第一篇：生物醫學信息學的認知

生物醫學信息學的認知

今天，有幸聽到我們院里的張建華張老師給我們講授了關于生物醫學信息學的知識，使我們對生物醫學工程以及對生物醫學信息學有了一些新的認識。

生物醫學信息學，按其字面意思，可以分為生物信息學和醫學信息學。生物信息學是研究生物信息的采集，處理，存儲，傳播，分析和解釋等各方面的一門學科，它通過綜合利用生物學，計算機科學和信息技術而揭示大量而復雜的生物數據所賦有的生物學奧秘。它是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，同時也將是21世紀自然科學的核心領域之一。生物信息學研究重點主要體現在基因組學和蛋白質組學兩方面，具體說就是從核酸和蛋白質序列出發，分析序列中表達的結構功能的生物信息。其研究方向很廣泛，主要包含這樣幾個主要方向。

1、序列比對。也就是，從相互重疊的序列片斷中重構DNA的完整序列。在各種試驗條件下從探測數據中決定物理和基因圖存貯，遍歷和比較數據庫中的DNA序列，比較兩個或多個序列的相似性，在數據庫中搜索相關序列和子序列，尋找核苷酸的連續產生模式，找出蛋白質和DNA序列中的信息成分。

2、蛋白質結構比對和預測。

3、基因識別非編碼區分析研究

4、分子進化和比較基因組學。

5、序列重疊群裝配。

6、遺傳密碼的起源。

7、基于結構的藥物設計。

8、生物系統的建模和仿真。

10、生物圖像。由于生物信息含量的巨大與復雜，因此，人們想出了用數據庫來存儲和分析生物信息。其研究方法也以數據庫為核心，包括數據庫的建立；生物學數據的檢索；生物學數據的處理；生物學數據的利用：計算生物學。

生物信息學，由于其是基于分子生物學與多種學科交叉而成的新學科，現有的形勢仍表現為各種學科的簡單堆砌，相互之間的聯系并不是特別的緊密。在處理大規模數據方面，目前沒有行之有效的一般性方法；而對于大規模數據內在的生成機制也沒有完全明了，這使得生物信息學的研究短期內很難有突破性的結果。因此，對于未來，生物信息學還有一段路要走。

醫學信息學，是醫學和計算機科學的結合科學，是醫學發展的必經階段，也是一門新興交叉學科。在信息學中，大致可以分出三個不同的研究層次：基礎計算機科學、應用方法信息學以及應用信息學。醫學信息學其研究內容在實際臨床也有許多應用。比如，電子病歷，這個系統可支持使用者獲得完整、準確的資料；提示和警示醫療人員；給予臨床決策服務；連接管理、書刊目錄、臨床基礎知識以及其他設備。另外，還有醫學影像的分析與鑒定，遠程醫療等等。隨著計算機的普及，這也更加完善了醫學信息學的功能。當然，醫學信息學領域還有許多空白等待著我們去填補，我們仍面臨著一些挑戰。但我相信，隨著科技的發展，人類社會的進步，這些問題將會被一一解決。在不久的將來，醫學信息學將在醫院管理、教學和科研、疾病的預防、診斷和治療等方面發揮巨大和不可替代的作用，并將帶動整個醫學界的革新。

生物醫學信息學涉及范圍很廣泛，其研究方向也很多。在實際研究中，我們應該加大研究的深度和廣度。在某一領域，應該往更深入方面發展，拓寬其范圍，逐漸填補其領域中的空白，創造出更高效的產品，從而能利用其成果更好地為人類服務。

注：部分內容摘自百度百科。

第二篇：常用生物醫學材料

常用生物醫學材料

南華大學

電氣學院

20104320135

李闖

摘要： 醫用硅橡膠(silicone rubber)是美容外科中應用較廣的生物材料(組織代用品).它是高分子有機化合物聚硅酮的一種橡膠樣固體形態,又稱二甲基硅氧烷。隨著生物醫學和材料的發展,各種人工制備的生物材料植入骨內替代骨移植,臨床應用效果好.這些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,對骨形成具有明顯的誘導作用,被泛稱為人工骨(artificial bone)。人工骨與醫用硅橡膠同為如今最常用的兩類生物醫學材料。

關鍵字：人工骨，植入，移植，相容性，人工制備，醫用硅橡膠，美容，整容

一：醫用硅橡膠

1·生物相容性：由于其結構對稱性,分子主鏈呈螺旋狀，使硅氧單鍵的極性相互抵消,且側鏈的R一般都是低極性或非極性基團,所以整個大分子極性很低,使硅橡膠表現出疏水性、耐氧化以及抗老化性。

此外,主鏈中Si2O鍵和側鏈中的C2Si鍵的極性都近似于離子鍵,在正常使用溫度(250°C以下)不發生裂解、氧化等反應,故又具有優異的耐熱性,可用作醫療器械、人造臟器和藥物緩釋體系,對人體有良好的生物相容性。2·生物功能性：是指生物材料具有在其植入位置上行使功能所要求的物理和化學性質：（1）可檢查、診斷疾病;（2）可輔助治療疾病;（3）可滿足臟器對維持或延長生命功能的性能要求;（4）可改變藥物吸收途徑,控制藥物釋放速度，滿足疾病治療要求。

3、無毒性

4、耐生物老化

5、物理和力學穩定性

6、易加工成型,材料易得,價格適當,便于消毒滅菌

7、在生產、加工過程中防止引入對人體有害的物質

應用

1·作為人造器官

硅橡膠模擬制品可長期埋置于人體內，作為人體內某個部分不可缺少的元件。包括腦人工肺、視網膜植入物、人工腦膜、人工手指、手掌關節、人造鼓膜、人工心臟瓣膜附件、人工肌腱以及用于消化系統和腹外科制品的各種導管等。

2·在整容和修復方面的應用（1）人工顱骨的修復:（2）尼龍、聚酯纖維等增強后作人造皮膚;（3）提高視力的隱性眼鏡;（4）)修補前額、鼻、勃頸等;（5）治療外耳的缺損;

（6）現在爭議一直很大的人工乳房

3·在醫療器械上的應用

硅橡膠可作為導管短期置入人體的某個部位,作為搶救和治療的重要輔助材料和手段，如為肝功能不全、燒傷等病人進行補液用的靜插管, 還可用于胎兒吸引器的吸頭,醫用電極板基質,生物傳感器的包裝材料等 4·在藥物緩釋體系的應用

硅橡膠可作為藥物緩釋體系的載體，如包封藥物膠囊，包封的藥物包括抗生素,鎮靜劑,安眠藥,抗癌藥,麻醉劑等.硅橡膠還可作為消泡劑治療某些疾病，如用于搶救急性肺水腫,可迅速疏通呼吸道,改善缺氧狀況,減少或避免因泡沫阻塞氣流通過而窒息的死亡。

醫用硅橡膠的副作用：

(1)由于其分子結構的低極性造成的疏水性,使其仍對人體有一定的異物反應,今后的發展要求是對其表面進行改性,提高其親水性。

(2)抗張力強度不夠，易破裂和撕裂,要解決其機械強度低的性質，就要對其采用物理和化學方法改性。

(3)對皮下避孕埋植系統而言,以硅橡膠為載體的長效皮下埋植劑在放置有效期滿后必須取出,增加了使用者的痛苦和花費,這樣就引發了可生物降解埋植劑的研究。

二：人工骨

人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。人工骨材料主要有高分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯等、無機材料如磷酸三鈣、羥基磷灰石、氧化鋁生物陶瓷等。

1·由于人骨的各種生物學特性，故對人工骨的要求也很苛刻，具體對人工骨的性能要求如下：

由于對活骨化學、生物特性的不斷了解, 人們更有能力設計和開發出模仿這些特性的材料, 理想的骨移植替代材料應當具有成骨性、生物相容性、可吸收降解、可提供結構支撐、臨床使用方便、價格低廉。根據其具體用途, 一些特性要比其它的特點更重要。骨移植物和其替代物可依據其骨傳導、骨誘導和成骨特性分類(見表1)。同種異體骨移植物與自體骨移植物的特性比較(見表2)。復合材料移植物是具有骨傳導性的基質與骨誘導和成骨活性物質的組合, 有可能替代自體骨。

人工骨容易商品化獲得, 使用方便, 但目前單一的人工骨多為骨傳導材料或復合骨誘導因子材料, 其機械性能較差, 難以起到機械支撐作用, 尚不能用于修復重建大段骨缺損和關節缺損, 僅用于填充植骨或脊柱融合。一些人工骨制備成注射劑型, 能夠采用非手術或微創的方法提高骨修復效果, 方法操作簡單、創傷輕微, 對血運和關節肌肉功能干擾小。避免了局部血供的進一步破壞, 大大減少了感染和手術并發癥的發生可能, 而且恢復快, 符合現今微創外科的趨勢。在此僅介紹兩種最常用人工骨臨床應用及相關問題。

1·醫用硫酸鈣

Osteoset是一種醫用硫酸鈣骨移植替代物,(于1996年6月通過美國食品與藥品委員會論證, 并在同年獲得歐洲CE商標, 此后已在成千例病人中使用, 并且證明是安全有效的。Osteoset顆粒有兩種型號, 小顆粒在小的骨缺損中使用較為理想, 直徑分別為4.8mm和3.0mm, 顆粒分別重100mg和30mg。為了方便使用, 各種尺寸顆粒均用小瓶包裝, ?射線滅菌。Osteoset2T內含4 %的妥布霉素, 妥布霉素亦稱妥布拉霉素(To2bramycin), 為氨基糖甙類抗生素, 抗菌譜與慶大霉素相似。主要用于各種革蘭氏陰性桿菌感染(綠膿桿菌、變形桿菌、克雷氏菌、沙門氏菌、葡萄球菌包括金黃色葡萄球菌), 對綠膿桿菌較慶大霉素約強2～3倍, 比多粘菌素B也較強, 對慶大霉素耐藥的綠膿桿菌也常敏感, 對其它革蘭氏陰性菌的作用則低于慶大霉素, 對金葡菌的作用約與慶大霉素相等。適用于感染性骨缺損, 引起腎毒反應者較慶大霉素為低。

2· 自固化磷酸鈣水泥

自固化磷酸鈣水泥(Calcium Phosphate Cement , CPC)是Brown和Chow于20世紀80年代早期研制出來的快速凝固型、非陶瓷型羥基磷灰石(HAP)類人工骨材料, 由數種磷酸鈣粉末和固化液兩部分在使用時按比例調和而成。調和物呈膏體狀, 能根據填充部位的要求隨意塑形, 在體內條件下發生固化反應, 約4h后自然轉變成含微孔的HA晶體。在固化過程中基本不放熱, 不會造成組織灼傷。一般ACPC固化的抗壓強度為30～50MPa , 它與反應物中的添加成分或制備方法等因素無關。上世紀90年代中期國內研制成功了自固化磷酸鈣水泥(CPC)人工骨材料, 并進行了商品化開發, 商品名瑞邦骨泰。其劑型分為普通型骨泰、載藥型骨泰和注射型骨泰。

參考文獻 1· 中國矯形外科雜志

2004年12月第12卷第23、24期

2·史文紅、趙成如.醫用硅橡膠及其制品[J ].中國醫療器械信息，2009,15（11）3·溫變英.生物醫用高分子材料及其應用[J ].化工新型材料,2001 ,29(9):41 4·醫用高分子材料—硅橡膠

5·貢長生、張克立.新型功能材料[M].北京:化學工業出版社,2001.

第三篇：生物醫學材料

鈦及鈦合金在生物醫學上的應用及研究進展

摘 要:簡單介紹了鈦及鈦合金和其作為生物醫學材料的優點,簡述了鈦及鈦合金的物理性能、化學性能，同時闡明了其生物相容性原理。綜述了國內外生物醫學鈦合金材料的應用和研究進展。

關鍵詞: 醫用鈦合金；生物醫學材料；生物相容性；應用和發展 引言

金屬材料是最早用于臨床的生物醫學材料,可用于傳統的人體硬組織缺損、創傷、骨科、牙科疾病等的各種修復,矯形及內、外固定治療等。從20世紀中葉以來,以鈦合金為主的生物醫學金屬材料開始在人體硬組織植入，特別是在人體軟組織的介入治療方面顯示出獨特而神奇的療效。極大地促進醫用了鈦合金材料在外科植入物和矯形器械產品中的應用和推廣。近年來鈦及其合金以其與骨相近似的彈性模量、良好的生物相容性及在生物環境下優良的抗腐蝕性在臨床上得到了越來越廣泛的應用。而具有典型代表性的醫療器械產品的問世,無疑是醫學領域的一個里程碑,具有劃時代的意義

[2，3]

[1]。

2鈦及鈦合金作為生物材料的優點

2.1鈦及其合金的物理性能

純鈦有4個牌號，還有20余種合金，為臨床選擇使用提供了余地，鈦熔點1668士4℃，沸點3553℃，具有α、β倆種同素異形體，882℃轉變時伴隨5 ％的相變體膨脹。導熱系數0.036cal/cm.s.k，接近牙釉質導熱系數0.002cal/cm.s.k，作為口腔修復體時可保護牙髓。鈦的強度比不銹鋼高，且有較高韌性和抗疲勞能力，即使在有裂紋和缺陷時也需要用極高的載荷才能使其斷裂。合金化雖然可以提高其強度，但降低其斷裂韌度(Klc)2.2鈦及其合金的化學性能

鈦在空氣中或氧化條件下其表面生成一層鈍化膜(主要由TiO2、Ti3O2=TiO組 成)，溫度升高，時間延長使鈍化速度增大，膜厚度增加，而且該鈍化膜有自修復功能。通過生化試驗，動物實驗和臨床觀察均證明鈦對于血液、體液等有極好 的耐腐蝕性能[4，8]

[4-7]

[4]。

。2.3生物相容性

普通金屬材料力學性能優良、易加工，但組成與人體組織成分相距甚遠，因而很難與生物組織親合，一般不具有生物活性。作為生物醫學材料的鈦及鈦合金滿足了2個基本條件：①無毒性；②耐生理體液腐蝕。

鈦及鈦合金的缺點是硬度較低，耐磨性差。如果將鈦制品表面進行高溫離子氮化處理，純鈦及鈦合金硬度分別提高 7倍和 2倍，氮化后鈦材的年腐蝕率僅 為非氮化的三分之一。動物實驗結果表明，生物組織對表面滲氮處理鈦材反應輕微且無毒性。[9]3鈦及其合金在生物醫學領域的應用

近年來，鈦及其合金以整形外科、牙科及各種醫療器械為中心，在醫學領域得到空前的快速發展。3.1人體矯形

鈦合金彈性模量比不銹鋼更接近于人體骨骼，因此鈦合金肘關節、踩關節等被廣泛用于人體矯形手術中。每年世界上大約有1億病人由于臂關節和膝關節 炎癥而進行替換治療。鈦制膝蓋板比用不銹鋼膝蓋板輕許多且腐蝕問題得到了 改善。德國在20世紀80年代開發了鈦合金精鑄假肢，推動了鈦功能假肢的發展，從此，鈦合金精鑄假肢在各國很快得到了推廣應用。目前，鈦制假肢正在逐漸取代鋼制假肢[10]。

3.2介入性治療

介入性治療是近幾年來得到快速發展的一種先進的非手術臨床診療技術。該技術通常是在X射線圖像監視下，幾利用穿刺插管技術將特制導管、支架等沿血管或體內其它管腔輸送到體內病變處，就地治療

[11]

。過去支架通常以316L不銹鋼制成，但這種支架的縱向柔韌性不太令人滿意，而鈦鎳形狀記憶合金支架具有偏置式力學效應和形狀記憶效應，目前正被廣泛研究并投人臨床湘瓜合金制成的血管支架，不僅與316L不銹鋼有相當的強度，而且具有良好的冷加土成形性、更適合人體要求的縱向柔順性3.3牙科

從鈦合金植入人體那一刻起 ,牙齒種植用金屬材料就發生了一系列的改變。

[12]

。鈦與人體骨骼上皮組織、結締組織都具有良好的親和性，力學性能也可與其它各種類型牙科用合金相媲美，且密度小，制成的義齒體感舒適義齒通過表面處理，還可滿足人們對義齒美觀的要求。3.4循環系統醫療器械

鈦通常被用在制作心率調節器和除顫器，它可以作為載體工具替代心臟本身某些功能，如心臟瓣膜。美國活性金屬公司提供了一種鈦材，用以制造主動脈瓣膜，外科醫生把這種心臟瓣膜放在適當位置而不必進行縫合。在心臟起搏器中，密封的鈦盒能有效防止潮氣滲入密封的電子元器件

[14]

[13]

。不僅如此，鈦

。人工肺關鍵部位使用的微孔鈦片作為氣體擴散元件將氧氣擴散到體外循環的病人血液中，將靜脈血變成動脈血。3.5 面部治療

當人體面部組織遭到嚴重破壞時，局部組織修復需要用外科植入件進行。鈦合金具有良好生物相容性和所需強度，因此，是人體面部組織修復的理想材料。純鈦網作為骨頭托架已用于顆骨再造手術3.6手術器械

鈦醫療器械具有良好的抗腐蝕能力，反復的清洗、消毒表面質量不受影響；無磁性，能夠排除對微小、敏感植入電子器械的破壞威脅；質輕、用來替代不銹鋼重量大為減輕，使醫生操作過程中更加靈活，降低醫生的疲勞程度。因此，目前已用來制作手術刀片、止血鉗、剪刀、電動骨鉆、鑷子等。

[9]

[15]。

參考文獻：

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[15] 張新平，等.鈦及鈦合金在牙科領域中研究現狀[J],稀有金屬材料與工程，2002,31(4):246-251

第四篇：生物醫學材料

如何發展廣東省的生物醫學材料

[摘要]廣東省發展生物醫學材料從“確立重點開發產品；構建生物醫學材料產業的新技術體系；加強對外合作與交流；充分利用資本市場解決資金不足的問題”4方面進行培育。同時開展相關研究使我省生物材料的研究水平有較大提高。

[關鍵詞]廣東省；生物醫學材料 ；發展；納米生物材料領域；組織工程和再生醫學材料領域；材料的制備方法學和質量控制體系研究

(department of chemistry , foshanuniversity , student ID :2009234110)Abstract: Guangdong Province the development of biomedical materials from the established focus on developing products;build a new technical system of biomedical materials industry;strengthen international cooperation and exchanges;take full advantage of the capital market to solve the problem of insufficient funds “four aspects of nurturing.Related studies of biological materials in the province level has improved greatly.Key words:guang dong province;Biomedical Materials;developing;The field of nano-bio materials;Tissue engineering and regenerative medicine materials in the field;Preparation of methodological materials and quality control system

生物醫學材料是指一類具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產生不良影響的材料。隨著我國經濟的持續增長，中國生物醫學材料領域這片“熱土”引起國際上一些主要研究機構和越來越多的世界500強企業的關注，日本和韓國的生物醫學材料領域近年來也呈現出強勁增長態勢。有人預言，未來10年，生物材料將步入“亞洲世紀”。生物醫學材料的發展歷程世紀初, 第一次世界大戰以前所使用的材料為第一代生物醫學材料。代表材料有石膏金 屬、橡膠以及棉花等物品。這一代的材料大都已被現代醫學所淘汰。第二代生物醫學材料的發展是建立在醫學、材料科學(尤其是高分子材料學)、生物化學、物理學以及大型物理測試技術發展的基礎上的, 研究人員也多由材料學家和醫生來擔任。代表材料有經基磷灰石、磷酸三鈣、聚經基乙酸、聚甲基丙烯酸輕乙基醋、膠原、多膚、纖維蛋白等。這類材料與第一代生物醫學材料一樣, 其研究思路仍舊是從改善材料本身的力學性能和生化性能, 使其在生理環境下能夠長期地替代生物組織。第三代生物醫學材料川是一類具有促進人體自身修復和再生作用的生物醫學復合材料。它是在生物體內各種細胞組織、生長因子、生長抑素及生長機制的結構和性能的基礎上建立的叫, 由具有生理“ 活性” 的組元及控制載體的“ 非活性” 組元構成, 有較理想的修復再生效果。它通過材料之間的復合、材料與活細胞的融合、活體組織和人工材料的雜交等手段, 賦予材料特異的靶向修復、治療和促進作用, 從而使病變組織大部分甚至全部由健康的再生組織取代。骨形態發生蛋白材料是第三代生物醫學材料中的代表。

我國生物醫學材料的發展前景

我國自上個世紀70年代開始進行生物醫學材料的研究，國家“九五”、“十五”、“十一五”等各類科技計劃和產業發展規劃都對生物醫學材料研究給予了支持。我國《生物產業發展“十一五”規劃》明確提出：加快發展生物醫學材料、生物人工器官、臨床診斷治療設備，建設若干國家工程中心和工程實驗室，加強自主創新，在一批關鍵技術或部件上實現重點突破，實現產業化。《促進生物產業加快發展的若干政策》明確提出，加快發展生物醫學材料、組織工程和人工器官、臨床診斷治療康復設備。

但是，國內大約70%的生物醫學材料市場仍然被國外產品占據，在更高端的生物醫學材料產品領域，國外產品甚至占據95%以上的市場份額。如果要要發展廣東的生物醫學材料，要改變這種狀況在很大程度上取決于我省在生物醫學材料核心關鍵技術領域的突破，除產品創新外，應特別關注材料制造技術。

國內生物醫學材料與國外同類產品相比, 存在4 個突出的問題:1.仿制品多, 缺乏自主知識產權;2.銷售價格低, 但檔次和質量也低;3.企業生產規模普遍偏小, 難以形成規模效應;4 研發投入少, 產品技術含量較低。與此同時, 外商的大批涌人, 不僅帶來了大量具有競爭力的產品, 同時還展開專利權、商標權等知識產權方面的競爭。

2000 年底國內公司在我國注冊生產的生物醫學材料及制品只有53 種,而國際醫療器械生產公司在我國注冊生產、銷售的品種多達30 多種。因此, 建議從以下幾個4個方面培育，發展廣東省的生物醫學材料。

.確立重點開發產品

復合材料作為硬組織修復材料的主體, 有效地解決了材料的強度、韌性及生物相容性的問題, 是生物醫學材料新品種開發的重點, 在臨床上得到了廣泛的應用哪〕。目前研究較多的是合金、碳纖維、無機材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的復合以及血液凈化劑的開發。這些生物醫學材料應該作為廣東省今后重點開發的產品。構建生物醫學材料產業的新技術體系

生物醫學材料產業的新技術體系必須以生物醫學材料企業為技術創新的主體, 充分發揮科研院所、大專院校的帶頭作用, 實行產、學、研結合, 成立學科齊全、隊伍精干、人才結構合理的生物醫學材料科研隊伍, 開發有自主知識產權的生物醫學高新技術產品。加強對外合作與交流

加強對外合作與交流必須積極參加國際間的技術交流與合作, 學習國外先進的技術和管理經驗, 及時掌握生物醫學材料技術在國際上的發展狀況和趨勢, 積極引進、消化和吸收國外的先進技術,強化“ 產品國際化” 的意識, 在新產品開發上要緊緊跟隨甚至超越國際潮流, 增強我國生物醫學材料產品的競爭力, 縮小與發達國家之間的差距。充分利用資本市場解決資金不足的問題與我國大多數高新技術產業類似, 生物醫學材

料產業也面臨著發展資金不足的問題。通常可采取下列措施解決: 充分利用股票市場幫助我國生物醫學材料企業籌集資金;o 鼓勵生物醫學材料企業發行企業債券;? 創造良好的市場氛圍, 吸引國外資本和民間資本進入生物技術領域;通過其他風險資本籌集資金。

期待突破

廣東省發展生物醫學材料首先應有所突破的是生物醫學材料先進制造技術領域。據相關專家表示，生物醫學材料制造技術的高低既制約著生物醫學材料的產品精度和質量，也控制著產品生產成本，決定了產品的競爭力。其次是生物醫學材料表面/界面科學與工程領域。生物醫學材料的表面性質直接關系到材料與體內組織的反應及其相互作用，決定著植入或替代產品在體內修復的成敗。對于復合生物醫學材料而言，界面既是核心問題，又是熱點前沿，界面特征決定著材料最終的整體力學性能。令人興奮的是，經過兩代生物材料工作者的努力，我國上海硅酸鹽研究所、四川大學、西安交通大學等在醫用金屬材料表面改性領域，尤其是在發展生物活性涂層技術方面已取得長足進步。其他課題組和團隊通過對各類復合生物材料的界面設計和構建，顯著提高了生物材料（尤其是無機—有機復合生物材料）的整體力學和生物學性能。此外，一些課題組在構建智能或仿生生物材料表界面方面也形成了自己的特色。

第三是納米生物材料領域。納米生物材料一直是生物醫學材料的前沿和重要領域，作為醫用植入和修復材料，其在力學及細胞生物學性能上具有優勢。預計在完成安全性評價后，納米生物材料將首先在硬組織修復材料領域獲得應用。這主要是因為人的骨組織本身就是納米結構的材料（由納米級羥基磷灰石和有機高分子物質構成）。而作為納米生物材料的另一個應用途徑，診斷檢測試劑正顯示出重要前景。第四是組織工程和再生醫學材料領域。組織工程和再生醫學的臨床應用離不開生物材料科學和技術的突破。目前組織工程領域面臨暫時的困境，這與科學問題有關，如種子細胞、生長因子及體外構建問題等；更與研究發展生物相容性好的細胞特異性材料及支架的先進制造技術密切相關。只有在上述領域取得整體突破，組織工程才有望在未來5～10年內造福大眾。

再者是組織誘導材料領域。組織誘導材料是我國科學家首先提出并擁有我國自主知識產權的生物材料，其廣泛應用和被國際接受有賴于相關機理的進一步闡明。

最后是醫學材料生物相容性評價和產品標準領域。隨著基于新原理的產品的不斷涌現、大眾對產品質量的深度關切，人們對材料生物相容性、安全性、有效性及時效性等的評價方法和產品標準提出了更高要求，并期待突破。

在產業化方面，生物醫學材料及其制品占世界市場的份額不足2%，主要依靠進口，產品技術結構和水平基本上處于初級階段。結合我國國情和學科發展趨勢，按照”有所為，有所不為，重點突破"的原則，我們建議，應在五個方面開展重點研究。

一是生物結構和生物功能的設計和構建原理研究。著重研究具有誘導組織再生的骨、軟骨及肌腱等基底材料和框架結構的設計及其仿生裝配；

二是表面/界面過程-材料與機體之間的相互作用機制研究。從細胞和分子水平深入研究材料與特定細胞、組織之間的表面/界面作用，揭示影響生物相容性的因素及本質。

三是生物導向性及生物活性物質的控釋機理研究。研究可自控或靶向釋放蛋白、基因等特異性生物活性物質的材料的設計以及生物導向性原理；用于組織細胞和基因治療的半滲透聚合物膜的設計、自裝配及特異性細胞密封技術。

四是生物降解/吸收的調控機制研究。研究生物降解/吸收材料的分子結構和生物環境對其降解的影響、降解/吸收速度的調控、降解/吸收及代謝機制，以及降解產物對機體的影響。其目標是為組織工程化人工器官生物材料及藥物控釋材料的自成、改性方法提供理論基礎，實現材料參與生命過程和構建生命組織的目的。

五是材料的制備方法學和質量控制體系研究。主要研究生物醫用材料及修復體的計算機輔助設計；

通過上述研究的開展，將使我省生物材料的研究水平有較大提高，為我國生物醫用材料科學及其產業的發展奠定堅實的基礎。

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第五篇：農業信息學

名詞解釋

信息：事物之間相互聯系、相互作用的狀態的描述。

信息技術：是指計算機硬件技術、計算機軟件和通信技術的總稱。

信息系統：是由計算機硬件、網絡和通訊設備、計算機軟件、信息資源、信息用戶和規章制

度組成的以處理信息流為目的的人機一體化系統。

農業信息：是指人們利用農業生產資源進行農產品生產、加工和營銷等活動的一切消息、情

報、數據等地總稱。

農業信息技術：包括農業信息的獲取技術（如遙感技術）、處理技術（如數據的并行處理技

術）、模擬技術（如作物生長模擬）、自動識別技術、人工智能技術等等。

農業信息系統：一般由農業生物信息、農業環境信息、農業技術知識信息和農業經濟信息等

四個信息子系統構成。

農業信息學：農業科學與信息科學相互交叉融合形成的一門學科。可以定義為：以農業科學

為基本理論基礎，以農業信息為對象，以信息技術支撐，研究農業信息的采集、處理、分析、存儲、傳輸及其運動變化規律，為農業生產服務的科學和技術。

信息再生：指運用信息技術和科學方法對本原信息進行加工處理而產生出新的信息的工作過

程。

數據庫：存放數據的倉庫（顧名思義/不準確的含義）盡管數據庫技術已發展成熟，但還沒

有一個普遍接受的、嚴格的定義。

數據庫系統：基于數據庫的計算機應用系統。

數據模型：是數據特征的抽象，在數據庫系統中，數據模型是它的核心與基礎。數據模型描

述數據的結構，定義在其上的操作以及約束條件。它從概念層面上描述了系統的靜態特征、動態特征和約束條件，為數據庫系統的信息表示與操作提供一個抽象

框架。

關系模型：用關系表示（不需用指針）實體和實體之間聯系的模型稱為關系模型。

農業專家系統：也叫農業智能系統，是一個擁有大量權威農業專家的知識、經驗、資料、數

據與成果構成的知識庫，并能利用其中的知識模擬農業專家解決問題的思維方法

盡心判斷、推理，求得解決農業生產問題答案的智能程序系統。

農業模擬模型：利用系統分析方法和計算機模擬技術，對農業系統中的生物與非生物過程及

其與環境和農業技術措施之間的動態關系進行定量描述和預測。

系統分析法：是把將要研究的目標當做一個統一的整體，并把這個整體分解為若干個子系統，揭示影響子系統的各項因素及相互關系，并進行數量化描述，以此為基礎，對

獲取的信息進行綜合整理、分析、判斷和加工，選擇出最優的因素組合，優化

系統或設計新系統。

精確農業：是由信息技術支持的、根據空間變異定位、定時、定量的實施一整套現代化農事

農業物流：是指以農業生產為核心而發生的一系列物品從供應地向接受地的實體流動和與之

有關的技術、組織、管理活動。

電子商務：廣義上講，電子商務是電子工具再商務活動中的應用。

狹義上上講：電子商務是在技術、經濟高度發達的現代社會里掌握信息技術和商

務規則的人、系統化應用電子工具高效率、低成本地從事以商品交換為中心的葛

洪活動的總稱。

物聯網：物聯網被視為互聯網的應用擴展，應用創新是物聯網的發展的核心，以用戶體

驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂。

農業信息化：其內涵應包括農業資源環境信息化、農業生產管理信息化、農業市場流通信息

化、農業科技與教育信息化、農業產業經營信息化。

簡答

1、信息有哪些主要性質特征

真實性、時效性、不完全性、等級性、層次性、對性習慣、價值性、共享性、寄載性

2、什么是信息量？如何度量信息量？

信息量是指從N個相等可能事件中選出一個事件所需要的信息度量或含量，也就是在辨識

N個事件中特定的一個事件的過程中所需要提問“是或否”的最少次數.信息的度量是利用概率來度量信息。

3、農業信息有哪些主要特征？

1,農業生物的自身特性：農業生產的種子、種苗、種禽等原材料．都是由農業自身提供的．這

些農業生物有機體有其自身的生長、發育特性和自然再生產的規律．從事農業生產經營活動，必須掌握農業生物信息，符合農業生物自然再生產的規律．2,農業依賴環境的特性：農業生

物依賴農業環境而生長、發育、繁衍后代．光、熱、水、氣、風、霜、雨、雪、土壤質地以

及地形地貌等環境信息，對農業生產經營起著促進或制約作用．3,農業生產的季節性：春種、夏管、秋收、冬藏，農業生產具有強烈的季節性．按農時組織農業生產經營，要求掌握農時

信息，提供農時信息．4,農業生產的地域性：農人們按照農業生物適地適生的信息．做到因

地制宜的組織農業生產經營活動．5,農業生產的周期性：農業生物有其自身的生命周期．農

業生產是遵循生物體生命周期規律的有目的的生產活動．為此，人類應掌捏農業生物的生命

信息，生命周期的連續信息，以獲取農業經濟效益和生態效益。6,農業生產的系統性：農業

生產是生物、環境、經濟、技術和人類共同參與活動的系統工程，各方面的信息同時存在，相互滲透，共同作用，推動或制約整個系統的運行.7,農業生產的分散性：我國農付地域寬廣，由幾億農民從事農業，產生信息的信源分散；將

信息傳輸至信宿．也同樣分散．要在廣大農村建立信息網絡，收集和傳輸信息，其難度較大．

4、農業信息收集有哪些主要途徑？

主要有兩類途徑：

（1）關系途徑：沿著各種與信源相關的事物進行收集，如人際關系。

（2）技術途徑：利用各種技術直接或間接收集信息，如網絡技術等。

5、農業信息收集有哪些主要方法？

收集信息的方法主要可分為人工收集法和技術收集方法，1.人工收集法：信息收集者人工地進行收集，如實驗、考察、手工查閱文獻等。

2.技術收集法：通過各種技術手段自動收集，包括計算機技術、微電子技術（傳感器）、感、衛星技術等等。

6、簡述農信息整理加工的基本要求和基本內容。

基本要求：應符合真實、標準、及時、合適、有效等要求。

基本內容：

（1）原始信息的匯集、篩選、分析、鑒別

（2）信息變換、載體結合、信道選配

（3）信息分類、排序、編碼、錄制、儲存

（4）信息再生、轉化、進入終端顯示、利用等

7、簡述數據額模型的三要素。

（1）數據結構——描述數據額的靜態特征，包括對數據結構和數據間聯系的描述、通常按照數據結構的類型來命名數據模型：

層次結構——層次模型網狀結構——網狀模型關系結構——關系模型

（2）數據操作——描述數據的動態特征和，一組定義在數據上的操作（包括操作的含義、操作符、運算規則及其語言等），主要操作：檢索和更新（插入、刪除、修改）

（3）數據的約束條件——完整性規則的集合，數據庫中的數據必須滿足這組規則。約束條

件的主要目的是使數據庫與它所描述的現實系統相符合。

8、簡述E-R數據模型。

E-R模型是一種重要的數據模型，它結構簡單，語義表現力豐富，描述力強，同時又能方便的轉換為其他經常使用的網狀、層次或關系模型，所以，再數據庫設計中得到廣泛應用。

9、簡述數據庫系統的開發流程。

目前信息系統開發經常采用周期法，該方法將整個信息系統的開發過程分為若干階段，預先規定每個階段的目標和任務，按一定準則順次完成。AMIS的開發可采用生命周期

法，其開發過程分為下圖所示的六個階段，即可行性研究、系統分析、系統總體方案設

計、系統技術方案分析、系統實施、系統評價與維護。同時，再每個階段都進行及時討

論和信息反饋。

10、簡述農業專家系統的開發流程。

包括知識獲取，即從農業領域專家收集整理歸納有關的專業知識和經驗、數據，并經農

業專家系統開發人員消化、整理、歸納寫成一條符號表示的形式；確定知識表示和推理方法；

建立知識庫；編寫推理程序，然后調試、運行和修改等步驟。

11、寫出SAS統計分析軟件進行多重比較的程序。

DATA A;

DO I=1 TO 5;

DO J=1 TO 10;

INPUT X @@;

OUTPUT;

END;

END;

DROP J;

CARDS;

…

PROC ANOVA;

CLASS I;

MODEL X=I;

MEANS VLSD;

RUN.12、簡述3S技術及其基本原理。

3S技術是指遙感技術、地理信息技術、和全球定位系統。是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采

集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現在信息技術。

遙感技術原理：直接接觸目標物，在距地物幾公里到幾百公里、甚至上千公里的飛機、飛船、衛星上，使用光學或者電子光學儀器接受地面物體反射或者輻射的電磁波信號，并以圖像膠

片或數據磁帶形式記錄下來，形成數字影像。該影像傳輸到地面，經過各種校正后，進行影

像分類、翻譯，最后獲取所需要的信息。

地理信息技術原理：是在計算機硬件、軟件及網絡等支持下，對有關空間數據進行獲取、存

貯、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用的技術系統。

全球定位系統原理：共24顆衛星，其中3顆備用，分布在6個軌道面上。軌道面對地球赤

道面的傾角為55°，各軌道平面升交點赤經相差60°，相鄰軌道上衛星的升交距相差30°，軌道平均高度約20200km，均為近圓形軌道，運行周期11h58m。

13、地物空間數據矢量化的方法有哪些？

矢量結構是通過記錄坐標的方式來表達點線面等地理實體。獲取方法：（1）手工數字

化法；（2）手扶跟蹤數字化法；（3）數據結構轉換法。

（柵格數據結構：柵格結構是以規則的陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織，組

織中的符復合數據表示地理要素的非幾合屬性特征。獲取方法：1手工網格法2掃描數字化

法3分類影像輸入法47數據結構轉換法。）

14、簡述農業模擬模型的研制步驟。

（1）模型選擇與系統定義。弄清研究目的、研究水平和研究對象。

（2）資料來源。①自己積累或文獻資料②從同行專家處獲取③補充試驗或支持研究

（3）模塊設計與模型設計。編程語言的選擇、算法編程、界面編程、輸入輸出內容

和形式。

（4）模型檢驗與改進。①敏感性分析分析模型對主要參數和變量反應的靈敏度②

校正調整模型的參數和關系，使得模型符合特定的環境和資料參數③核實

將模擬結果與實際結果進行相關回歸分析；將實際結果與模擬結果按同一時間

坐標繪1:1圖進行比較；檢查模擬結果與實際結果的平均誤差。

15、簡述農業信息服務的基本原理和基本內容。

基本內容：1.農業資源信息服務2.農業教育服務3.農業咨詢服務4.農業物流服務

16、實現精確農業的關鍵技術有哪些？

精確農業的支持技術除地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）、全球定位系統（GPS）

外，還包括決策支持系統（DSS）和變量投入技術（VRT），以上幾個關鍵技術互相補充，共同構建精確農業的技術體系。

綜合題

1、結合專業，談談學習農業信息學的意義（不能少于300字）

2、結合專業，談談在我國如何實現農業的信息化。