時(shí)間：2023-12-09 17:27:14
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碳納米材料是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，隨著人們對(duì)碳納米材料研究的深入，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也在拓展，本書(shū)綜述了在碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景、研究進(jìn)展以及面臨的主要挑戰(zhàn)。
第1部分 介紹了碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，含第1-11章：1.碳納米材料在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用前景，基于納米柱、納米金剛石以及納米炸彈的物理化學(xué)性質(zhì)，2.作為藥物載體的碳納米材料；3.功能性碳納米材料在光熱療法、細(xì)胞毒性以及藥物傳遞中的應(yīng)用；4.具有特殊結(jié)構(gòu)的碳納米管在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用；5.水溶性的陽(yáng)離子型富勒烯衍生物的光動(dòng)力治療；6.基于碳納米管場(chǎng)發(fā)射X射線的微焦點(diǎn)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用；7.義齒基托材料：納米管/聚合丙烯酸甲酯復(fù)合樹(shù)脂；8.石墨烯在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；9.仿生石墨烯納米傳感器；10.功能性碳納米點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；11.納米金剛石材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。第2部分 介紹了納米科技在生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用：從碳納米材料到仿生體系，含第12-18章：12.三維碳納米結(jié)構(gòu)的仿生工程；13.Janus納米結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用；14.蛋白質(zhì)納米圖案構(gòu)筑；15.水溶膠粘合劑的仿生設(shè)計(jì)：從化學(xué)到應(yīng)用，16.利用仿生膜測(cè)量脂質(zhì)雙分子層的滲透率；17.用于藥物檢測(cè)的熒光納米傳感器；18.仿生表面細(xì)胞工程。
本書(shū)的第一作者M(jìn)ei Zhang是美國(guó)Case Western Reserve University的研究人員，主要從事碳納米材料方面的研究，在Science等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表過(guò)多篇論文。本書(shū)可作為生物醫(yī)藥工程以及材料科學(xué)與工程等相關(guān)專業(yè)研究人員的參考書(shū)。
王兆剛，博士研究生
（中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所）
【關(guān)鍵詞】智能高分子材料；智能給藥系統(tǒng)；應(yīng)用；發(fā)展前景
中圖分類(lèi)號(hào)：TB381文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-0278(2012)02-106-01
智能高分子材料是一種新型的現(xiàn)代高分子材料，又名智能聚合物、環(huán)境敏感性化和物等，它隨著外界環(huán)境等影響因素的變化而發(fā)生自身性能的改變，比如在溫度、壓力、磁場(chǎng)等不同因素影響下，其外在形狀、電場(chǎng)、面積大小等隨之做出相應(yīng)改變，來(lái)適應(yīng)不同環(huán)境的變化，，是一種新型的現(xiàn)代化的智能應(yīng)用材料。隨著科技的發(fā)展，智能高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，不但在建筑工程、化工、高科技領(lǐng)域得到充分發(fā)展體現(xiàn)，近年來(lái)，智能高分子材料被越來(lái)越多地應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別體現(xiàn)智能給藥系統(tǒng)的應(yīng)用上，預(yù)示著良好的發(fā)展前景。智能高分子材料具體可分為合成智能高分子材料、半合成智能高分子材料、天然智能高分子材料，下面，我們具體對(duì)三種不同類(lèi)型的高分子材料在智能給藥系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析探究。
一、合成智能高分子材料
合成高分子材料之一是智能高分子凝膠，它是由三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物和低分子介質(zhì)組成的多元體系結(jié)構(gòu)的一直合成智能高分子，隨著外界環(huán)境因素的變化而變化，體現(xiàn)在體積大小上的收縮、持續(xù)或間斷的變化，具有良好的收縮和溶脹的性能。因此在智能給藥系統(tǒng)中，發(fā)揮其自我調(diào)節(jié)和反饋的功能，智能高分子凝膠粒具有感應(yīng)溫度、血糖、磁場(chǎng)等性能，并在身體狀態(tài)良好的情況下保持收縮狀態(tài)，當(dāng)其收到病情信號(hào)時(shí)，體積膨脹從而擴(kuò)散到身體病變部位，擴(kuò)散藥物以便達(dá)到良好的治療功效，對(duì)智能給藥系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)和促進(jìn)作用；此外，可生物降解的聚酯類(lèi)是合成智能高分子材料的另一種重要應(yīng)用，同樣在醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，在智能給藥系統(tǒng)中，由于可生物降解的聚酯類(lèi)具有可生物降解、化學(xué)穩(wěn)定性高、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，大量被用于注射給藥系統(tǒng)中，并且在腫瘤藥物治療中，可生物降解的聚酯類(lèi)相對(duì)于其它游離藥物具有減緩腫瘤生長(zhǎng)等功效，有效地解決了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域許多棘手的難題，在智能給藥系統(tǒng)中更是得到了充分體現(xiàn)和發(fā)展。
二、半合成智能高分子材料
半合成智能高分子材料作為智能高分子材料的一個(gè)重要組成部分，具有毒性小、粘度大、溶解度高等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地控制藥物在人體的釋放速度，增加藥物吸收程度、降低了藥物毒副作用提高藥效等，對(duì)治療各種疾病起到良好的促進(jìn)作用，因而被廣泛地應(yīng)用到緩釋藥物制劑的研發(fā)和利用中，發(fā)揮了其在智能給藥系統(tǒng)中的重要作用。比如，在智能給藥系統(tǒng)中，蛋白質(zhì)或肽類(lèi)藥物既可以在保持其生物活性的同時(shí)，又提高了載藥量，是一種適合在腸道定向給藥的特殊蛋白質(zhì)藥物遞送系統(tǒng)，最大限度的降低了藥物降解，起到了提高藥效等作用。此外，對(duì)于心臟病等疾病，利用半合成智能高分子材料設(shè)計(jì)一種時(shí)控型的藥物釋放系統(tǒng)，按照藥理學(xué)和患者病情定量給藥，從而發(fā)揮其藥效和并起到良好的預(yù)防作用。
三、天然智能高分子材料
相對(duì)于合成和半合成高分子材料，天然智能高分子材料特別具有良好的生物溶解性、天然無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域特別是智能給藥系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛和發(fā)展前景寬廣的一種智能高分子材料。具體表現(xiàn)為殼聚糖、海藻酸鹽、明膠三種類(lèi)別。殼聚糖具有良好的生物降解性和溶解性、生物活性、粘附性等多種優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到結(jié)腸定位系統(tǒng)、緩控釋、蛋白多肽等給藥系統(tǒng)中，并且殼聚糖可進(jìn)行交聯(lián)。酯化等多種化學(xué)改性，從而研究制成具有不同特性的殼聚糖衍生物，并通過(guò)各種研發(fā)，研制了各種殼聚糖凝膠給藥系統(tǒng)，提升了其在智能給藥系統(tǒng)中的地位，大大擴(kuò)展了其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，具有良好的發(fā)展前景；其次，海藻酸鹽在智能給藥系統(tǒng)中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在與蛋白藥物領(lǐng)域的結(jié)合，通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)的作用，提高蛋白物的活性，制成各種蛋白質(zhì)藥物給要系統(tǒng)，提高了蛋白質(zhì)藥物的生物利用度，更加有利于患者治療；再次，利用明膠和葡聚糖半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研制成的脂質(zhì)微球，是一種雙重刺激響應(yīng)的半互穿網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)對(duì)于治療多種復(fù)雜疾病具有良好的功效，在控制明膠相變溫度變化的前提下，研制的半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠,具有特殊的控制脂質(zhì)微球降解的功效，此外，脂質(zhì)微球從凝膠中釋放的基礎(chǔ)是A-糜蛋白酶和葡聚糖酶同時(shí)存在的情況下，因此這種可生物降解的水凝膠構(gòu)成的半互穿網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域很有發(fā)展?jié)摿? 不但阻止了單一酶存在導(dǎo)致的藥物快速降解負(fù)面影響， 而且當(dāng)在兩種酶同時(shí)存在時(shí), 藥物才能從脂質(zhì)微球中釋放出來(lái), 從而起到了藥物緩控釋釋放的效果，從而實(shí)現(xiàn)智能給藥系統(tǒng)對(duì)于疾病的綜合治理，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的發(fā)展前景。
四、結(jié)語(yǔ)
伴隨著現(xiàn)代社會(huì)高科技的迅猛發(fā)展，智能高分子材料作為一種新型的、發(fā)展前景巨大的應(yīng)用材料，已經(jīng)普及到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域和發(fā)展事業(yè)，不僅體現(xiàn)在國(guó)外的良好的發(fā)展前景，目前，在我國(guó)，智能高分子作為一種高科技研發(fā)、具有多樣性和復(fù)雜性的智能材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更是得到了長(zhǎng)足和充分體現(xiàn)，對(duì)于在治療各種疾病，制備多種給藥系統(tǒng)的應(yīng)用上發(fā)揮了重要作用。隨著智能高分子材料研究的不斷深入，并且通過(guò)各個(gè)領(lǐng)域的合作交流，智能高分子材料越發(fā)朝著信息化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，更加智能化的透析病理生理，制備兼具多種功能的智能釋放藥物系統(tǒng)，在我國(guó)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域必將得到充分、長(zhǎng)足的發(fā)展運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]張勝蘭,楊慶等.智能材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)紡織大學(xué)學(xué)報(bào),2000(03).
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【關(guān)鍵詞】生物材料 玻璃陶瓷 應(yīng)用
一、生物材料
生物材料又可以叫做生物技術(shù)。它是運(yùn)用生物學(xué)和工程學(xué)的原理，根據(jù)生物的材料、生物所持有的特有功能組建成具有特定性狀的生物新品種，生物材料是在分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，不僅僅包括基因工程、細(xì)胞工程、還有發(fā)酵工程，他們之間互相聯(lián)系，其中最主要的是以基因工程為基礎(chǔ)的。我們只有投入到生物材料的研究，才能讓給我們做出更大的貢獻(xiàn)。
二、生物材料玻璃陶瓷的分類(lèi)和特點(diǎn)
（一）生物材料的分類(lèi)。在醫(yī)學(xué)中最早出現(xiàn)的生物材料是醫(yī)用的金屬材料，隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，生物材料的不斷發(fā)展，現(xiàn)在生物材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中生物材料主要包括醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料和醫(yī)用生物玻璃陶瓷這三方面。特別對(duì)于生物玻璃陶瓷，由于生物玻璃陶瓷具有良好的生物相容性和很好的力學(xué)性能而受到人們的喜愛(ài)。而且它的光澤與人類(lèi)骨骼的有很高的相似度，所以不易發(fā)生臟化的現(xiàn)象，十分適合于填補(bǔ)人體的空洞，填補(bǔ)缺失的牙冠和遮蓋的牙面等。
（二）生物玻璃陶瓷的分類(lèi)和特點(diǎn)。生物玻璃陶瓷現(xiàn)在可以主要分為三類(lèi)：惰性玻璃陶瓷、可降解陶瓷、生物活性陶瓷。在這三類(lèi)的應(yīng)用中惰性玻璃陶瓷這種材料在植入到人體后不容易引起周?chē)M織和全身明顯的化學(xué)和生物反應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)它具有良好的力學(xué)性能，持久的的抗腐蝕性和耐磨性。但是由于它的彈性模量較骨非常高，所以他的生物力學(xué)的相容性差，而且容易出現(xiàn)脆性斷裂。
第二種是生物可降解陶瓷，這種玻璃陶瓷在植入人體的組織后不引起任何不良的組織反應(yīng)，能夠很好地被新生的組織所取代。但是該種生物材料的玻璃陶瓷強(qiáng)度低而且比較脆，因此在使用的時(shí)候不適合用于支撐比較重的部位，因?yàn)檫@些比較重的部位的彎曲力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力傳遞到植入體以后會(huì)導(dǎo)致植入體的斷裂。第三種是生物活性陶瓷，這種生物材料在植入到體內(nèi)后會(huì)與周?chē)慕M織發(fā)生生物和化學(xué)反應(yīng)，從而能夠很好地使得植入體與組織間形成生物的結(jié)合。這種生物材料的陶瓷玻璃不僅對(duì)人體無(wú)害，而且與骨組織的親和性好，還能與周?chē)墓墙M織牢固結(jié)合。
三、生物玻璃陶瓷應(yīng)用方面的優(yōu)點(diǎn)
（一）生物玻璃陶瓷的獨(dú)特屬性。生物玻璃陶瓷要比普通窗玻璃含有較多的鈣和磷，正是基于此能與骨自然牢固地發(fā)生化學(xué)的結(jié)合，而且它具有獨(dú)特的屬性，能在植入的部位迅速而且穩(wěn)定的發(fā)生一系列的表面反應(yīng)，導(dǎo)致含碳酸鹽基磷灰石層的最終形成。此外，生物玻璃陶瓷的生物相容性很好，這些材料在植入體后，不會(huì)發(fā)生較多的不良反應(yīng)。
（二）生物材料玻璃陶瓷最合適的運(yùn)用部位。在人體發(fā)生無(wú)排斥的炎性及組織壞死等反應(yīng)并能與骨形成骨性的結(jié)合，而且骨結(jié)合的強(qiáng)度大，界面結(jié)合能力非常好，并且相對(duì)來(lái)說(shuō)成骨快。因此目前這種生物材料的玻璃陶瓷適合用于耳小骨的修復(fù)，同時(shí)對(duì)恢復(fù)聽(tīng)力也具有良好得效果，但是由于這種生物材料的玻璃強(qiáng)度低，所以只能用于對(duì)人體來(lái)說(shuō)受力不大的部位。不管怎么樣生物活性玻璃的多孔材料在用作骨組織工程支架方面具有很好的發(fā)展前景。
四、生物玻璃材料在應(yīng)用中的改進(jìn)
我們都知道生物玻璃陶瓷在生物醫(yī)用領(lǐng)域具有極大的優(yōu)越性，但是，它在力學(xué)性能方面還存在一定不足，尤其是陶瓷本身的脆性較大，疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性較低，鑒于這種情況不能應(yīng)用于復(fù)雜的應(yīng)力承載的環(huán)境中。所以為了獲得能夠更加滿足要求的生物玻璃陶瓷材料，我們必須開(kāi)發(fā)增加韌性和強(qiáng)度的方法，使得更適合人類(lèi)的使用和發(fā)展。當(dāng)前增韌增強(qiáng)的方法主要有粒子增韌、纖維增韌、層狀復(fù)合增韌、生物性玻璃陶瓷涂層等。
（一）粒子增韌。玻璃陶瓷的粒子增韌是利用生物玻璃陶瓷和其它顆粒的復(fù)合方法來(lái)提高強(qiáng)度，這種方法應(yīng)用最廣，因?yàn)槠涔に嚨倪^(guò)程比較簡(jiǎn)單。我們通常通過(guò)在玻璃陶瓷中添加納米顆粒來(lái)提高材料的強(qiáng)度和韌性。
（二）纖維增韌。纖維增強(qiáng)增韌陶瓷復(fù)合材料是在陶瓷材料中添加纖維類(lèi)材料來(lái)提高強(qiáng)度，其增韌機(jī)理主要是因模量的不同引起載荷的轉(zhuǎn)移、微裂紋的增韌、裂紋的偏轉(zhuǎn)、纖維的脫粘和纖維的拔出等情況。在軸向的應(yīng)力作用下，纖維增強(qiáng)陶瓷基體復(fù)合材料的斷裂包括基體的開(kāi)裂、基體的裂紋逐漸向纖維和基體間的界面不斷擴(kuò)散、纖維脫粘、纖維的斷裂和纖維的拔出等復(fù)雜的過(guò)程。
（三）層狀復(fù)合增韌。玻璃陶瓷的層狀復(fù)合增韌主要是從自然界中的珍珠類(lèi)材料獲得的啟示。因?yàn)檎渲轭?lèi)的材料鈣所占的比重大，所以鑒于此可以克服陶瓷材料的脆性，采用層狀的結(jié)構(gòu)，然后加入延性材料，從而制得層狀復(fù)合材料。
（四）生物活性玻璃陶瓷的涂層增韌。這種增韌方法是把生物的活性材料涂覆在金屬基體上，這樣得到的復(fù)合材料不僅僅具有基體金屬的強(qiáng)度和韌性，而且又具有生物活性材料優(yōu)良的生物活性和生物相容性，這種生物材料的玻璃陶瓷在植入到人體后，可以在短期內(nèi)與人體的組織形成良好的生物結(jié)合。這種增韌方式的金屬基體主要包括不銹鋼、鈦合金等等。
五、結(jié)束語(yǔ)
生物材料玻璃陶瓷應(yīng)用的廣闊前景是我們不斷進(jìn)行研究的動(dòng)力，隨著科技的不斷發(fā)展，我們的醫(yī)學(xué)水平亟待提高，而且我們要向著更加人性化，符合人類(lèi)的人體方向不斷發(fā)展，讓更加適應(yīng)人的水平，以人性化為準(zhǔn)則，發(fā)展更新的生物玻璃陶瓷。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；動(dòng)物疾病防控
中圖分類(lèi)號(hào)：S858文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1007-273X（2018）04-0012-02
當(dāng)前國(guó)際動(dòng)物疫病現(xiàn)狀呈現(xiàn)復(fù)雜化，形勢(shì)不容樂(lè)觀。新興復(fù)合型科技研究產(chǎn)物應(yīng)用于動(dòng)物疾病的診斷、治療預(yù)防等環(huán)節(jié)迫在眉睫。納米材料及技術(shù)由于具有新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，已被研究應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域。納米材料具有其獨(dú)特的功能和優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多研究人員將納米技術(shù)引入到動(dòng)物疾病防控領(lǐng)域，如致病菌的快速檢測(cè)、疾病的診治等方面，并己取得了一定的效果。
1納米材料及納米技術(shù)研究概況
1.1納米材料特點(diǎn)
納米材料主要表現(xiàn)為表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。實(shí)際應(yīng)用效果包括表面積大、表面活性高、催化效率高、安全性穩(wěn)定、吸附能力優(yōu)良、低毒性等特點(diǎn)。
1.2納米材料研究進(jìn)展
納米材料是納米科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是納米科技最為重要的研究對(duì)象。納米材料在生物醫(yī)學(xué)中檢測(cè)診斷、藥物治療以及健康預(yù)防方面均取得了一定的發(fā)展。軍事醫(yī)學(xué)院邱志剛[1]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水中的納米氧化鋁可以促使耐藥基因從大腸桿菌轉(zhuǎn)入沙門(mén)氏菌的效率提高200倍。即使以往很難發(fā)生耐藥基因轉(zhuǎn)移的不同種類(lèi)細(xì)菌，在氧化鋁納米粒子的作用下耐藥基因也發(fā)生了轉(zhuǎn)移。由此可見(jiàn)，應(yīng)用氧化鋁納米粒子大大加快了細(xì)菌獲取耐藥基因的速度。
1.3納米技術(shù)
納米技術(shù)是在納米尺度下對(duì)物質(zhì)進(jìn)行制備、研究。在藥物研究領(lǐng)域，由于納米材料和納米產(chǎn)品性質(zhì)的特異性和優(yōu)越性，用該技術(shù)建立新的藥物控釋系統(tǒng)可起到提高藥物在體內(nèi)的吸收效果、改善藥物的輸送、替代病毒載體、催化藥物化學(xué)反應(yīng)的作用。研究引入了微型領(lǐng)域，為尋找和開(kāi)發(fā)新獸藥、結(jié)合轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于動(dòng)物試驗(yàn)研究[2]，研制合成理想的藥物提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
2納米材料在動(dòng)物疾病防治中的應(yīng)用
隨著生命科學(xué)、生物信息學(xué)等新興復(fù)合型學(xué)科的迅速發(fā)展，納米材料借助其特殊的結(jié)構(gòu)效應(yīng)在動(dòng)物疾病防治領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。醫(yī)學(xué)起源于疾病診斷，對(duì)動(dòng)物疾病沒(méi)有很好的診斷就不可能有很好的預(yù)防和治療。目前隨著科技的發(fā)展，動(dòng)物疾病診斷技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，各種檢驗(yàn)診斷手段、儀器已是各式各樣。利用納米材料的特性去化驗(yàn)檢測(cè)樣品材料，可借助納米材料極高的傳感靈敏效應(yīng)對(duì)疾病進(jìn)行早期診斷，便于疾病防治。
2.1納米分子信息成像和診斷
分子信息影像是生物醫(yī)學(xué)和分子診斷學(xué)中的一門(mén)重要學(xué)科，可用于檢測(cè)，考察機(jī)體內(nèi)外組織中的分子細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變化[3，4]。而納米探針由于具有高亮、光學(xué)穩(wěn)定、光譜吸收范圍廣等特點(diǎn)，可用于定量準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)生物機(jī)體內(nèi)部分子的理想工具，連接于小分子的肽、抗體以及核酸分子來(lái)進(jìn)行疾病檢測(cè)，靶向定位于目標(biāo)細(xì)胞分子內(nèi)部。Wu等[5]研究發(fā)現(xiàn)，基于量子點(diǎn)的腫瘤標(biāo)記Her2的免疫熒光標(biāo)記，比常規(guī)熒光染料標(biāo)記不同的靶細(xì)胞表面受體、細(xì)胞骨架、核抗原和其他細(xì)胞器更有效。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了生物結(jié)合的膠體量子點(diǎn)在細(xì)胞標(biāo)記、細(xì)胞示蹤、DNA檢測(cè)和體內(nèi)成像方面很有價(jià)值。Gao等[6]進(jìn)行了體內(nèi)量子點(diǎn)成像和腫瘤定位的動(dòng)物研究，觀察到量子點(diǎn)在肝、脾、腦、心、腎和肺中的吸收、滯留和分布有逐漸減少的規(guī)律，在裸鼠前列腺癌異種移植瘤的研究中，量子點(diǎn)在瘤組織內(nèi)特異性蓄積呈現(xiàn)出亮紅色。
2.2納米金及其檢測(cè)技術(shù)
納米金即指金的微小顆粒。其直徑在1～100nm，具有高電子密度介電特性和催化作用?？膳c多種生物大分子結(jié)合，且不影響其生物活性。新型的納米抗菌復(fù)合材料具有作為新的抗菌劑或者是抗菌包裝材料的高效傷口敷料的可行性[7]，可以用作高效的抗微生物制劑在生物應(yīng)用中具有廣闊的發(fā)展前景。納米金PCR是基于常規(guī)PCR基礎(chǔ)上，結(jié)合納米技術(shù)而發(fā)展起的新型檢測(cè)技術(shù)。劉陽(yáng)等[8]根據(jù)副溶血弧菌（VP）的toxR基因序列，設(shè)計(jì)一對(duì)特異性引物，建立納米金PCR檢測(cè)方法，結(jié)果表明能擴(kuò)增得到與試驗(yàn)設(shè)計(jì)相符的208bp（VP）的特異性條帶，且與其他細(xì)菌無(wú)交叉反應(yīng)。與普通PCR法進(jìn)行比較，該方法檢測(cè)靈敏度比普通PCR高10倍。而與傳統(tǒng)的細(xì)菌分離鑒定法相比，納米金PCR檢測(cè)大大提高檢測(cè)效率且具有靈敏度高、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
2.3作為藥物運(yùn)輸載體
和傳統(tǒng)的注射或口服給藥途徑不同，運(yùn)用納米材料可定點(diǎn)靶向進(jìn)行藥物運(yùn)輸，對(duì)于藥物劑量控制和疾病的預(yù)防及治療具有重要意義。使用納米材料運(yùn)輸藥物可有效提升藥物運(yùn)輸效率，降低毒性反應(yīng)。越來(lái)越多的科研人員開(kāi)始關(guān)注并構(gòu)建用于藥物輸送的納米載體，這些藥物載體在腫瘤疾病的診斷治療中具有廣闊的前景。如Chen等[9]將pH敏感材料環(huán)糊精和低分子量的聚乙烯亞胺整合成納米載體，并負(fù)載寡聚核酸，該載體可以有效地轉(zhuǎn)染肺腺癌細(xì)胞，并對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有良好的抑制作用[10]。
3展望
組織工程
組織工程技術(shù)提供了一種嶄新的修復(fù)組織和制造器官的手段，發(fā)展具有生物相容性和生物活性的生物支架材料是組織工程與骨修復(fù)技術(shù)需要解決的重要課題之一。以聚吡咯、聚苯胺為代表的導(dǎo)電高分子材料具有電刺激響應(yīng)性，不但可以存儲(chǔ)信息和能量，而且可調(diào)控細(xì)胞增值和分化，表現(xiàn)出多種智能功能，因此在神經(jīng)和心肌組織工程中具有潛在的應(yīng)用前景。目前聚吡咯在組織工程領(lǐng)域已經(jīng)取得了較好的成果，而針對(duì)聚苯胺的研究工作則相對(duì)進(jìn)展較慢，主要原因在于單純的聚苯胺材料不可降解，長(zhǎng)期存在體內(nèi)會(huì)造成炎癥反應(yīng)。因此聚苯胺在體內(nèi)的生物相容性是組織工程中研究的重點(diǎn)。Li用明膠改性聚苯胺以增強(qiáng)其生物相容性，并在復(fù)合材料表面培養(yǎng)小鼠心肌細(xì)胞H9c2，發(fā)現(xiàn)改性后的復(fù)合材料有利于細(xì)胞的黏附和增值。Molamma等利用電紡絲技術(shù)合成聚苯胺/聚乳酸納米纖維，用于培養(yǎng)神經(jīng)干細(xì)胞，結(jié)果顯示該復(fù)合材料具有神經(jīng)軸突生長(zhǎng)活性，從而定向誘導(dǎo)組織器官的再生修復(fù)。Fryczkowski等采用同樣的方法合成了聚苯胺/聚羥基丁酸鹽納米纖維，該材料在組織工程中也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在國(guó)內(nèi)，陳學(xué)思課題組利用苯胺五聚體與生物可降解材料制備嵌段共聚物，在無(wú)需外加電刺激的條件下能顯著促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，極大地提高了材料的生物相容性。而且引入的苯胺低聚體在材料中的可降解部分消失之后，通過(guò)腎臟排出體外，真正達(dá)到達(dá)了可吸收生物材料的要求。目前，聚苯胺在電刺激響應(yīng)性細(xì)胞培養(yǎng)和電活性組織工程支架應(yīng)用方面已經(jīng)顯示出很好的應(yīng)用前景，這對(duì)于未來(lái)生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。
藥物釋放
關(guān)鍵詞 納米點(diǎn) 應(yīng)用
近幾年，射頻磁控濺射制備金屬納米顆粒復(fù)合膜是許多方法中最好方法之一，可以在可控條件下和低溫環(huán)境中獲得均勻的覆蓋薄膜，可以將金屬顆粒均勻分散到半導(dǎo)體襯底中，這樣就比其它方法更能有效的控制金屬含量，而使復(fù)合膜中的金屬量達(dá)到很高的值。也可以用生長(zhǎng)的Au/SiO2一維納米材料作為模板，基于VLS生長(zhǎng)機(jī)制催化生成理想的納米點(diǎn)或者納米線。這種用模板催化方式生長(zhǎng)納米線或者納米點(diǎn)的工藝較其它方法更簡(jiǎn)單。利用模板合成納米結(jié)構(gòu)的方法給我們創(chuàng)造了更好的條件來(lái)控制復(fù)合納米的性質(zhì)，進(jìn)而在納米機(jī)械器件和納米電子制備方面有重要意義。本文淺述了納米點(diǎn)的可能的發(fā)展應(yīng)用前景并初探了自組裝生成Au納米點(diǎn)工藝。
一、復(fù)合材料納米點(diǎn)的發(fā)展應(yīng)用前景
納米點(diǎn)，也稱半導(dǎo)體量子點(diǎn)（納米微晶），是一種比較小的納米微粒。納米微晶的基本性質(zhì)基于本身量子點(diǎn)的量子效應(yīng)，當(dāng)微粒尺寸進(jìn)入到納米級(jí)別時(shí)，將會(huì)引起宏觀量子隧道效應(yīng)、尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，進(jìn)而展現(xiàn)出許許多多不同于宏觀材料的物理化學(xué)性質(zhì)，在生命科學(xué)、量子器件、醫(yī)藥等方面具有非常好的應(yīng)用前景，同時(shí)將對(duì)電子信息技術(shù)、生命科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
（一）在生命科學(xué)中的應(yīng)用
在生命科學(xué)領(lǐng)域納米微晶的主要應(yīng)用前景就是在生物科學(xué)中作熒光探針，傳統(tǒng)的熒光探針激光光譜窄，且不連續(xù)，而納米微晶的激光光譜寬且連續(xù)，顏色可調(diào)，而且量子點(diǎn)的光化學(xué)穩(wěn)定性高，不易分解。同時(shí)納米點(diǎn)很有可能使篩選藥物成為可能。將不同光譜的納米點(diǎn)與不同靶分子的藥物相結(jié)合，就可以一次性檢測(cè)藥物分子。納米點(diǎn)還可以應(yīng)用在醫(yī)學(xué)成像方面。因?yàn)榭梢?jiàn)光只能穿透厚度為毫米級(jí)的組織，而紅外光線則可以穿透厚度為厘米級(jí)的組織，因此我們可將在紅外區(qū)發(fā)光的納米點(diǎn)標(biāo)記到要檢測(cè)組織的組分上，同時(shí)用紅外光激發(fā)，通過(guò)成像的方法來(lái)檢測(cè)組織內(nèi)部的情況，從而達(dá)到診斷的目的。納米點(diǎn)在生物芯片發(fā)展歷程中也可以大顯身手。例如在研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的生物芯片中，盡管生物芯片上有非常非常多的蛋白質(zhì)，可是由于受傳統(tǒng)熒光探針性能的限制，通常一次只能將一種或幾種標(biāo)記了熒光探針的蛋白質(zhì)與生物芯片相作用，從而進(jìn)行檢測(cè)。要研究多個(gè)蛋白質(zhì)就必須重復(fù)操作，降低了效率。如果我們?cè)谛酒膽?yīng)用中引入了納米點(diǎn)情況則可能不同，基本可以做到“很多”對(duì)“很多”。納米微晶還可以應(yīng)用于溶液矩陣，即將不同的納米點(diǎn)或納米點(diǎn)微粒標(biāo)記在每一種生物分子上，并置于溶液中，形成所謂溶液矩陣。進(jìn)行標(biāo)記了的生物分子在溶液狀態(tài)下很容易保持生物分子的正常三維構(gòu)象，從而具備了正常的生物功能，這是其優(yōu)于平面芯片的地方。
（二）半導(dǎo)體納米點(diǎn)的器件應(yīng)用
納米點(diǎn)的生長(zhǎng)工藝及其性質(zhì)成為當(dāng)今納米材料的研究熱點(diǎn)，目前最常用的制備納米點(diǎn)的方法是自組織生長(zhǎng)方式。納米點(diǎn)中較低的態(tài)密度和能級(jí)的尖銳化，導(dǎo)致了納米點(diǎn)的結(jié)構(gòu)對(duì)其中的載流子產(chǎn)生三維量子限制效應(yīng)，從而使其光學(xué)性能和電學(xué)性能發(fā)生了變化，而納米點(diǎn)在正入射情況下才能發(fā)生明顯的帶內(nèi)躍遷。這些性質(zhì)都使納米點(diǎn)在各種光電器件、單電子器件以及其他器件方面具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
納米點(diǎn)復(fù)合材料及納米點(diǎn)激光器是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)前沿性課題。納米點(diǎn)復(fù)合材料基于它的量子隧穿、尺寸效應(yīng)、以及非線性光學(xué)效應(yīng)等是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)，在未來(lái)的光電子學(xué)、新一代超大規(guī)模集成電路和納米電子學(xué)等方面有著極其重要的應(yīng)用前景。我們采用自組裝方法直接生長(zhǎng)納米點(diǎn)復(fù)合材料，可將納米點(diǎn)的橫向尺寸縮小到幾十納米之內(nèi)，接近縱向尺寸，并可獲得無(wú)位借、無(wú)損傷的納米點(diǎn)，現(xiàn)己成為納米點(diǎn)復(fù)合材料制備技術(shù)的重要手段之一，缺點(diǎn)就是納米點(diǎn)的均勻性不好控制。以納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)為有源區(qū)的納米點(diǎn)激光器理論上具有更高的光增益、更寬的調(diào)制帶寬、更高的特征溫度和更低的閡值電流密度等優(yōu)點(diǎn)，將使激光器件的性能有一個(gè)質(zhì)的飛躍，對(duì)未來(lái)半導(dǎo)體激光器件市場(chǎng)的發(fā)展方向產(chǎn)生巨大的影響。近幾年來(lái)，日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家都開(kāi)展了自組裝納米點(diǎn)材料和納米點(diǎn)激光器件的研究，取得了很大進(jìn)展。
當(dāng)然在除了采用面發(fā)射激光器、納米點(diǎn)材料研制邊發(fā)射外，在其他的光電子器件上納米點(diǎn)也得到了非常非常廣泛的應(yīng)用。
二、自組裝法生長(zhǎng)Au納米點(diǎn)工藝
1、產(chǎn)品市場(chǎng)占有率高；
2、原創(chuàng)技術(shù)和研發(fā)優(yōu)勢(shì)突出；
3、近期主打品種的快速增長(zhǎng)，長(zhǎng)期看原創(chuàng)技術(shù)帶來(lái)的產(chǎn)品儲(chǔ)備系列化。
即將登陸創(chuàng)業(yè)板的廣東冠昊生物科技股份有限公司（下稱“冠昊生物”，代碼300238）是一家專業(yè)從事再生醫(yī)學(xué)材料及再生型醫(yī)用植入器械研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。公司擁有自主研發(fā)新型再生醫(yī)學(xué)材料，主營(yíng)產(chǎn)品為生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片，2009年達(dá)到43%的市場(chǎng)占有率，加之市場(chǎng)整體增速接近40%。
冠昊生物創(chuàng)新能力強(qiáng)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，2008年-2010年公司營(yíng)業(yè)收入、凈利潤(rùn)復(fù)合增長(zhǎng)率分別達(dá)到70.8%、113.6%。近3年毛利率一直維持在90%以上。生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片的持續(xù)增長(zhǎng)是冠昊生物收入和利潤(rùn)的穩(wěn)定來(lái)源，未來(lái)公司的快速增長(zhǎng)有賴于胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜的市場(chǎng)開(kāi)拓。
硬腦膜補(bǔ)片推動(dòng)高成長(zhǎng)
冠昊生物是致力于再生醫(yī)學(xué)材料及再生型醫(yī)用植入器械的生產(chǎn)銷(xiāo)售，目前擁有生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片、胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)品種。生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片是公司的主打品種，收入、利潤(rùn)分別占整體比重在85%以上，是近幾年業(yè)績(jī)的主要驅(qū)動(dòng)因素。公司生物型硬腦（脊）膜補(bǔ)片自2006年6月上市以來(lái)，憑借優(yōu)越的材料性能，打破了進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷局面，市場(chǎng)份額逐年提升，在短短三年時(shí)間里成為國(guó)內(nèi)腦膜市場(chǎng)的第一品牌，市場(chǎng)份額達(dá)到40%以上，市場(chǎng)占有率第一。
胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜目前基數(shù)還較小，但增速較快。公司于2008年開(kāi)始進(jìn)入胸腹腔修復(fù)膜領(lǐng)域，2010年銷(xiāo)售額接近500萬(wàn)元。公司于2009年6月推出無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜后，迅速得到市場(chǎng)認(rèn)可。2010年實(shí)現(xiàn)收入872萬(wàn)元，同比增長(zhǎng)223%。公司的快速增長(zhǎng)有賴于這二者的市場(chǎng)開(kāi)拓。
近幾年我國(guó)植入醫(yī)療器械處于快速發(fā)展期，據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)估算，未來(lái)10年內(nèi)我國(guó)植入醫(yī)療器械行業(yè)將達(dá)到每年1500億元的市場(chǎng)規(guī)模，成為僅次于美國(guó)的世界第二大植入醫(yī)療器械市場(chǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。
打造核心技術(shù)體系平臺(tái)
在十年的發(fā)展歷程中，冠昊生物自主研發(fā)了一系列世界先進(jìn)的核心技術(shù)，并在再生型植入醫(yī)療器械領(lǐng)域積累了豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，打造了從“基礎(chǔ)研究―產(chǎn)業(yè)化研究―產(chǎn)品臨床―規(guī)模生產(chǎn)―市場(chǎng)推廣”的完整產(chǎn)業(yè)化鏈條。
憑借原創(chuàng)的核心技術(shù)，冠昊生物以動(dòng)物組織為原料成功的研制出一大類(lèi)具有誘導(dǎo)再生功能的再生醫(yī)學(xué)材料，并以此材料為平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出一系列再生型醫(yī)用植入器械產(chǎn)品。目前公司已有三個(gè)膜類(lèi)產(chǎn)品上市，正在研發(fā)的產(chǎn)品包括整形植入系列材料、骨填充材料、人工食管、小口徑血管、人工韌帶、神經(jīng)導(dǎo)管等十多個(gè)產(chǎn)品。未來(lái)三年，公司將重點(diǎn)研發(fā)市場(chǎng)前景廣闊的醫(yī)學(xué)整形美容、婦科盆底功能重建領(lǐng)域等新產(chǎn)品。
冠昊生物未來(lái)看點(diǎn)在于縣級(jí)醫(yī)院學(xué)術(shù)推廣。公司以學(xué)術(shù)推廣為核心，采用自主服務(wù)配送帶動(dòng)分銷(xiāo)的組合銷(xiāo)售模式。平臺(tái)性技術(shù)可大量復(fù)制新產(chǎn)品，2009年冠昊生物新推出的胸普外科修補(bǔ)膜和無(wú)菌生物護(hù)創(chuàng)膜分別應(yīng)用于腹腔手術(shù)和燒傷、外傷、難愈性創(chuàng)面，技術(shù)先進(jìn)，有望復(fù)制腦（脊）膜補(bǔ)片的成功之路。
募投項(xiàng)目孕育利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)
一、生物醫(yī)用高分子材料的特點(diǎn)
生物醫(yī)用高分子材料是一種聚合物材料，主要用于制造人體內(nèi)臟、體外器官、藥物劑型及醫(yī)療器械。按照來(lái)源的不同，生物醫(yī)用高分子材料可以分為天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2種。前者是自然界形成的高分子材料，如纖維素、甲殼素、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；后者主要通過(guò)化學(xué)合成的方法加以制備，常見(jiàn)的有合聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質(zhì)，生物醫(yī)用高分子材料可以分為非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亞胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亞胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物醫(yī)用高分子材料作為植入人體內(nèi)的材料，必須滿足人體內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境，因此對(duì)材料的性能有著嚴(yán)格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比較好，不能與人體產(chǎn)生排異反應(yīng)；第三，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不容易分解；第四，具備一定的物理機(jī)械性能；第五，比較容易加工；最后，性價(jià)比適宜。其中最關(guān)鍵的性能是生物相容性。
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解釋，生物相容性是指非活性材料進(jìn)入后，生命體組織對(duì)其產(chǎn)生反應(yīng)的情況。當(dāng)生物材料被植入人體后，生物材料和特定的生物組織環(huán)境相互產(chǎn)生影響和作用，這種作用會(huì)一直持續(xù)，直到達(dá)到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括組織相容性、細(xì)胞相容性和血液相容性。
二、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展歷史
人類(lèi)對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的階段。根據(jù)記載，公元前3500年，古埃及人就用棉花纖維和馬鬃縫合傷口，此后到19世紀(jì)中期，人類(lèi)還主要停留在使用天然高分子材料的階段；隨后到20世紀(jì)20年代，人類(lèi)開(kāi)始學(xué)會(huì)對(duì)天然高分子材料進(jìn)行改性，使之符合生物醫(yī)學(xué)的要求；再后來(lái)人類(lèi)開(kāi)始嘗試人工合成高分子材料；20世紀(jì)60年代以來(lái)，生物醫(yī)用高分子材料得到了飛速發(fā)展和廣泛的普及。1949年，美國(guó)就率先發(fā)表了研究論文，在文中第1次闡述了將有機(jī)玻璃作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨，將聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況，對(duì)醫(yī)用高分子的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。這被認(rèn)為是生物醫(yī)用高分子材料的開(kāi)端。
在20世紀(jì)50年代，人類(lèi)發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅聚合物功能多樣，具有良好的生物相容性（無(wú)致敏性和無(wú)刺激性），之后有機(jī)硅聚合物被大量用于器官替代和整容領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，20世紀(jì)60年代，美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)出了熱塑性聚氨酯，這種材料的耐屈撓疲勞性優(yōu)于硅橡膠，因此在植入生物體的醫(yī)用裝置及人工器官中得到了廣泛應(yīng)用。隨后人工尿道、人工食道、人工心臟瓣膜、人工心肺等器官先后問(wèn)世。生物醫(yī)用高分子材料也從此走上快速發(fā)展的道路。
三、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀、前景和趨勢(shì)
據(jù)相關(guān)研究調(diào)查顯示，我國(guó)生物醫(yī)用高分子材料研制和生產(chǎn)發(fā)展迅速。隨著我國(guó)開(kāi)始慢慢進(jìn)入老齡化社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高，植入性醫(yī)療器械的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的需求也將日益旺盛。2015年1月28日，中國(guó)醫(yī)藥物資協(xié)會(huì)的《2014中國(guó)單體藥店發(fā)展?fàn)顩r藍(lán)皮書(shū)》顯示，2014全年全國(guó)醫(yī)療器械銷(xiāo)售規(guī)模約2556億元，比2013年度的2120億元增長(zhǎng)了436億元，增長(zhǎng)率為20.06%。但是相比于醫(yī)藥市場(chǎng)總規(guī)模（預(yù)計(jì)為13326億元）來(lái)說(shuō)，醫(yī)藥和醫(yī)療消費(fèi)比為1∶0.19還略低，因此業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，醫(yī)療器械仍然還有較廣闊的成長(zhǎng)空間，生物醫(yī)用高分子材料也將迎來(lái)良好的發(fā)展前景。
根據(jù)evaluateMedTech公司基于全球300家頂尖醫(yī)療器械生產(chǎn)商的公開(kāi)數(shù)據(jù)而得出的報(bào)告《2015-2020全球醫(yī)療器械市場(chǎng)》預(yù)測(cè)，2020年全球醫(yī)療器械市場(chǎng)將達(dá)到4775億美元，2016-2020年間的復(fù)合年均增長(zhǎng)率為4.1%。世界醫(yī)療器械格局的前6大領(lǐng)域包括：診斷、心血管、影像大型設(shè)備、骨科、眼科、內(nèi)窺鏡，其中生物醫(yī)用高分子材料在其中都得到了廣泛的應(yīng)用。
以往的醫(yī)學(xué)研究對(duì)組織和器官的修復(fù)，更多是選擇一種替代品，實(shí)現(xiàn)原有組織和器官的部分功能。隨著再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞技術(shù)的迅速發(fā)展，利用生物技術(shù)再生和重建器官、個(gè)性化治療和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)已經(jīng)成為趨勢(shì)。因此傳統(tǒng)的生物醫(yī)藥高分子材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求，需要模擬生物的結(jié)構(gòu)，恢復(fù)和改進(jìn)生物體組織與器官的功能，最終實(shí)現(xiàn)器官和組織的再生，這也是生物醫(yī)用高分子材料未來(lái)的發(fā)展方向。
生物醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療器械領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在人工器官、醫(yī)用塑料和醫(yī)用高分子材料3個(gè)領(lǐng)域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人體或能與生物組織或生物流體相接觸的材料；或者說(shuō)是具有天然器官組織或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工腎、人工關(guān)節(jié)、人工骨、人工肌腱等，通常被認(rèn)為是植入性醫(yī)療器械。人工器官主要分為機(jī)械性人工器官、半機(jī)械性半生物性人工器官、生物性人工器官3種。第1種是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2種是指將電子技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合；第3種是指用干細(xì)胞等純生物的方法，人為“制造”出器官。目前生物醫(yī)用高分子材料主要應(yīng)用在第1種人工器官中。
目前，植入性醫(yī)療器械中骨科占據(jù)約為38%的市場(chǎng)份額；隨后是心血管領(lǐng)域的36%；傷口護(hù)理和整形外科分別為8%左右。人工重建骨骼在骨科產(chǎn)品市場(chǎng)中占據(jù)了超過(guò)31%的市場(chǎng)份額，主要產(chǎn)品是人工膝蓋，人工髖關(guān)節(jié)以及骨骼生物活性材料等，主要應(yīng)用的生物醫(yī)用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增強(qiáng)聚乳酸、自增強(qiáng)聚乙醇酸等。心血管產(chǎn)品市場(chǎng)中支架占據(jù)了一半以上的市場(chǎng)份額，此外還有周邊血管導(dǎo)管移植、血管通路裝置和心跳節(jié)律器等。
目前各國(guó)都認(rèn)識(shí)到了人工器官的重要價(jià)值，加大了研發(fā)力度，取得了一些進(jìn)展。2015年，美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種輕量級(jí)的柔性材料，并準(zhǔn)備將其用于創(chuàng)建一個(gè)人工心臟。在我國(guó)，3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）注冊(cè)批準(zhǔn)，這也是我國(guó)首個(gè)3D打印人體植入物。
人工器官未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是誘導(dǎo)被損壞的組織或器官再生的材料和植入器械。人工骨制備的發(fā)展趨勢(shì)是將生物活性物質(zhì)和基質(zhì)物質(zhì)組合到一起，促進(jìn)生物活性物質(zhì)的黏附、增殖和分化。血管生物支架的發(fā)展趨勢(shì)是聚合物共混技術(shù)，如海藻酸鈉/殼聚糖、膠原/殼聚糖、膠原/瓊脂糖、殼聚糖/明膠、殼聚糖/聚己內(nèi)酯、聚乳酸/聚乙二醇等體系。
2.醫(yī)用塑料
醫(yī)用塑料，主要用于輸血輸液用器具、注射器、心導(dǎo)管、中心靜脈插管、腹膜透析管、膀胱造瘺管、醫(yī)用粘合劑以及各種醫(yī)用導(dǎo)管、醫(yī)用膜、創(chuàng)傷包扎材料和各種手術(shù)、護(hù)理用品等。注塑產(chǎn)品是醫(yī)用塑料制品當(dāng)中產(chǎn)量最大的品種。與普通塑料相比，醫(yī)用塑料要求比較高，嚴(yán)格限制了單體、低聚物、金屬離子的殘留，對(duì)于原材料的純度要求很高，對(duì)加工設(shè)備的要求也非常嚴(yán)格，在加工和改性過(guò)程中避免使用有毒助劑，通常具有表面親水、抗凝血等特殊功能。常用醫(yī)用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。
目前醫(yī)用塑料市場(chǎng)約占全球醫(yī)療器械市場(chǎng)的10%，并保持著每年7%～12%的年均增長(zhǎng)率。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)每人每年在醫(yī)用塑料領(lǐng)域消費(fèi)額為300美元，而我國(guó)只有30元，由此可見(jiàn)醫(yī)用塑料在我國(guó)的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?/p>
我國(guó)醫(yī)用塑料制品產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國(guó)醫(yī)藥保健品進(jìn)出口商會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年上半年，紗布、繃帶、醫(yī)用導(dǎo)管、藥棉、化纖制一次性或醫(yī)用無(wú)紡布物服裝、注射器等一次性耗材和中低端診斷治療器械等成為我國(guó)醫(yī)療器械的出口大戶。但是也必須清醒地認(rèn)識(shí)到，我國(guó)的醫(yī)用塑料發(fā)展水平還比較落后。醫(yī)用塑料的原料門(mén)類(lèi)不全、生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、新技術(shù)和新產(chǎn)品的創(chuàng)新能力薄弱，導(dǎo)致一些高端原料導(dǎo)致國(guó)內(nèi)所需的高端產(chǎn)品原料還主要靠進(jìn)口。
目前各國(guó)都認(rèn)識(shí)到了醫(yī)用塑料的重要價(jià)值，加大了研發(fā)力度，取得了一些進(jìn)展。2015年，英國(guó)倫敦克萊蒙特診所率先開(kāi)展了塑膠晶狀體移植手術(shù)，不僅可以治療遠(yuǎn)視眼或近視眼，還可以恢復(fù)患有白內(nèi)障和散光者的視力；住友德馬格公司推出一種聚甲醛（POM）齒輪微注塑設(shè)備，在新型白內(nèi)障手術(shù)器械中具有重要作用；美國(guó)美利肯公司開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，可使非處方藥和保健品塑料瓶的抗?jié)裥院涂寡趸蕴岣?0%；MHT模具與熱流道技術(shù)公司開(kāi)發(fā)出了PET血液試管，質(zhì)量不足4g，優(yōu)于玻璃試管；Rollprint公司與TOPAS先進(jìn)高分子材料公司合作，采用環(huán)烯烴共聚物作為聚丙烯腈樹(shù)脂的替代品，以滿足苛刻的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)化合物生產(chǎn)商特諾爾愛(ài)佩斯推出了一款硬質(zhì)PVC，以取代透明醫(yī)療零部件中用到的PC材料，如連接器、止回閥、Y接頭、套管、魯爾接口配件、過(guò)濾器、滴注器和蓋子，以及樣本容器。
未來(lái)醫(yī)用塑料的發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)可耐多種消毒方式的醫(yī)用塑料，改善現(xiàn)有醫(yī)用塑料的血液相容性和組織相容性，開(kāi)發(fā)新型的治療、診斷、預(yù)防、保健用塑料制品等。
3.藥用高分子材料，
藥用高分子材料在現(xiàn)代藥物制劑研發(fā)及生產(chǎn)中扮演了重要的角色，在改善藥品質(zhì)量和研發(fā)新型藥物傳輸系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。藥用高分子材料的應(yīng)用主要包括2個(gè)方面：用于藥品劑型的改善以及緩釋和靶向作用，此外還可以合成新的藥物。
藥物緩釋技術(shù)是指將衣物表面包裹一層醫(yī)用高分子材料，使得藥物進(jìn)入人體后短時(shí)間內(nèi)不會(huì)被吸收，而是在流動(dòng)到治療區(qū)域后再溶解到血液中，這時(shí)藥物就可以最大限度的發(fā)揮作用。藥物緩釋技術(shù)主要有貯庫(kù)型（膜控制型）、骨架型（基質(zhì)型）、新型緩控釋制劑（口服滲透泵控釋系統(tǒng)、脈沖釋放型釋藥系統(tǒng)、pH敏感型定位釋藥系統(tǒng)、結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)等）。
貯庫(kù)型制劑是指在藥物外包裹一層高分子膜，分為微孔膜控釋系統(tǒng)、致密膜控釋系統(tǒng)、腸溶性膜控釋系統(tǒng)等，常用的高分子材料有丙烯酸樹(shù)脂、聚乙二醇、羥丙基纖維素、聚維酮、醋酸纖維素等。骨架型制劑是指向藥物分散到高分子材料形成的骨架中，分為不溶性骨架緩控釋系統(tǒng)、親水凝膠骨架緩控釋系統(tǒng)、溶蝕性骨架緩控釋系統(tǒng)，常用的高分子材料有無(wú)毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纖維素、羥丙甲纖維素、海藻酸鈉、甲殼素、蜂蠟、硬脂酸丁酯等。
我國(guó)的高分子基礎(chǔ)研究處于世界一流，但是藥用高分子的應(yīng)用發(fā)展相對(duì)滯后，品種不夠多、規(guī)格不完整、質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致制劑研發(fā)能力與國(guó)際產(chǎn)生差距。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模前10大種類(lèi)分別為明膠膠囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、微晶纖維素、HPC、乳糖。高端藥用高分子材料幾乎全部依賴進(jìn)口。專業(yè)藥用高分子企業(yè)則存在規(guī)模小、品種少、技術(shù)水平低、研發(fā)投入少的問(wèn)題。
目前，藥物劑型逐步走向定時(shí)、定位、定量的精準(zhǔn)給藥系統(tǒng)，考慮到醫(yī)用高分子材料所具備的優(yōu)異性能，將會(huì)在這一發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)生物活性物質(zhì)（疫苗、蛋白、基因等）靶向控釋載體。
四、結(jié)語(yǔ)
雖然生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但是，隨著臨床應(yīng)用的不斷推廣，也暴露出不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)出功能有局限、免疫性不好、有效時(shí)間不長(zhǎng)等問(wèn)題。如植入血管支架后，血管易出現(xiàn)再度狹窄的情況；人工關(guān)節(jié)有效期相對(duì)較短，之所以出現(xiàn)這些問(wèn)題，主要原因是人體與生俱來(lái)的排異性。
生物醫(yī)用高分子材料隸屬于醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展備受政策支持。國(guó)務(wù)院于2015年5月印發(fā)的《中國(guó)制造2025》明確指出，大力發(fā)展生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械，重點(diǎn)發(fā)展全降解血管支架等高值醫(yī)用耗材，以及可穿戴、遠(yuǎn)程診療等移動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)品。可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)20～30年，生物醫(yī)用高分子材料就會(huì)迎來(lái)新一輪的快速發(fā)展。
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