医用高分子材料研究范例(12篇)
医用高分子材料研究范文篇1
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术，现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号，现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等，而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备，如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性，人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学（血液流变学）、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料，其大多数是需要植入人体，需要具备耐腐蚀、化学稳定性，需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料，根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中，光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上，其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析，包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析，以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生，将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学，十分广泛，仅四年内进行如此庞大的知识学习，学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此，我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析，在此基础上，提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性，该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗，有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践，更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系，无法由某一个从业人员掌握，需要各方向的协作与合作，由此认为，设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学，其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才，其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作，运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗，所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识，然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习，成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才，毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作，在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业，以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等，其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程（如影像学、信息学等）的基本理论知识及能力，能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗（或信息管理等）和医学成像（或医学信息等）技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像（或信息学、医学超声学等）的基本理论知识，受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练，具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力，基本的仪器（装备）维修保养能力”上。
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色，其主干课程应注重基础医学、临床医学，同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类，如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程，基础和临床医学类课程，如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程，然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程，如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等，部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业，但需要按照本校特色来设置课程，切忌大而全无特色，或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业，如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院，四川大学高分子科学与工程学院等，各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例，其前身是生物科学与医学工程系，创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透，应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题，发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识，掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法，并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力，具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才，这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标，按照其特色制定为“以工程为主，以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据，培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”，偏向于材料工程学。由此可知，在综合性大学工科以及理工科大学中，生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容，其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程（如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等）的基本理论知识及能力，能在医疗设备相关企事业单位从事设备（或装备）设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识，受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.1.2课程设置
基于工科特色，其主干课程应注重工科基础理论的学习，了解医学基础知识，同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业，其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习，设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等，医学类课程设置了基础医学与实验，涵盖人体解剖学知识，专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等，同样，课程设置也应按照本校特色加以取舍。
医用高分子材料研究范文篇2
组织工程
组织工程技术提供了一种崭新的修复组织和制造器官的手段，发展具有生物相容性和生物活性的生物支架材料是组织工程与骨修复技术需要解决的重要课题之一。以聚吡咯、聚苯胺为代表的导电高分子材料具有电刺激响应性，不但可以存储信息和能量，而且可调控细胞增值和分化，表现出多种智能功能，因此在神经和心肌组织工程中具有潜在的应用前景。目前聚吡咯在组织工程领域已经取得了较好的成果，而针对聚苯胺的研究工作则相对进展较慢，主要原因在于单纯的聚苯胺材料不可降解，长期存在体内会造成炎症反应。因此聚苯胺在体内的生物相容性是组织工程中研究的重点。Li用明胶改性聚苯胺以增强其生物相容性，并在复合材料表面培养小鼠心肌细胞H9c2，发现改性后的复合材料有利于细胞的黏附和增值。Molamma等利用电纺丝技术合成聚苯胺/聚乳酸纳米纤维，用于培养神经干细胞，结果显示该复合材料具有神经轴突生长活性，从而定向诱导组织器官的再生修复。Fryczkowski等采用同样的方法合成了聚苯胺/聚羟基丁酸盐纳米纤维，该材料在组织工程中也具有潜在的应用价值。在国内，陈学思课题组利用苯胺五聚体与生物可降解材料制备嵌段共聚物，在无需外加电刺激的条件下能显著促进神经细胞的生长和分化，极大地提高了材料的生物相容性。而且引入的苯胺低聚体在材料中的可降解部分消失之后，通过肾脏排出体外，真正达到达了可吸收生物材料的要求。目前，聚苯胺在电刺激响应性细胞培养和电活性组织工程支架应用方面已经显示出很好的应用前景，这对于未来生物医学技术的发展具有重要的科学意义。
药物释放
医用高分子材料研究范文
关键词：纳米材料生物医学应用
1应用于生物医学中的纳米材料的主要类型及其特性
1.1纳米碳材料
纳米碳材料主要包括碳纳米管、气相生长碳纤维也称为纳米碳纤维、类金刚石碳等。
碳纳米管有独特的孔状结构［1］，利用这一结构特性，将药物储存在碳纳米管中并通过一定的机制激发药物的释放，使可控药物变为现实。此外，碳纳米管还可用于复合材料的增强剂、电子探针（如观察蛋白质结构的AFM探针等）或显示针尖和场发射。纳米碳纤维通常是以过渡金属Fe、Co、Ni及其合金为催化剂，以低碳烃类化合物为碳源，氢气为载体，在873K～1473K的温度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在医学领域中有广泛的应用前景。类金刚石碳（简称DLC）是一种具有大量金刚石结构C—C键的碳氢聚合物，可以通过等离子体或离子束技术沉积在物体的表面形成纳米结构的薄膜，具有优秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。资料报道，与其他材料相比，类金刚石碳表面对纤维蛋白原的吸附程度降低，对白蛋白的吸附增强，血管内膜增生减少，因而类金刚石碳薄膜在心血管临床医学方面有重要的应用价值。
1.2纳米高分子材料
纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1nm～1000nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。
1.3纳米复合材料
目前，研究和开发无机—无机、有机—无机、有机—有机及生物活性—非生物活性的纳米结构复合材料是获得性能优异的新一代功能复合材料的新途径，并逐步向智能化方向发展，在光、热、磁、力、声［2］等方面具有奇异的特性，因而在组织修复和移植等许多方面具有广阔的应用前景。国外已制备出纳米ZrO2增韧的氧化铝复合材料，用这种材料制成的人工髋骨和膝盖植入物的寿命可达30年之久［3］。研究表明，纳米羟基磷灰石胶原材料也是一种构建组织工程骨较好的支架材料［4］。此外，纳米羟基磷灰石粒子制成纳米抗癌药，还可杀死癌细胞，有效抑制肿瘤生长，而对正常细胞组织丝毫无损，这一研究成果引起国际的关注。北京医科大学等权威机构通过生物学试验证明，这种粒子可杀死人的肺癌、肝癌、食道癌等多种肿瘤细胞。
此外，在临床医学中，具有较高应用价值的还有纳米陶瓷材料，微乳液等等。
2纳米材料在生物医学应用中的前景
2.1用纳米材料进行细胞分离
利用纳米复合体性能稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应的特性进行细胞分离在医疗临床诊断上有广阔的应用前景。20世纪80年代后，人们便将纳米SiO2包覆粒子均匀分散到含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液中，使所需要的细胞很快分离出来。目前，生物芯片材料已成功运用于单细胞分离、基因突变分析、基因扩增与免疫分析（如在癌症等临床诊断中作为细胞内部信号的传感器［5］）。伦敦的儿科医院、挪威工科大学和美国喷气推进研究所利用纳米磁性粒子成功地进行了人体骨骼液中癌细胞的分离来治疗病患者［6］。美国科学家正在研究用这种技术在肿瘤早期的血液中检查癌细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。
2.2用纳米材料进行细胞内部染色
比利时的DeMey博士等人利用乙醚的黄磷饱和溶液、抗坏血酸或柠檬酸钠把金从氯化金酸（HAuCl4）水溶液中还原出来形成金纳米粒子，（粒径的尺寸范围是3nm～40nm），将金纳米粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合，利用不同抗体对细胞和骨骼内组织的敏感程度和亲和力的差异，选择抗体种类，制成多种金纳米粒子—抗体复合物。借助复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈现某种特征颜色（如10nm的金粒子在光学显微镜下呈红色），从而给各种组织“贴上”了不同颜色的标签，为提高细胞内组织分辨率提供了各种急需的染色技术。
2.3纳米材料在医药方面的应用
2.3.1纳米粒子用作药物载体
一般来说，血液中红血球的大小为6000nm～9000nm，一般细菌的长度为2000nm～3000nm［7］，引起人体发病的病毒尺寸为80nm～100nm，而纳米包覆体尺寸约30nm［8］，细胞尺寸更大，因而可利用纳米微粒制成特殊药物载体或新型抗体进行局部的定向治疗等。专利和文献资料的统计分析表明，作为药物载体的材料主要有金属纳米颗粒、无机非金属纳米颗粒、生物降解性高分子纳米颗粒和生物活性纳米颗粒。
磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断［9］。生物降解性高分子纳米材料作为药物载体还可以植入到人体的某些特定组织部位，如子宫、阴道、口（颊、舌、齿）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。这种给药方式避免了药物直接被消化系统和肝脏分解而代谢掉，并防止药物对全身的作用。如美国麻省理工学院的科学家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片为基础，能长时间配选精确剂量药物的药物投送系统，并已被批准用于人体。近年来生物可降解性高分子纳米粒子（NPs）在基因治疗中的DNA载体以及半衰期较短的大分子药物如蛋白质、多肽、基因等活性物质的口服释放载体方面具有广阔的应用前景。药物纳米载体技术将给恶性肿瘤、糖尿病和老年痴呆症的治疗带来变革。
2.3.2纳米抗菌药及创伤敷料
Ag+可使细胞膜上蛋白失去活性从而杀死细菌，添加纳米银粒子制成的医用敷料对诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿浓杆菌等临床常见的40余种外科感染细菌有较好抑制作用。
2.3.3智能—靶向药物
在超临界高压下细胞会“变软”，而纳米生化材料微小易渗透，使医药家能改变细胞基因，因而纳米生化材料最有前景的应用是基因药物的开发。德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞。这种方法已在老鼠身上进行的实验中获得了初步成功［11］。美国密歇根大学正在研制一种仅20nm的微型智能炸弹，能够通过识别癌细胞化学特征攻击癌细胞，甚至可钻入单个细胞内将它炸毁。
2.4纳米材料用于介入性诊疗
日本科学家利用纳米材料，开发出一种可测人或动物体内物质的新技术。科研人员使用的是一种纳米级微粒子，它可以同人或动物体内的物质反应产生光，研究人员用深入血管的光导纤维来检测反应所产生的光，经光谱分析就可以了解是何种物质及其特性和状态，初步实验已成功地检测出放进溶液中的神经传达物质乙酰胆碱。利用这一技术可以辨别身体内物质的特性，可以用来检测神经传递信号物质和测量人体内的血糖值及表示身体疲劳程度的乳酸值，并有助于糖尿病的诊断和治疗。
2.5纳米材料在人体组织方面的应用
纳米材料在生物医学领域的应用相当广泛，除上面所述内容外还有如基因治疗、细胞移植、人造皮肤和血管以及实现人工移植动物器官的可能。
目前，首次提出纳米医学的科学家之一詹姆斯贝克和他的同事已研制出一种树形分子的多聚物作为DNA导入细胞的有效载体，在大鼠实验中已取得初步成效，为基因治疗提供了一种更微观的新思路。
纳米生物学的设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗（疏通脑血管中的血栓，清除心脏脂肪沉积物，吞噬病菌，杀死癌细胞，监视体内的病变等）［12］；还可以用来进行人体器官的修复工作，比如作整容手术、从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行或使引起癌症的DNA突变发生逆转从而延长人的寿命。将由硅晶片制成的存储器（ROM）微型设备植入大脑中，与神经通路相连，可用以治疗帕金森氏症或其他神经性疾病。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。
瑞典正在用多层聚合物和黄金制成医用微型机器人，目前实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段［13］。
纳米材料所展示出的优异性能预示着它在生物医学工程领域，尤其在组织工程支架、人工器官材料、介入性诊疗器械、控制释放药物载体、血液净化、生物大分子分离等众多方面具有广泛的和诱人的应用前景。随着纳米技术在医学领域中的应用，临床医疗将变得节奏更快，效率更高，诊断检查更准确，治疗更有效。
参考文献
［1］PhilippeP，NangZLetal.Science，1999，283:1513
［2］孙晓丽等.材料科学与工艺，2002，（4）：436-441
［3］赖高惠编译.化工新型材料，2002，（5）：40
［4］苗宗宁等.实用临床医药杂志，2003，（3）：212-214
［5］崔大祥等.中国科学学院院刊，2003，（1）：20-24
［6］顾宁，付德刚等.纳米技术与应用.北京：人民邮电出版社，2002：131-133
［7］胥保华等.生物医学工程学杂志，2004，（2）：333-336
［8］张立德，牟季美.纳米材料和结构.北京：科学出版社，2001：510
［9］刘新云.安徽化工，2002，（5）：27-29
［10］姚康德，成国祥.智能材料.北京：化学工业出版社，2002：71
［11］李沐纯等.中国现代医学杂志，2003，13：140-141
医用高分子材料研究范文1篇4
发明创造是爱好也是天赋
通过学习，可以拥有知识，但是拥有知识，却不一定就能运用知识进行发明创新。对于庄国明来说，发明创造是一种思维习惯，也是一种与生俱来的天赋，他喜欢通过钻研解决实际问题。1968年，23岁的庄国明从南京工学院原子能专业毕业，他曾先后师从中国科学院，中国工程院王大衍院士，中国科学院汤定元院士，中国工程院韦钰院士。大学系统的学习以及名师精心的点拨，使庄国明掌握了扎实的科学基础知识，使他从事发明创造如虎添翼。1969年，刚刚开始从事声纳研究的庄国明发明了“高灵敏度超声波鱼群探测仪”(CYT-6X、701、ZB1等型号)，使用该仪器，在渤海海域创下一网打捞57万斤鱼的记录，这项发明还获得了巴拿马国际博览会金奖。同年，他参与“超声波海底地貌仪”的研制，并为我国自主测绘了第一张海图，自此我国潜艇开始自由出航。1972年，他成功研制出我国第一台“红外线火车轮轴测温仪”，使火车工人结束了依靠敲打火车轮轴检测表面过温的历史，同时也为我国红外线测温仪的大规模应用奠定了基础。对于庄国明来说，冥思苦想之后电光石火般的茅塞顿开，是他最为享受的一刻。他迷恋上了这种美妙感觉，掌握了发明创造之路的关键所在，从此一发而不可收拾。
研究远红外是偶然也是必然
1972年的9月，庄国明注意到日本《读卖新闻》的一则报道：美国福特汽车公司曾首次将红外辐射应用于加热干燥汽车漆膜，由于掉相电压变低，光变暗，产生红外线，达到低温空气中固化烤漆的效果，使汽车漆膜变得更为光亮。红外线是如何将烤漆烘干的?从这个问题人手，庄国明先生开始了他长达三十余年的远红外材料研究之旅。通过水分子运动、原子基团振转运动和光谱分析，庄国明得出以下结论：一切动植物及高分子材料都存在原子基团振转运动，基频都在远红外波段以内；远红外线波段原子运动产生能量小，其发生共振产生的能量不会破坏原子结构，因此无害。以此为基础，庄国明先生开始考虑将远红外运用于加热干燥和共振集波外节能，并重点进行远红外技术在医学理疗领域的研究和推广，提出了“能量医学”“能量农业”等概念。
1973年之后他发明了“远红外粮食烘干机”“远红外面包糕点烤炉”“坦克、枪炮油漆远红外烤房”等。1976年他研制了“远红外照射灯／理疗灯”“治疗仪”“频谱仪”“温炙器”“贴敷片”等远红外产品。在国防科委科学技术委员会召开的代号“763”红外专业技术会议上，他进行了专题发言，宣布我国远红外加热干燥元器件研究成功。1976年他撰写的《远红外加热干燥技术》发表于当时国内最权威的《电子科技》。1978年12月，他的远红外元件与材料研究获首届全国科学大会嘉奖，并受到国家领导同志的接见。1980年，他被国务院科技干部局授予全国首批最年轻的工程师称号。1988年，他成功研制“养／护／救／强心卡”，获多位政要题词鼓励……
庄国明先生走近远红外技术的契机看上去似乎具有一定的偶然性，然而，如果不是他长期的知识经验积累，打破砂锅问到底的敏锐好奇以及孜孜不倦的钻研探索精神，那则日本的报道只不过是一条毫不起眼的新闻。幸运从来只会光顾那些有所准备的人，成功的背后总是具有着一些必然的要素。
专利产业化是机遇也是挑战
20世纪70年代，担任过国家经委远红外研究室主任的庄国明，就曾经亲自推动建立了山东淄博无线电瓷件厂、浙江长兴远红外元件厂、重庆石桥铺远红外元件厂等国内几十个远红外元件材料生产工厂，对于办企业所需的管理经验，他并不陌生。2000年以来，他在远红外技术应用领域已经获得15项专利(其中个人专利9项)，并先后荣获香港国际新技术产品博览会金奖、第二届亚洲国际新技术产品博览会金奖等多项国内国际大奖。为了更好地将发明专利产业化，实现自己造福于民的研究初衷，庄国明开始着手创建庄氏远红外集团。
在庄国明的带领下，通过团队的不懈努力，目前庄氏远红外集团已经拥有500平方米的销售办公楼，400平方米的研究室，5000平方米的有机能量农业生产基地及远红外纳米超导能量保健理疗形象中心，是目前国内远红外纳米超导技术行业中，唯一集技术研究，材料、产品实验与检测，技术推广与产品应用于一体的大型联合体企业。有着强大的科研后盾，公司生产的纳米远红外超导材料、能量医学、能量农业及远红外节能减排技术均处于世界领先地位。常温下，庄氏远红外吸引率和发射率超过0.95，处于国际领先水平：远红外量子辐射强度在常温下可将300μn油分子通过共振渗透方式催化形成小于3n的小分子，将大水分子基团催化形成小水分子基团，在节能减排、消毒杀菌等领域处于世界领先水平。
医用高分子材料研究范文篇5
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摘要：近年来，华西医院有很多优秀的管理方法值得我们学习和研究，然而在也面临了一些问题。其中在医用材料方面，主要问题包括医用材料供应商选择问题，低值易耗品多次零星领取问题，物流信息管理子系统集成度不高的问题，医用材料编码管理问题。针对这些问题，文中提出建立供应商选择评价指标，实现科室二级库存信息化管理，物流与财务信息集成，非条码材料特殊分类与标识。旨在能更进一步提高华西医用材料管理的水平。
关键词：华西医院；医用材料；供应商；物流信息管理子系统；非条码材料；管理；
四川成都华西医院是当今世界单点规模最大的医院，华西医院医用材料管理属于《医疗服务中的资源调度与优化》子课题《物流与垂直运输》下的研究内容，通过对医用材料总库房室的调研，归纳了医用材料管理存在的一些问题，这些问题将作为华西医院下一步即将解决的问题。
1.医院医用材料存在问题
1.1供应商选择问题
华西医院在医用材料供应商选择时，主要参考以下标准：厂商的资质审核；产品的性价比；临床使用中产品的评价。同时，医院对与其合作的供应商进行考核，周期为两年，考核的主要依据为临床科室在使用中对产品的评价好坏。这些标准的确能很好地塞选供应商，但事实上，采购部门的个人因素往往影响很大。除非产品质量出现问题，否则采购经理可能因为各种复杂的情感而最终将整个审核流程流于形似。当有材料要采购时，可能采购经理不愿再花更多的时间审核其他初次招标的供应商。这样或许就不能引入更具竞争力的供应商。在医用材料的价格，产品的质量方面可能得不到更好改善。
1.2零星领取问题
关于零星领取问题，主要是一些低值易耗品的多次频繁领用。比如棉签，总库室会定期配送一定数量的棉签到各科室，但是某些科室可能消耗得比较快，不定期的打电话来领取。所以给配送工人更大的工作负荷。总库室有时也很难调配时间，因为每天配送工人都有固定的配送任务。
1.3物流管理子系统集成性问题
华西目前用的是医院信息系统，该系统是由专门的软件公司按华西需求开发。一期开发已完成，即将进行二期开发。医用材料属于物流管理子系统的一部分，尽管物流管理方面的功能还是很齐全，但是物流与财务方面还是独立的。因此每年医用材料的财务方面的工作量仍然靠人工比对，工作量大，费钱费时。
1.4编码管理问题
由于目前国内的部分药品没有统一的标准条码，华西的一部分医用材料不能进行条码管理，入库、出库都是靠人工录入信息。因此，管理员对这些不能进行条码管理的医用材料很难进行跟踪管理。当领取时，往往要靠熟练工人的记忆快速定位，这样新入的员工往往很难较快的适应。
2.探究对策
2.1供应商选择评价指标
为了避免采购经理在选择供应商时人为因素的过多影响，我们最好将相应的评价通过信息系统来完成，可以根据各个标准设立相应的指标，并且给每个指标赋予一定的分值，同时，我们可以加设采购经理评价指标，与供应商忠诚度指标，但这些都只能赋予一定的权重，不能太高。然后每次选择供应商，由信息系统自动对供应商打分，从而选出最佳供应商。
2.2科室二级库存信息化管理
华西医院的科室也存在医用材料的二级库房，平时存放那些常用且剩余的医用材料。由于每个科室情况不一样，因此对于一些材料的需求也不一样。但总体来说，对于科室的医用材料的需求缺乏有效的确认与控制，特别是常用的低值易耗材料。因此，我们一方面需要对那些需求量大，且领取次数多的科室进行专门的调研，确定实际需求情况；另一方面，我们要建立一定的领取记录，对相关科室的领取记录做横向比较。而这些都可以通过二级库存与总库室的信息实时交互来完成。因此，加大华西科室的信息化建设，将有助于解决需求不确定，频繁零星领取的苦恼。
2.3物流与财务信息集成
华西物流信息管理子系统，虽然在物流与资金流方面的集成度不高，然而由于华西医院的信息系统由第三方软件公司专门研发，我们可以对他们提出集成要求。事实上，国际上有很多的优秀ERP软件，如SAP，物流与资金流几乎是无缝集成。我们可以借鉴其相关的经验。比如设立相应的会计科目，和相应的物料评估，通过物流评估将会计科目与物料联系起来。这样就能更好的监控物流与资金流的运转，同时实现财务凭证的自动生成。
2.4非条码材料特殊分类与标识
由于部分医用材料没有统一的条形码标识，因此建议对存放这部分材料的库位点进行相应的分类，新来员工根据相应的分类编号就可以对应相应的材料。同时，我们也可以使用其他门类的条形码。比如食品行业的某一条形码区间段，然后我们再将每个条形码编号与我们的分类编号作一个一一对应，将这个对应输入信息系统中。这样，我们就可以实现间接的条形码管理。
3.参考文献
[1]李华才.医院信息化建设存在的问题与发展对策[J].华北国防医药杂志，2002；14（2）：95.
[2]傅正.对医院信息化发展现状和对策的几点看法[J].中国医院杂志，2008；12（1）：4.
[3]王定宇，冯泽永.基于ERP思想的公立医院财务一体化管理[J].重庆医学，2011；22（2）：84-85
医用高分子材料研究范文篇6
孙文全，1964年3月生于江西于都县。1979-1983年在共产主义劳动大学和江西农业大学学习，获学士学位；1983-1986年在南京农业大学学习，获硕士学位，毕业后留校任教；1988-1992年在美国康奈尔大学攻读博士学位；1992-1995年在美国BoyceThompson植物研究所做博士后；后赴新加坡国立大学任讲师、助理教授和副教授。2000-2012年任美国LifeCell公司首席科学家、高级首席科学家和Fellow。在国外漂泊25年后，于2013年回国工作，任中科技大学客座教授、上海理工大学兼职教授和北京瑞健高科生物科技有限公司首席科学家。1999年起先后在国际低温生物医学学会担任学术项目委员、评奖委员会主席和执行委员会理事等多项职务，并担任学术期刊BiopreservationandBiobanking（美国），CryoLetters（英国）和Cryobiology（美国）的编委或副主编。2013年入选北京市“海聚工程”特聘专家，2014年入选国家“（创新类）”特聘专家。孙博士的研究涉及多个领域，低温生物物理学，蛋白质、细胞和组织器官超低温冷冻与冷冻干燥保存，生物医学材料、组织工程和人体组织再生修复。在学术期刊89篇，有二十多项国际发明专利。研究成果包括成功参与开发出欧美市场上目前性能最佳的异种组织补片Strattice和Conexa，用于修复因创伤或病变引起的人体软组织缺损。
采访孙文全博士给我最强烈的印象是，他从开始到结尾，不断地说到、提及，强调的一个关键词是：种子。
他用江西口音说出的种子一词，前者稳重、缓慢，用拼音的三声，颇有浓重的强调感情成分，仿佛就让我不要忘记。
在中关村科技园昌平园北控宏创科技园，29号楼二层，一个大房间仅用屏风隔出一间由一个电脑桌、两把椅子、一个书柜、一个小圆桌组成的办公室里，我和孙文全博士，相对而坐，开始了我们的采访。
出身于江西革命老区于都县岭背村的孙文全博士，虽已过知命之年，但显年轻，有朝气，豁达、开朗，很健谈。话匣子一打开，就像他村前的梅江一样滔滔不绝，澎湃着、流淌着，将我拍打为一尊礁石，也将我带得很远很远。
一粒种子获得的启迪
其实，孙文全就是一粒种子，一粒出身于于都那一块浸满红军鲜血土地的一粒种子。
他用求学、科研、创造经历证实着自己就是一粒种子。
孙文全于1979年考进共产主义劳动大学（后更名为江西农业大学），所学专业是果树。专业的选择也许与他出身于盛产脐橙、大盖柿等水果的家乡有关，也许与他立志于祖辈日出而作，日落而息，与命运、日子、幸福和未来息息相关的土地、粮食有关。大学四年，一千多个日日夜夜，他像一个果农，辛勤种植着自己这棵果树。我相信，这四年，他种植的一定是枝繁叶茂，硕果累累。
1983年，他到南京农业大学读研究生，所学专业仍是果树。南京农业大学根据需要，新开设了一门观赏园艺专业，因与他所学的果树专业多少有点联系，学校就把他留校担任新开专业的一位老师，教观赏树木栽培。这一留，就把他回江西的脚步给留下了，并由此改变了他的人生足迹。到1988年3月份，因南京农业大学的前身金陵大学农学院与美国康奈尔大学建有校际关系，南京农业大学每年可选派几名年轻教师到康奈尔大学深造，这样，孙文全就顺利被南京农业大学送到康奈尔大学继续攻读城市园林学博士学位。他在美国一个私立的植物研究所（BoyceThompsonInstitute）做博士后的时候，虽然不再研究园林果木，但依然与农业有关，是研究植物种子生理学与生物物理学。说到这里，孙文全博士哈哈一笑，“我命里就是个农民，总与农业有缘，读书二十年，就跳不出农门。”
我插了一句道：我们人人都与农业有缘，农业是中国之本，也是各业之母。有缘说明我们没忘本，说明中国农业、农民还有希望。
孙文全突然话锋一转，声音变得有高度也增添了亮度，他说，“种子，非常普通寻常的种子，又是非常奇特神秘的，种子是一个生物玻璃体，生存于玻璃态中。
科学的这种前言性，颠覆性、揭示了生物生命真相的能力，永远令我们这些科学盲惊讶、惊叹、惊奇后惊呆。文学只能远远地跟在它身后，做一个忠实的记录者。
孙文全进一步解释道：“通过研究种子，发现干燥种子细胞的物理状态与玻璃是一样的。这就是为什么，种子在没有水的状态下，仍然能保持很长时间的生命力。当种子细胞中的一些保护物质和蛋白质累积到一定浓度时，就会像蜂蜜一样变得粘稠起来，粘稠了，分子和生命运动就会缓慢下来。一经脱水，转变成玻璃态，暂停了生命活动，成就了生命的永恒。加上水，离开玻璃态，又恢复了生机。”
其实玻璃是一种液态，如果你仔细观察过欧洲那些古老教堂高墙顶上的玻璃，你会发现，上边变得薄，下边变得厚了。玻璃态中分子运动极其缓慢，需经过几百年才能看到液体流动的痕迹。由此可以联想到，如果能将活细胞和组织玻璃化，就可以长期保存人体细胞、组织和器官，运用到医学健康领域里。
读完博士后，孙文全为了转型，便应聘到新加坡国立大学，一边教书，一边继续研究种子中生命保存的基本原理和这些理论在低温生物医学上的应用。六年后，他回到美国加入到著名的再生医学上市公司LifeCell任首席科学家。
在LifeCell公司，孙博士带领一个跨学科的创新研究团队，兼顾基础研究和应用新产品研发。涉及的研究领域包括低温生物物理学，蛋白质，细胞和组织的冷冻保存；冻干制剂配方和冻干工艺研究；血液保存与野战急救；再生医学材料；组织工程与人体组织器官再生修复替代。在LifeCell公司，从事低温生物医学和再生医学材料研究，默默耕耘，一待就是十二年。
在国外工作二十五年，孙博士共发表了期刊和会议论文140篇，拥有20项生物材料保存和人体组织修复再生材料的国际专利技术，几篇主要论文被引用共超过3000次。在二十年的基础创新研究和再生医学生物材料产品开发过程中，孙文全博士获得了国际同行广泛认可的两项重要科学成果：一是认识无水生物（anhydrobioticorganisms）胞质玻璃化过程和玻璃态在保存生物材料中的应用；二是成功开发出以动物软组织为原料加工成人体无排异的组织修复再生材料（Strattice和Conexa），发现了防止辐射灭菌损伤组织材料的先进方法，开发出了在室温下保存生物组织材料的技术。
孙文全博士从一粒种子萌发的再生医学之树，已经吐芽、抽茎、长叶，不断地茁壮成长着，成长为再生医学领域里一片迷人的风景。
回国，用再生医学造福同胞
在冷藏柜容器里浸泡着的白色条状物，乍看像是宽粉，孙文全博士将其取出展开，铺在自己手背上，开始介绍这条长25厘米，宽15厘米、厚0.5毫米的人体创面再生修复材料。
这是以猪皮为原料，经过一系列生物工艺制作而成的再生性皮肤材料。不要诧异于此再生材料的来源，“实际上猪的生物系统与人类非常接近，与人类具有相当高的生理学共性。目前，猪被医学界看成是潜在的人类组织器官捐献体。猪容易饲养，数量多，成本低，无排异，可以同病人的自身组织天然地整合在一起。”孙文全说。每一块再生性皮肤材料，都可以追溯其个体猪的来源，生长健康记录，保证安全性。
如果患者被烧伤烫伤，在早中期处理过程中，医生可直接将异种再生皮肤贴在伤处进行辅助治疗，促进创口愈合。孙文全拿出样品，白色的盒子内是双层袋装的再生皮肤，轻便易保存，开封即用，非常方便，一如外出旅行，随身携带的一件生活用品，室温下可以保存两年以上，方便产品推广应用到边远和偏僻的落后地区。它不像人体其它器官，异常脆弱，必须在有限的时间内，有条件地保存在特制的容器里面。它具有多孔海绵一样的构造，材料内部便于人体细胞长入和新血管再生。
除再生皮肤材料外，孙文全带领他的团队也在研发其他的再生医学材料，比如外科手术切除坏死或病变得部分组织后，导致的人体内“空缺”。植入再生性的软组织填充材料，可与周围人体组织生长在一起，还能起到固定和重建的作用。“比如乳腺癌患者，切除后，用假体重新塑形，由于周围缺少相关的软组织，植入的假体是难以固定的。如果手术中在假体外同时植入再生软组织修复材料，便能更好地与人体组织融合为一体，起到支撑固定作用。”孙文全解释，“如果早期通过微创手术去除中部分病变组织，那么可以通过注入再生组织修复材料制成的天然水凝胶或海绵起到暂时填充和随后组织重建的功效。”
2014年，瑞健生物研发团队在孙文全的带领下完成了具有世界领先水平的第三代组织处理技术――“精拭父ㄍ寻组织修饰技术”的研发。该技术填补了国内多项空白、已达到国际先进水平。公司已经获得了4项国家发明专利和2项实用新型专利授权，还在2014年得到了中关村管委会的“前沿颠覆性项目”、北京市科委的创新项目、国家科技部创新项目等资金支持。
瑞健生物的技术和产品应用范围广，涵盖各种创口创面，如烧伤、烫伤手术，皮肤再造，整形外科、脑外科、胸腹腔组织修复和其他多种人体软组织再生。这些产品要二、三年后才能上市。
一粒中国国籍的种子
从上世纪80年代出国留学，孙文全在国外求学，教书、科研，就像一颗种子，在外国的土地上奔波超过了25年。“回国后常有人问我，为什么不加入外国籍？为什么要回来？，我在国外25年，一直保留着中国国籍，我也说不清为什么。25年，九千多个日日夜夜，我就从未想过加入美国国籍，这期间还包括中国大使馆和领事馆拒绝给我延长或更换护照的二千多个日夜。”
他用反问的语气说：“你说怪不？人生中有些事是不用想的，犹如风中的尘土。”
当孙文全介绍了自己的一些家庭故事后，我明白了他为什么就从未想过加入美国籍。“我出生于江西于都县一个叫岭背的村里，那里是革命老区，村民们活的简单、朴实、勤劳。我仍然记得1979年上大学时，村子里的父老乡亲，男女老少，为我送行。那个场景，热烈、温暖、感人。1988年春天，我通知家里要出国深造时，我爷爷和父亲只做了简单的交代：一定要回来。”
梁园虽好，终非故土，2009年，孙文全看到了国家启动实施中央“”的消息，也在北京海外学人中心网站上看到了北京市实施“海聚工程”的新闻，感受到了国内对海外人才的召唤。抱着多做些对国家、对社会有用的事情的想法，孙文全于2010年开始回国考察，并先后在全国多个地方做了探访，看看回来能干什么。“我在北京看到的，可以用神州大地气象万千、藏龙卧虎这句话来形容”，孙文全说，“以前是出国深造，这次是回国继续深造。”
孙文全，一粒在祖国大地上孕育的种子。
如一朵蒲公英，在外漂泊了25年之后，划了一道彩虹般的轨迹，又飞落到祖国大地的怀抱。这粒种子，正在发芽、开花，相信一定会结出丰硕的果实。
医用高分子材料研究范文1篇7
关键词：形状记忆高分子；记忆机理；材料特性；医疗；纺织
文章编号：1005－6629(2009)02－0053－04中图分类号：O63文献标识码：E
材料、能源、信息分别是现代文明的三大支柱，而材料是人类社会文明发展历史上里程碑式的阶段性标志。所谓的形状记忆材料听上去似乎有点玄乎，给人一种具有生物智能特性的错觉。那么，它究竟是不是真的如此神奇呢？它的神奇之处在哪？
自1981年，有人发现高分子材料聚乙烯具有独特形状记忆功能，至1984年，形状记忆高分子材料(Shapememorypolymers，简称SMP)的概念在日本提出。可以说，SMP是当代材料化学发展的产物。时至今日，其功能已经得到了人们的广泛关注。
1形状记忆高分子的“记忆”机理
形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之后，通过加热等外部条件刺激手段的处理，又可使其恢复初始形状的现象。研究最早也最为广泛的是热致形状记忆高分子(简称TSMP)。以此为例来阐述。
1.1橡胶弹性理论对SMP形状记忆特性的解释[1]
图1线形高分子材料的温度与形变的关系图
如图，Tg为玻璃化温度(材料达到玻璃态与橡胶态时的临界温度)，Tt是粘流温度。橡胶在室温下处于高弹态，而塑料是玻璃态。这是由两者分子结构和相对分子质量等因素的不同造成的。如果材料的玻璃化温度高于室温，则材料在室温下处于玻璃态。如果材料的玻璃化温度低于室温，在室温下它就处于高弹态。
橡胶在室温下就处于高弹态，一根橡胶管在适当的外力作用下可伸长数倍而当外力解除之后便可回复到原长。但是，如果把一个橡胶管放在液氮里，它便会失去弹性，拿出来以后进行敲打，它也会像玻璃一样极易被打碎。把它放到室温下，使其温度慢慢升到室温，它仍会恢复为具有弹性的橡胶管。这便是所发现的橡胶的形状记忆功能：橡胶的交联网络起到记忆其原来形状的作用，而其玻璃态具有固定其形变的作用。
一般塑料的加工要先升温到粘流态，吹塑后冷却为一定形状的制品，也是一样的道理。
1.2SMP的形状记忆机理
从分子结构及其相互作用的机理方面加以解释，形状记忆高分子可看作是两相结构,即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆的固化和软化的可逆相组成。
固定相的作用在于成形制品原始形状的记忆与回复,而可逆相的作用则是形变的发生与固定。固定相可为聚合物的交联结构、部分结晶结构、超高分子链的缠绕等结构。可逆相可以是产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶相,或发生玻璃态与橡胶态可逆转变的相结构。在高分子形状记忆材料中,由于聚合物分子链间的交联作用,即材料中固定相的作用束缚了大分子的运动,表现出材料形状记忆的特性。并且,由于可逆相在转变温度Tg会发生软化-硬化可逆变化,材料才可能在Tg以上变为软化状态,当施加外力时分子链段取向改变,使材料变形。当材料被冷却至Tg以下,材料硬化、分子链段的微布朗运动被冻结、改变取向的分子链段被固定,使得材料定型。当成形的材料再次被加热时,可逆相结晶熔融,材料发生软化,分子链段取向逐渐消除,材料又恢复到了原始形状。
图2图为形状记忆高分子在60℃下,45秒内回复原状[2]
由高分子材料形状记忆原理可知，可逆相对形变特性影响较大，而固定相对于其形状恢复特性影响较大。从这个理论出发,就可以解释为什么凡是既具有固定相又具有可逆相结构的聚合高分子材料,都可显示出一定的形状记忆特性。
2形状记忆高分子的“记忆”分类
形状记忆材料除了形状记忆高分子之外，还包括形状记忆合金(SMA)和形状记忆陶瓷(SMC)。相比较而言，前两者的应用更为广泛。
表1热致形状记忆高分子的类型
而与SMA相比，形状记忆高分子不仅形变量大、赋形容易、形状响应温度便于调整，而且具有保温、绝缘性能好、不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等特点。以前的研究着重于对热致形状记忆高分子的研究，笔者按具体的组成物质将其分类，见表1。
随着研究发展的深入，除了热致形状记忆高分子，人们还发现了其他类型的形状记忆高分子。根据回复机理来定义的形状记忆高分子材料类型。具体见表2。
表2形状记忆高分子的分类[4]
3形状记忆高分子的具体应用解析
尽管只有短短27年的发展史，SMP的应用已涉及社会的很多领域。
3.1SMP在医疗装备中的应用[5]
首先，可以利用形状记忆聚合物的记忆特性，制作外科医疗器械或介入诊疗(介入诊断及治疗)器材。比如,美国利弗莫尔国家实验室将聚合物聚氨酯、聚降冰片烯或聚异戊二烯等注射成为螺旋形,加热后拉直再冷却定型,即制得血栓治疗仪中的关键部件――微驱动器。装配到治疗系统上后，利用光电控制系统加热，使其恢复到螺旋形可拉出血栓。这种方法快捷、彻底，没有毒副作用，是治疗血栓的有效途径之一。
其次,利用低温形状记忆特性的聚合物聚氨酯、聚异戊二烯、聚降冰片烯等可以制备用作矫形外科器械或用作创伤部位的固定材料，比如代替传统的石膏绷带。利用聚氨酯塑料的生物降解性能，通过内窥镜可将由形状记忆聚合物制成的器件,如断骨的外套管、血管的内扩管、血液的过滤网等精确地定位植入人体。此类材料在体温的作用下能回复形状,达到治疗目的。这种治疗方法,不仅可以减小放置器件时所需的外切口,而且由于器件本身在人体中可以逐步地通过降解而消失,不需要为取出器件而进行第二次手术，大大降低了危险性。
美国麻省理工学院报道了用形状记忆材料来固定骨折部位的方法。将二次成型后的聚乳酸制件放入带有裂纹的骨髓腔内。利用消毒后的盐水对其进行加热，使骨髓腔内的形状记忆材料恢复到最初的形状，变得较厚，从而和骨髓腔的内表面紧密接触而不会滑移，固定作用良好。
另外，形状记忆高分子材料还在手术缝合，止血、药物释放体系、人工组织及器官以及抗原响应等许多新兴的高技术领域得到应用。
3.2SMP在纺织工业中的应用
形状记忆聚氨酯在纺织品中的应用形式既可以进行纺丝以赋予纱线记忆功能，也可以作为织物涂层剂，或作为整理剂对织物进行功能性整理。利用它的透气性可受温度控制的特性，在室温下就可以改善织物的穿着舒适度。具有良好的防水透气、抗褶皱、耐磨性能。
3.2.1在防水透气织物中的应用[2]
形状记忆聚氨酯的透气性可受温度控制，在响应温度范围附近其透气性有明显的改变：将响应温度设定在室温,则涂层织物能在低温(低于响应温度)时因低透气性起到保暖作用;在高温(高于响应温度)时,因高透气性起到散热作用。聚氨酯的分子间隔随体温的升高或降低而扩张或收缩,正如人体皮肤根据体温张开或闭合毛孔一样,起到调温保暖的作用。薄膜的孔径远远小于水滴平均直径,因此还可起到防水效果,使织物在各种温度条件下都能保持良好的穿着舒适性。日本三菱重工公司已有相关聚氨酯涂层织物“Azekura”的报道。
3.2.2在防皱整理中的应用[6]
利用聚合物的形状记忆恢复功能,以此类织物纱线或经形状记忆整理的织物制成的服装,具有不同于传统意义上的防皱功能。当此类服装具有足够强的形状记忆功能时,服装在常温下形成的折皱可以通过升温来消除折痕,回复至原来的形状。我们甚至可以设计高分子并将响应温度调在室温或人体温度范围内,从而可即刻消除形成的折皱。
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3.3在数码通讯产品中的应用
图3概念手机
如图，这款手机的材料是具有形状记忆功能的聚乳酸复合物（PLA）。聚乳酸(PLA)可称为是一种生物塑料，无毒、无刺激，具有良好的生物相容性，可生物分解吸收，强度高，不污染环境，可塑性好，易于加工成型。应用聚乳酸材料制成的手机等设备不怕摔、挤、压，但是毕竟属于塑料制品，抗腐蚀性会受到一定局限，进一步研究后有待推出市场。
3.4其他应用
3.4.1“光驱动分子阀”
作为光能转变为力能的转换器，光致感应形状记忆高分子凝胶不能产生很大的感应力。但是如果在多孔质的聚乙烯醇薄膜上接枝光致变色分子的凝胶，经此处理过的聚乙烯醇薄膜固定后，根据水的透过速度测定光照效果后我们可以发现：光照前，由于凝胶的小孔堵塞，水的透过速度很小；光照时，由于凝胶膨胀，水的透过速度增大6O倍；光照停止后，水的透过速度又减小。这就表明利用SMP材料的光照效应可制造可控启闭阀。
3.4.2“光缓释剂”
高分子凝胶放入含有药物的水溶液内，药物则浸入凝胶中，然后取出凝胶。依据药物从凝胶向水溶液的释放速度受光照的影响情况来研究光照效果。结果表明，光的存在与否对药物的释放有显著的影响。利用此效应，药物以合适的速率和剂量放到人体病灶位置，可达到更好的医疗效果。
4应用展望
随着SMP技术的愈加成熟，人们开始研制通过加温处理使汽车外壳、机壳和建筑物某些部件自动除去凹痕的制品；同时还萌生了用形状记忆聚合物制造机器人四肢的想法,设想用跳跃来代替机器人现在那种步履蹒跚的行走方式。环保方面,将热致感应形状记忆高分子材料应用于环保,利用其形状记忆特性回收电子产品的新思路也很有意义。设计用SMP材料替代电子产品的紧固件如螺钉、螺纹套管、夹子回收时通过加热的方法自行脱落。解决电子废弃物因体积较小、构造复杂而产生的处理困难的问题，同时实现回收利用,节约成本,减少电子废弃物的环境污染。
参考文献:
[1]杨青，郑百林等.形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论分析[J].材料工程，2006年增刊1：492-494.
[2]胡金莲,杨卓鸿.形状记忆高分子材料的研究及应用[J].印染，2004，No.3，44-47.
[3]朱光明.形状记忆聚合物及其在生物医学工程中的应用[J].生物医学工程学杂志，2005，22(5):1082-1084.
[4]徐祖耀等.形状记忆高分子材料[M].上海.上海交通大学出版社，2002年：314-340.
[5]李志宏等.形状记忆高分子材料及其在医疗装备中的应用[J].医疗卫生装备,2007年9月第28卷第9期，26-28.
[6]韩永良等.热致感应型形状记忆高分子材料与纤维[J].合成纤维工业，2005，28.(1).
医用高分子材料研究范文篇8
一、国内外纳米材料的研究现状
随着各种新兴技术以及相关产业的发展，对纳米材料的需求日益增多，纳米技术的基础理论等相关研究也都在飞速发展，相关技术在医疗、电子等行业应用得比较广泛，并已面向产业化的方向发展。虽然在美国、日本等几个国家已经实现纳米粉体材料的批量生产，但未来的研发之路是任重而道远的，纳米生物材料和纳米医疗诊断材料等产品还将处在不断的探索过程中。有关机构曾经做过预测：到2022年，全球纳米新材料市场规模达86亿美元，行业的年增长率为24.6%。最近几年，各国政府和企业对纳米技术的研究投入了大量的人力和物力，促进了纳米新材料产业的发展，纳米材料的市场规模将进一步扩大。美国将纳米材料的研发列为国家战略层面的科研项目之一，这与其在国防、军事、航空航天等领域的广泛应用分不开。纳米材料优良的性能已被认可，正逐渐应用到农业、生物、医疗等领域，创造巨大的经济效益。我国开展纳米材料的研究并不算晚，目前，我国有100多个从事纳米材料基础和应用研究的机构。其中，开展研究工作比较早的单位既有高校也有研究所，例如清华大学、吉林大学、东北大学等老牌学校，以及长春应用化学研究所、感光化学研究所等研究院所。在过去的一段时间里，我国纳米材料基础领域的研究取得了丰硕的成果。在研究过程中，主要采用物理和化学方法，并且将多种方法结合使用，研制出金属以及合金的氧化物和氮化物等一系列纳米颗粒；积极地向走在前列的国家学习，并且引进一些急缺但是却不能自主生产的设备，对纳米微粒的尺寸进行有效的控制，将研究的成果应用于生产中，其中生产出一系列高科技产品，例如纳米薄膜、纳米块材等；积极地从各个角度对纳米材料的特性进行挖掘，在很多的方面都积极而显著地创新，取得了一系列的进展，成功地研制出具有优良性能的纳米陶瓷，其主要表现在密度高和结构复杂等方面；另外，我国在世界上首次发现超塑性形变现象，即纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳应力集区所表现出的特性；在其他纳米技术应用的领域也取得了不菲的战绩，例如对功能纳米材料进行了深入的研究，并且取得一系列的丰硕成果。在“八五”研究工作的基础上，我国建立了几个纳米材料研究基地，具有代表性的主要有南京大学、中科院金属所、中科院物理所、国防科技大学、清华大学等。这些基地的建立为纳米材料的研发创造了条件。经过数十年的工作基础和工作积累，我国在纳米材料和纳米结构的研究方面取得了长足进步，在国际社会上具有一席之地。新时期，国内的科研院校不仅为我国纳米材料研究培养了高质量的纳米材料科研人员，还对纳米材料的应用进行了研究，促进了成果转化工作。今后一段时期内，这些科研单位和高校都将是我国纳米材料研究的重要组成部分。据有关部门的统计，目前我国已有700多个以“纳米”命名注册的公司，注册资金达到560多亿元。通过纳米材料的标准化工作，规范纳米材料产品的生产，使纳米材料高新技术与传统产业的改造有机结合，提高了传统产业的技术水平，提升了产品的档次与性能，促进了传统产业的结构调整，加速了传统产业的改造。
二、纳米产业发展的趋势
纳米材料作为一种新型材料，其研究虽然还存在诸多问题，但是伴随着科学技术水平的发展，纳米技术上存在的问题都会一一被解决。纳米技术将逐渐与其他技术相融合，最终融入到社会生活中。
第一，纳米技术与信息产业的融合。信息产业在世界上占有举足轻重的地位。2010年，我国信息产业的利润占GDP的10%。纳米技术与信息产业相融合，具体表现在以下几个方面：首先，现阶段网络通讯、芯片技术以及高清晰度数字显示技术不断发展，推动了纳米技术的发展。未来对通讯和集成等方面的零件性能要求会越来越高，美国等一些发达国家已经着手研究，实验室的研究也取得了一定的成功。其次，我国在分子电子器件和巨磁电子器件等领域的研究起步较晚，研究比较滞后。最后，在网络通讯中，我国对其中一些关键的器件如谐振器、微电容和微电极等方面的研究不足，与世界的差距较大，在进行研发的时候也要努力提升相关零件的性能，这些都为纳米技术与其产业的融合留下了巨大的空间。
第二，纳米技术与环境产业的融合。纳米技术在空气净化以及水污染物的降解方面不可或缺，纳米技术在净化环境方面的意义重大。目前，我国已经制造出可以充分降解甲醛、氮氧化物等一系列污染物的设备，可以大为降低空气的污染程度，可以将有害气体的浓度从10ppm（指用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度）降低到0.1ppm；近年来，很多公司致力水处理产业，利用纳米技术的光催化性能净化水质，提高生活用水和工业用水的质量，已经取得了一定成就；在未来，纳米技术在环境领域的应用将会更加广泛。
第三，纳米技术与能源环保产业的融合。当今，对能源的不合理开发和滥用已致使其呈现出日益枯竭的状态。所以，合理有效地利用能源是我国今后的一项重要工作，同时对新能源的开发和利用也刻不容缓。一方面在传统能源领域，加紧对其催化剂的研究，这样可以使煤炭、石油等资源充分利用，充分燃烧，同时减少废气的排放，这些都需要纳米技术的支持。另一方面，在开发新能源方面，我们不仅要自主创新，还要积极地借鉴国外的先进经验，开发一些可燃气体，开发清洁能源，将一系列的新能源更便捷的在日常生活中应用。
第四，纳米技术与生物医药产业的融合。我国加入世界贸易组织后，各个行业都受到不同程度的冲击。以医药行业为例，在国际医药行业决定采用纳米尺度发展制药业的大背景下，我国必须奋起直追，不能落后。纳米生物医药发展的方向在于从动植物提取需要的材料，之后通过纳米技术处理，使其药效最大限度地发挥出来，这也是我国中医的理论思想。在医药方面采用纳米技术生产，也可以提高纳米技术的适用层次。
第五，纳米新材料的研发。美国一家机构预测：到21世纪50年代前后，汽车上60%的金属材料要被新型复合材料所代替，采用高强度轻质量的材料可节省油量达到55%；还减少了尾气的排放量，尤其是二氧化碳的排放。在车体使用纳米材料，发挥其优良的性能，不仅提升汽车的力学性能，而且还使汽车具有反射各种紫外线、红外线的功能，减少了外界的干扰。
医用高分子材料研究范文篇9
【关键词】纳米电子学趋势
随着纳米技术的广泛运用，已经延伸到社会中的各个领域。目前已经研究出的纳米电子技术产品多种多样，这些纳米技术的产品不但性能优良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科学家对于纳米电子技术的研究还不够深入，那么以后的还需要从新型电子元器件以及碳纳米管等方向入手进一步研发。
1纳米电子技术的发展现状
1.1纳米电子材料的应用
现阶段纳米材料主要有纳米半导体材料、纳米硅薄膜以及纳米硅材料等类型。在这些纳米电子材料中，可以说纳米硅材料最有发展前景，同时还符合当前社会对于电子技术的实际需求。通过对纳米硅材料与其他纳米电子材料进行比较后，可以看出纳米硅材料具有以下特点：首先，纳米硅材料在不断研发的背景下其成本处于逐渐降低的趋势，其次，该材料还具有能耗低、准确性高以及不易受外界影响的特点。最后，由于纳米硅材料中分子与分子所存在的距离较小，因此可以一定程度的提升纳米电子材料的反映速度，最终达到提升工作效率的目标。
1.2纳米电子元件的应用
可以说纳米电子元件是以集成元件以及超大规模集成元件为基础的。其具体研发历程是在上个世纪50年代美国研究者对集成电路进行研发之后而开始的，然后经过多年的发展后逐渐从中型、大型转变为超大型的集成电路和特大类型的集成电路。在此背景下，其纳米电子元件的尺寸越来越小，现阶段的电子元件尺寸在0.1到100nm范围之内。
1.3应用于现代医学领域
特别是在纳米技术的不断发展过程中，其纳米电子技术逐渐应用到医学的领域。可以说在医学治疗的过程中，可以利用纳米电子技术的特点在细微部分的检测与观察方面。在普通显微镜无法观测的物品可以通过纳米电子技术进一步剖析。与此同时，还可以将电化学的信息检测流程中融入纳米传感器的方式对生化反应进行诊断。同时，在纳米电子技术不断发展的背景下，产生了很多方面的高科技医学产品，例如伽马刀、螺旋CT以及MRI等。可以说生物医学以及电子学的融合对于纳米电子技术的发展具有重要的意义，纳米电子技术在生物医学的电子设备集成化具有很大的发展空间，在未来的发展中，可以将纳米电子元件的尺寸控制在分子与原子的大小之间，进而就会将微小生物体的研究带到一个新的领域。
2纳米电子技术的发展趋势
通过对纳米电子技术的发展现状进行分析后可以看出纳米电子技术在未来发展具有很大的空间，对此主要可以从新型电子元器件、石墨烯以及碳纳米管等方向入手。
2.1新型电子元器件
对纳米电子技术的当前模式分析后，可以断定在未来十年内必然会经过飞速发展的历程。特别是当前市场对于新型电子元器件的需求逐渐增多的背景下，还需要根据实际需求来对新型电子元器件进行扩展与完善。对此，可以从单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度MOS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的方向入手，在保证了纳米电子技术朝着良好的方向发展的同时，还可以延续摩尔定律以及CMOS的研究成果。
2.2碳纳米管
可以说碳纳米管是纳米电子技术的发展重要方式，碳纳米管的本质是一种一维的纳米材料，其最大的特点是具有重量轻以及完美六边形的结构。因此在实际的运用中，碳纳米管具有良好的传热性能、光学性能、导电性能、力学性能以及储氢性能等。与此同时，碳纳米管在纳米电子方面具有重要的作用，并作为现阶段晶体管中主要的材料，对此有效的碳纳米管可以对集成电路的效率进行提升。
2.3忆阻器
所谓忆阻器就是就是经过了继电阻器、电容器以及电感元件发展之后而发展的一种模式。并且忆阻器是模拟信号的方式来对非线性动态纳米元件而组成的具有交叉开关模式的纳米电子技术。忆阻器的属性不但与CMOS类似，更主要的是其具有功率低、体积小以及不受外界因素影响的特点，进而在未来的发展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4石墨烯
同时，石墨烯作为新型的纳米材料来说，不但具有超薄的特征，最主要的是其质地还是非常坚硬的。并且在正常状态下石墨烯电子的传输速度要比其他类型的纳米电子材料快，正是由于多方面的因素使得对于石墨烯的研究具有重要的意义。石墨烯和其他导体具有很大的区别，进而在碰撞的过程中其能量不会有损失。在对石墨烯的未来进行研究与设想后，根据专家预计在10年后可成功研制性能优异的石墨烯类型的导体材料与晶体管。
2.5纳米生物电子
最后，纳米电子技术还可以与生物技术进行有效的融合，也可以认为纳米生物电子是以多个领域为核心共同建设的。在对纳米电子技术带入生物领域的过程中，利用纳米电子技术的自身特点可以制造出关于纳米机器以及附属的纳米生物医用的材料产品等，进而可以在医学领域中取得一定的成果，最终达到为人类健康做出巨大贡献的目标。
3结束语
总之，在电子科学不断发展的背景下，其纳米电子技术的发展越来越受到国际的重视。通过对纳米电子技术的应用现状进行分析后，可以发现其应用的领域越来越广泛，也就是说纳米电子技术完全融入到我们日常生活当中指日可待。通过采用纳米电子技术可以实现一种高效、科学而环保的生物材料、电子晶体管以及医学设备等，最终达到改善人们的生活现状的目标，让人们切切实实地体验纳米时代。
参考文献
[1]叶原丰，王淮庆，郝凌云.碳纳米管在电子器件中的应用[J].金陵科技学院学报，2010（02）.
[2]许高斌，陈兴，周琪，王鹏.碳纳米管场效应晶体管设计与应用[J].电子测量与仪器学报，2010（10）.
[3]余巧书.纳米电子技术的发展现状与未来展望[J].电子世界，2012（12）.
[4]刘长利，沈雪石，张学骜，刘书雷.纳米电子技术的发展与展望[J].微纳电子技术，2011（10）.
[5]杜晋军，李俊，洪海丽，刘振起.纳米电子器件的研究进展与军事应用前景[J].装备指挥技术学院学报，2004（04）.
医用高分子材料研究范文篇10
IntelligentNanomaterials
2012，837p
Hardcover
ISBN9781848213678
AshutoshTiwari等著
新材料作为工业发展的根本推动力之一，为新产品问世，进而增加社会财富奠定了基础。最近10年，基于纳米结构的特殊行为，具有独特性能的材料大量涌现。
本书旨在对智能纳米材料领域的最新研究进展进行介绍，包括：分子设备材料、仿生材料、混合型功能聚合物复合材料、信息和能量转化材料以及环境友好材料。
全书共分4部分22章。第1部分，无机材料，含第1-7章：1.半导体量子点的合成、表征及自组装；2.一维半导体金属氧化物：合成、表征及相应气体传感器的应用；3.稀土绝缘纳米晶体：基于改进发光性能的纳米荧光粉的等离子体显示板；4.非晶态多孔复合氧化物：一种新型高度灵活的材料；5.纳米氧化锌及其应用；6.应用于空间及能源领域的智能纳米材料；7.智能玻璃：热致变色薄膜及纳米复合材料。第2部分，有机材料，含第8-11章：8.纳米聚合物、胶束及核壳材料；9.纳米材料与酞菁类的复合材料；10.碳和聚合物材料的纳米复合体及其在能量转换装置中的应用；11.纤维素生物塑料在生物医药中的发展。第3部分，生物材料和设备，含第12-14章：12.智能水凝胶纳米复合材料；13.防渗技术：聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料；14.基于聚合物/复合材料的智能传感器。第4部分，含第15-22章：15.药物输送中的水凝胶纳米粒子；16.应用于生物分子的纳米晶体生长机制；17.组织和细胞中单一生物分子的量子点检测、识别和跟踪；18.基于纳米纤维的医疗设备；19.作为核医学新材料的纳米载体系统；20.面向纳米仿生设备的纳米仿生材料；21.用于医学诊断的脂质纳米生物传感器；22.聚合物纳米纤维及其在传感器中的应用。
本书作者之一AshutoshTiwari教授，毕业于印度阿拉哈巴德大学，材料化学家，是先进材料快报的主编，就职于瑞典林雪平大学（Linkö；PingUniversity）生物传感器和生物电子学中心，于2011年获得声誉极高的“材料科学创新奖”。
本书适合于具有不同背景的研究者，诸如化学、材料科学、物理、生物科学和工程等。它不仅可以作为研究生和本科生的教科书，也是一本很好的针对材料科学、生物工程、药学、生物技术和纳米技术工作者的参考书。
张文涛，副研究员
（中国科学院半导体研究所）
医用高分子材料研究范文
0引言
生物医用复合材料(biomedicalcompositematerials)是由两种或两种以上的不同材料复合而成的生物医用材料，它主要用于人体组织的修复、替换和人工器官的制造［1］。长期临床应用发现，传统医用金属材料和高分子材料不具生物活性，与组织不易牢固结合，在生理环境中或植入体内后受生理环境的影响，导致金属离子或单体释放，造成对机体的不良影响。而生物陶瓷材料虽然具有良好的化学稳定性和相容性、高的强度和耐磨、耐蚀性，但材料的抗弯强度低、脆性大，在生理环境中的疲劳与破坏强度不高，在没有补强措施的条件下，它只能应用于不承受负荷或仅承受纯压应力负荷的情况。因此，单一材料不能很好地满足临床应用的要求。利用不同性质的材料复合而成的生物医用复合材料，不仅兼具组分材料的性质，而且可以得到单组分材料不具备的新性能，为获得结构和性质类似于人体组织的生物医学材料开辟了一条广阔的途径，生物医用复合材料必将成为生物医用材料研究和发展中最为活跃的领域。
1生物医用复合材料组分材料的选择要求
生物医用复合材料根据应用需求进行设计，由基体材料与增强材料或功能材料组成，复合材料的性质将取决于组分材料的性质、含量和它们之间的界面。常用的基体材料有医用高分子、医用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸钙基或其他生物陶瓷、医用不锈钢、钴基合金等医用金属材料；增强体材料有碳纤维、不锈钢和钛基合金纤维、生物玻璃陶瓷纤维、陶瓷纤维等纤维增强体，另外还有氧化锆、磷酸钙基生物陶瓷、生物玻璃陶瓷等颗粒增强体。
植入体内的材料在人体复杂的生理环境中，长期受物理、化学、生物电等因素的影响，同时各组织以及器官间普遍存在着许多动态的相互作用，因此，生物医用组分材料必须满足下面几项要求：(1)具有良好的生物相容性和物理相容性，保证材料复合后不出现有损生物学性能的现象；(2)具有良好的生物稳定性，材料的结构不因体液作用而有变化，同时材料组成不引起生物体的生物反应；(3)具有足够的强度和韧性，能够承受人体的机械作用力，所用材料与组织的弹性模量、硬度、耐磨性能相适应，增强体材料还必须具有高的刚度、弹性模量和抗冲击性能；(4)具有良好的灭菌性能，保证生物材料在临床上的顺利应用。此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困难而使其应用受到限制。
2生物医用复合材料的研究现状与应用
2.1陶瓷基生物医用复合材料
陶瓷基复合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基体，通过不同方式引入颗粒、晶片、晶须或纤维等形状的增强体材料而获得的一类复合材料。目前生物陶瓷基复合材料虽没有多少品种达到临床应用阶段，但它已成为生物陶瓷研究中最为活跃的领域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨结合性能研究以及材料增强研究等。
Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就开始了临床应用研究，但它与生物硬组织的结合为一种机械的锁合。以高强度氧化物陶瓷为基材，掺入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物陶瓷优良力学性能的基础上赋予其一定的生物活性和骨结合能力。将具有不同膨胀系数的生物玻璃用高温熔烧或等离子喷涂的方法，在致密Al2O3陶瓷髋关节植入物表面进行涂层，试样经高温处理，大量的Al2O3进入玻璃层中，有效地增强了生物玻璃与Al2O3陶瓷的界面结合，复合材料在缓冲溶液中反应数十分钟即可有羟基磷灰石的形成［2］。为满足外科手术对生物学性能和力学性能的要求，人们又开始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷与生物玻璃的复合研究，以使材料在气孔率、比表面积、生物活性和机械强度等方面的综合性能得以改善。近年来，对羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)复合材料的研究也日益增多［3，4］。30%HA与70%TCP在1150℃烧结，其平均抗弯强度达155MPa，优于纯HA和TCP陶瓷，研究发现HA-TCP致密复合材料的断裂主要为穿晶断裂，其沿晶断裂的程度也大于纯单相陶瓷材料。HA-TCP多孔复合材料植入动物体内，其性能起初类似于β-TCP，而后具有HA的特性，通过调整HA与TCP的比例，达到满足不同临床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末与HA制备而成的复合材料，植入兔骨中8周后取出，骨质与复合材料之间的剪切破坏强度达27MPa，比纯HA陶瓷有明显的提高。
生物医用陶瓷材料由于其结构本身的特点，其力学可靠性(尤其在湿生理环境中)较差，生物陶瓷的活性研究及其与骨组织的结合性能研究，并未能解决材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增强研究成为另一个研究重点，其增强方式主要有颗粒增强、晶须或纤维增强以及相变增韧和层状复合增强等［3，5～7］。当HA粉末中添加10%～50%的ZrO2粉末时，材料经1350～1400℃热压烧结，其强度和韧性随烧结温度的提高而增加，添加50%TZ-2Y的复合材料，抗折强度达400MPa、断裂韧性为2.8～3.0MPam1/2。ZrO2增韧β-TCP复合材料，其弯曲强度和断裂韧性也随ZrO2含量的增加而得到增强。纳米SiC增强HA复合材料比纯HA陶瓷的抗弯强度提高1.6倍、断裂韧性提高2倍、抗压强度提高1.4倍，与生物硬组织的性能相当。晶须和纤维为陶瓷基复合材料的一种有效增韧补强材料，目前用于补强医用复合材料的主要有：SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2、HA纤维或晶须以及C纤维等，SiC晶须增强生物活性玻璃陶瓷材料，复合材料的抗弯强度可达460MPa、断裂韧性达4.3MPam1/2，其韦布尔系数高达24.7，成为可靠性最高的生物陶瓷基复合材料。磷酸钙系生物陶瓷晶须或纤维同其它增强材料相比，不仅不影响材料的增强效果，而且由于其具有良好的生物相容性，与基体材料组分相同或相近，不会影响到生物材料的性能。HA晶须增韧HA复合材料的增韧补强效果同复合材料的气孔率有关，当复合材料相对密度达92%～95%时复合材料的断裂韧性可提高40%。
2.2高分子基生物医用复合材料
研究表明几乎所有的生物体组织都是由两种或两种以上的材料所构成的，如人体骨骼和牙齿就是由天然有机高分子构成的连续相和弥散于其基质中的羟基磷灰石晶粒复合而成的。生物有机高分子基复合材料，尤其生物无机与高分子复合材料的出现和发展，为人工器官和人工修复材料、骨填充材料开发与应用奠定了坚实的基础。
生物陶瓷增强聚合物复合材料于1981年由Bonfield提出，目前的研究对象主要有：HA、AW玻璃陶瓷、生物玻璃等增强高密度聚乙烯(HDPE)和聚乳酸等高分子化合物［8，9］。HDPE-HA复合材料随HA掺量的增加，其密度也增加，弹性模量可从1GPa提高到9MPa，但材料从柔性向脆性转变，其断裂形变可从大于90%下降至3%，因此可通过控制HA的含量调整和改变复合材料的性能。HA增强HDPE复合材料的最佳抗拉强度可达22～26MPa、断裂韧性达2.9±0.3MPam1／2。由于该复合材料的弹性模量处于自然骨杨氏模量范围之内，具有极好的力学相容性，并且具有引导新骨形成的功能。AW玻璃陶瓷和生物玻璃增强HDPE复合材料具有与HA增强HDPE复合材料相似的力学性能和生物学性能，复合材料在37℃的SBF溶液中体外实验研究表明，在其表面可形成磷灰石层，通过控制和调整AW玻璃陶瓷和生物玻璃的含量，使其满足不同临床应用的需求。
聚乳酸具有良好的生物相容性和可降解性，但材料还缺乏骨结合能力，对X光具有穿透性，不便于临床上显影观察。将聚乳酸与HA颗粒复合有助于提高材料的初始硬度和刚性，延缓材料的早期降解速度，便于骨折早期愈合。随着聚乳酸的降解吸收，HA在体内逐渐转化为自然骨组织，从而提高材料的骨结合能力和材料的生物相容性；此外可提高材料对X-射线的阻拒作用，便于临床显影观察。最近，国外采用一种新的共混及精加工工艺将HA均匀分散于PLLA基体中制备了超高强度生物可吸收PLLA-HA复合材料［10］，随HA在PLLA基体中含量增加，材料的弯曲强度和弯曲模量也增加，其最高弯曲强度可达280MPa，它既有高分子的弹性又具有类皮质骨的刚度。将该材料浸入到SBF溶液中3天后即有大量HA晶体在表面沉积，具有骨结合能力，12周后材料具有210MPa的弯曲强度，高于皮质骨内固定材料弯曲强度200MPa的最底要求。因此该复合材料可望作为骨折内固定材料，广泛应用于临床。PDLLA-HA复合内固定棒治疗兔子髁部骨折的实验研究表明［11］，术后动物自由活动，不用任何外固定，所有动物伤口Ⅰ期愈合，无关节积液和窦道形成。X线摄片见3周时骨折端无移位，有明显骨痂生成，骨折线模糊。6周骨折愈后，骨折线消失，骨痂最多，以后各时间点骨折无移位和再骨折，骨痂逐渐减少。12周前材料可清晰显影，24周后模糊至消失。
碳纤维增强生物医用高分子复合材料是发展最早的一类医用复合材料，它主要用作骨水泥、人工关节和接骨板等［12，13］。碳纤维增强HDPE复合材料，其强度、刚性、抗疲劳和抗磨损性能均显著高于HDPE材料，因此它常用作承受复杂应力和摩擦作用的髋关节和膝关节。碳纤维增强聚砜复合材料的抗扭强度最高可达100MPa，与金属板相比，其断裂模量可减少2～4倍。碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料在90年代初就成功地用于颅骨缺损修复，其弯曲强度、断裂模量及其抗冲击性能均优于人体颅骨材料，对患者实施颅骨缺损修复后起到重要的防护作用。用四氟乙烯纤维与碳纤维复合制备成多孔复合材料，其表面积为宏观的1200倍，有利于生物组织的长入，它已用于牙槽骨、下颌骨、关节软骨的修复。
2.3金属基生物医用复合材料
作为生物医用材料，金属材料占有极其重要的地位，它具有较好的综合力学性能和优良的加工性能，是国内外较早将其作为人体硬组织修复和植入的一类材料，但金属材料与机体的亲和性、生物相容性较差，在体液中存在材料腐蚀等问题。因此，除进一步优化材料的整体性能外，必须通过表面涂层、离子注入等技术进行表面处理。自国外1931年发表生物氧化物涂层的文献以来，涂层的技术和种类已得到不断的丰富和发展，但材料与骨组织之间的结合性能以及涂层与基体之间的界面结合性能仍是目前金属基复合材料的研究重点。近年来，随着涂层技术的不断发展，电化学沉积法、浸渍-热解法、水热处理法不断出现，它已成为金属基生物复合材料研究的一个重要方向，涂层材料的研究已从生物惰性涂层发展到生物活性材料以及非氧化物涂层材料［14～16］。
生物活性陶瓷能与骨形成直接的骨键合，早在70年代Hench就提出以金属材料为基体，表面涂覆生物活性陶瓷，使其既具有金属材料的优良力学性能，又具有生物活性陶瓷的表面生物活性特征。将生物活性陶瓷、生物玻璃和生物玻璃陶瓷用等离子喷涂于钛合金表面，生物玻璃涂层能与骨组织发生化学结合，结合界面处含有明显的Ca、P成分过渡区，用该法制备的钛合金人工骨、人工齿根已成功地应用于临床。近年来，我国采用两步烧结法，以膨胀系数与表面涂层和基体相匹配的材料作为中间层，分别将中间层材料及表面处理烧结在基体表面形成复合涂层，有效地解决了涂层与基体之间的界面结合性能。
非氧化物陶瓷涂层近几年发展较快，涂层的材料主要有氮化物、碳化物、硼化物和硅化物等，用作植入体抗磨损和腐蚀保护。钛合金表面经氮化处理，形成氮化钛，在常温模拟体液中浸泡，其抗腐蚀性能明显改善。采用离子注入法，在金属材料表面注入C、N、B等元素，有效地提高了金属人工骨和人工齿根的腐蚀和耐磨性。此外，生物相容性也有较大的改善。
3生物医用复合材料的研究趋势与展望
3.1先进复合材料的研究
对生物材料来说，生物相容性、力学适应性和抗血栓性，都是不可缺少的条件。单一结构的生物材料由于其本身的结构所决定，很难满足人体环境的要求。而单纯的几种材料复合，虽然比单一生物材料在使用性能上有所提高，但其界面是一个薄弱环节，一系列性能在此发生突变而导致失效。因此，研究植入体在人体骨骼系统的各种受力状态下的力学行为，从生物力学方面指导材料的结构设计与加工处理。研究材料多相结构与多孔性机体组织的力学相容性、疲劳过程以及损伤的影响因素，调整其结构及有关相的组成，使得整体材料性能按梯度规律变化，从而研制出生物相容性和力学适应性、生物活性和生物惰性、抗血栓性等一系列生物材料。
3.2生物材料的生理活化研究
材料生理活化研究是生物医用复合材料发展的一个重要方向，它利用现代生物工程技术，将生物活性组元引入生物材料，加速材料与机体组织的结合，并参与正常的生命活动，最终成为机体的一部分。目前，该项研究已在国内外引起关注。胶原与多孔羟基磷灰石陶瓷复合，其强度比HA陶瓷提高2～3倍，胶原膜还有利于孔隙内新生骨的长入，植入狗的股骨后仅4周，新骨即已充满大的孔隙。胶原与颗粒状的HA复合也已成为克服牙槽嵴萎缩的理想材料［17］。具有诱导成骨作用的骨形态蛋白同磷酸钙生物陶瓷复合，可赋予仅具有传导骨生长作用的磷酸钙生物陶瓷以诱导成骨能力，从而为具有长寿命的新一代人工骨材料的研制展现良好的前景。
3.3仿生材料研究
最为理想的生物材料就是机体自身的组织，天然生物材料经过亿万年的演变进化，形成具有结构复杂精巧、效能奇妙多彩的功能原理和作用机制［1］。因此，参照自然规律，从材料科学的观点对其进行观察、测试、分析、计算、归纳和抽象，找出有用的规律来指导复合材料的设计与研究，制备成分、结构与天然骨组织相接近的复合替代材料，获得生物相容性好、具有良好生理效应和力学性能的人工骨替代材料。
3.4组织工程材料研究
生物材料的研究目前已从植入材料与生物组织的界面相容性、植入材料的力学相容性研究转移到组织工程材料研究。它通过建立适当的组织再生环境，调动生物组织的主动修复能力诱导组织再生。组织工程材料的研究为利用细胞培养制造生物材料和人造器官开辟了光明前景。
4参考文献
［1］《材料科学技术百科全书》编辑委员会.材料科学技术百科全书.中国大百科全书出版社.北京：1995
［2］CheolY.KimandHyunSooAhn.BondingbehaviorandformationofhydroxyapatiteofflouridecontainingbioactiveglasscoatingonAlumina.Bioceramics.1996,9:115～118
［3］HidekiAoki.Scienceandmedicalaplicationofhydroxyapatite.JapaneseAssociationofApatiteScience.1991
［4］KojiIoku,KazumichiYanagisawa,NakamichiYamasaki,etal.Preprationandcharaterizationofporousapatiteceramicscoatedwithβ-Tricalciumphosphate.BiomedicalMaterialsandEngineering,1994;3(3):137～145
［5］田杰谟，张世新，邵义，等.纳米级SiC(n)/HAP基复合生物陶瓷研究.见：新型功能材料—94秋季中国材料研讨会，第Ⅰ卷，中国材料研究会编，化学工业出版社，1995，361～366
［6］SuchanekW,YashimaM,KakihanaM,etal.Hydroxyapatite/Bioactiveglasslaminatedcomposite-fracturebehaviorandphasecomposites.Bioceramics,1996,9:177～180
［7］SuchanekW,YaashimaM,KakihanaM,etal.Hydroxyapatite/Hydroxyapatite-whiskercompositionwithoutsinteringadditives:mechanicalpropertiesandmicrostructureevolution.JAmCeramSoc,1997,80(11):2805～2813
［8］Bonfieldpositebiomaterials.Bioceramics,1996,9:11～13
［9］KikuchiM,SuetsuguY,TanakaJ,etal.Preparationandmechanicalpropertiesofcalciumphosphate/copoly-L-Lactidecomposite.JMateSci:MaterMed,1997,8:361～364
［10］VerheyenCCPM,JRdeWijn,CAVanBlitterswijk,etal.EvaluationofHydroxylapatite/Poly(L-Lactide)Composites:MechanicalBehavior.JBiomedMaterRes,1992,26:1277
［11］全大萍.PDLLA/HA复合材料及其作为生物可吸收骨折内固定材料的研究.博士学位论文：武汉工业大学，1998
［12］HuettnerW,KeuscherGandNietertM.Carbonfiber-reinforcedpolysulphone-thermoplasticcomposites.BiomaterialsandBiomechanics,ElsevierSciencePublishers.BV.,Amsterdam.1984,167
［13］巫辉，赵建国.人工颅骨与人体颅骨的基本力学性能.材料科学进展，1991，5(5)：455～459
［14］HenchLL.Directchemicalbondofbioactiveglass-ceramicmaterialstoboneandmuscle.JBiomedMaterRes,1973,4(1):25～29
［15］K.DeGroot,GeesinkRGT,KleinCPA,etal.Plasmasprayedcoatingofhydroxyapatite.JBiomedMaterRes,1987,21(11):1375～1379
医用高分子材料研究范文篇12
关键词强磁场技术与应用产业化
六十年现了实用超导材料，八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料，使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场，发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变，磁流体发电等大型科技计划推动下，整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业，可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强，各种磁场形态，大体积的可长期可靠运行的强磁场装置，积极推进着强磁场在各方面的应用。
1998年3月投入运行的日本名古屋核融合科学研究所的核聚变研究用的大型螺旋装置（LHD）是当今超导磁体技术水平的典型代表。装置本体外径13．5m，高8.8m，总重约1600t，其中4.2K冷重约850t。它有两个主半径3．9m，平均小半径0．975m，绕环10圈的螺旋线圈，三对内径分别为3.2、5．4和10．8m的极向场螺管线圈，中心磁场前期为3特斯拉（4.2K），后期为4特斯拉（1．8K），磁场总储能将达16亿J。超导强磁场装置需在液氦温度下运行，从使用出发，努力减少漏热以降低液氦消耗和研制配备方便可靠的低温制冷系统有着重要的意义。经不断努力改进，一些零液氦消耗和无液氦的超导磁体系统已在可靠的使用，它们只需配有小型的制冷装置即可持续运行，不需专人维护，使应用范围大大扩大。
我国在超导与永磁磁体技术方面也进行了长期持续的努力，奠立了良好基础，研制成多台实用磁体系统，有些已在使用，具备了按照需求设计建造所需强磁场装置的能力。中国科学院电工研究所研制成功的磁流体发电用鞍形二极超导磁体系统（中心磁场4特斯拉，室温孔径0．44m，磁场长1m，磁场储能8.8兆焦耳）和空间反物质探测谱仪用大型钕铁硼永久磁体（中心磁场0.13特斯拉，孔径1.lm，高0.8m）代表着我国当今的技术水平，无液氦磁体系统的研制工作也在积极进行中。
随着超导与永磁强磁场技术的成熟，强磁场的多方面应用也得到了蓬勃发展，与各种科学仪器配套的小型强磁场装置已形成了一定规模的产品，做为磁场应用技术的核磁共振技术，磁分离技术与磁悬浮技术继续开拓着多方面的新型应用，形成了一些新型产品与样机，磁拉硅单晶生长炉也成为产品得到了实际应用。
医疗用磁成像装置已真正成为一定规模的产业，全世界已有几千台超导与永磁磁成像装置在医院使用，我国也有永磁装置在小批量生产，研制成功了几台0．6—1．0特斯拉的超导装置。除继续扩大医疗应用猓谂赜τ么懦上褡爸糜诠ひ瞪碳嗖庥胧称费瘢罱毡窘辛擞糜诩觳馕鞴咸呛坑肟昭坝糜诒姹餝almon鱼雌雄性的实验，取得了有意义的结果。用于高岭土提纯的超导高梯度磁选机已有十余台在生产运行，磁拉硅单晶生长炉也已开始使用，但尚未形成规模，中国科学院电工研究所与低温工程中心曾在九十年代初研制成功超导磁分离工业样机，试制成功了两套单晶炉用超导磁体系统，为产品的形成奠定了基础。
总起来说，超导与永磁磁体技术已经成熟到可以提供不同场强，形态的大体积强磁场装置，开始形成了相应的高技术产业，但大规模产业的形成与发展还有赖于积极地进一步开拓强磁场应用，特别是可能形成大规模市场产品的开拓，根据不完全的了解，目前主要进行的工作有：
1在材料科学方面
（1）热固性高分子液晶材料强磁场下的性能及应用。国际上在0～15特斯拉磁场范围内对高分子液晶材料的取向行为、热效应、磁响应特性、固化成型过程等方面进行了研究，并作其力学性能和磁场的关系的定量分析，应用前景十分看好。
（2）功能高分子材料在强磁场作用下的研究。国际上高电导率的高分子材料、防静电及防电磁辐射高分子材料的研究和应用取得了很大进展，某些材料纤维的电导率经强磁场处理后，可达铜电导率的1／10，是极具潜力的二次电池材料。在防静电服和隐形技术方面电磁波吸收材料已用于军工领域。
（3）强磁场下金属凝固理论与技术研究。
（4）NdFeB永磁材料的强磁场取向。在NdFeB永磁材料加压成型过程中，采用4～5特斯拉强磁场取向，可大大提高性能，国外已开始实际应用。
2在生物工程与医疗应用方面
（1）血液在强磁场下性能的改变及对生物体的影响。国际上研究了人体及动物的全血的强磁场下的取向行为及其作用的主体——血红细胞的作用机制；血液在强磁场下流变性能的变化；血纤维蛋白质在强磁场下的活性变化及对生物代谢作用的影响；人血在强磁场中所受磁力、磁悬浮特性和光吸收特性。
（2）蛋白质高分子在强磁场下的特性及其应用。国际上研究了磷脂中缩氨酸在强磁场下的取向作用；肌肉细胞蛋白质在磁场中的磷代谢过程；神经肽胺酸在强磁场下的结构改变及蛋白质酰胺与氢的交换等。
（3）医疗应用。除继续发展人体成像系统外，近年来国际上还研究了在4—8特斯拉强磁场下血纤维蛋白质的活性以及对血管中血栓溶解的影响；强磁场及磁场梯度对血纤维蛋白的溶解过程的影响；强磁场对动物血细胞的活性及其对心肌保护特性的影响；外加磁场对血小板流动性能的影响及其在医疗上的应用等。
3在工业应用方面
除继续积极进行强场磁分离技术、磁悬浮技术的发展与应用外，近年来，国际上还研究了磁场对石油滞粘性能的影响及对原油的脱蜡作用；研究了磁场对水的软化作用及改善水质的作用；研究了外加磁场对改善燃油燃烧性能及提高燃值的作用；通过在强磁场中的取向提高金属材料的强度和韧性；通过表面吸出排除杂质、提高金属质量等。
4在农业应用方面