成或是折疊成特殊的二級結(jié)構(gòu)。單位點結(jié)合和雙位點結(jié)合兩種是最常見的適體與靶體之間的相互作用。根據(jù)研究,一旦適配體的結(jié)構(gòu)稍有差異,則可能會導(dǎo)致靶分子與其結(jié)合的阻礙。而這些特點有助于高靈敏、高選擇性和快速高通量的靶標分子的分析檢測,逐漸成為了分析化學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用熱點。目前研究人員僅僅只是核酸適體的新分析方法(電化學(xué)法、熒光、比色法、壓電和SPR)。
2壓電生物傳感器
壓電生物傳感器是通過使壓電晶體表面產(chǎn)生微小的壓力變化,引起振動頻率的改變而制成的傳感器。這種方法不僅充分利用壓電石英晶體對表面電極區(qū)附著質(zhì)量的敏感性,同時還結(jié)合了生物功能分子抗原和抗體之間的選擇特異性。其組成部分為:壓電晶體、振蕩電路、差頻電路、頻率計數(shù)器及計算機等部分。壓電晶體通常具有9MHz的諧振頻率。而這種晶體大多是使用石英晶體按照AT方式進行切割形成的。振蕩電路通常會有兩個設(shè)置,一個是晶體檢測振蕩電路,而一個是晶體參比振蕩電路。所謂參比電路就是指為了減少或消除一些溫度、氣壓、粘度等的誤差影響。通?？梢杂妙l率計數(shù)器來改變壓電晶體的諧振頻率和頻率的改變,隨后在有計算機對其實時數(shù)據(jù)進行處理。壓電生物傳感器因其不僅具有裝置簡單,而且其高靈敏度、快響應(yīng)速度以及實時動態(tài)檢測等優(yōu)點而得到人們的廣泛關(guān)注。而人們研究的熱點正是壓電免疫傳感器和壓電基因傳感器。其中壓電免疫傳感器常常是用于檢測微生物、免疫球蛋白等蛋白物質(zhì)、生物小分子等。壓電免疫分析技術(shù)和流動注射分析技術(shù)兩者的結(jié)合可以實現(xiàn)對復(fù)雜品的分析,進行連續(xù)檢測。壓電免疫傳感器常常被用于反應(yīng)動力學(xué)的研究,從而直接檢測生物的反應(yīng)過程。隨著液相壓電傳感技術(shù)的逐漸成熟,盡管壓電基因傳感器的研究還剛剛起步,但目前已經(jīng)可以用于表面雜交過程的動力學(xué)研究,為基因?qū)W的優(yōu)化提供了重要的依據(jù)。
