生物材料現狀范文

時間:2023-12-05 18:07:08

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生物材料現狀

篇1

關鍵詞:生物醫學材料;生物相容性;應用現狀;發展前景

引言

生物醫學材料是一種毒副作用較小,生物相容性比較好的具有特殊性能和特殊功能的一種醫用材料,它對人的生命,組織器官是無害的。它的發展是以提升人類衛生健康水品,疾病治療,醫療保健為目的一種生物材料。生物醫學材料主要以生物高分子材料,生物陶瓷材料,生物醫學復合材料及生物金屬材料和生物醫學衍生材料為主?,F如今生物醫學而材料已經廣泛應用于醫學領域和科研領域。

一、生物醫學材料的分類

1、醫用高分子材料

所謂生物醫學材料領域中發展最好的領域,醫用高分子材料自改革開放以來就發展非常迅速,現如今醫用高分子材料已經研究出了許多性能量好,應用廣泛的制成品。醫用高分子材料有很大的便利之處是原材料比較容易獲取,加工制成品比較簡單,而且研究發現人體大部分組織器官的軟組織部位,比如血管,呼吸道等都是由高分子材料構成,這一特點使得醫用高分子材料的應用越來越受到人們的重視。

2、生物陶瓷材料

生物陶瓷材料也可以因為其化學組成而被叫做生物無機非金屬材料,它也是具有大部分生物醫學材料共有的生物特性,它是一種具有很好的生物相容性,與醫用高分子材料相比生物陶瓷材料化學性質極其穩定。從性能上來講,生物陶瓷材料與生物體具有高度親和性,毒副作用非常小,也很少與生物體產生免疫排斥反應。由于生物陶瓷材料的這些良好特性,近年來也逐漸被研究開發,現已經普遍受到關注。生物陶瓷材料可以分為惰性生物陶瓷和生物活性生物陶瓷。每類生物陶瓷材料都逐漸被廣泛利用。

3、醫用金屬材料

生物金屬材料顧名思義具有很強的機械強度,因為這種材料的組成主要是金屬或者合金,它的化學組成決定了此種材料具有很好的抗疲勞特性。鈦合金和鈷合金就是被廣泛使用在臨床上為人所熟知的醫用類金屬材料,另外還有不銹鋼。它們三者常作為植入材料,主要運用于骨和牙等硬組織的替換。比較常用在臨床上的是貴重金屬例如金,銀和鉑,當然一些常見材料比如鐵、鎂及銅等都有應用于臨床試驗上,只是這些金屬的生物特性不是很好,因此尚未受到專家認可。

4、生物醫學復合材料

生物醫學復合材料是由兩種或兩種以上不同材料混合而成,比如現運用于臨床的一些生物傳感器就是由高分子材料結合生物高分子形成的。另外,人工骨頭也可以有碳和鈦復合而成。

5、生物醫學衍生材料

生物醫學衍生材料是將生物組織進行特殊處理形成的,雖然它已經不具有生物活性,但是由于它有著天然生物相同的構型因而在人體修復和替換的過程中成功率比較高。

二、生物醫學材料的應用現狀

生物醫學材料作為一項發展迅速的高新技術產業,它的發展已經受到全世界的普遍關注。現如今隨著分子材料和人造器官的廣泛使用,生物醫學材料交叉著諸多學科成為創新材料的重要組成部分。生物醫學材料的運用雖然在亞洲地區發展較快,但目前還主要在經濟發達國家具有競爭優勢。發達國家現已逐步形成生物材料工業體系,創新材料制成產品比較多,每年的銷售額也非常巨大,甚至可以達到藥物市場的銷售額。目前,主要的生物材料產品中具有代表性的有:人工器官、人工關節、人工股骨頭都是運用生物醫學材料來替代的。

三、生物醫學材料的發展前景

生物醫學材料作為新技術革命中高新技術產業,將成為國民經濟發展的一個重要驅動力。就我國而言,人口眾多、人口老齡化、交通擁擠及衛生醫療狀況需要改善的國情來講,人們在生活水平不斷提高的同時對醫療保健的要求越來越高,同時對行業創新的提升具有迫切需求。生物醫學材料工業體系解決了眾多疾病難題,促進了醫療水平和提高了疾病治療成功率?,F如今,國家已經充分認識生物醫學材料的V大發展前景,并投入大量資金用于技術研究、仿制到創新。在全區,如今生物醫學材料的發展已經能夠與汽車行業在經濟發展中的地位相比,銷售市場和銷售額大幅度擴增。

四、結語

綜上所述,生物醫學材料具有如此強大的經濟競爭實力,具有極大的發展前景。我國這場新技術革命中不僅面臨國內設施條件的制約,而且被發達國家的材料工業體系所發展的巨大市場所沖擊著。我國爭取在新技術革命中能夠占一席之地,必須加大對生物材料的研究和運用,從仿制到創新,加強知識產權的保護的同時也要積極向發達國家學習,迅速轉化成產業成果,重點突破,追蹤生物材料的前沿,形成競爭優勢。在國家的重點關注和支持的情況下,生物醫學材料這種高新技術產業即將在中國迅猛發展。

[參考文獻]

[1]何天白,胡漢杰.功能高分子與新技術[M].北京:化學工業出版社,2001.95~98.

[2]馮凌云,陳曉明.生物陶瓷材料的生物學性能評價[J].武漢工業大學學報,1998,(18).

篇2

關鍵詞:醫療單位;財務管理;衛生單位

改革開放以來,隨著社會市場與經濟的高速發展,醫療體制的改革也在如火如荼的進行,例如:新版醫療服務價格的調整,實施單病種臨床路徑等,為了保證醫療衛生單位的可持續發展,我國的醫療衛生單位應當跟上市場經濟的腳步,更緊密的與市場銜接起來。不但要保持著原有的公共服務,還要在此基礎上,在市場經濟中,創收益,減支出。這就要求了醫療衛生單位在財政管理方面要下功夫。

一、當前我國醫療衛生單位的財務管理狀態

(一)財務管理部門人員職業道德素養不高

當前醫療衛生單位中的財務人員屬于專業技術類的。但是在事業單位當中專業技術類的人員能夠申請職稱的人數是有一定限制的,有相當一部分的財務管理人員不能夠通過這個途徑來提升自己的政治地位。

與此同時,現有的績效考核的制度容易產生“大鍋飯”現象。會有部分在其中渾水摸魚的財務管理人員,容易產生社會惰性;同時也會削減財務管理人員的主動學習性,造成缺乏最新的財務知識、對改版的財務管理制度不清楚等等不良現象。例如:在某公立醫院財務人員當中,對醫院發展來說財務管理是次要的有19%的人,對財務管理概念不清楚的有35%的人。

(二)財務管理內控制度仍有欠缺

雖然在各個制度條例當中對事業單位中的財務內部控制制度提出了建設要求,例如:《會計法》、《行政事業單位內部控制規范(試行)》、《預算法》,但是當前的醫療衛生單位當中仍存在著一些腐朽的觀念(“少得罪人”等思想)。還有相當一部分醫療衛生單位當中的財務管理內控制度如同虛設。

(三)財務管理內控制度的監督力度不到位

由于醫療衛生單位屬于事業單位,是在政府的控制下進行經營的,國家在對醫療衛生單位的財政投入上也是相當大的。與此同時,給醫療衛生單位的財務部門在審計監督資金的內部控制上就較為松懈,表現為沒有單獨的專門的審計監督部門,也沒有配備相應的專業人員,財務、審計同部門的現象不在少數。缺乏完善的財務監督法規和內控制度,財務監督的有效性大大降低,單位財務管理效益也受到了一定程度上的影響。

(四)在預算方面缺乏管理

由于財務部門對單位經營情況的了解不到位,在與其他部門的溝通和配合得不夠充分,只根據年底其他部門報上的數據進行簡單加減。因而在對來年的財務預算上出現偏差,編制的準確性和科學性得不到保障,導致預算在執行上主觀性和隨意性很大,沒有充分發揮預算控制成本,降低風險的作用。

二、關于如何改進加強醫療衛生單位的財務管理的幾點建議

(一)加強對財務管理部門人員職業道德素養的培養

按照相關的法律法規的要求,單位應當設立會計部門,同時要擁有有相應資格、職業道德和能力的會計人員。為了響應政策要求,我國醫療衛生單位應當重視對財務管理部門人員的培養,多組織一些提升財務管理人員的職業道德素養的活動和培訓等。在吸收新鮮血液的同時要在人員的專業技能、職業道德素養方面狠狠把關,進而提高醫療衛生單位的財務管理水平。

(二)建立健全的財務管理內控制度

建立一個科學的高效的財務管理內控制度應當從以下四點出發。

1. 完善決策機制

依據相關的法律法規的要求,事業單位議事體制應當包括集體研究、專家論證和技術咨詢三部分,在決策重大經濟項目、建設項目等等要經過會議各個部分商討過后方可決定,這樣就可以防止一人獨攬大權,決策有失偏頗的現象的發生,降低決策風險。

2. 實行崗位分離制

崗位分離是對原本一人擔當幾個職位,但因為所擔任的職位之間存在利益關系,從而去掉該人不相容的職位之一。比如會計記錄和財產保管這兩個相互有利益掛鉤的職位。只有分離不相容的崗位,明確劃分職責和權限,形成相互制約、相互監督的局面,才能夠提高會計數據的客觀性。

同時經濟項目的決策、執行和監督三部分也應當分離,避免出現的現象。

(三)加強對支出資金的管理

財務管理在嚴格執行國家對社會發展和社會建設提出的政策方針的同時,還要做到依法理財,建立一個嚴格的支出管理規章制度,從支出標準、范圍到支出的審批控制,要層層把關,確保支出單據的來源的可靠和合法。

(四)編制科學高效的資產管理制度

建立一個完善的資產管理系統,保證國有資產的保值,要實行固定資產管理電子化,對醫療單位當中的固定資產也要做到分類登記管理,確保固定資產的安全;建立資產內部控制制度,在使用時要經過登記,由于在醫療衛生單位中,類似醫療器材等大型固定資產金額較大,種類繁多的特點,因此在固定資產方面要做到管理責任到部門、到個人制,確定固定資產登記制度,財務部門要定期的核查使用記錄和固定資產總賬、明細。如果發現有帳實不符的現象,要及時查明原因,嚴格懲處不良行為;在對外的投資上,醫療衛生單位要在保證經濟活動正常運轉的前提下,按照程序的流程向上級部門申請,等到審批通過之后才可以進行對外投資,在對外投資上也要做到以節約國有資產為前提,以為廣大人民群眾服務為根本目的,堅持醫療衛生單位的可持續發展。

(五)完善對財務管理內控制度的監督力度

保障事業單位持續健康發展的前提是一個健全的監督機制。這要求醫療衛生單位要從建立獨立的審計監督部門、編制完善的審計監督機制、積極接受外部監督三方面來完善對財務管理內控制度的監督力度。

首先,要有一個獨立的審計部門,部門中的人員應當具有良好的職業道德規范和相應的專業技能,也要保證審計監督人員和主要領導之間溝通無利益掛鉤,保證審計部門和內部控制之間無利益瓜葛,保持獨立。

一個健全的內部監督機制,是行政事業單位中審計部門能夠充分發揮審計監督作用的重要前提。內部監督機制是為了明確各個部門在內部監督中的責任,一個盡責的審計監督部門應當不定期的檢查或定期的抽查單位中的財務管理制度和內部控制機制的建立情況和執行進展、各個崗位及人員設置情況是否合理,要做到及時發現問題,解決問題并提出相對應的改進方案。審計監督部門對單位中的抽查工作或者定期檢查最少一年一次。

光有內部控制和審計監督部門還不夠,還要積極的接受外部的監督。首先,接受來自主管部門、相應的財政部門、審計部門的管理是必不可少的。為了醫療單位更好的發展,醫療衛生單位系統內可以互相建立審計制度,互為對方的外獨立審計部門,定期開展抽查活動,積極發現問題、分析問題,并解決問題。

(六)提高對預算資金的管理

預算是依據上一年的財務總結和來年單位發展計劃制定的年度財務收支計劃,同時預算也是行政事業單位開展經濟活動的財力支持的基礎。作為醫療衛生單位財務管理的重要組成之一,要加強預算對資金的管理,進而保障經濟活動的順利開展。

我國醫療衛生單位要做到以收定支,嚴格按照預算來制定經濟活動,不得編制赤字預算,嚴禁支出未列入預算,以實現收支平衡,財務部門要積極的與其他部門溝通協商,收集資料,對各個部門的預算要求進行計算分析,確保編制的預算的科學準確性。建立預算執行分析機制,不定期分析各個部門資金預算的實際執行情況,以便及時發現問題并盡早做出應對措施。

三、結論

綜上所述,我國醫療衛生單位財務管理目前存在著財務管理人員職業道德素養不高、財務管理內控制度不夠完善、財務管理內控制度的監督力度不到位、預算方面缺乏管理四個主要方面的問題,為了完善我國醫療衛生單位的財務管理,要注重加強對財務管理部門人員職業道德素養的培養、建立一個決策機制完善、支出管理健全、資產管理制度健全的財務管理內控制度、加大對財務管理內控制度的監督力度、提高對預算資金的管理。從而在保證醫療衛生單位公益性的前提下,提高我國醫療衛生單位的經濟收入,保證我國醫療衛生單位的可持續發展。

參考文獻:

[1]賈賽軍.完善醫院內部財務控制制度初探[J].經濟研究參考,2012(16).

[2]劉玲.淺談加強醫院內部控制管理[J].現代醫藥衛生,2012(10).

篇3

摘要:實驗采用生物洗滌處理含苯酚廢氣,結果表明;長期運行的去除效率平均在97%,消除負荷30g/(m3

>> 生物質苯酚液化影響因素的研究 合成革廢氣的治理技術研究 有機廢氣治理技術的研究進展 齒輪箱廠噴漆廢氣治理工程研究 工業廢氣治理技術效率及其影響因素研究 鉛酸蓄電池生產過程中含鉛廢氣污染物治理技術現狀 鋁加工過程中含氟廢氣處理措施研究 生物法治理“三高”煉油污水惡臭氣體技術研究 RTO技術治理揮發性有機廢氣工程應用研究 石油化工企業廢氣污染治理與控制技術措施研究 生物凈化有機廢氣技術研究進展 生物膜法處理有機廢氣的研究 復合材料固定微生物處理廢氣的研究進展 高效復合菌對氯代苯酚類化合物的微生物修復研究 洗滌 利用磷化工含氟廢氣制備氫氟酸 含硫廢堿液生物脫硫影響因素研究 含微量Nd鎂基生物材料的研究現狀 淺析有機廢氣治理技術 淺析有機廢氣的治理 常見問題解答 當前所在位置:中國 > 政治 > 生物洗滌法治理含苯酚廢氣研究 生物洗滌法治理含苯酚廢氣研究 雜志之家、寫作服務和雜志訂閱支持對公帳戶付款!安全又可靠! document.write("作者:未知 如您是作者,請告知我們")

申明:本網站內容僅用于學術交流,如有侵犯您的權益,請及時告知我們,本站將立即刪除有關內容。 摘要:實驗采用生物洗滌處理含苯酚廢氣,結果表明;長期運行的去除效率平均在97%,消除負荷30g/(m3?h)左右。當苯酚負荷超過50g/(m3?h)時,液相苯酚會出現累積,從而影響到系統的穩定運行,含酚氣體的高負荷降解需進一步開展研究。關鍵詞:生物洗滌;苯酚;有機廢氣中圖分類號:X512

文獻標識碼;A

文章編號:1001―6929(2004)04―0051―03

篇4

關鍵詞:介入器械;未來展望;醫療器械;新型生物材料;頸動脈支架

中圖分類號:R197.39 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)06-0203-02

較之傳統治療方式,介入治療具有創傷小、風險低、療效顯著等優點,因此在世界范圍內得到了廣泛的應用,與之相應的介入器械產業也迅速發展起來。介入器械由高技術含量的新型生物材料制成,具有強度高、塑性好、耐腐蝕、生物相容性好等特點,又因其屬于一次性耗材,使用量大面廣,故價格往往十分昂貴,而介入器械的發展問題也成為一項世界性的重要課題。

1 介入器械的發展現狀

在介入器械產業發展中,最具代表性的當屬心腦血管疾病方面的微創介入器械,本文主要針對冠脈藥物洗脫支架和顱內動脈瘤介入器械進行講解:

1.1 心血管介入器械

冠脈藥物洗脫支架的結構包括三大部分:一是金屬支架,通常由強度、塑性及生物相容性較好的材料構成,具有載藥釋藥的平臺作用;二是球囊擴張導管,負責將支架運送至靶位置并協助藥物釋放;三是藥物載體,藥物載體一般是兩親性高分子聚集體,具有包裹藥物分子的功能,且具有較好的藥物控釋能力[1]。早期的藥物洗脫支架在長時間的置入后可能引發血栓、局部炎癥、血管再狹窄等問題,對此,人們開始研發能被人體自動吸收的新一代支架――生物可吸收藥物洗脫支架。這種支架可被人體緩慢吸收,有效避免了血栓、炎癥等問題的發生[2-3]。2012年,由雅培制藥廠生產的新型可吸收支架成功通過CE認證打入西方醫療市場,另外也有一些公司的產品已進入上市前的臨床試驗階段。

1.2 顱內動脈瘤介入器械

1.2.1 栓塞彈簧圈

栓塞彈簧圈由鎢、鉑金等材料制成,被加工成各種不同的尺寸和形狀,通過機械解脫、電解脫、水解脫等方式釋放到顱內動脈瘤腔中,在瘤腔內引發血栓而使動脈瘤栓塞[4]。但早期的栓塞彈簧圈都存在填塞率低、復發率高等問題,對此,許多介入器械企業都在研發性能更為優異的新型產品。如Ev3公司研發了一種鎳鈦合金芯技術,以事先設定好形狀的鎳鈦細絲作為白金彈簧圈的內芯,有效提高了彈簧圈耐血流沖擊的能力,復發率也大大減少。Cordis公司研發的Orbit彈簧圈,具有非常好的柔順性,能夠與瘤壁完美貼合在一起,大大提高了栓塞的致密性,并且這種彈簧圈可用于治療一些常規彈簧圈難以適用的小型動脈瘤。為了進一步提高彈簧圈栓塞效果,各大介入器械企業又相繼研發了表面帶有涂層的特殊彈簧圈。如Boston公司研發的MatrixCoil彈簧圈在表面涂覆了一層易降解的新型高分析材料,可阻滯瘤腔內的血液流動,大大提高了腫瘤栓塞的成功率。

1.2.2 液體栓塞材料

液體栓塞治療的基本原理就是用微導管將液體栓塞材料輸送至動脈瘤腔,釋放出來的栓塞材料會與血液中的水分接觸而迅速析出凝固,達到栓塞效果[5]。氰丙烯酸正丁酯是臨床上使用多年的一種液體栓塞材料,其與瘤腔血液接觸后可迅速聚合而達到栓塞效果,但存在一個嚴重缺陷,即容易發生粘管,一旦撤管不及時而發生粘管,將置病人于非常危險的境地。為解決該問題,Ev3公司研發了一種非粘附性的Onyx液體栓塞材料,該材料由栓塞劑(乙烯-乙烯醇聚合物)、溶劑(二甲基亞砜)、顯影劑(鉭粉)等組成,當其與血液接觸后,溶劑迅速彌散到血液中的水分中,而栓塞劑則析出成為海綿狀固體,大概十分鐘左右即可徹底凝固,達到動脈瘤栓塞效果。Onyx可用同一微導管進行多次注入,栓塞率接近100%,且粘管率較低,特別適合治療一些大型或不規則形態的動脈瘤。

1.2.3 顱內覆膜支架

這種支架材料由金屬支架和高分子薄膜構成,當其達到動脈瘤位置后,通過充盈球囊將支架打開,以隔絕瘤腔的方式實現治療目的。但受腦血管結構迂曲且分支較多的影響,加之覆膜支架輸送系統外徑比^大,導致在實際應用中存在很大局限性,并非所有病變部位都能達到,且存在貼壁效果差、易閉塞旁支血管等問題,一旦發生旁支血管閉塞,其后果往往是致命性的。為解決該問題,上海微創公司研發了以鈷鉻合金球擴支架制成的Willis支架,該支架采用低壓球囊輸送技術,薄膜采用生物相容性優異的新型超薄膜材料,并且采用柔順性支架設計,柔順性和穿越性較傳統支架顯著提高,可對更多病變部位的動脈瘤實施治療。今后,顱內覆膜支架的研發主要集中在以下幾個方向:一是進一步提高穿越性、改善貼壁性;二是提高支架顯影性;三是嘗試可回收的自擴張覆膜支架。

2 介入器械的管理對策

現階段,國內介入器械產業僅冠脈藥物支架技術比較成熟,能夠基本實現進口替代,但其他高科技生物材料產品如遠端保護器、頸動脈支架、導管材料、微導絲、栓塞材料等依然大部分甚至全部依賴進口[6]。對此,國家首先應該加大對介入器械產業的扶持力度,為優秀介入器械生產商提供綠色政策通道,減少其產品從從研發、審批到上市所需要的時間,為其加快技術創新提供有力保障。其次,應進一步加強產學研結合,將相關介入器械研發活動、臨床醫學理論研究及產業化技術有機銜接起來,并由政府出資打造相關介入器械及材料檢驗技術中心,對介入器械產業發展進行相應的引導和規范。再次,應將介入器械納入醫療保險體系范疇,積極提倡病人使用介入治療方式,并給予國內介入產品更加優厚的醫保待遇,以促進國產介入器械的快速發展。

3 介入器械的未來展望

介入器械的發展涉及材料技術、醫學技術、機械制造技術等多個學科領域,今后介入器械的發展必將從以下幾個方面獲得突破:一是高值生物材料技術。介入器械所使用的材料多為高附加值生物材料,個別材料的單價甚至遠超黃金,而目前國內生物材料技術相對落后,今后發展高值生物材料技術將是促進介入器械產業發展的關鍵[7]。二是精密加工制造技術。介入器械產業的發展離不開記憶合金加工技術、導管編織技術、導絲焊接技術等超精密加工技術的支持,這也是目前國內介入器械發展的短板所在,今后亟需加強精密加工制造技術研究,從而為介入器械產業發展提供有力的技術支持。

4 結語

綜上所述,介入器械發展與國家醫療事業息息相關。目前介入器械主要分為心血管介入器械、腦血管介入器械、外周血管介入器械三大類,此外還有非血管支架、鎳合金封堵器等其他類型的微創介入器械。針對當前我國介入器械發展中存在的問題,應加強對國內介入器械產業的管理、支持和保護,并積極發展高值生物材料技術、精密加工制造技術等相關產業技術,以促進我國介入器械產業健康快速發展。

參考文獻

[1]侯小麗,張家梁.藥物洗脫支架的研究進展[J].中國醫療器械信息,2014,20(3):26-28.

[2]陳勁松,陳韻岱.冠狀動脈藥物洗脫支架置入術后支架內再狹窄的臨床研究進展[J].醫學院學報,2014,35(3):292-295.

[3]于一,趙迎新,史冬梅,等.生物可吸收支架的最新研究進展[J].中國介入心臟病學雜志,2016,(9):521-525.

[4]馬永霞,張金.頸動脈支架最新研究進展[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2016,14(19):2266-2268.

[5]游箭,楊巧麗,林洋,等.攜帶抗血管生成藥物栓塞劑的研究進展[J].西部醫學,2016,28(4):445-447.

篇5

關鍵詞: 生物; 實驗教學 ; 現狀; 思考

生物學是新世紀的前沿科學,在培養學生的創造能力方面需要付出更多的才智。生物學又是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗不僅是鍛煉學生實踐能力的重要途徑,更是激發學生探索興趣,培養創新精神的重要窗口。

生物實驗教學現狀不利于實驗教學的開展。

一、現行的生物考試制度與評價手段

目前初級中學生物教學嚴重滯后的基本原因是對待生物成績與其它主科(如語文、數學、英語)成績有很大區別,因為生物只作為等級會考,不加入中考總分,所以為了提高學校的教學質量所謂的“副科”就得跟主科“語文、數學、英語”等科目讓路。

中考不考生物,生物學科被認為是“副科”,教師的晉級晉升和上面用人等,常常與升學成績或測試成績掛鉤,生物教師評分少,似乎低人一等,致使生物專業畢業的教師紛紛改行,去教授其他“主科”。

在沒有實驗員的情況下,教師既要準備分組實驗,又要去上實驗課,下課后還要去刷洗,但學校對教師的考核,只注重考試成績,不注重教學過程,教師處于消極被動的被評價地位,從而導致教師在課堂教學過程中只注重學習結果,這就限制了教師教學潛能的發揮,從而也影響了實驗教學的開展。

二、學校領導重視不夠,不利于實驗教學的開展。

實驗教學是生物學教學的基本形式之一,生物課有許多內容是通過實驗來完成教學和學習的。有的學校領導對生物實驗缺乏正確認識,舍不得在實驗設備上進行投入,從而阻礙了生物實驗教學的開展。實驗器材不夠,加上班級人數過多,在分組實驗中 ,學生只能輪而觀之,這對教師和學生的實驗熱情無異是潑冷水。有的學校的生物學教師不全是生物專業畢業;大多數的學校都未設專職生物實驗員,而是由生物實驗教師兼任,為了給語文、數學之類的主科讓路,好多學校對生物學課時打折扣。

三、任課教師的學科素養,直接影響實驗教學效果

隨著基礎教育課程改革的興起,對教師素質要求在不斷的提升,需要教師具有深厚的文化底蘊,具有較好的教學實施策略,具有較強的教學技能和對課程整合能力。初中生物課大都是由主科教師兼任,由于生物教師自身的文化底蘊、技能、策略與生物學教學大綱要求有一定距離,致使教師在課堂教學中照本宣科,機械呆板,對課程內容缺乏橫向、縱向的拓展以及對內容的創造和升華。甚至個別教師照本宣科都不能盡如人意,更談不上去科學合理地設計實驗,去及時地進行引導,點拔學生的生物實驗。

在黑板上做實驗,報告冊中填實驗,課后背實驗等極其陳舊的教學方式,在大多數學校是普片存在的。學校實驗室規模、實驗器材等與班級學生人數不相匹配,使分組實驗不能如期進行;個別教師認為,準備一節分組實驗,在沒有實驗員的情況下,要用很長的時間和花很大的精力,或認為麻煩,或因任課較多確實沒有時間。所以將實驗課、探究課改為黑板上做實驗,報告冊中填實驗,課后背實驗,這樣嚴重阻礙生物學的發展。

四、就現在的條件,農村中小學如何開展實驗教學

我認為要更好的完成實驗教學須從以下幾個方面進行,從而提高學生對生物學的求知欲。

1.實驗材料的選定是實驗成功關鍵

中學生物學的實驗特點是,大多數實驗材料需要自己采集、培養、選定來解決學校缺的實驗器材和人數多而無法完成實驗教學的問題,但許多實驗由于實驗材料選擇不當而喧告失敗。我經過多年的教學實踐,在眾多的材料中,篩選出一些適合中學生物學實驗的最佳材料,用替代法克服藥品或器材差缺的困難,比如在使用吲哚酚試劑檢測維生素C,然而上級部門目前還沒有為初中生物實驗配發這種藥品,市場上也無法購買到。于是在多次實踐中,我總結出運用0.01%的高錳酸鉀溶液或用氯化鐵溶液(黃色)來代替吲哚酚試劑而很好地完成褪色反應。高錳酸鉀和氯化鐵在學校的化學藥品室容易得到;米湯代替《探究唾液淀粉酶對淀粉的消化作用》中所需要的淀粉漿糊;在春天制花的標本或臘葉標本來代替冬季做《解剖和觀察花的結構》實驗中難以找到的桃花;觀察根毛的實驗材料觀察根毛需要用發芽快并且根毛又多的植物種子發芽生根,如果用豆類種子就滿足不了這些條件,而用蘿卜、白菜、油菜等十字花科植物的種子,發芽即快根毛又多。但要掌握好溫度和時間,一般20℃左右,3到4d能生出根毛。觀察根毛的最佳時間是在長出根毛的兩到三天內;如果過了最佳觀察期限,根毛又會脫落。應用此“替代”的方法,幾乎所有的學校都能很好地完成這個看似無法完成的實驗。這樣能夠在一次性做好多組對照實驗的同時節省一定數目的實驗經費。

2.學生預習好實驗內容,明確實驗過程

只有讓每個學生弄清了每個實驗的內容、操作步驟、注意事項、實驗目的和每個實驗的全過程,這樣學生才能做到心中有數,進入實驗室才能有條不紊地進行實驗操作。同時對于難度較大的實驗,教師要事先進行實驗難點和要點的講解,以使學生掌握要領,使實驗達到預期目的。

3.做好實驗小結,啟發學生自我評價,提高學生的實驗熱情

實驗結束前,用幾分鐘時間讓學生談談實驗的成敗,讓實驗認真、觀察細致、操作熟練、清楚實驗步驟和實驗目的、能正確掌握了實驗技能、并實驗成功的同學簡單談談收獲、體會,同時,讓一些實驗做的不好的同學或看不到實驗結果的同學可談談失敗原因和要吸取的教訓,由教師或者同學給予肯定評價和鼓勵。使學生懂得生物學是一門實驗科學,實驗、觀察、標本的采集和制作等在生物學的學習中有著十分重要的地位。

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【關鍵詞】 抗菌劑 抗菌機理 發展現狀

抗菌劑是指能在一定時間內使某些微生物的生長或繁殖保持在必要水平以下,抑制細菌活性并具有一定殺滅作用的化學物質。人類使用抗菌劑的歷史十分久遠,在金字塔中,木乃伊的裹尸布在制作時就用到了植物的抗菌用品。

1 抗菌劑的種類及其抗菌機理

抗菌劑大致可以分為無機抗菌劑、有機抗菌劑和天然抗菌劑。

1.1 無機抗菌劑

無機抗菌劑具有較好的耐熱性、持續性和抗耐藥性等特點,同時具有較高的安全性。按其抗菌機理的不同,可分為金屬離子類抗菌劑和光催化抗菌劑。

1.1.1金屬離子類抗菌劑

金屬離子類抗菌劑主要是通過物理吸收或離子交換等方法,將無機抗菌成分固定在載體上而制成的抗菌劑。較為常用的金屬離子有Ag+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Fe3+、Mg2+以及Ca2+等。在所有金屬離子中汞的殺菌活性最強,但因其具有毒性而不被使用。殺菌活性次之的是銀離子。它們的抗菌機理是以金屬離子破壞細胞的代謝,通過破壞蛋白質來達到抗菌的目的。

1.1.2 光催化抗菌劑

光催化抗菌劑經過光照后與水和氧結合生成的自由基能破壞細菌的繁殖和再生能力,同時破壞細菌的細胞膜結構,從而徹底殺滅細菌,比如納米氧化鋅對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都有顯著的殺菌效果。光催化抗菌劑不僅殺菌能力強、無二次污染且資源豐富,穩定性好,目前在紡織、涂料、建筑材料等多個方面都得到了很好的應用,但其主要缺點是需要在光照條件下才有殺菌的作用。

1.2 有機抗菌劑

有機抗菌劑大致包括有機酸、酯、醇、酚等物質。因其具有強殺菌能力,加工方便等特點,如今被廣泛應用于塑料、纖維、橡膠、紙張、涂料、樹脂、建材、醫療以及水處理等多個方面。

1.3 天然抗菌劑

天然抗菌劑主要提取于天然物質,是最早為人們所使用的抗菌劑。其中比較突出的有動物類的甲質殼和殼聚糖以及植物類的艾蒿和蘆薈等。

天然生物抗菌劑按其來源可大致包括:一是植物源抗菌劑,此類抗菌劑中的有效成分主要是萜類化合物及其衍生物等,具有高效、無污染、低毒或無毒、不易產生抗藥性等優點,比如茶多酚和蘆薈提取液;二是動物源抗菌劑,此類抗菌劑中最常用的是殼聚糖,這類抗菌劑的抗菌活性會隨著金屬離子活潑性的增加而增強,在紡織品的應用上有著顯著的效果;三是微生物源抗菌劑,包括微生物自身以及微生物的拮抗性代謝產物,微生物源抗菌劑是通過分泌抗菌素以及誘導寄主產生抗病原等來起到抗菌作用,比如木霉和酵母就能寄生在病原菌上通過分泌酶來破壞真菌的細胞壁。

2 抗菌劑的發展現狀及預測

如今各式各樣的抗菌劑都被廣泛應用于生活中的方方面面,比如季銨鹽類和季鏻鹽類被廣泛應用于工農業生產、醫療衛生等領域;有的抗菌劑在纖維和織物上的應用得到了廣泛的認同,開發新型的具有更持久抗菌效果的抗菌纖維是紡織品研究的新方向,據估計全球抗菌紡織品市場在未來幾年內將增長10%;在建筑涂料領域,研究開發和生產更安全有效的抗菌涂料也是當今科技領域內的一項重要課題。

3 結語

綜上所述,有機抗菌劑雖抗菌性好,但其耐熱性以及穩定性等不如無機抗菌劑,但無機抗菌劑的抗菌效果并不顯著。天然抗菌劑的耐熱性以及持續時間也有待考驗。因此,一些新抗菌劑在近幾年逐漸走進我們的視線:比如一些高分子抗菌劑,不僅具有顯著的抗菌性能,同時也具備了穩定、安全等優點;還有有機—無機復合抗菌劑,兼具了無機和有機抗菌劑的優點。這些新型的抗菌劑都將會是今后抗菌劑的發展方向,值得我們繼續研究探索。如何進一步開發更有效的抗菌劑,并將其應用到更廣闊的領域中造福人類,是今后在這一領域中所要面臨的重要問題。

參考文獻:

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20世紀以來,生物科學是自然科學中發展最迅速的學科之一。生物科學技術在許多領域發生了重大突破,對人類的生存、人民健康、社會發展產生巨大影響。面臨生物技術新時代的到來,世界各國人民和政府普遍重視中學生物學教育。因此生物學科必然成為21世紀的主導學科。而我國中學生物學教育還沒有得到應有的重視,沒有充分體現生物學課程的價值。如生物學課時安排較少,占總課時比重偏少,生物課程設本文由收集整理置的年級不盡合理,生物課程不納入考核科目等。這些問題的存在在一定程度上影響國民生物科學素養的提高,間接地對人的素養和社會的發展產生一定的不利影響。而在農村,中學生物學的教學現狀更是令人擔憂。

1. 專業教師缺乏,教學任務難以完成

在農村,很多中學是沒有專業的生物教師的,有的學校即使有專業的生物學教師,但歷來受"生物學科是豆芽學科"思想的影響,專業的生物學教師被領導安排或自己主動要求上所謂的主科學科,如語文、數學等,而生物學科一般都是由完全外行的教師兼職任教。在許多領導和教師的意識中,任何一位教師都能擔任生物學的教學。于是,語文、英語、數學、物理、美術、音樂等專業的教師都有教學生物學的經歷。豈料,生物學是一門專業性很強的學科,非專業教師教學時只能照本宣科,以傳統的講授方式,把教材念一遍過去,或者讓學生讀讀、勾畫教師認為重要的概念或段落,然后讓學生強行背誦記憶重要知識點。有的教師甚至說:"對于有些生物學知識,我自己都不懂,怎么講,我只能把教材念一遍了。"的確,他們說的是實話。如果每一位生物教師都這樣教學,那么生物學教學的任務能很好完成嗎?現在新課程理念倡導探究性教學,倡導教師組織引導學生自主學習、學生生動活潑地學習,學生所提問題多多,教師能組織、能回答嗎?外行來教,已經到了捉襟見肘的狼狽狀態,這讓人不得不擔憂。

2. 教學方式單一傳統,新課程理念得不到落實

新課程理念倡導的探究學習給課堂教學帶來新的內涵和活力,但探究式教學畢竟是對生物學教師專業素養要求最高的一種教學策略,是我們教師以前幾乎沒有體驗或涉及的經歷,因而在將課程理念轉化為教學行為過程中就會遇上困難。本身農村中學的生物學教師都是非專業教師,專業素質欠缺,加上"豆芽"學科的偏見,以及教師自身的畏難情緒與惰性,所以教學中教學方式單一,以傳統的講授式教學為主。在傳統的滿堂灌課堂上通常是以教師的講述為主,教師一個人在唱獨角戲,學生進行的是被動式的學習,機械地接受、記憶知識。課后學生能背誦、記憶一些概念、術語等就算達到教學目標。為了應對考試,教師要求學生花大量的時間去死記硬背教材中的一些事實、術語和定義等知識,或者印制大量的試卷讓學生反復做、反復讀、反復背,考試中也許能取得好成績,教師也感到很有成就。因此,曾經很長一段時間,在一些教師的教學中,接受式學習常常被看成是高效率的學習方式。然而,在傳統的講授式教學中,學生的興趣沒有得到激發,各種感官沒有充分調動,學生也就談不上主動地、生動活潑地參與學習活動,掌握知識的質量就低,能力得不到發展。長此以往,學生對這種傳統的教學方式和學習方式就會感到厭倦,最終對生物學科喪失興趣而放棄學習。

實際上,學生學習科學不能僅僅是背誦一些事實或孤立的信息,重要的是要他們在了解事實的基礎上建立對重要生物學概念的理解。如果課堂教學僅僅強調事實的傳遞和記憶,學生對科學概念的建立和深層理解就會受到影響,使得許多學生雖然暫時能順利通過學業考試,但在隨后的生活中會就將事實類知識迅速遺忘。這樣的教學情況當然不符合我國以發展學生科學素養為宗旨的新課程理念和改革方式。因此,生物學課程標準指出生物學教學應從記憶事實向理解概念轉變,強調生物概念和原理的理解而不僅僅對事實的記憶,已經變得十分必要和迫切。

在新課程理念下,生物學課程如果還采用單一的教學策略難以實現教學任務。以探究式學習為代表的主動學習方式成為初中生物學課程改革的標志和突破點,并直接改變了生物學課堂上的教學活動。觀察生物學現象、記錄觀察結果、提出問題、分析相關的因素、收集證據、討論結果、辨析科學史中的事件、應對現實生活中的生物學問題已經成為今天初中生物學課題中常見的教學活動內容和學習方式。因此,就要求教師采用多種教學方法并進行有機的結合,面向全體學生,營造一個以學生為主體的、民主的、積極主動的學習氛圍,從而促進學生各方面能力的發展。

3. 實驗教學幾乎為空白,學生能力得不到發展

生物科學和其他自然科學一樣,本質上是實驗科學。實驗教學是生物教學的基本形式之一,課程標準所倡導的探究性學習,有許多活動也是通過實驗來進行的。然而對于農村初中來說,生物學實驗教學幾乎是空白,原因有以下兩個方面。

首先是實驗設施設備欠缺。實驗教學就需要生物實驗室、基本的實驗器材和條件,還有實驗的動植物、微生物材料等。而在農村,有的學校根本就沒有實驗室及所需實驗設備和材料,有的學校有實驗室,里面卻是空空的,沒有設備和器材??傊?,學校不具備開設實驗教學的條件。

其次是生物教師不具備實驗教學的能力或懶于進行實驗教學。實際上,現在國家教育部是重視實驗教學的,對各級各類學校投放大量資金用于實驗設施設備的添置??上У氖?,這些實驗設施設備沒有用武之地,成為"冷備貨",在實驗室或保管室乘涼。運送來的時候是怎樣包裝的,現在依舊是那樣,包裝都不曾打開過。學生到初中畢業,沒有進過生物實驗室,沒有做過任何生物實驗,在農村初中不足為奇。實驗教學需要教師花時間和精力去準備器材和材料,而我們的教師無心去準備,于是以條件不具備為藉口,放棄實驗教學。有的教師全部用錄像片播放實驗內容,以此來代替學生親自參與的實驗活動,這種做法任何時候推而廣之就有失偏頗。

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【關鍵詞】化工材料科學與工程 發展現狀 趨勢分析 研究

化工材料科學與工程是社會經濟發展的主要驅動力之一,同時能夠帶動信息技術與生物技術的發展。在以科學技術為主導的當今社會中,無論是高校中還是化工企業中,都需要培養化工材料科學與工程的專業人才,創新材料科學與工程的發展。從化工材料科學與工程的發展中找尋其中存在的問題,以便于后期的工程技術研發。

1 化工材料科學與工程的發展現狀分析

1.1 化工材料科學與工程的發展歷程

化工材料科學與工程的從個個單一分來的學術系統中,逐漸實現走向了科學之間的相互融合。在社會發展的進程中,材料科學的應用與社會建設步伐息息相關。單一化的材料科學發展不能適應社會發展需求,各個材料學科之間應該實現相互交叉、滲透、移植,從細分最終走向綜合化的發展。在20世紀40年代,基礎科學與工程之間的相互滲透較差,固體物理學與材料工程學之間的互不融合。從60年代起,材料科學與工程學能夠實現交互,材料科學與材料工程之間的大部分內涵能夠實現重疊,化工材料科學與工程得到了教育界的廣泛認可[1]。

1.2 化工材料科學與工程在教育界的發展

化工材料科學與工程是高校教育中的重點內容,該門學科經過多變的研究與演變,衍生出中諸多的子學科。以美國麻省理工學院材料學科專業演變為例,與化工材料科學與工程相關的專業課程有:地質與采礦工程、采礦與冶金、冶金與材料科學等。歐美等國家將在材料教育方面的認識比較深,將很多高校中的冶金、陶瓷、電子材料等科目統稱為材料,材料教學內容逐漸擴大,應用到社會建設中的諸多領域中。目前,我國重點高校相繼設立材料科學與工程學院,針對于化工方面的教學改革,在原設置專業的基礎上,補充了非金屬的工程材料的內容?;げ牧峡茖W與工程的發展能夠打破原專業設置的界限,加強專業間的滲透和聯系,教學內容實現了更新。截止至2003年7月份,具備材料科學與工程的院校占據我國的高校的總數的34%?;げ牧峡茖W與工程的教學逐漸展現出了新思路[2]。

2 化工材料科學與工程的發展趨勢

2.1 化工材料科學與工程教學中創新性人才培養

化工材料科學與工程的發展,以來社會化工企業的技術研發還遠遠不夠,為了更好的促進化工材料科學的發展,在未來的科技社會中,化工材料科學與工程還需要與教育實現緊密結合。促進化工新材料的研發與應用,需要在高校中培養優秀的材料科學人才,與社會高精尖材料研發機構構成聯動機制。對于材料科學的人才培養要求極為嚴格,一方面需要學生具有較好的結構力學基礎,另一方面還要向學生傳授學生微系統、納系統、生物系統。同時還需要進行材料結構、性能、工藝等工程的研究,以計算機技術進行材料科學的模擬研發。高校能夠為社會輸送創新性的人才,是社會化工企業實現穩步發展的關鍵。創新性人才的能夠促進化工新材料的研發,保障化工材料領域更新[3]。

2.2 化工新材料的研發

在科技信息不斷發展的當今社會中,對于化工材料的研發技術越來越先進,我國化工材料科學與工程的未來發展,需要與科技信息技術相互融合,研發出具有更多功能的化工新材料。這些新材料的研發與應用能夠在傳統材料的優勢基礎上,為人們的生活提供更多的便利。

2.2.1 纖維材料

化工新材料“十三五”發展規劃在即,很多具有高技術含量、高價值知識密集和技術密集的新型材料,在社會建設中能夠發揮出無線的潛力。這些新材料與傳統的材料相比,在質量上更加的輕便,在性能上的更加的好,在功能上更加的強大,附加值更加的高。那么何為化工新材料,化工新材料是指一些包含高性能纖維復核材料,這些才能夠在國防軍工、航空航天、新能源及高科技產業中應用廣泛,同時化工新材料在建筑、通信、機械、環保以及海洋開發中用途更大。有專家指出,全球纖產量在近十年內的長幅為3%,而高性能的纖維在全球范圍內產量增長能夠達到30%,也就是說,在未來的幾年間是高性能纖維發展的黃金期[4]。

2.2.2 聚酰亞胺

有機高分子材料也是化工新材料的另一類,與傳統的高分子材料相比,聚酰亞胺的綜合性比較強,特點突出。聚酰亞胺作為一種特種工程材料,已廣泛應用在航空、航天、微電子、分離膜、納米、液晶、激光等領域。在物理性質上,耐高溫達 400℃以上,長期使用溫度范圍-200~300℃,熔點特征不明顯。并且該種材料絕緣性能極高。通常情況下,103赫下介電常數為4.0;在化學性質上,聚酰亞胺可以被分為脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亞胺三種。聚酰亞胺,因其在性能和合成方面的突出特點,不論是作為結構材料或是作為功能性材料,其在微電子領域發揮著重要的作用。

3 結語

綜上所述,化工材料科學與工程化工研發領域中的重點內容,提升對于化工材料科學與工程的研發,能夠有效的促進化工領域發展。本文對化工材料科學與工程的發展現狀進行分析,與社會發展趨勢相互結合,研究其在未來的發展方向。在未來,需要對化工材料科學與工程教學中進行創新性人才培養,鼓勵化工新材料的研發,實現科技創造未來。

參考文獻:

[1]劉海定,湯愛濤,潘復生,左汝林.材料科學數據庫的研究現狀及其發展趨勢[J].材料報,2004,09:5-7.

[2]張鈞林.材料科學與工程的學科發展、現狀及人才培養[J].甘肅科技,2008,15:165-168+132.

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關鍵詞 醫用鈦合金;生物活性;專利分析

中圖分類號Q81 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)93-0116-02

近幾年來,鈦合金以其良好的生物相容性、與骨組織相近的彈性模量及在生物環境下優良的抗腐蝕性,在臨床得到了廣泛的應用。然而,醫用鈦合金與骨的結合是一種機械鎖合,植入人體后將長期與組織、細胞或血液直接接觸,它們之間的相互作用將產生各種不同的反應,使各自的功能和性質受到影響,有可能在生物體內發生毒性、炎癥、血栓等反應。因此,材料的生物活性優劣是醫用鈦合金材料研究設計中首先考慮的重要問題。

由圖1可看出,從專利申請數量來看,申請量總體呈現起伏式遞增趨勢,2000年之前的申請量較少,2000年到2011年申請量較2000年前有了較大的增長,這與近十年來生物材料及制品的市場增長率一直保持在30%左右是相吻合的。2008-2009年金融危機帶來的經濟蕭條并未導致各企業對知識產權重視度的下降,相反申請量的增加證明了各實業集團對知識產權重視程度的提高。由圖2可看出,排名前四的申請人所屬國家依次為美國、日本、中國、瑞典。美國的申請人量較其它三個國家有較大的差距,可見美國對該領域具有極大的重視程度。中國申請人數量與位于第二位的日本相差很小,說明醫用鈦合金生物活性研究在中國已經受到比較廣泛的重視,進入發展通道。

2提高生物活性的鈦合金表面改性

2.1鈦合金表面形貌的改變

表面形貌改變的方法通常有機械方法和化學蝕刻法。機械方法即采用噴砂、液體射流、離子束轟擊等方式對材料表面進行粗糙、多孔化處理。US5236459A公開使用高壓液體射流從植入物表面除去一部分金屬,從而形成具有“錨定區”的植入物表面的方法,其中“錨定區”的直徑可在0.5mm~1.5mm之間變化,該“錨定區”為骨組織提供了良好生長的環境?;瘜W蝕刻法即將植入體合金在一定條件下與通常為酸的蝕刻溶液接觸移除部分從而得到粗糙表面的技術。EP10159872A公開將Ti6Al4V合金與質子濃度至少0.8N、氯離子濃度至少1N的蝕刻溶液接觸一定時間,溶液溫度20至100℃,由此可形成多個獨立地具有約200nm~10μm的直徑的表面特征。

2.2表面涂層技術

表面涂層的方法有很多,主要包括等離子噴涂,激光熔覆、電泳沉積法,離子束濺射法、微弧氧化法等。目前研究較多的表面涂層種類是,羥基磷灰石涂層、二氧化鈦涂層、磷酸鈣涂層、鈦酸鹽涂層。

羥基磷灰石分子式為Ca10(PO4)6(OH)2。其與人體骨中骨磷灰石的晶體結構相似,含有人體組織所必需的鈣和磷元素,且不含有其他有害元素,植入體內后,在體液的作用下,鈣和磷會游離出材料表面,被機體組織吸收,并能與人體骨骼組織形成化學鍵結合,長出新的組織。US2003099762 A1公開一種植入物涂層,包括:位于植入物上的第一層,具有第一熱膨脹系數,包括一種選自氧化物、氮化物、硼化物、碳化物和兩種或多種物質混合物的材料;和位于第一層上的第二層,具有第二熱膨脹系數,包括一種結晶度大于約90%的磷灰石和一種在體液中是惰性的粘合劑;其中該第一和第二熱膨脹系數之差小于或等于約1×10-6/℃。磷灰石選自羥磷灰石,氟磷灰石,羥氟磷灰石,和兩種或多種磷灰石的組合。第一層起到第二層和金屬基片之間反應障的作用,第二層為植入物表面上骨的加速生長提供生物活性。EP2316499A1公開在具有粗糙表面的待植入物區域,通過熱噴涂方法使該粗糙區域具有包含羥基磷灰石的陶瓷涂層;銀的殺生物離子吸收在該陶瓷涂層中,并在植入后逐漸浸出到體液中。羥基磷灰石提高了骨頭重新長入到該植入物中的能力,同時該銀離子抑制了感染。

二氧化鈦涂層具有化學性質穩定、耐腐蝕和血液相容性好等特點。CN102100926A公開以經表面活性劑改性的單分散聚苯乙烯球為模板,無機鈦鹽水溶液為前驅液,制成處理溶液;以純鈦或者鈦合金作為基體,將純鈦或者鈦合金浸沒于處理溶液中,保持處理溶液溫度在60℃~120℃、24h~50h,其中至少0.25h~2h同時以紫外光照射并且所述的基體在60℃~100℃的處理溶液中浸泡;將浸泡后的基體取出,浸入能溶解聚苯乙烯的有機溶劑中浸泡去除聚苯乙烯后,再在去離子水中浸泡晶化,完成薄膜的沉積。該發明以單分散聚苯乙烯球為模板,廉價無機鈦鹽為原料,在低溫下通過水解-溶膠法制備了自組裝納米晶二氧化鈦微膠囊生物薄膜,薄膜該良好的生物活性。

對于磷酸鈣涂層, CN101927034A公開了一種涂覆有摻鍶聚磷酸鈣涂層的骨修復用植入體及其制備方法,包括:將150-300目之間的摻鍶聚磷酸鈣粉料用等離子噴涂設備吹噴掠過等離子焰噴涂在鈦金屬基體表面形成涂層,鈦金屬基體表面充分涂覆后,自然冷卻即為植入體材料初級產品;植入體材料初級產品清洗干燥后,于700℃~800℃下保溫退火,充分退火后緩慢冷卻,即為制備的植入體產品。本發明公開的植入體具有更好的生物活性,有促成骨細胞生長和促血管化功能,能夠改善植入體和組織間的界面相容性,促進骨性結合??捎米鞴切迯筒牧虾涂谇谎婪N植體,并易于商業化推廣。

對于鈦酸鹽涂層, CN1709521A 公開在鈦或鈦合金表面原位自生鈦酸鉀晶須生物活性涂層的方法,該方法采用Ti-Mo等鈦合金為基體材料,經表面清理后用氫氟酸腐蝕,最后用由硝酸和鹽酸按公知比例配制的混合酸鈍化除雜,待用;將固體粉狀K2CO3與TiO2按摩爾比為1:2~1:6混合均勻后,采用丙酮將混合粉包覆在經預處理后的鈦合金基體表面,然后放于干燥箱中干燥,最后放入箱式電阻爐中隨爐升溫到800℃~1200℃煅燒,保溫0.8h~2h后降溫到200~600℃時取出剝去包覆層,即在鈦合金基體的表面原位自生一層鈦酸鉀晶須生物活性涂層。

隨著醫用鈦合金應用的不斷深入,一些新的表面改性方法也不斷涌現。包括氟磷灰石涂層、六鈦酸鉀涂層、大分子蛋白質涂層等。上述涂層技術分別根據醫用鈦合金的物理化學性質、生化效應等特性開發設計,并在實踐中取得了一定的效果。相關專利可參考EP1740128A1、WO2008074175A2等。

3 結論

通過以上專利性分析可以看到,表面改性技術在提高醫用鈦合金生物活性方面有著廣泛的應用,其改性方法及改性涂層種類呈多元化發展趨勢。隨著經濟全球化進程加快,專利在社會發展中所起的作用日益凸現出來,人們對專利的重視度也日益增長,中國在該領域的研究方面也取得了長足進步,無論是申請量還是研究技術分布方面都呈現較快發展勢頭,但我們仍要看到與該領域傳統強國的差距,進一步深化研究,增強專利保護意識,促進醫用合金技術的發展,為保障人類身體健康做出更大的貢獻。

參考文獻

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1生物醫用復合材料組分材料的選擇要求

生物醫用復合材料根據應用需求進行設計,由基體材料與增強材料或功能材料組成,復合材料的性質將取決于組分材料的性質、含量和它們之間的界面。常用的基體材料有醫用高分子、醫用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸鈣基或其他生物陶瓷、醫用不銹鋼、鈷基合金等醫用金屬材料;增強體材料有碳纖維、不銹鋼和鈦基合金纖維、生物玻璃陶瓷纖維、陶瓷纖維等纖維增強體,另外還有氧化鋯、磷酸鈣基生物陶瓷、生物玻璃陶瓷等顆粒增強體。

植入體內的材料在人體復雜的生理環境中,長期受物理、化學、生物電等因素的影響,同時各組織以及器官間普遍存在著許多動態的相互作用,因此,生物醫用組分材料必須滿足下面幾項要求:(1)具有良好的生物相容性和物理相容性,保證材料復合后不出現有損生物學性能的現象;(2)具有良好的生物穩定性,材料的結構不因體液作用而有變化,同時材料組成不引起生物體的生物反應;(3)具有足夠的強度和韌性,能夠承受人體的機械作用力,所用材料與組織的彈性模量、硬度、耐磨性能相適應,增強體材料還必須具有高的剛度、彈性模量和抗沖擊性能;(4)具有良好的滅菌性能,保證生物材料在臨床上的順利應用。此外,生物材料要有良好的成型、加工性能,不因成型加工困難而使其應用受到限制。

2生物醫用復合材料的研究現狀與應用

2.1陶瓷基生物醫用復合材料

陶瓷基復合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體,通過不同方式引入顆粒、晶片、晶須或纖維等形狀的增強體材料而獲得的一類復合材料。目前生物陶瓷基復合材料雖沒有多少品種達到臨床應用階段,但它已成為生物陶瓷研究中最為活躍的領域,其研究主要集中于生物材料的活性和骨結合性能研究以及材料增強研究等。

Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就開始了臨床應用研究,但它與生物硬組織的結合為一種機械的鎖合。以高強度氧化物陶瓷為基材,摻入少量生物活性材料,可使材料在保持氧化物陶瓷優良力學性能的基礎上賦予其一定的生物活性和骨結合能力。將具有不同膨脹系數的生物玻璃用高溫熔燒或等離子噴涂的方法,在致密Al2O3陶瓷髖關節植入物表面進行涂層,試樣經高溫處理,大量的Al2O3進入玻璃層中,有效地增強了生物玻璃與Al2O3陶瓷的界面結合,復合材料在緩沖溶液中反應數十分鐘即可有羥基磷灰石的形成[2]。為滿足外科手術對生物學性能和力學性能的要求,人們又開始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷與生物玻璃的復合研究,以使材料在氣孔率、比表面積、生物活性和機械強度等方面的綜合性能得以改善。近年來,對羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)復合材料的研究也日益增多[3,4]。30%HA與70%TCP在1150℃燒結,其平均抗彎強度達155MPa,優于純HA和TCP陶瓷,研究發現HA-TCP致密復合材料的斷裂主要為穿晶斷裂,其沿晶斷裂的程度也大于純單相陶瓷材料。HA-TCP多孔復合材料植入動物體內,其性能起初類似于β-TCP,而后具有HA的特性,通過調整HA與TCP的比例,達到滿足不同臨床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末與HA制備而成的復合材料,植入兔骨中8周后取出,骨質與復合材料之間的剪切破壞強度達27MPa,比純HA陶瓷有明顯的提高。

生物醫用陶瓷材料由于其結構本身的特點,其力學可靠性(尤其在濕生理環境中)較差,生物陶瓷的活性研究及其與骨組織的結合性能研究,并未能解決材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增強研究成為另一個研究重點,其增強方式主要有顆粒增強、晶須或纖維增強以及相變增韌和層狀復合增強等[3,5~7]。當HA粉末中添加10%~50%的ZrO2粉末時,材料經1350~1400℃熱壓燒結,其強度和韌性隨燒結溫度的提高而增加,添加50%TZ-2Y的復合材料,抗折強度達400MPa、斷裂韌性為2.8~3.0MPam1/2。ZrO2增韌β-TCP復合材料,其彎曲強度和斷裂韌性也隨ZrO2含量的增加而得到增強。納米SiC增強HA復合材料比純HA陶瓷的抗彎強度提高1.6倍、斷裂韌性提高2倍、抗壓強度提高1.4倍,與生物硬組織的性能相當。晶須和纖維為陶瓷基復合材料的一種有效增韌補強材料,目前用于補強醫用復合材料的主要有:SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2、HA纖維或晶須以及C纖維等,SiC晶須增強生物活性玻璃陶瓷材料,復合材料的抗彎強度可達460MPa、斷裂韌性達4.3MPam1/2,其韋布爾系數高達24.7,成為可靠性最高的生物陶瓷基復合材料。磷酸鈣系生物陶瓷晶須或纖維同其它增強材料相比,不僅不影響材料的增強效果,而且由于其具有良好的生物相容性,與基體材料組分相同或相近,不會影響到生物材料的性能。HA晶須增韌HA復合材料的增韌補強效果同復合材料的氣孔率有關,當復合材料相對密度達92%~95%時復合材料的斷裂韌性可提高40%。

2.2高分子基生物醫用復合材料