第一篇：放射論文——碘125在生物醫學中的應用

碘125在生物醫學中的應用

【摘要】碘125作為一種人工放射性核素，由于其衰變過程簡單，釋放出的光子能量相對低，以及其半衰期相對較短等優點，廣泛的應用于生物醫學方面。如骨密度測定，甲狀腺腫瘤活組織檢查，放射免疫，以及X射線熒光分析等，但目前其最重要的應用還是在腫瘤治療方面。本文將對碘125的基本性質，制備，以及應用做介紹。

【關鍵詞】碘125 放射性核素 骨密度測定 放免

放射自顯影 X射線熒光分析 腫瘤治療

碘125是碘的一種人工放射性核素，其衰變方式為軌道電子俘獲衰變。衰變方程為

12553125125I??01e?52Te?v?Q，其中52Te是Te的一種穩定性核素。發射的γ射線能量為0.03548兆電子伏，半衰期為60.14天，由于其能量合適，半衰期適中，使其在生物醫學中有著廣泛的應用。

1.碘125的制備

碘125作為一種具有廣泛腫瘤治療應用的放射性核素，其制備工藝就顯得相當重要。按輻照靶件主要分為3類。主要的方法為直接將天然氙氣或者低濃縮241Xe制成高壓氣體靶件入反應堆輻照，此方法缺點為氣體靶件制作相對困難，但由于其簡易的優點，使它成為很多發展中國家的選擇。有些則采用將其制成氟化氙固體靶件再入堆輻照，此方法則規避了氣體靶件制作的困難，但在反應堆內氟化氙容易分解生成氣體氟和氙，不利于反應堆的安全運行。還有部分發達國家則采用一種需要高投資，復雜設備，技術難度大的方法，即將高濃縮的241Xe在堆內輻照。由于其以上缺點，因此僅有極少數發達國家使用。

2.碘125應用

碘125的應用范圍非常廣泛。利用其低能內轉換電子，可以進行放射自顯影，如作甲狀腺腫瘤活組織檢查；碘125能發射能量適宜的單能光子（即低能γ射線）,可用它做成簡便、精確度高、劑量率低的骨密度精確測定裝置；用碘125做成的低能光子源還可用于X射線熒光分析，來測定元素周期表上從砷到鎘許多元素的含量。此外碘 125還可作為標記試劑來標記各種各樣的化合物，尤其是體外放射性免疫分析用的制劑。而目前碘125最廣泛也最引人注目的應用則是在腫瘤的治療方面。2.1放射自顯影

放射自顯影法是使用照相干板或乳劑來觀察生物體內放射性物質的攝取，借以測量生物體內物質的分布、轉移、代謝的細胞化學和組織化學的方法。即攝取了特定的放射性物質的壓展標本和切片標本或活體在暗室中與照相乳劑緊密接觸放置。在由生物體內攝取的放射性物質發出的射線而感光的部位上，經過顯影，黑色呈像的銀粒子就顯示出來了。

碘125在這方面的應用主要反映為甲狀腺腫瘤活組織檢測。因為甲狀腺使人體內對碘利用最多的器官。因此當人攝入帶有放射性的碘元素——如碘125（但碘131應用的更多）時，它們就會富集在甲狀腺。通過放射自顯影技術即可得到甲狀腺的形狀，從而可以推斷腫瘤的有無。當然這只是放射自顯影的一個例子，實際上可以用來做顯影劑的放射性化合物種類很多。

2.2X射線熒光分析 當用能量足夠高的X射線(或電子)照射試樣時,可激發出來光，激發出來的光叫X射線熒光.利用分光計分析X射線熒光光譜,鑒定樣品的化學成分稱為X射線熒光分析.X射線熒光分子的原理是:利用樣品中元素的原子受到高能X射線照射時,即發射出具有一定特征的X射線譜,特征譜線的波長只與元素的原子序數(Z)有關,而與激發X射線的能量無關.譜線的強度和元素含量的多少有關,所以測定譜線的波長,就可知道試樣中包含什么元素,測定譜線的強度,就可知道該元素的含量。

碘125可以放射出低能γ射線，同樣可以用于照射樣品，分析樣品的X射線熒光，得到樣品的化學元素種類，以及各種化學元素的含量。

2.3骨密度測量

骨密度是骨礦密度的簡稱，骨礦密度的高低與骨質的脆性及強度相關。因此，骨礦密度可作為診斷骨質疏松、預測骨質疏松性骨折風險、監測自然病程以及評價藥物療效的定量指標。骨密度的測量方法有很多種，比如：單光子吸收；雙能光子吸收；雙能X線吸收法；定量CT(QCT)；定量超聲(QUS)。這些方法各有優缺點，因為僅在單光子吸收法中有應用到碘125，因此這里僅介紹單光子吸收法。

單光子吸收法應用于單光子吸收骨密度儀(SPA)中。其工作原理為利用放射性核素241Am（或碘125）發射的射線（767 KeV/35.48keV)穿過骨組織后，射線的能量會因為骨礦的吸收而衰減。而衰減的程度則與骨礦含量成正比。單光子吸收儀一般是以镅241為放射源，因為其能量合適，而且半衰期長達400多年，因此購買的單光子吸收儀就可以永久的不換放射源。而碘125則由于其能量過小而無法運用于人體的骨密度測量，但可用于小動物（如雞、鼠、猴）骨礦密度的測量。SPA由于具有重復精度好、輻射量小的優點，因此廣泛在我國應用。但是它也有一些缺點如：不能消除人體軟組織對吸收測量的影響，因此主要用于橈尺骨遠端15%和中下1/3處骨礦物質含量的測定，對于髖骨和腰椎等深部則無法測量。

2.4放射免疫分析法

放射免疫分析法是利用同位素標記的與未標記的抗原同抗體發生競爭性抑制反應的放射性同位素體外微量分析方法。又稱競爭性飽和分析法。

常用于標記抗原的放射性同位素有3H、125I、131I 等。125I 和131I原子的化學性質比較活潑,標記方法簡便,不論多肽、蛋白質或小分子半抗原均可進行碘標記。有些半抗原不能直接用碘標記, 常常接上一個酪氨酸再以碘標記,以減少標記抗原免疫化學活性的損失。

免疫放射分析法法的優點是靈敏、特異、簡便易行、用樣量少等，?？蓽y至皮摩爾。本法雖然也用放射性物質，但一般都是在測試樣品時再加入標記的同位素示蹤物，此示蹤物的放射性強度極低，一般不會對實驗者引起輻射損傷。本法的缺點是有時會出現交叉反應、假陽性反應，組織樣品處理不夠迅速，不能滅活降解酶和鹽及pH有時會影響結果等。

在這種方法的基礎上，近年來又發展了其他免疫分析法，用其他有特殊性質的物質（比如能在能發熒光的物質）代替放射性同位素來標記抗原，同樣利用標記與未標記抗原與抗體的競爭性結合，然后用適宜方法測定。其中研究較多的是熒光免疫分析，采用熒光化合物標記抗原，結合分離后通過熒光值的測定進行定量分析。這兩種方法各有自身的優缺點，實際中應根據需求選擇。

2.5腫瘤治療

腫瘤是目前世界上的第二大疾病，其治療困難。一般的手術切除很有可能會造成腫瘤轉移；而放化療對人體細胞無特異性，對人體傷害大，而且容易產生耐藥性。在這樣的情況下，碘125粒子治療手段應運而生，并以其較多的優點在腫瘤治療上顯示出廣泛的應用前景，比如目前碘125粒子植入廣泛應用于前列腺癌、腦瘤、肝癌、眼部腫瘤、肺癌、胰腺癌、胃癌、直腸癌及盆腔等部位腫瘤的治療。

碘125殺死腫瘤細胞的機制為碘125放射性粒子發射出的射線作用于有絲分裂期細胞正在復制的的DNA斷裂，導致細胞突變乃至死亡。此外射線還可以使水電離產生自由基，這些產生的自由基可做用于生物大分子從而導致組織或細胞損傷。當然主要影響是前者。這也是為什么傳統放療會產生耐受性的原因。在腫瘤組織中，由于不正常血管的產生，很多腫瘤細胞變成了乏氧細胞，乏氧細胞代謝低于正常，對射線的敏感性較低。而碘125發射出的γ射線則能使這些乏氧細胞再氧化，從而大大提高了放療的效果。

具體到應用，組織間粒子植入分為短暫性植入和永久性植入兩種。短暫性植入根據治療計劃將放射源植入到腫瘤，經過一段時間達到處方劑量后將放射源取出。短暫性插植使用的主要是初始放射劑量率較高的核素，如192Ir，60Co。永久性植入是根據治療計劃將放射性粒子植入腫瘤內部，永遠保留在體內，不再取出。永久植入使用的放射源主要是初始劑量率較低的核素，如125I,103Pd。放射性粒子的選擇主要取決于腫瘤的病理及植入治療的種類，主要依據放射源半衰期的長短、射線的類型、能量、核素豐度及原子序數。目前我國采用的粒子植入術主要應用碘125粒子。

我國臨床上用于治療腫瘤的碘125 籽源為6711 型。外包殼材料為鈦管, 其外徑長度為4.5 mm, 寬度為0.8 mm;內核材料為銀絲, 長3 mm, 寬0.5 mm;銀絲表層鍍有碘125。一般是采用在超聲或者CT的引導下將碘125粒子利用粒子針定向的植入到腫瘤組織或者結合手術在整塊切除腫瘤的基礎上,向淋巴引流區域種植放射微粒。

具體來說碘125粒子植入需要嚴密的術前計劃。即在術前一周進行CT掃描，通過計算機三維計劃系統進行計劃，提供植入粒子數目，活度及位置信息。手術過程需要麻醉，然后在CT或者超聲等的引導下植入粒子針，植入粒子后再次CT掃描，了解粒子分布，必要時補種粒子。手術之后還要進行術后驗證，避免由于粒子移位，手術誤差可能引起粒子空間分布改變，做法是將術后CT圖像輸入計劃系統進行質量驗證。此外還要在術前30分給與常規的止血止痛藥，術后給予抗生素治療三天，預防感染。

碘125的治療優點主要是1.它的放射能量低,對周圍健康組織沒有損害；2.照射距離短,只有1.7 cm，對醫生和家屬沒有損害；3.它可以持續24 h不間斷殺滅腫瘤細胞；4.粒子作用時間長，可達200 d(3個半衰期)。當然它也有一定的缺點，如對彌漫性轉移灶，比如癌性腹水、癌性胸水，全身廣泛轉移等效果不好。

上述為碘125的應用概況，實際目前碘125應用較多的還是在腫瘤治療方面。由于其在腫瘤治療方面的種種優勢，同時還有的一些缺陷，使得碘125在腫瘤治療有著廣闊的應用前景。此外放射免疫以及免疫放射方面，雖然應用較多，但是由于此方法自身的局限性，以及其他新興方法的產生，此方法的應用受到一定的約束。在其他應用方面卻由于碘125自身的特性，使其應用相對不是那么廣泛。

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第二篇：納米技術在生物醫學的應用(論文)已排版

納米技術在生物醫學的應用

林雪瑩

職業技術學院

暖通101班

201036630115

摘要:

納米技術與生物化學、分子生物學整合將對21世紀的生物醫學產生深刻的影響。它將利用生物大分子進行物質的組裝、分析與檢測技術的優化、并將藥物靶向性與基因治療等研究引入微型、微觀領域，用納米生物技術檢測是否患有癌癥只用幾個細胞。

關鍵詞:

納米技術；納米生物學；DNA技術

最近美國《商業周刊》列出了21世紀可能取得重大突破的三個領域：一是生命科學和生物技術；二是從外星球獲取能源；三是納米技術。所謂納米技術(Nanotechnology)是指在小于100 nm的量度范圍內對物質和結構進行制造的技術，其實就是一種用單個原子、分子制造物質的科學技術。納米技術在新世紀將推動信息技術、生物醫學、環境科學、自動化技術及能源科學的發展，將極大的影響人類的生活，衣、食、住、行、醫療等方面。本文將圍繞納米技術給21世紀的生物醫學可能帶來影響作一概述。納米生物學的研究對象

有人把在納米尺度(水平)上研究生命現象的生物學叫做納米生物學。納米結構通常指尺寸在1 nm～100 nm范圍的微小結構。1納米等于10-9m，即1m的十億分之一。我們知道，細胞具有微米(10-6m)量級的空間尺度，生物大分子具有納米量級的空間尺度。在它們之間的層次是亞細胞結構，具有幾十到幾百納米量級的空間尺度。顯然在納米水平上研究生命現象的納米生物學，它的研究對象就是亞細胞結構和生物大分子體系。由于納米微粒的尺寸一般比生物體內的細胞、紅細胞小得多，這就為生物學研究提供了一個新的研究途徑即利用納米微粒進行細胞分離、疾病診斷，利用納米微粒制成特殊藥物或新型抗體進行局部定向治療等。納米技術在生物醫學方面的應用

2.1 測量和控制生物大分子

納米技術與掃描探針顯微鏡(Scanning probe microscopes,SPMs)相結合，便具有了觀察、制造原子水平物質結構的能力，為生物醫學工作者提供了直接在亞細胞水平或分子水平研究生命現象的應用前景。掃描探針顯微鏡是指利用掃描探針的顯微技術，常用的有掃描隧道顯微鏡(STM,它是Scanning Tunneling Microscope的簡稱)和 原子力顯微鏡(AFM,它是Atomic Force Microscope的簡稱)。STM的原理是利用電子隧道效應測量探針和樣品間微小的距離，又將探針沿樣品表面逐點掃描，從而得到樣品表面各點高低起伏的形貌。當探針和樣品表面間的距離非常近達到一個納米時，同時在它們之間施加適當電壓，在它們之間會形成隧道電流，這就是電子隧道效應。這時探針尖端便吸引材料的一個原子過來，然后將探針移至預定位置，去除電壓，使原子從探針上脫落。如此反復進行，最后便按設計要求“堆砌”出各種微型構件。

Hafner(1999)報道了碳納米管的制備方法，整個過程如同用磚頭蓋房子一樣。隧道電流的大小和探針與表面間的距離有關，因此通過隧道電流的測量可以確定這距離的值。STM觀測的樣品要有導電性，用AFM就沒有這種要求。AFM的原理是用探針的針尖去“觸摸”樣品表面，將探針沿表面逐點掃描，針尖隨著樣品表面的高低起伏作上下運動。用光學方法精確測量針尖這種上下運動，就可以得到樣品表面高低起伏的圖像。用AFM還可以測量分子間作用力的大小以及不同環境中分子間作用力大小的變化。掃描探針顯微鏡又是操作生物大分子的工具。用它們可以扭轉或拉伸生物大分子，從而研究單個生物大分子的運動學特性。STM和AFM在平行于樣品表面的方向上的空間分辨率達到0.1 nm。已知樣品中原子間距離的量級是0.1 nm，所以STM和AFM的空間分辨率達到了分辨單個原子的水平。它的時間分辨率取決于要掃描的樣品范圍和像素點數目，用它們測量固定觀測點時，時間分辨率達到ns甚至ps，掃描一幅面積是10 nm×10 nm的樣品時，中等象素密度的時間分辨率約是1秒。顯而易見，利用STM、AFM等技術，好象使用“納米筆”一樣，可以操縱原子分子，在納米石版印刷術中構造復雜的圖形和結構。

2.2 磁性納米粒子的應用

德國學者報道了含有75%～80%鐵氧化物的超順磁多糖納米粒子(200～400 nm)的合成和物理化學性質。將它與納米尺寸的SiO2相互作用，提高了顆粒基體的強度，并進行了納米磁性顆粒在分子生物學中的應用研究。試驗了具有一定比表面的葡聚糖和二氧化硅增強的納米粒子。在下列方面與工業上可獲得的人造磁珠作了比較：DNA自動提純、蛋白質檢測、分離和提純、生物物料中逆轉錄病毒檢測、內毒素清除和磁性細胞分離等。例如在DNA自動提純中，用濃度為25 mg/mL的葡聚糖 nanomag R和SiO2增強的納米粒子懸濁液，達到了≥300 ng/ μL的DNA型1～2 KD的非專門DNA鍵合能力。SiO2增強的葡聚糖納米粒子的應用使背景信號大大減弱。此外，還可以將磁性納米粒子表面涂覆高分子材料后與蛋白質結合，作為藥物載體注入到人體內，在外加磁場2125×103/π(A/m)作用下，通過納米磁性粒子的磁性導向性，使其向病變部位移動，從而達到定向治療的目的。例如10～50 nm的Fe3O4的磁性粒子表面包裹甲基丙烯酸，尺寸約為200 nm，這種亞微米級的粒子攜帶蛋白、抗體和藥物可以用于癌癥的診斷和治療。這種局部治療效果好，副作用少。

2.3 納米脂質體—仿生物細胞的藥物載體

脂質體（Liposome)是一種定時定向藥物載體，屬于靶向給藥系統的一種新劑型。20世紀60年代，英國Bangham AD首先發現磷脂分散在水中構成由脂質雙分子層組成的內部為水相的封閉囊泡，由雙分子磷脂類化合物懸浮在水中形成的具有類似生物膜結構和通透性的雙分子囊泡稱為脂質體。70年代初，Rahman YE等在生物膜研究的基礎上，首次將脂質體作為酶和某些藥物的載體。納米脂質體作為藥物載體的優點：①由磷脂雙分子層包封水相囊泡構成，與各種固態微球藥物載體相區別，脂質體彈性大，生物相容性好；②對所載藥物有廣泛的適應性，水溶性藥物載入內水相，脂溶性藥物溶于脂膜內，兩親性藥物可插于脂膜上，而且同一個脂質體中可以同時包載親水和疏水性藥物；③磷脂本身是細胞膜成分，因此納米脂質體注入體內無毒，生物利用度高，不引起免疫反應；④保護所載藥物，防止體液對藥物的稀釋，及被體內酶的分解破壞。納米粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便。對脂質體表面進行修飾，譬如將對特定細胞具有選擇性或親和性的各種配體組裝于脂質體表面，以達到尋靶目的。以肝臟為例，納米粒子—藥物復合物可通過被動和主動兩種方式達到靶向作用：當該復合物被Kupffer細胞捕捉吞噬，使藥物在肝臟內聚集，然后再逐步降解釋放入血液循環，使肝臟藥物濃度增加，對其它臟器的副作用減少，此為被動靶向作用；當納米粒子尺寸足夠小約100～150 nm且表面覆以特殊包被后，便可以逃過Kupffer細胞的吞噬，靠其連接的單克隆抗體等物質定位于肝實質細胞發揮作用，此為主動靶向作用。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。

納米粒作為輸送多肽與蛋白質類藥物的載體是令人鼓舞的，這不僅是因為納米?？筛倪M多肽類藥物的藥代動力學參數，而且在一定程度上可以有效地促進肽類藥物穿透生物屏障。納米粒給藥系統作為多肽與蛋白質類藥物發展的工具有著十分廣泛的應用前景。

2.4 DNA納米技術和基因治療

DNA納米技術(DNA nanotechnology)是指以DNA的理化特性為原理設計的納米技術，主要應用于分子的組裝。DNA復制過程中所體現的堿基的單純性、互補法則的恒定性和專一性、遺傳信息的多樣性以及構象上的特殊性和拓撲靶向性，都是納米技術所需要的設計原理?，F在利用生物大分子已經可以實現納米顆粒的自組裝。將一段單鏈的DNA片斷連接在13 nm直徑的納米金顆粒A表面，再把序列互補的另一種單鏈DNA片斷連接在納米金顆粒B表面，將A和B混合，在DNA雜交條件下，A和B將自動連接在一起。利用DNA雙鏈的互補特性，可以實現納米顆粒的自組裝。利用生物大分子進行自組裝，有一個顯著的優點：可以提供高度特異性結合，這在構造復雜體系的自組裝方面是必需的。

美國波士頓大學生物醫學工程所Bukanov等研制的PD環(PDloop)(在雙鏈線性DNA中復合嵌入一段寡義核苷酸序列)比PCR擴增技術具有更大的優越性；其引物無須保存于原封不動的生物活性狀態，其產物具有高度序列特異性，不像PCR產物那樣可能發生錯配現象。PD環的誕生為線性DNA寡義核苷酸雜交技術開辟了一條嶄新的道路，使從復雜DNA混合物中選擇分離出特殊DNA片段成為可能，并可能應用于DNA納米技術中。

基因治療是治療學的巨大進步，質粒DNA插入目的細胞后，可修復遺傳錯誤或可產生治療因子(如多肽、蛋白質、抗原等)。利用納米技術，可使DNA通過主動靶向作用定位于細胞；將質粒DNA濃縮至50～200 nm大小且帶上負電荷，有助于其對細胞核的有效入侵；而最后質粒DNA插入細胞核DNA的準確位點則取決于納米粒子的大小和結構。此時的納米粒子是DNA本身所組成，但有關它的物理化學特性尚有待進一步研究。

2.5 納米細胞分離技術

20世紀80年代初，人們開始利用納米微粒進行細胞分離，建立了用納米SiO2微粒實現細胞分離的新技術。其基本原理和過程是：先制備SiO2納米微粒，尺寸大小控制在15～20 nm,結構一般為非晶態，再將其表面包覆單分子層。包覆層的選擇主要依據所要分離的細胞種類而定，一般選擇與所要分離細胞有親和作用的物質作為附著層。這種SiO2納米粒子包覆后所形成復合體的尺寸約為30 nm。第二步是制取含有多種細胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液，適當控制膠體溶液濃度。第三步是將納米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，再通過離心技術，利用密度梯度原理，使所需要的細胞很快分離出來。此方法的優點是：①易形成密度梯度；②易實現納米SiO2粒子與細胞的分離。這是因為納米SiO2微粒是屬于無機玻璃的范疇，性能穩定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應，既不會沾污生物細胞，也容易把它們分開。發展趨勢

跨入21世紀后的未來二三十年，數學、化學、物理學等基礎研究的進展將擴大納米技術的應用范圍，使納米技術與物醫學的聯系更加緊密，其發展趨勢是：①生體相容性好的鈦合金等物質將逐步開發，并進入臨床試驗階段；②納米技術與分子生物學技術相結合，將有助于揭示生物大分子各級結構與功能的破譯；③納米生物技術將使藥物的生產實現低成本、高效率、自動化、大規模，而藥物的作用將實現器官靶向化； ④納米生物技術應用于分子之間的相互作用、分子復合物和分子組裝的研究將在病毒結構、細胞器結構細節和自身裝配機制上取得進展；⑤納米生物技術將使生物活性分子診斷、檢測技術向微型、微觀、微量、微創或無創、快速、實時、遙距、動態、功能性和智能化的方向發展。

有人預測，二三十年后，醫生使用納米技術只需檢測幾個細胞就能判斷出病人是否患上癌癥或判斷胎兒是否有遺傳缺陷。婦女懷孕8個星期左右，在血液中開始出現非常少量的胎兒細胞，用納米微粒很容易將這些胎兒細胞分離出來進行診斷。在人工器官外面涂上納米粒子可預防移植后的排異反應。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病?！緟⒖嘉墨I】

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第三篇：無機非金屬材料在生物醫學的應用

無 機 非 金 屬

材 料 在 生

物 醫 學 的 應 用

所謂無機非金屬材料（inorganic nonmetallic materials），就是指是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。傳統的無機非金屬材料在其化學組成上主要屬于硅酸鹽范疇。無機非金屬材料種類繁多，具體可分為陶瓷，水泥，耐火材料，復合材料，非金屬礦物材料等。其生產過程特點：一是共性，即有關原料，粉制備，成型等一系列過程。二是個性，即每種無機非金屬材料都具有各自的特性。無機非金屬材料在生物醫學方面的應用主要是在以生物陶瓷材料，以及陶瓷基復合材料等的應用為主。

生物陶瓷材料主要包括生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷和生物復合材料三類。其應具有生物相容性，力學相容性；與生物組織有優異的親和性；滅菌性并具有很好的物理、化學穩定性等。這類無機非金屬材料在醫學方面的應用主要介紹：生物惰性的氧化鋁陶瓷，氧化鋯陶瓷；生物活性的羥基磷灰石(HAP),生物活性玻璃，微晶化生物活性玻璃；生物陶瓷的性能要求：第一，生物相容性要求生物相容性是指植入人體內的生物醫用材料及各種人工器官、等醫療器械，必須對人體無毒性、無致敏性、無刺激性、無遺傳毒性和無致癌性，對人體組織、血液、免疫等系統不產生不良反應。第二生物力學與生物學性能要求材料的力學性能與機體組織的生物力學性能相一致，不產生對組織的損傷和破壞作用。第三，具有良好的加工性和臨床操作性生物陶瓷植入的目的，是通過人工材料替代和恢復各種原因成的牙和骨缺損，就要求植入的生物陶瓷具有良好的加工成形性，且在臨床治療過程中，操作簡便，易于掌握。第四，具有耐消毒滅菌性能生物陶瓷材料是長期植入體內的材料，植入前須進行嚴格的消毒滅菌處理。生物惰性陶瓷主要是指其化學性能穩定，生物相容性好的陶瓷材料。AL203陶瓷是以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料，其具有良好的機械強度，高的耐磨損等性能。其成型的工藝與陶瓷材料成型工藝大體相同，主要是粉末的制備，成型以及燒結。而在醫用方面的氧化鋁陶瓷材料則是α-Al2O3多孔陶瓷材料，其制備過程中對孔徑的控制要求極為嚴格。因此多采用的是溶膠凝膠法改善氧化鋁多孔陶瓷孔徑分布的控制、相變、純度及顯微結構。用溶膠一凝膠法制備氧化鋁多孔陶瓷的工藝為：采用鋁粉在氯化鋁溶液中水解，得到鋁溶膠，并直接將成孔劑與之混合，進行成型、燒成制得產品。這樣被用于制作人工髖關節、人造膝關節、人工牙根和骨骼固定螺釘及修補角膜等。但由于氧化鋁陶瓷同樣具有脆性大，機械加工困難等特點，其用于醫用還需進一步的研究應用?，F有在羥基磷灰石引用AL203來達到人工骨的修復。其特點是利用羥基磷灰石良好的生物活性和生物相容性以及AL203的高強度，高機械性能特點來提高其綜合的力學性能，能夠很好的彌補AL203的不足。很好的滿足了人工骨的修復需求。氧化鋯陶瓷是以穩定的立方型氧化鋯ZrO2為主晶相的陶瓷。具有優異的力學（最高的斷裂韌性）和耐磨和耐腐蝕性等性能。其主要應用在機械，電工方面。而在醫用領域的應用則是以氧化鋯生物陶瓷材料應用的。其制備方法是各種沉淀法如共沉淀法獲得超細的氧化鋯粉末，然后通過干成型或濕成型法成型后進行燒結而成的。在醫用中，氧化鋯烤瓷牙是最常用的?？敬裳赖暮脡闹苯佑绊懙交颊叩纳眢w健康，而用氧化鋯材質的烤瓷牙由于沒有金屬內冠層，牙齒透明度好，光澤度極佳，更有效避免了牙齒過敏和牙齦黑線等問題，具有足夠好的遮色能力，能夠完美解決牙患者的牙齒美容需求，而且氧化鋯材質的強韌性彌補了普通烤瓷牙易蹦缺的缺點，生物相容性好，不刺激口腔粘膜組織，易于清潔，是目前國內外最優質的烤瓷牙。生物活性是指移植材料的分界面激發特定的生物反應，最終導致在材料和組織之間的骨形成。這類陶瓷在生物體內基本不被吸收，材料有微量溶解，能促進種植體周圍新骨組成，并與骨組織形成牢固的化學鍵結合。羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡稱HA 或HAP)羥基磷灰石是人體和動物骨骼的主要無機成分，結構上與天然骨鹽大體一致，有極好的生物相容性、骨傳導性以及骨鍵合能力，無毒副作用，用于骨修復及替代材料。但同時，其自身強度較低，力學性能較差。羥基磷灰石主要是通過水熱反應以及沉淀法獲得的。其同時也可以用于義眼片。這里由于其的力學性能不是很好，因此導致了在運用的過程中不是很好的滿足醫學的需求。在以羥基磷灰石為原料，在其中添加氧化鋁以增加其綜合的機械性能的辦法很好的改善了羥基磷灰石的力學性能，同時還利用了其生物相容性。

同時，納米羥基磷灰石在醫用方面也有應用。n H A是一種性能優良的無機陶瓷材料、生物學活性好。n H A粒子的大小為 1～1 0 0 n m，由于其與 H A相比具有溶解度較高、比表面積(S S A)大的優點，因而具有更好生物學活性，骨植人體的伸強度更高，疲勞抗力也相應提高。最主要的是其可以匹配人體不同地方骨的生長速度相應的降解速度，而且與人體不產生排斥反應。因此其在醫學領域的應用被廣泛關注，但大多數還屬于臨床應用階段，用于實際還需要一定的時間和條件。

生物活性玻璃與普通玻璃的不同之處在于其具有生物活性，能夠很好的與生物組織相容。將生物玻璃植入人體骨缺損部位，它能與骨組織直接結合，起到修復骨組織、恢復其功能的作用。其制備技術與普通玻璃大體相同，但是為了保護其的生物活性性能，常常采用溶液-凝膠法制備其粉體。由于其機械強度較低，也因此一般用于較小的骨修復材料，如耳小骨、指骨，人工牙齒及關節。最值得一提的是生物玻璃對癌癥的治療，主要是在生物玻璃中加入一些磁性物，鐵酸鋰或者其他熱源性材料，用于熱種子治療癌癥腫瘤。

微晶玻璃屬于復合材料，將加有晶核劑的特定組合的玻璃，在有控條件下進行晶化熱處理，成為具有微晶體和玻璃相均勻分布的材料。其比普通玻璃的機械性能強，并且在光亮度和其他力學性能上都要比普通玻璃好。微晶玻璃有很多種，一般用于生物醫學的稱為生物微晶玻璃 也可以稱為微晶陶瓷。其之所以稱為微晶玻璃是因為結晶后在顯微鏡下可以看見其析出了許多細小的晶粒。微晶玻璃也是生物玻璃，在用于醫學領域時，一般在是其表面生成羥基磷灰石等生物活性材料而成的或者在玻璃組成中引入 CaO 和P2O5,通過熱處理得到優良的羥基磷灰石。用于牙齒的修復等，特別是其中的可切割生物微晶玻璃，由于其可以通過機械加工的方法制成不同形狀的樣品而不會破壞其生物活性，因此多用于骨替復材料。其與單純的羥基磷灰石相比，由于含有一定量的玻璃相，因此可以在很大范圍內調整組分，適應性更強。同時其化學穩定性更好，由于玻璃相存在又可以根據要求的不同制作成不同形狀的醫用替代材料。當然，醫用微晶陶瓷材料也采用了一些增韌方法，如自身增韌，金屬增韌，纖維增韌等，用于進一步提高其機械強度。

陶瓷基復合材料是一類以陶瓷為基體，在其中加入一些增韌材料而形成的復合材料。如以HAP為基體的陶瓷材料，在其中加入纖維或者一些晶須來增加自身的強度，以達到醫用的高強度使用的要求。也可以采用顆粒增韌的方法來提高。這類復合材料在醫用上主要用于骨替代材料等。

當然，同時還有其他種類的復合材料用于醫學方面。可見，無機非金屬材料在生物醫學領域的應用非常的廣泛。在我國，上海硅酸鹽研究所在生物醫用材料與組織工程、生物納米技術及生物材料表面工程等三方面開展了研究，用無機非金屬制作的人工骨，骨植入材料以及生物陶瓷取得了很大的進步。還有華東理工大學研制了磷酸鈣人工骨(CPC)，它可自行固化，具有生物相容性，能降解吸收，可在人體骨缺損部位準確塑形。這些都只是用于生物領域的一小部分。從當今社會科技發展的速度來看，未來無機非金屬材料的應用會越來越重視，尤其是其在生物領域的作用會受到更為廣泛的關注。

文獻摘要：

1，無機非金屬復合材料及其應用 劉雄亞 郝元愷等，化學工業出版社 2006年。

2，無機非金屬材料制備方法 高積強等，西安交通大學2009 3，無機非金屬材料性能 賈德昌等，科學出版社 2008年

4，生物陶瓷的應用發展，展望 錢國棟，王民權 浙江大學 材料科學與工程第49期

5，氧化鋁陶瓷的應用 張小鋒 于國強 姜林文 景德鎮陶瓷學院 6，氧化鋁陶瓷的應用發展 朱志斌 郭志軍 劉英 王慧 陳秀峰

(山東中博先進材料股份有限公司 淄博 2 5 5 0 3 1)7，氧化鋁陶瓷生產工藝中的質量控制, 付 鵬 劉衛東 吳細桂

(華南理工大學材料學院 廣州 510641)8, a一氧化鋁在新型氧化鋁陶瓷中的應用 張麗婭 王向麗 崔建奇(中國長城鋁業公司)9，氧化鋯材料種類及應用任永國1，劉自強1，楊 凱 2，周煥忠 2，顧幸勇（北京晶萊陶瓷制品有限公司，北京 101500； 景德鎮陶瓷學院，景德鎮 333000）10，氧化鋯陶瓷制備及其應用 黃 勇，何錦濤，馬 天

（清華大學材料科學與工程系新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室，北京 100084）

11，惰性生物陶瓷在人工髖關節的應用 劉慶 張洪 北京積水潭醫院 矯形骨科(北京 100035)12，人工關節材料的研究進展 陳鐵柱李曉聲 中國現代醫藥雜志2009年10月第ll 13，生物活性種植牙的研究進展 醫學生家園

14，生物醫用微晶陶瓷的研究進展 余麗萍，肖漢寧，胡鵬飛（1.湖南大學 材料科學與工程學院，； 2.湖南師范大學 化學化工學院，）

15，微晶玻璃制作 Special Column 專欄

16, 功能微晶玻璃的研究現狀及發展趨勢 肖漢寧 趙運才 劉付勝聰湖南大學材料科學與工程學院

17, 用于治療癌癥的生物玻璃 王昱，殷海榮(陜西科技大學材料科學與工程學院)18，陶瓷基復合材料的機理、制備、生產應用及發展前景

（姓名：王珍 學號：Z09016203）

19，陶瓷基復合材料的進展及應用 徐海江(航空航天部三部)20, 羥基磷灰石生物材料的研究現狀、制備及發展前景 方麗 周永強 張衛珂。馬景 云(1陜西科技大學材料科學 與工程學院)(2溫州大學制筆重點實驗室)(3山東大學材料液態結構及其遺傳性教育部重點實驗室)21,納米羥基磷灰石粉體生物活性的研究 武漢理工大學 22，先進復合材料 魯云等主編 機械工業出版社 2004年 23，多孔材料引論 劉培生等編 清華大學出版 2005年 24，生物陶瓷材料 談國強等編

25，無機非金屬納米微粒的制備方法 孟季茹 趙 磊 梁國正 秦宇(西北工業大學)26，無機非金屬材料微孔構造形成方法 徐慧忠

27，生物玻璃治療脛骨骨折的療效觀察 郝思春，孫俊英 等 2004年 28，納米羥基磷灰石研究進展 黃路 段曉明 南華大學研究生院 29，羥基磷灰石義眼移植研究 唐志強 倪建同 江蘇省泰州市第四人民眼科中心

30，生物陶瓷材料（Bioceramic materia）陳德敏(上海第二醫科大學附屬第九人民醫院，上海生物材料研究測試中心)31，無機非金屬材料工藝學 王琦等主編 中國建材工業出版社 2005年

32，羥基磷灰石骨修復材料 張陽德 樂園 趙鋅崎 中南大學衛生部肝膽腸衛生中心。

33生物醫用納米羥基磷灰石的制備及應用 中國組織工程研究與臨床應用 李穎華 曹麗華。

34，生物活性玻璃陶瓷人工骨材料的研究進展 山東壓料大學附屬基院(2 5 o o 1 2)湯繼文 張玉德 春梅

第四篇：生物醫學材料研究進展論文

生物醫學材料的研究進展

生工092班 范秋蘋 090302219 生物醫學材料是生物醫學工程學的四大支柱之一。就學科研究的內容而言，涉及到化學、物理學、高分子化學、高分子物理學、無機材料學、金屬材料學、生物化學、生物物理學、生理學、解剖學、病理學、基礎與臨床醫學、藥物學、藥劑學等多門學科。為了達到滿意的臨床效果，還涉及到許多新的工程學和管理學的問題。生物醫學材料在醫學上的應用為醫學、藥學、生物學等學科的發展提供了豐富的物質基礎，反過來這些學科的進步也不斷地推動生物醫學材料的進步發展。生物醫學材料學正是多門學科的共同協作、互相借鑒、互相滲透、突破舊有學科的狹小范圍而開創的一門新學科。這門學科作為材料科學的一個重要分枝，對于探索人類生命的奧秘、促進人類的文明發展，對于保障人類的腱康與長壽，必將作出重大的貢獻。更可喜的是，隨著生物醫學材料的發展將誕生一系列嶄新的高科技產品，一個新興的產業——生物醫學材料與制品業正在形成和發展之中，它在整個國民經濟中的作用和地位必將隨著時間的推移，受到世人的矚目和重視。

生物醫學材料：用于與生命系統接觸和發生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類特殊的，而對人體組織、血液不致產生不良影響的材料。

生物醫學材料取得實質性進展開始于20世紀20年代

不銹鋼：

1926 含18%鉻和8%鎳，首先應用于骨科治療，隨后應用于口腔科； 1934 研制出高鉻低鎳單相組織的AISI302和304，在體內生理環境下的耐腐蝕性顯著提高；

1952 開發出耐蝕性更好的AISI316不銹鋼，逐漸取代AISI302；

20世紀60年代 為解決不銹鋼晶間腐蝕問題，研制出超低碳不銹鋼AISI316L和317L；

鈷鎳合金：鑄造鈷鎳合金首先在口腔中得到應用； 20世紀30年代末 應用于制作接骨板、骨釘等內固定器械； 50年代 成功制成人工髖關節；

60年代 研制出鍛造鈷鉻鎢鎳合金和鍛造鈷鉻鉬合金，提高力學性能，并應用于臨床；

70年代 研制出鍛造鈷鉻鉬鎢鐵合金和具有多相組織的MP35N鈷鉻鉬鎳合金，改善鈷基合金抗疲勞性能，應用于臨床；

鈦、金屬鈦：具有優異的耐蝕性、生物相容性、密度低； 20世紀40年代 制作外科植入體； 50年代 用純鈦制作接骨板和骨釘；

70年代 Ti6A14V合金（強度比純鈦高，耐蝕性和密度與之相似）、TiSAl2.5Sn合金和鈦鉬鋅錫等合金獲得應用從而使鈦和鈦合金成為繼不銹鋼和鈷基合金之后的又一類重要醫用金屬材料；

70年代后 NiTi系為代表的形狀記憶合金逐漸在骨科和口腔科得到應用，并成為醫用金屬材料的重要組成部分。

生物陶瓷 ： 從20世紀60年代初開始應用于生物材料，例如：

多晶氧化鋁陶瓷；低溫各向同性碳；生物玻璃；羥基磷灰石（生物活性陶瓷）；生物陶瓷復合材料； 引入活體細胞或生長因子的生物陶瓷構架等。生物醫用高分子 ： 始于20世紀50年代有機硅聚物的發展，例如： 有機硅聚合物；聚甲基丙烯酸甲脂（骨水泥）；

生物醫用高分子材料的發展，制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手術縫合線等。

20世紀90年代后，借助于生物技術和基因工程的發展，由無生物存活性材料擴展到具有生物學功能的材料領域，其基本特征是具有促進細胞分化、增殖、誘導組織再生、參與生命活動等功能。

生物醫用材料是研制人工器官及一些重要醫療技術的物質基礎，綜觀人工器官及醫療裝置的發展史，每一種新型生物材料的發現都引起了人工器官及醫療技術的飛躍。生物惰性醫用硅橡膠：人工耳、人工鼻、人工頜骨等；血液相容性較好的各向同性碳被復材料：碟片式機械心臟瓣膜；血液親和性及物理機械性能較好的聚氨酯嵌段共聚物：促使人工心臟向臨床應用跨越；可形成假生物內膜的編織滌綸管：人工血管向實用化飛躍。

醫用材料品種繁多，尤其是臨床使用的要求多種多樣，因此無論對于系統地研究醫用材料的制備，還是對于開發已有醫用材料的新應用，或是為了對醫用材料進行安全性評價及質量管理，都涉及到對生物醫學材料的分類問題。

按材料的屬性分類，可以分為以下幾大類：

生物醫用金屬材料：

包括不銹鋼、鈷基合金，鈦及合金等，廣泛應用于人工假體、人工關節、醫療器械等 ；

生物醫用無機材料：

主要是生物陶瓷：分為惰性生物陶瓷，如氧化鋁生物陶瓷；表面生物活性陶瓷，如磷酸鈣基生物陶瓷；可降解生物陶瓷，如β-磷酸三鈣陶瓷等；

生物醫用高分子材料： 天然的如多糖類、蛋白類合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人體器官、組織、關節、藥物載體等 ；

生物醫用復合材料： 不同種材料的混合或結合，克服單一材料的缺點，獲得性能更優的材料；

按材料功能分類，可以分為以下幾類：

硬組織相容性材料： 主要用于生物機體的關節、牙齒及其他骨組織； 軟組織相容性材料： 主要用于人工皮膚、人工氣管、人工食道等； 血液相容性材料 ：

主要用于人工血管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細胞培養基材等 ；

生物降解材料： 主要用于吸收型縫合線、藥物載體、愈合材料、粘合劑以及組織缺損用修復材料

按材料來源分類，可以分為下列幾類：

自體組織：如人體聽骨、血管等替代組織

同種異體器官及組織：如不同人體之間的器官移植 異種器官及組織：如動物骨、腎替換人體器官 天然生物材料： 如動物骨膠原、甲殼素、珊瑚等 人工合成材料： 如各種人工合成的新型材料

按材料使用部位分類：

硬組織材料： 骨、牙齒用材料

軟組織材料： 軟骨、臟器用材料 心血管材料： 心血管及導管材料 血液代用材料 ：人工紅血球、血漿等

分離、過濾、透析膜材料： 血液凈化、腎透析以及人工肺氣體透過材料 目前被詳細研究過的生物醫用材料已超過1000種，被廣泛應用的有90多種材料，1800多種制品。西方國家每年耗用生物醫用材料量以10～15%速度增長，我國生物醫用材料研究起步晚(20世紀50年代)，目前我國醫用生物材料研究現狀：我國生物材料和制品所占世界市場份額不足1.5％；產品技術水平處于初級階段，且產品單一；同類產品與國外產品比，基本上屬于仿制，自主知識產權較少；生物醫用材料與制品70-80%要依靠進口；產業處于起步階段。

但是，由于生物醫學材料以其獨有的醫學應用特性推動了一個新產業的發展,成為經濟的新的增長點。通過對生物材料特性的分析,把握生物醫學材料產業的現狀和動態,有助于制定相關的措施形成我國生物醫學材料產業的核心競爭力。

第五篇：生物醫學展望論文

生物醫學工程(Biomedical Engineering,BME)是一門生物、醫學和工程多學

科交叉的邊緣科學，它是用現代科學技術的理論和方法，研究新材料、新技術、新

儀器設備，用于防病、治病、保護人民健康，提高醫學水平的一門新興學科。

生物醫學工程在國際上做為一個學科出現，始于20世紀50年代，特別是隨著宇

航技術的進步、人類實現了登月計劃以來，生物醫學工程有了快速的發展。在我國，生物醫學工程做為一 個專門學科起步于20世紀70年代，中國醫學科學院、中

國協和醫科大學原院校長、我國著名 的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學

科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物 醫學工程專業的創建、1980年中

國生物醫學工程學會的成立，有力地推進了我國生物醫學工 程的發展。目前，我國許多高?？蒲袉挝痪O有生物醫學工程機構，從事著生物醫學的科研 教學工作，在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。

顯微鏡的發明　“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來，其意思是用

刀剖割，肉眼觀察研究人體結構。17世紀Lee Wenhock發明了光學顯微鏡，推動了

解剖學向 微觀層次發展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進

一步觀察研究其細胞 形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現，醫學領域相繼誕

生了細胞學、組織學、細胞病理 學，從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。

普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細胞的超微細結構、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡，使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體，研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電

子顯微鏡的發明都是醫學工程研究 的成果，它們對推動醫學的發展起了重要作用。

影像學診斷飛躍進步　影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域

之一。50年代X光透視和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法，而今天由于X線CT技

術的出現 和應用，使影像學診斷水平發生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水

平。即計算機體斷層 攝影(computed tomography CT),即是利用計算機技術處理人

體組織器官的切面顯像。X線CT 片提供給醫生的信息量，遠遠大于普通X線照片觀

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已經問世，能快速掃描

和重建圖像，在臨床應用中取代了多數傳統的CT，提高了診斷準確率［1］。醫學

工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc

e)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(MRI)，它不僅 可分辨病理解剖

結構形態的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾 病在早期價段的改變，有利于臨床早期診斷?？梢哉J為MRI工程的進步，促進了醫學診

斷學 向功能與形態相結合的方向發展，向超快速成像、準實時動態MRI、MRA、FM

RI、MRS發展。根據核醫學示蹤，利用正電子發射核素(18F，11C，13N)的原理，創造 的正電子發射體層攝影(pET)，是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體

把pET列為十大 醫學生物技術的榜首。pET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫

瘤學、心臟病學、神經病 學、器官移植，新藥開發等研究領域的重要價值［2］。

影像學診斷水平的不斷提高，與20世紀生物醫學工程技術的發展密切相關。

介入醫學問世　介入醫學是一種微創傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技術治療疾病的創始人，他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行

擴張治 療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(Interventional Ra

diology)，這是醫 學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年 Gruenzing成功

地進行了首例冠狀動脈球囊擴 張術獲得成功以后，介入性診療技術由于其創傷小、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發

展，高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造 影(DSA)、射頻消融技術以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相 繼問世，使介入性

診療技術發生了飛速進步，臨床應用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、非血管

管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證，并使診療效果明顯提高，患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視 為與藥物診療、手術診療

并列的臨床三大診療技術之一，也有人把介入診療技術稱之為20世 紀發展起來的臨床醫學新領域--介入醫學［3，4］。

人工器官的應用　當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時，現代臨床醫

療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們

稱這種裝置 為人工器官(artificial organ)。如20世紀50年代以前，風濕性心臟

瓣膜病的治療，除了應 用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難

修復改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技

術，在心臟停跳狀態下切開心臟，進行更換人 工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修

補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科 之所以能達到今天這樣的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工 血管等新材

料、新技術的結果［5］。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病

晚期患者的生 命，腎病治療學也因此有了很大進步。

現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關

節、人工心臟 起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用，使千千

萬萬的患者恢復了健康?？梢哉f，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射醫學、超聲醫學、激光醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程

醫療技術等先 進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果，綜上

可見，20世紀生物醫學工 程的發展，顯著提高了醫學診斷和治療水平，有力地推

動著醫學科學的進步。

21世紀生物醫學工程展望　縱觀醫學新技術誕生和發展的 歷史，從倫琴發現

X線到今天X射線診療技術的發展，從朗茲萬發現超聲波到今天B超診斷的 廣泛應用，從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發明CT到今天

C T成像系統的應用，都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的醫學新技術。循著20世紀醫學發展的軌跡，我們有理由預測21世紀新的醫學診療

技術可能在以下10個方 面有重大突破和創新：

(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠程醫療信 息網絡化，診療用機器人將被廣泛應用。［6］

(2)介入性微創，無創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技

術，納米技術 和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。

(3)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著

pET的問世和應 用，形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑

型心血管、腦血管影像診 查系統將在21世紀問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發展，生物機械結合型、生物型人工器官將

有新突破，人 工器官將在臨床醫療中廣泛應用。

(5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展，植入型藥物長效

緩釋材料，藥 物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育

材料、生物止血材料將有 新突破。

(6)未來醫療將由治療型為主向預防保健型醫療模式轉變。為此，用于社區、家庭、個人醫 療保健診療儀器，康復保健裝置，以及微型健康自我監測醫療器械

和用品將有廣泛需求和應 用。

(7)除繼續努力加強生物源性疾病防治外，對精神、心理、社會源性疾病的防

治診療技術和 相應儀器設備的研制受到越來越多的重視與開發，研制精神分析、心理安撫、生物反饋型診 療技術和設備將是生物醫學工程的新起點。

(8)創傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創傷防護裝置、生命急救

系統是未來生 物醫學工程的重要課題。

(9)即將迎來的21世紀是分子生物學時代，有關分子生物學的診療新技術將快

速發展，遺傳、疾病基因診療技術，生物技術和微電子技術相結合的DNA芯片、雪

白芯片和診療系統將被 廣泛應用。

(10)空氣污染、環境污染嚴重危害著人類健康，研究和開發勞動保護、家庭保

健、個人防護 用的人工氣候微環境是未來不能忽視的問題。

1997年我國發布了關于衛生工作改革與發展的決定，提出了奮斗目標：“到

2000年，基本實 現人人享有初級衛生保健”，到2010年國民健康的主要指標在經濟

發達地區達到或接近世界 中等發達國家水平，在欠發達地區達到發展中國家的先

進水平。1999年國家科技部召開了“ 發展生物醫學工程技術戰略研討會”，國家

工程院開展了有關發展我國醫療器械工業戰略研 究等，對推動生物醫學工程產業

發展、落實創新工程戰略布置起著重要作用。20世紀人類與 疾病做斗爭，在醫學

診療技術上取得了重大成就；但面向21世紀的巨大挑戰，我們要動員起 來，調整

政策，制定規劃，改革醫學研究教學的舊模式，發揮現代科學多學科交叉合作的優

勢，創建全新的生物醫學，為人民造福。