序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇生物醫用材料的定義范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

一.引言

功能高分子材料一般指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。功能高分子材料是上世紀60年展起來的新興領域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料。近年來，功能高分子材料的年增長率一般都在10％以上，其中高分子分離膜和生物醫用高分子的增長率高達50％。

所謂功能性高分子材料，一般是指具有某種特別的功能或者是能在某種特殊環境下使用的高分子材料，但這是相對于一般用途的通用高分子材料而言。這一定義只是一個概括，不一定很確切，較多的人認為所謂功能性高分子材料是指具有物質能量和信息的傳遞、轉換和貯存作用的高分子材料及其復合材料。如有光電、熱電、壓電、聲電、化學轉換等功能的一些高分子化合物。可以看出，這是一類范圍相當大、用途相當廣、品種相當多，而又是在生活、生產活動中經常遇見的一類高分子材料。

二．功能高分子材料

功能高分子材料按照功能特性通?？煞殖桑悍蛛x材料和化學功能材料；電磁功能高分子材料；光功能高分子材料；生物醫用高分子材料。 功能高分子材料是高分子學科中的一個重要分支，它的重要性在于所包含的每一類高分子都具有特殊的功能。

隨著時代的發展，在醫學領域中越來越迫切地需要開發出能應用于醫療的各種新型材料，經多年的研究已發現有多種高分子化合物可以符合醫用要求，我們也把它歸屬于功能性高分子材料。

一般歸納起來醫用高分子材料應符合下列要求：化學穩定性好，在人體接觸部分不能發生影響而變化； 組織相容性好，在人體內不發生炎癥和排異反應； 不會致癌變；耐生物老化，在人體內材料長期性能無變化； 耐煮沸，滅菌、藥液消毒等處理方法；材料來源廣、易于加工成型。

經多年研究，能較好符合上述要求的高分子化合物主要有兩大類，一類是有機硅化合物，第二類是有機氟化物，最主要的兩種產品是硅橡膠和聚四氟乙烯，例如美國GE公司開發了一批主要是有機硅方面的用于醫學領域的功能高分子化合物。

三．生物醫用高分子材料

目前，除人腦外的大部分人體器官都可用高分子材料來制作。對生物醫用高分子材料，除了要求具有醫療功能外，還要強調安全性，即要對人體健康無害。目前在血液相容性高分子、組織相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬組織材料用高分子和生物復合高分子材料、醫用高分子現場固化材料、醫用粘合劑、固定化酶、高分子藥物釋放和送達體系等都有相應的研究。隨著環保概念的提出，生態可降解高分子材料的開發和應用也隨之日益受到重視。如聚乳酸塑料PLA，在廢棄后自然條件下，通過微生物的分解作用，只需六個月至兩年時間即可完全降解，降解反應的產物為水、二氧化碳、乳酸等是植物生長良好的促進劑，對環境無任何污染。

離子交換與吸附樹脂是一類帶有可離子化基團或其他功能性基團如親油基團的二維網狀交聯聚合物。常用的離子交換與吸附樹脂多為球狀珠粒，其粒徑為0.3-1.2 mm。此外，還要具有高的機械性能、較好的化學穩定性、熱穩定性、親水或親油性、滲透穩定性和高的交換/吸附容量。在水/油中具有足夠大的凝膠孔或大孔結構，由于它具有高效快速分析和分離功能，目前已廣泛用于硬水軟化、廢水凈化、高純水制備、海水淡化特別是在食品工業、制藥行業、治理污染和催化劑中應用的更為廣泛，而且發展迅速。除一般用的離子交換樹脂外，近來還發展了具有特殊吸附功能的離子吸附樹脂:如高吸油樹脂等，這些高分子吸附劑可以從有機溶劑或有機無機混合相體系中吸附有機溶劑如各種油類。

隨著醫用科技的蓬勃發展和環境污染的日益嚴重，當今材料技術的發展趨勢一是從均質材料向復合材料發展，二是由結構材料往功能材料、多功能材料并重的方向發展。這種發展趨勢使得醫用復合材料和環境處理材料得到了快速發展。

四．醫用高分子材料的發展方向

可生物降解醫用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重視, 無論是作為緩釋藥物還是作為促進組織生長的骨架材料, 都將得到巨大的發展。其中高分子納米粒子以其特有的優點是近年來國內外一個極為重要的研究熱點。

任何一種材料都是通過其表面與環境介質相接觸的, 因此材料的開發與應用必然涉及其表面問題的研究。一般高分子材料的表面對外界響應性較弱, 但有些高分子表面的結構形態會因外界條件(如pH、溫度、應力、光及電場等) 的改變在極短時間內發生相應的變化, 從而造成表面性質的改變, 此乃智能高分子表面。因此設計這類智能表面將是生物醫用高分子材料發展的一個重要方面。通常,在組織工程的應用中,高分子材料支架要負載上生長因子,以促進組織在生物體內的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘連蛋白結合到支架上,可使聚合物表面能夠促進對某種細胞的粘附,而排斥其它種類的細胞,即支架對細胞進行有選擇的粘附。為了使生長因子和粘附因子能夠結合到可降解高分子材料上,就需要對材料進行表面改性,而有時表面改性很困難, 因此，可利用與天然聚合物雜化的方法來達到上述目的, 同時由于這些材料有良好的機械性能,又可以彌補天然聚合物強度不高、穩定性差的缺點?？梢姡镫s化材料在這方面的表現是相當突出的, 必將成為醫用生物高分子材料發展的一個主要趨勢。

參考文獻：

篇（2）

一、引言

細菌纖維素是一種由微生物合成的高純度纖維素，其微纖維直徑只有40-60nm，是自然界中天然存在的精細納米材料。超細纖維網絡結構使其具有高比表面積、高持水能力以及良好的生物相容性和生物可降解性，被稱作“大自然賦予人類的天然生物醫用材料”[1]。大量研究和臨床試驗表明，細菌纖維素基創傷敷料對于燒傷燙傷以及慢性潰瘍疾病具有良好的治愈效果，是一種極具潛力的“理想”創傷敷料材料[2]。

然而，細菌纖維素本身不具有抗菌性能，難以應對細菌感染的傷口。金屬銀及其化合物是目前最常用的無機抗菌劑，尤其適用于治療燒傷燙傷以及慢性潰瘍創傷[3]。因此，以細菌纖維素為載體負載納米銀粒子將有望獲得具有高效保濕抗菌功能的“理想”醫用創傷敷料。孫東平等以細菌纖維素為載體，甲醛為還原劑采用液相化學還原法合成載銀細菌纖維素復合材料，所得銀納米粒子平均粒徑在45nm左右，對大腸桿菌、酵母菌和白色念珠菌等都有理想的抗菌效果[4]。Marques等分別以細菌纖維素和普通植物纖維為基體，采用NaBH4原位還原AgNO3的方法在纖維素膜上合成納米銀單質，結果表明細菌纖維素纖維的銀負載量可達到植物纖維的50倍以上，并且對Ag+具有更持久的控釋作用，是一種良好的納米銀合成基質[5]。上述研究大多采用NaBH4、甲醛等化學試劑為還原劑，這些試劑通常具有較高的人體毒性，反應結束后很難解決試劑在纖維膜內的殘留問題，尤其不適合應用于生物醫用材料產品的制備。據此，我們提出，以細菌纖維素為模板，摒棄有毒化學還原試劑，采用環境友好的抗壞血酸為還原劑，原位制備細菌纖維素/納米銀復合材料。

二、材料與方法

（一）實驗材料

木醋桿菌（Acetobacter xylinum）：本實驗室保藏。AgNO3、抗壞血酸購買于國藥集團化學試劑有限公司。其它試劑若無特殊說明，均為市場可售。

（二）細菌纖維素膜的制備和純化

以木醋桿菌為菌種，將活化后的菌種接種至種子培養液中，在30℃和160rpm的搖床中培養24h。按6%的接種量接種于發酵培養基中，30℃恒溫培養箱中靜置培養8 d，得細菌纖維素膜。培養基組成為麥芽糖25g/L，蛋白胨3g/L，酵母浸膏5g/L，pH值為5.0，121℃滅菌20 min。

將BC膜取出用去離子水反復沖洗，再浸泡于0.1%的NaOH溶液中以去除細菌纖維素膜中的菌體及殘留培養基，80℃處理6h至膜呈乳白色半透明。最后用去離子水充分洗滌，直至洗液成中性。

（三）細菌纖維素/納米銀復合材料的制備

將上述BC膜浸泡于一定濃度的硝酸銀溶液中，在30℃恒溫水浴鍋中100rpm震蕩12h。然后將膜取出放入10mM的抗壞血酸溶液中，在磁力攪拌下冰浴還原6h。然后取出用去離子充分洗滌，得細菌纖維素/納米銀復合材料。

（四）含銀量的測定

將制備的復合物樣品干燥后剪碎，準確稱取一定質量溶解于HNO3溶液中。采用原子吸收法測定其銀含量。

（五）抗菌性能的測定

（1）抑菌圈法

以金黃色葡萄球菌為模型菌。具體方法為：將金黃色葡萄球菌從斜面接種到種子培養基中，37℃恒溫培養12h得種子液。吸取0.1ml種子液至固體平板培養基上，涂布均勻。將載銀細菌纖維素膜平鋪在平板中央，37℃恒溫倒置培養24h。然后測量其抑菌圈大小，并以不載銀的純細菌纖維素膜為對照組。抑菌帶寬度定義為：抑菌帶半徑平均值與樣品膜半徑平均值之差。

（2）最小抑菌濃度法（MIC）

以金黃色葡萄球菌為模型菌，采用MIC法定量評價復合物的抗菌效果。具體方法為：將10個滅菌的含一定量培養基的三角瓶分別編號1-9號，在培養基中放入1-9片載銀細菌纖維素膜制成不同含銀量培養基。然后，取107cfu/mL的金黃色葡萄球菌菌懸液0.1mL接種于上述1-9號三角瓶中，于37℃恒溫培養24h。

培養結束后，分別從上述三角瓶中取出0.1mL培養液，將其涂布到瓊脂平板上，每個樣品做三個平行，于37℃恒溫培養箱中倒置培養24h，觀察菌落的生長情況。以不長菌的最低濃度為最小抑制濃度（MIC）。

三、結果與討論

（一）細菌纖維素/納米銀復合材料的制備

目前化學法還原制備納米銀粒子大多采用NaBH4、甲醛等化學試劑為還原劑，這些試劑通常具有較高的人體毒性，反應結束后需解決試劑在纖維膜內的殘留問題，不適合應用于生物醫用材料產品的制備。抗壞血酸是一種常用的醫藥原料，具有一定的還原能力。因此本文嘗試以抗壞血酸為還原劑，細菌纖維素為模板，原位還原制備納米銀。實驗過程中發現，隨著反應時間的延長，細菌纖維素膜由初始的透明色逐漸變為亮黃色，表明納米銀粒子在細菌纖維素膜上形成（圖1）。

（二）含銀量的測定

分別選用1.0、2.5及5.0mM的硝酸銀溶液制備細菌纖維素/納米銀復合材料，采用原子吸收法測定不同硝酸銀溶液濃度條件下復合物的載銀量情況，結果如圖2所示。結果顯示，隨著硝酸銀濃度的升高，復合膜的含銀量增加。但當硝酸銀濃度大于2.5mM時，繼續增加硝酸銀濃度，復合物的載銀量幾乎不變，這說明此時可能達到了細菌纖維素膜的最大銀負載量。

（三）抗菌活力的評價

首先采用抑菌圈法對細菌纖維素/納米銀復合材料的抗菌活力進行定性評價。分別考察了上述三種硝酸銀溶液所制備的復合物的抗菌效果（圖3）。如圖所示，復合物產生的抑菌圈的變化趨勢與其載銀量相似，這說明復合物載銀量的高低與抑菌圈寬度有一定相關性，即載銀量越高，抑菌圈越大。

采用最小抑菌濃度法定量評價細菌纖維素/納米銀復合材料的抗菌活力，如圖4所示。由結果可知，當硝酸銀濃度為1.0mM時，MIC值最低，說明該制備條件下，復合膜的抗菌效果最好。在較高的硝酸銀濃度條件下，由于較高量的銀粒子負載到細菌纖維素膜上，可能會產生銀粒子團聚，進而影響其抗菌效果。

四、結論

本文以細菌纖維素為模板，抗壞血酸為還原劑，原位制備細菌纖維素/納米銀復合材料，并對其抗菌活性進行研究。結果表明，在較低的硝酸銀濃度條件下，所得復合膜的載銀量較低，抑菌圈較小，但其最小抑菌濃度值較低。這可能是由于較低的銀負載量減弱了銀粒子的團聚現象，導致其抗菌效果較好。

基金項目：國家自然基金項目（No.21004008）；上海市教育委員會和上海市教育發展基金會“晨光計劃”項目（No.11CG35）。

[參考文獻]

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[2]Alvarez O M,Patel M,Booker J,Markowitz L.Effectiveness of a biocellulose wound dressing for the treatment of chronic venous leg ulcers:results of a single center randomized study involving 24 patients.Wounds,2004,16:224-233.

[3]Rai M,Yadav A,Gade A.Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials.Biotechnol.Adv.,2009,27:76-83.

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2.1以材料的生物性能為分類標準根據材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復合材料四類。

2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環境中能保持穩定,不發生或僅發生微弱化學反應的生物醫學材料,主要是生物陶瓷類和醫用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機體內也只是基本上不發生化學反應,它與組織間的結合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械嵌聯,即形態結合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復合材料的人工關節和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關節;純剛玉—金屬復合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈式膝關節,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關節。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關節等方面的材料。(5)醫用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。

2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調節生物活性的生物醫學材料。但是,也有人認為生物活性是增進細胞活性或新組織再生的性質?，F在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎,其應用范圍也大大擴充.一些生物醫用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機質成分為該材料,故當材料植入體內時不僅能傳導成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應.生物活性材料主要有以下幾類:

(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫學工程學科領域一直受到人們的密切關注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機成分,結構也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優于各類醫用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應用于生物硬組織的修復和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強度低的限制,因此在承重材料應用方面受到了限制.現在該材料已引起世界各國學者的廣泛關注。目前制備多孔陶瓷和復合材料是該材料的重要發展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫用為目的,主要包括制粉、燒結、性能實驗和臨床應用幾部分。

(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補和固定關節的新型材料,有望部分取代傳統的PMMA有機骨水泥.國內研究抗壓強度已達60MPa以上。后者具有一定的機械強度和生物活性,可用于無機骨水泥的補強及制備有機與無機復合型植入材料。

(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內,在外部交變磁場作用下,產生磁滯熱效應,導致磁性材料區域內局部溫度升高,借以殺死腫瘤細胞,抑制腫瘤的發展。動物實驗效果良好。

(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。

2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發生分解,分解產物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復良性骨腫瘤或瘤樣病變手術刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據要求制成一定形狀和大小的中空結構,用于各種骨科疾病。

2.1.4生物復合材料生物復合材料又稱為生物醫用復合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫學材料,并且與其所有單體的性能相比,復合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造,它除應具有預期的物理化學性質之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復合之后不允許出現有損材料生物學性能的性質。按基材分生物復合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復合材料的基材,又可作為增強體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質各異的生物醫學復合材料,利用生物技術,一些活體組織、細胞和誘導組織再生的生長因子被引入了生物醫學材料,大大改善了其生物學性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫學材料的一個十分重要的發展方向,根據材料植入體內后引起的組織反應類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數組織均可視為復合材料,生物醫學復合材料的發展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。

2.2以材料的屬性為分類標準

2.2.1生物醫用金屬材料生物醫用金屬材料是用作生物醫學材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床應用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學性能及相關的物理性質外,優良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫用金屬材料應用中的主要問題是由于生理環境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散及植入材料自身性質的退變,前者可能導致毒副作用,后者常常導致植入的失敗。已經用于臨床的醫用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。

2.2.2生物醫用高分子材料醫用高分子材料是生物醫學材料中發展最早、應用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發展的領域。它有天然產物和人工合成兩個來源,該材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質醫用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,并具有良好的物理機械性能。并不要求它絕對穩定,但是要求其本身和少量的降解產物不對機體產生明顯的毒副作用,同時材料不致發生災難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環境作用下發生結構破壞和性能蛻變,其降解產物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫用高分子材料還可分為心血管系統、軟組織及硬組織等修復材料。用于心血管系統的醫用高分子材料應當著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質等。

2.2.3生物醫用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類材料化學性能穩定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫學問題的出現,對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強調的是材料在生物體內的組織力學環境和生化環境的適應性,而現在組織電學適應性和能參與生物體物質、能量交換的功能已成為生物材料應具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機生物材料復合,來模擬人體硬組織成分和結構,以改善材料的力學性能和手術的可操作性,并能發揮天然有機物的促進人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復合材料該類材料是利用骨的壓電效應能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復合,在進行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產生的壓電效應來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當局部被加熱到43~45℃時,癌細胞很容易被殺死。現在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復合,填充在因骨腫瘤而產生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產生局部發熱,殺死癌細胞,又不影響周圍正常組織?，F在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應用鮮有報道,但其發展應用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學和生物性能差別很大,在醫學領域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發展前途.臨床應用中,生物陶瓷存在的主要問題是強度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學穩定性比金屬、有機材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強度則很難滿足人體承力較大部位的需要。

2.2.4生物醫用復合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述

2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫用材

料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構型、重建新的物理形態的強烈處理.由于經過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態過程的修復和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復體、鞏膜修復體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等.

3.生物材料的性能評價目前關于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產生反應的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現在普遍認為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結合完好的關鍵.關于生物材料生物學評價標準的研究始于20世紀70年代,目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標準化組織(ISO)以10993編號了17個相關標準,同時對生物學評價方法也進行了標準化.迫于現代社會動物保護和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進行了大量的研究,同時利用現代分子生物學手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細胞水平深入到分子水平.主要在體外細胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進行了一些研究.但具體評價方法和指標都未統一,更沒有標準化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發現評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側重于對細胞功能的影響和分子生物學評價方面的一些研究?？傊?關于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發展.而涉及材料的化學穩定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內長期埋植的穩定性是需要開展評價研究的一個重要方面。

4生物材料的發展趨勢展望生物材料科學是20世紀新興學科中最耀眼的新星之一。現在,生物材料科學已成為一門與人類現代醫療保健系統密切相關的邊緣學科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關,還因為它跨越了材料、醫學、物理、生物化學和現代高科技等諸多學科領域?，F在對于該材料的研究已從被動地適應生物環境發展到有目的地設計材料,以達到與生物組織的有機連接。并隨著生命科學和材料科學的發展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應用已從短期的替換和填充發展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術、信息處理技術)相結合,制備富有應用潛力的醫療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發展動態和目前的水平。分析認為,以下幾個方面是生物材料今后研究發展的幾個主要方向:

(1)發展具有主動誘導、激發人體組織和器官再生修復功能的,能參與人體能量和物質交換產生相互結合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。

(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進行二元或多元復合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復或替代材料將成為研究的重要方向之一。

(3)制備接近天然人骨形態的、納微米相結合的、用于承重的、多孔型生物復合材料將成為方向之一。

(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩定性、減少用量及對機體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。

(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。

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中圖分類號：T1343 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0209-02

水凝膠是研究醫用敷料的一個重要方向，因其機械力學性能好，具有吸水和保濕性能[1]。能夠吸收出創面的滲出液并能夠維持愈合環境的濕潤，不與傷口發生粘連，阻止細菌在傷口上繁殖，因此水凝膠在醫用敷料領域內得到了廣泛的研究與應用[2-3]。

隨著科學技術的進步，新型的功能敷料得到了很大的發展，研究表明：在濕潤的封閉的環境下傷口的愈合速度遠比在干燥的空氣中創面愈合要的多[4]，從而為水凝膠敷料提供了一定的理論基礎，也提出了濕潤愈合傷口的理念。從此之后，許多的專家學者以及研究人員均支持這種新概念[5]?，F已研究證明，這類保濕敷料不僅能夠為傷口創造一個溫和的環境，還能減少患者的疼痛同時使傷口的再上皮化能力明顯提高，從而加速了創面的愈合[6]。Turner給新型醫用敷料的定義是[7]：能夠給傷口除去膿血和有毒的成分；保持氧氣和二氧化碳在敷料的內外交換通暢；為傷口創造了一個溫暖濕潤的環境；阻止細菌、外部微塵和有毒成分的入侵；去除時又不會與紗布形成二次傷口。

當前醫用材料發展的一個重要的方向是抗菌性醫用敷料，有著很大的市場需求量。但是，就目前我國市場的情況而言，我國的醫用敷料材料以中低檔產品為主，利潤低，而且企業規模非常的小，產品的創新能力弱；而高檔產品仍依賴國外的進口，價格昂貴。因此，開發安全、高效、持久抗菌性并且價格低廉的功能性敷料具有很好的市場前景。

該文采用新穎的研究方案，通過化學交聯合成出Chitosan/PNIPAM核殼結構的水凝膠，再通過紫外輻射法將硝酸銀還原成納米銀融入水凝膠內，制備出具有抗菌性溫敏性的交聯型水凝膠的材料，從而使材料具備安全、高效和持久抗菌性特征。則醫用敷料同時具有多種材料的優點：保水性、抗菌、促進傷口愈合的時間、不與傷口發生粘連等優點，與國外的高檔敷料相比，在各種性能相當的情況下，具有更低廉的價格。

1 試驗

1.1 CS/PNIPAM水凝膠的制備

1.1.1 實驗試劑

殼聚糖，分析純，成都市科龍化工試劑廠；N-異丙基丙烯酰胺，化學純，國藥集團化學試劑有限公司；過硫酸銨，分析純，南京化學試劑有限公司；戊二醛，化學純，上海久億化學試劑有限公司；硝酸銀，分析純，天津市大茂化學儀器工作站。

1.1.2 實驗方法

（1）Chitosan/PNIPAM水凝膠的合成將殼聚糖以濃度為0.25%（wt%v）的量加入到濃度為1%v/v的醋酸溶液中，室溫下靜止過夜，使其充分溶解。然后將溶液過濾，除去未溶解的部分，澄清濾液待用。次日將1 g的NIPAM溶于25 mL蒸餾水配成NIPAM溶液，和已經配置好的CS溶液一起轉移至250 mL的三頸燒瓶中，加入0.5 mL的交聯劑戊二醛，慢攪拌下使其完全溶解，通氮氣30 min以驅除溶液中的氧。接上冷凝管，高速攪拌下水浴加熱至75 ℃。將0.05 g的引發劑過硫酸鉀溶于1 mL的水后加入，繼續攪拌反應4 h。反應結束后樣品冷至室溫，離心。之后置于透析袋中每日換水滲析5 d，以除去樣品中未反應的單體及雜質離子得到CS/PNIPAM微凝膠。

（2）紫外輻射合成Ag/CS/PNIPAM微凝膠配置0.01 mol/L的AgNO3溶液，取4 mL的AgNO3溶液加入到上述制備好的CS/PNIPAM微凝膠內。置于紫外燈源下輻照8 h，得到Ag/CS/PNIPAM微凝膠。

1.2 樣品的性能及表征

Ag/CS/PNIPAMk的形貌的分析及能譜分析用JEOL日本電子公司JCM-6000型高分辨場發射掃描電鏡和Philips公司Tecnai 12型透射電子顯微鏡，在蒸餾水介質中超聲分散20 min后，在銅網碳膜上進行測定分析。UV-Vis圖譜物象和結構分析采用日本島津儀器公司Cary 50 Conc型紫外可見分光光度計。FT-IR光譜由美國熱電公司Nicolet iS10型傅立葉-紅外（FT-IR）光譜儀分析測定。

2 結果與討論

2.1 FT-IR分析

圖1為PNIPAM、Ag/CS/PNIPAM與CS的紅外光譜圖。圖1-a中，3442.61、1651.96、1541.59、1459.28、1389.98和1368.23cm-1處的吸收峰分別為PNIPAM的N-H伸縮振動峰、C=O的伸縮振動峰（酰胺I）、N-H彎曲振動峰（酰胺II）、聚合物主鏈上的亞甲基峰和異丙基官能團上的甲基特征峰。圖c中，3444.03、3368.07、1597.48、1084.53cm-1處的吸收峰分別為CS的O-H伸縮振動峰。圖1-b中，Ag/CS/PNIPAM微凝膠在3437.82、1643.91、1532.92、1461.90、1384.28和1370.31、1064.57cm-1處的吸收峰既有PNIPAM的特征峰，又有CS的特征峰，表明了Ag/CS/PNIPAM微凝膠接枝共聚的發生。

2.2 TEM分析

圖2是Ag/CS/PNIPAM微凝膠的TEM圖。由圖可見，納米銀顆粒分散并且包裹在Ag/CS/PNIPAM內，形成核殼包裹結構。所制備出的微凝膠具有較窄的分布，凝膠微粒形狀為球形。

2.3 SEM分析

圖3是Ag/CS/PNIPAM微凝膠的SEM圖。由圖可見，在基體上出現大量的銀納米粒子，且為球形粒子，分布較廣。表面出現空洞，這有利于提高吸水性等。

3 結語

該文選用殼聚糖（CS）作為大分子單體，使其具有生物兼容性良好，生物降解性良好和無毒無污染的天然弱堿性物質，與溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）和有抗菌作用的納米銀接枝共聚制備出Ag/CS/PNIPAM水凝膠，使其兼具溫敏性，抗菌性，及生物兼容性的可降解性高分子聚合物，并對所制備的水凝膠進行表征。用紫外照射與化學合成共同制備出的Ag/CS/PNIPAM水凝膠微粒接近于球形，顯示是核殼結構的特征，并具有較窄的粒徑分布，有望在醫用敷料領域獲得廣泛的應用。

參考文獻

[1] 饒志高，周明元，張建清，等.水凝膠的制備及其在醫學上的運用[J].中國醫療器械信息，2007（13）：17-20.

[2] Lee K Y，Mooney D J.Hydrogels for tissue engineering[J].Chemical Reviews，2001，101（7）：1869-1880.

[3] Peppas N A.Hydrogels in medicine and Pharmacy[M].Boca Raton，FL：CRC Press，1987.

[4] 許偉石，樂嘉芬.燒傷創面修復[M].武漢：湖北科學技術出版社，2000：28-29.

篇（5）

綜觀全球工業發展歷程，不難發現，在每次變革到來、新格局形成之前，在每一次新產業、新轉型、新增長出現或到來之際，都會伴隨著一些行業衰落或被“誤解”情況的出現。這些行業不是被不負責任地人為貼上“夕陽產業”的標簽，就是會被輿論導向毫不留情地扔進“淘汰落后”的行列之中。

如同春夏秋冬自然輪回一樣，某些工業行業隨著時光的推進，會不斷加入新的時尚和科技元素，并賦予它新的“靈魂和內核”，而這些行業也必然會迎來新的發展機遇和曙光。

幾十年來，中國紡織既經歷過發展的，也跋涉過發展的低谷。從最初的國民經濟支柱產業到我國傳統支柱產業、重要的民生產業和創造國際化新優勢的產業，科技和時尚融合、衣著消費與產業用并舉的產業的轉變，中國紡織經歷了不少坎坎坷坷，起起落落，也曾多次被誤解，即便是現在，中國紡織也仍然在許多方面被誤解著。

誤解1

夕陽產業、落后產業

曾幾何時，有這樣一種看法，認為紡織行業是夕陽產業、落后產業，遠不如汽車電子等行業對國家經濟的支撐作用，有些地方還提出要限期淘汰一些紡織企業；國內各地的銀行負責人大多也不看好紡織行業，認為紡織行業是高風險行業，不敢給紡織企業貸款。事實上，紡織業為我國的GDP做出了或仍在做著重要貢獻。且不說建國初紡織行業在整個國家工業的領軍地位。即便是當下，在全國工業發展不景氣的大環境下，紡織行業的發展仍好于鋼鐵、水泥等行業。統計局數據表明，1～4月，在全國41個工業大類行業中，33個行業利潤總額較2015年同期實現了增長，其中紡織業增長6.8%，好于6.5%的全國平均水平。

其實，關于紡織行業到底是不是夕陽產業的爭論由來已久。那么，到底什么是夕陽產業？傳統行業一定是夕陽產業嗎？

目前，比較大眾的定義是，所謂夕陽產業是指對趨向衰落的傳統工業部門的一種形象稱呼。夕陽產業跟產品生命周期有關，有些產品技術已經成熟，連續創新趨于枯竭，市場飽和，產品趨于同質性，競爭激烈，利潤很低。根據這個定義，似乎紡織行業和夕陽產業的某些特征是吻合的。

但世界紡織雖然歷經幾百年的發展仍在繼續前進，盡管中國紡織發展的歷程經過不少起起伏伏，但無論生存環境如何惡劣，只要給一點兒陽光，就可以再次迎來生機，走向輝煌、燦爛。十幾年前，人民幣處于升值起步階段的時候，經濟學界包括企業自身測算的結果是，如果人民幣升值5%，全行業就會虧損，紡織業就有面臨倒閉的風險。但是我們人民幣升值早就超過了這個比例，而我們并沒有倒閉。當初加入WTO的時候，好多企業說，按照WTO規則，紡織行業會面臨“”的風險，但結果是，我們非但沒有“”，相反，發展更好了。

大家都知道，與夕陽產業相對的是朝陽產業。事實上，許多朝陽企業升起的時候，就進入了其步入夕陽產業倒計時的狀態。一個產業是朝陽產業，還是夕陽，既不是由這個行業出現的先后時間而定；也不是由某些專家而定；更不是由產業的高低檔次而定。它是由市場而定，只要有市場，有可持續的市場，它就是朝陽產業。從這個意義上講，傳統產業并不等同于夕陽產業，比如，膠卷行業雖然比紡織產業發展的要晚，但隨著數碼相機的普及，使用膠卷的人越來越少了，膠卷行業正在消失，應該說它是一個夕陽產業。再比如，幾年前被人們稱為高科技朝陽產業的多晶硅產業，忽然之間也變成了沒落產業。而有著幾百年發展歷史的紡織行業不僅沒有消亡，代表世界技術發展方向的美國，近年來還提出了重振美國紡織業的口號。

因此，我們可以理直氣壯地說，紡織行業既不是夕陽產業，也不是落后產業。這個行業正在憑借高科技與諸多領域實現融合。

誤解2

科技含量、附加值低

在許多人的眼里，紡織行業一直是一個科技含量較低的行業。之所以有這樣的看法，也不是沒有原因的。首先，作為一個傳統產業，在人們心中，紡織品更多擔負的還是蔽體御寒的作用。殊不知，隨著科技的發展，隨著多學科科技的不斷滲透和融合，紡織行業已經成為或者正在成為“科技和時尚融合、衣著消費與產業用并舉”的產業。

紡織品具有較高的技術含量，已經由來已久。且不說漢代金縷玉衣即使在當今的科技條件下也難以實現復制，更不論漢唐霓裳在如今技術條件下也難以實現超越。即使在當下的中國，紡織技術發展也已經取得了很大成就，發生了很大變革。這些變化主要體現在設備智能化、產品功能化、紡紗技術化等幾個方面。

設備智能化

紡織行業的技術進步首先表現在紡織機械的智能化方面。比如，山東華興紡織集團已經建成的智能化紡紗生產線采用了全球首套無人編織袋包裝輸送系統，從絡筒機取紗、輸送、品種識別、機器人卸紗、堆垛、機械手拆垛、配重篩選，到自動套袋、編織袋自動成包、自動貼標、自動碼垛、自動入庫、自動出庫，整個流程無任何人工直接參與，是真正的無人智能包裝輸送系統，生產效率提高了36%。

大生集團投資1.6億元建設的國家級“數字化紡紗車間”通過“E系統”，工作人員就可對生產中的設備運轉、質量數據，乃至溫濕度調節、自動照明實現實時監控、遠程監測。據測算，大生“數字化紡紗車間”萬錠用工只需要15人，與原先普通車間的40人標準相比，自動化、智能化程度大為提高。

山東魯泰紡織股份有限公司引進的世界最先進的自動穿筘機每分鐘可自動穿筘140根紗線，工作效率是人工的8.6倍，一臺設備即可凈節約30多人。公司與康平納公司聯合研究開發出全國首臺套年產10000噸全自動筒子、經軸、紗染色系統，實現了紗線經軸的中控染色、智能配送。

產品功能化

美國近兩年以來推出了一系列高科技紡織品和服裝。比如，美國馬爾登紡織公司開發出一種可以通過微纖維和鋰電池，自動產生熱量的織物；Northface公司推出小型鋰電池為能源的高科技外套，衣服溫度可以用調節器調整；麻省理工大學軍人納米科技學院也計劃于下月開始研制可以防彈、防毒氣、自動療傷、根據現場環境變換顏色的士兵制服。

法國北方-加萊海峽地區30多家紡織企業組成的“紡織俱樂部”推出的以光纖和傳統織紗交織而成的“發光布”，可廣泛應用于信號標志、安全警示和卡車后部的后蓬布。

日本富士紡織公司研制出一種含有特殊化學物質的布料，可以幫助人們攝取每日所需維生素C。韓國服裝企業推出超強漂浮紡織品，只要用300克這樣的紡織品，體重130公斤的人就可以在水中輕松地漂浮起來。

紡紗技術化

2013年，廣東溢達紡織公司的研發團隊攻克了8個世界性技術難關，研制出700英支的紗線，比當時最細的紗線還要細212%，不僅創下了全球最細紗線的記錄并保持至今，而且由于沒有先例，如何鑒定700英支紗線還一度難倒了第三方檢測機構。

“高效短流程嵌入式復合紡紗技術”，由武漢科技學院徐衛林教授帶領山東如意科技集團和西安工程大學科研人員歷時三年共同完成。該技術被稱為“如意紡”，即想用什么樣的纖維就用什么樣的纖維紡，想紡多少紗支就紡多少紗支，可以任意組合。實現了紡紗理論、紡紗設備、紡紗技術、配套技術的4個突破，同時還實現了超高支、低支高紡、資源充分利用、多種原料組合、節能降耗5大創新。

誤解3

市場空間消失、競爭力減弱

隨著科技的發展，紡織產品也已經滲透到各個工業領域。不論是國防軍工、還是健康醫療；不論是交通、安全，還是體育、娛樂等方面都有了應用。

醫療與衛生用紡織品

紡粘熔噴醫衛用非織造布可提高產品的“三抗”等性能；經編疝氣修補網、軟組織修補材料、針織結構人造血管等產品已進入應用或臨床試驗階段。

過濾與分離用紡織品

袋式除塵技術使細顆粒粉塵排放濃度小于10mg/m3，甚至達到超凈排放標準，濾袋壽命達到4年以上；燃煤電廠袋式除塵技術應用比例由10%增長到25%，垃圾焚燒袋式除塵應用比例達到100%；水過濾紡織材料及膜材料組件已大量應用于污水、廢水和循環用水處理系統。

土工與建筑用紡織品

雙向加糙防滑復合膜的開發，使南水北調工程提高了工程質量和速度；高強度丙綸土工布的研制，提高了土工材料在堿性土壤環境下的持久耐化學性能；寬幅聚酯長絲紡粘非織造胎基產品提高了防水材料的生產效率和工程質量，并打破了國外同類產品的壟斷；阻燃高強經編聚酯格柵提高了煤礦支護系統效率和作業面的安全性；帶有光纖傳感器和監控系統的智能土工材料，可提供土壤加固、結構安全監控和預警等一體化功能解決方案。

交通工具用紡織品

國產芳綸蜂窩芯材批量應用于高速列車和大飛機項目；車用芳綸管路系統、安全氣囊布、安全帶等產品實現了國產化；高性能連續纖維和長、短絲增強熱塑熱固材料在汽車輕量化領域日益發揮重要作用；非織造車用內飾材料替代了傳統機織和針織內飾面料，具有更加良好的性價比；廢舊紡織品循環利用于車內填充減震隔音材料技術達到國際先進水平。

安全與防護用紡織品

新型消防服和搶險救援服性能達到國際先進水平；新一代高性能軍警戰訓服具備多重防護性能；復合結構生物防護面料可有效阻止病毒侵入且透濕排汗性能持久；國產聚丙烯腈基活性炭纖維復合織物可滿足核生化防護服技術要求；高層住宅應急逃生、礦山救援、海洋工程等高性能繩索實現重大技術突破。

結構增強用紡織品

半剛性電池帆板經編材料，為“天宮一號”衛星大幅減重；玻纖和碳纖復合材料減輕了風電葉片重量并延長其使用壽命；大直徑高壓軟體輸、儲管罐已用于國防軍工和應急搶險；大飛機用碳纖維復合材料結構件實現批量化生產；碳纖維復合芯材導線在輸電線路中得以廣泛應用。

誤解4

發展空間小、沒有前途

當前，紡織行業的產能出現了向海外轉移的趨勢，國內企業也正處于轉型升級的過程中，不少企業感覺經濟運行情況并不能盡如人意：中國紡織的勞動力優勢正在減弱；行業創新轉型的能力不足，市場競爭力正在減弱，行業未來的市場發展空間正在受到各種因素的擠壓。

但事實上并非完全如此，日前國務院印發了《中國制造2025》，新一代信息技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、農業裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械等10大優勢和戰略產業作為突破點，力爭到2025年達到國際領先地位或國際先進水平。在這十大領域中許多項目又是和紡織行業緊密相關的。

先進紡織材料

高端產業用紡織品

2020年實現可吸收縫合線、血液透析材料的自主產業化，部分替代國外進口產品；滿足熱、生化、靜電、輻射等功能防護要求；高溫過濾、水過濾產品性能滿足各應用領域要求；土工材料滿足復雜地質環境施工要求。

功能紡織新材料

2020年，阻燃極限氧指數32，無熔滴，滴水擴散時間1s，能耗降低20%。2025年高端產品基本實現自給。

高性能纖維及復合材料

高性能碳纖維及其復合材料

2020年國產高強碳纖維及其復合材料技術成熟度達到9級，實現在汽車、高技術輪船等領域的規模應用；力爭在2025年前，結合國產大飛機的研發進程，航空用碳纖維復合材料部分關鍵部件取得CAAC/FAA/EASA等適航認證。

高性能對位芳綸纖維及其復合材料

2025年國產對位芳綸纖維及其復合材料技術成熟度達到9級。建立統一標準的高性能纖維材料技術體系，攻克系列化高性能纖維高效制備產業化技術，開展與國產高性能纖維相匹配的復合材料基體材料、設計技術、成型工藝、性能表征、應用驗證及回收再利用等研究，確保重大裝備需求。

新一代生物醫用材料

再生醫學產品

研制出5～10種應用于骨、皮膚、神經等組織再生修復的生物活性材料，高端再生醫學產品年產規模50億元。

功能性植/介入產品

開發出5～10項應用于心血管、人工關節、種植牙、視覺恢復等臨床治療的生物醫用材料，高端功能性植/介入產品年產規模30億元。

醫用原材料

實現重要原材料的國產化，支撐量大面廣的醫用耗材、滲透膜、可降解器械等產品，實現年產規模30億元。

智能仿生與超材料

可控超材料與裝備

實現特定頻段內電磁波從吸波與透波的可控轉換，或者將特定頻段內的吸波或透波轉換為輻射電磁波。

仿生生物粘附調控與分離材料

實現長效抗海洋生物粘附（3年，低于5%），環境無毒害；實現高效的粘附調控富集分離99%以上；獲得2～3種長效仿生抗海洋生物粘附的涂層材料及仿生高效分離技術與裝備。

篇（6）

一 引言

土木工程材料是土木建筑的基礎，合理地使用土木工程材料，充分發揮材料的性能不僅對土木工程的安全，實用，美觀，舒適等有重要影響，并且還會對自然環境產生很大的影響，因此隨著人們對環境保護和可持續發展的越來越重視，綠色建材也得到了更加廣泛的使用，成為了當代土木材料發展的一大趨勢。傳統的土木工程材料包括：鋼材、木材、砌筑材料、氣硬性無機膠凝材料等等，但是其生產，利用及回收過程中會消耗大量的資源并且帶來嚴重的環境問題，因此人們開始尋找既能滿足材料性能要求，又不破壞環境并且能合理改善建筑環境的生態建材――“綠色建材”。

二、常見的綠色建材在建筑業中的應用

1、 結構材料

傳統的結構用建筑材料有木材、石材、粘土磚、鋼材和混凝土，現代結構用材料主要是鋼材和混凝土。

1）木材、石材，這兩種材料是自然界提供給人類最直接的建筑材料，不經加工或通過簡單的加工就可用于建筑。木材和石材消耗自然資源，由于木材是可再生的永續的材料，如果自然界木材的生長量與人類的消耗量相平衡，那么木材是最綠色的建筑材料。石材雖然消耗了礦山資源，但由于它的耐久性較好，生產能耗低，重復利用率高，可以說它也具有綠色建筑材料的特征。

目前能大規模取代木材的新型綠色建材還不是很多，其中應用較多的一種綠色建材是竹材人造板。我國是森林資源貧乏的國家,但我國的竹類資源十分豐富,素有“竹子王國”的美譽，因此好多人把竹材資源看作是替代木材的好的后備資源。

由于竹結構具有如上所述的眾多優點, 綠色建材――竹材人造板在土木工程領域的應用前景廣闊。

2）粘土磚，其能耗是比較低的，但它是以破壞良田為代價且是不可恢復的，可以說是最不綠色的建筑材料。20世紀90年代開始限制使用粘土磚到如今粘土磚已禁止生產和使用。

粘土磚的綠色替代建材的主要發展方向是利用工業廢渣替代部分或全部天然粘土資源的新型建材。

由于工業廢渣來源豐富，其力學性能普遍優于粘土磚，并且可以滿足不同使用環境的要求，所以具有廣闊的應用前景。

3）鋼材，由于鋼材的不可替代性，因此“綠色鋼材”主要發展方向是在生產過程中如何提高鋼材的綠色指標上下功夫，研究發展新技術、新生產工藝，努力降低生產能耗，減少污染物排放，對生產過程中產生的廢棄物資源化，加快鋼材的綠色化進程。

4）混凝土，由水泥和集料組成，是復合材料，它的生產能耗主要是由水泥生產造成的。而傳統的水泥生產需要消耗大量的資源與能量，并且對環境的污染較大，所以水泥生產工藝的改善是綠色混凝土發展的重要方向。目前水泥綠色生產工藝主要采用新型干法生產工藝取代落后的立窯等工藝。

現今土木工程使用的綠色混凝土主要有低堿性混凝土，多孔混凝土，植被混凝土，護坡植被混凝土，透水性混凝土，吸收分解NOx的光催化混凝土，生態凈水混凝土等。其中應用較為廣泛的是多孔混凝土。

多孔混凝土也稱為無砂混凝土，它只有粗骨料，沒有細骨料，直接用水泥作為黏結劑連接粗骨料，它具有連續空隙結構的特征，其透氣和透水性能良好，連續空隙可以作為生物棲息繁衍的地方，而且可以降低環境負荷。多孔混凝土按其氣孔結構形成的方式不同,又可分為泡沫混凝土和加氣混凝土兩大類。

2、功能材料

目前國內外各種功能材料迅速發展，材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規模宏大的高技術產業群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。除了利用材料的某些特殊功能外，如防水、裝飾、保溫等，具有新的功能的材料也不斷涌現，主要包括儲氫材料、梯度功能材料、智能材料、功能陶瓷材料、超導材料、信息材料、光學功能材料、功能復合材料、分離材料、生物醫用等。

綠色功能材料主要體現在以下三個方面：

1)節能功能材料。如各類新型保溫隔熱材料，常見的產品主要有聚苯乙烯復合板、聚氨酯復合板、巖棉復合板、鋼絲網架聚苯乙烯保溫墻板等，，這些產品具有很好的保溫隔熱性能。節能保溫玻璃如中空玻璃、太陽能熱反射玻璃等。

2)充分利用天然能源的功能材料，將太陽能發電、熱能利用與建筑外墻材料、窗戶材料、屋面材料和構件一體化，形成一種嶄新的建筑材料，成為建筑材料發展方向。如太陽能光電屋頂、太陽能電力墻、太陽能光電玻璃等。

3)改善居室生態環境的綠色功能材料，如健康功能材料（抗菌材料、負離子內墻涂料）、調溫內墻材料、調濕內墻材料、調光材料、電磁屏蔽材料等。

三、綠色建材在建筑業應用時的問題

篇（7）

[中圖分類號] R318.08 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2016）27-0163-03

Research progress of surface titanium oxide film of LVAD and its blood compatibility

TIAN Kun1，2 WU Yadong3 LIANG Fayu3

1.Hebei North University， Zhangjiakou 075000， China； 2.Department of Neurology， East Area of Handan Central Hospital in Hebei Province， Handan 056000， China； 3.Department of Heart and Chest Surgery， the First Hospital of Shanxi Medical University， Taiyuan 030001， China

[Abstract] Titanium and titanium alloy have favorable blood compatibility because of a layer of thin titanium oxide film formed on its surface. The LVAD prepared by titanium alloy plays an important role in rescuing the life of the patients with heart failure. The article briefly introduces the mechanism of formation of thrombus on the surface of biological materials， and also summarizes the research progress and current situation of application of titanium oxide film. It also makes expectations on the prospect of biological materials. Analysis demonstrates that titanium and its alloy have favorable biological compatibility， owing to the oxidation layer on the surface.

[Key words] Titanium oxide film； Blood compatibility； Thrombus； Biological materials； Titanium alloy

心衰是各種心血管疾病的最終狀態，具有很高的發病率和死亡率，藥物治療效果十分不佳，最終需要心臟移植治療，然而令人惋惜的是，心臟供體的缺乏以及供體與患者之間的不匹配，使醫生無可奈何[1]，而左心輔助裝置在心臟移植的過渡期及長期的使用過程中，對挽救患者生命起到了十分重要的作用[2-4]。但是左心輔助裝置在使用過程中仍然會遇到十分多的問題，如感染、出血、血栓的形成以及心率失常等危險事件，其中尤以血栓形成最為嚴重，所以使用具有良好抗凝血性能的生物材料在心衰終末期的治療中是十分重要的[5，6]。作為生物材料使用的鈦及鈦合金，由于其表面自然形成了一層薄的氧化鈦膜，因而具有較好的血液相容性[7，8]。但這種自然形成的氧化膜卻很薄，只有5～10 nm，因此會有很多的缺陷[9]，而人工合成的氧化鈦膜就會倍受關注。

1 生物材料表面形成血栓的機制

1.1 血液相容性的定義

血液相容性是指植入人體后的生物材料，不會導致血液的聚集，不會損傷血液的相關組分，也不會更換血液內環境的相關性質，故不會導致血液凝集、血液的溶血、血小板的損耗以及血小板的變質，也不會導致血液中相關蛋白的特性和結構的變化等，而這對于生物材料最終應用于患者是一個重要的指標。

1.2 血栓形成的機制

在臨床應用中出現血栓是左心輔助裝置面臨的重要問題，盡管如此仍未能完全闡明血栓形成的明確機制。通過分析相關原因可能有以下幾點：（1）具有預防血栓形成和抗凝血等保護機制是人完整的血管內皮細胞的特性，而非自身體內的生物材料表面則沒有這些功能，故血栓來源的一方面是左室輔助裝置的表面[10]；（2）額外的剪切力作用，如在裝置的進口部分和出口部分以及血泵內血液遭遇剪切力的時候，因為血液中的血小板、凝血途徑以及免疫細胞可以通過這種剪切力被激活，導致血液在身體局部以及全身出現高凝集狀態，進而形成了血栓在心室輔助泵和體內相關器官[11]；（3）與血栓形成緊密相關的還有心室輔助泵內的流體力學特性，然而它們之間卻又有十分復雜的關系，從而對血液內的不同成分造成不同的影響[12]。例如：在體的對比研究中發現，成人的心室輔助泵與小兒心室輔助泵，表現出了相似的幾何形態，然而卻由于不一樣的體積大小而表現出不同的結局，小兒心室輔助泵形成了很多血栓，而成人的心室輔助泵卻沒有血栓形成[13]。另外還有很多相關方面的研究也證明了這一觀點，說明減少血栓的形成可以通過流體力學分析技術改善心室輔助泵的研制；（4）血栓的形成也可以發生在血液低的剪切力和不流動的狀態下，如在臨床上發現了無血流的左心室內或通過左房插管也可導致血栓的形成；（5）心室輔助泵引起的感染也可導致血栓形成，如Holman WL等[14]研究發現，通過對HeartMate左心室輔助泵在臨床上的研究，出現感染的患者合并有神經系統事件發生的概率為43%，分析出現此現象的原因很可能是血液中細菌和內毒素導致了血栓栓塞，還有一種原因是引起的血栓栓塞是通過凝血系統與炎癥介質的互相作用。

經過幾十年的研究探索，異物觸發的凝血機制是目前許多研究者一致公認的。隨著生物材料植入的應用，作為一種異物，尤其是心臟血管等植入材料，如左心室輔助泵，當其與血液接觸時即開始了觸發凝血機制的研究。當生物材料接觸血液時，在其表面血栓形成的凝血機制是一個相當復雜的過程。首先發生在材料表面的是血漿蛋白的吸附，而使血細胞粘附和激活的是吸附的蛋白層，或通過血液中激活的凝血因子引發的凝血級聯反應，從而導致血栓形成[15]。在此過程中，蛋白的吸附是最先發生的，而促使凝血發生的重要點則是作為第一凝血因子的纖維蛋白原在生物材料表面的吸附與激活，當材料表面吸附纖維蛋白原后，通過凝血酶原的激活作用，促使結構構象發生變化，從而導致內部電子的釋放，進而對釋放的電子進行轉移，這樣纖維蛋白原就會分解為纖維蛋白單體，而纖維蛋白絲狀體則可在激活的血小板ⅩⅢ 因子的作用下聚合形成，進而收集血小板和紅細胞，促使其凝集、變形，最后導致血栓形成[16]。

2 氧化鈦薄膜目前的研究現狀

近十多年來對氧化鈦薄膜的血液相容性已經實行了十分系統與完善的研究，包含了不同的晶體結構（如：金紅石、銳礦鈦、板礦鈦型）[17，18]、不同的化學組成成分（非化學計量的氧化鈦膜，如摻入了鉈、磷等）[19]、不同的物理化學特征（如半導體、靜態及動態表面張力）[20]以及對蛋白粘附與變性、血小板激活與粘附、凝血因子的激活等的影響，還包括模擬的近似體內的植入試驗。研究已經發現，通過對生物材料的表面進行相應的表面改性，薄膜形成的厚度、半導體的特性以及表面所產生的張力是影響氧化鈦薄膜血液相容性的重要因素。如Chen JY等[19]、Huang等[8]研究發現薄膜摻雜氫、鉈、磷等元素或者增加氧化鈦薄膜的厚度，血液相容性也會隨之增強；Takemoto等[21]也專研于對氧化鈦薄膜血液相容性的干擾條件，發現氧化鈦薄膜的成分構成以及薄膜厚度很大程度上會干擾血小板的附著，以至于會遠超表面親水性的干擾，并隨著不斷增加薄膜的厚度，從而展現出很好的血液相容性；Huang等[8，22]使用許多制備薄膜的技術制備了一連串的氧化鈦薄膜，發現一種具有寬禁帶寬度的n型半導體是具有氧缺位的非化學計量比的TiO2-X薄膜的共同特性，可以明顯的抑制纖維蛋白原γ鏈C端398-411序列的暴露，進而減少了血栓的形成；Wang等[20]制備的氧化鈦薄膜，是使用離子束增強沉積技術，而其是一種n型半導體薄膜，表現為含氧的缺失，表面張力的色散分量的貢獻較小，而極性分量的貢獻較大，其粘附的血小板數量也很少，說明氧化鈦薄膜表現出了良好的血液相容性；Tsyganov等[23，24]制備了很多種結構的氧化鈦薄膜，利用了金屬等離子體浸沒離子注入和沉積的相關技術，發現金紅石型氧化鈦薄膜被磷注入其中后，其在血小板粘附和凝血時間的試驗中會表現出更好的血液相容性，由于磷離子被注入，且薄膜含有n型半導體的結構，從而抑制了電子從蛋白中轉移到改變表面性狀的材料表面，進而也抑制了生物材料表面會使黏附蛋白變性的發生，說明了其也表現出較好的血液相容性。

研究已經證實，隨著氧化鈦薄膜厚度的增加，且與蛋白之間有較低的界面能時，其表面粘附的血小板數量會相應減少，而決定界面能的關鍵因素是氧化鈦薄膜的半導體特性，因此具有n型半導體結構的氧化鈦薄膜或摻雜有氫、鉈、磷等元素的氧化鈦薄膜會有更好的血液相容性。

3 氧化鈦薄膜目前的應用現狀

鈦及鈦合金材料由于其表面形成的氧化鈦鈍化膜、良好的生物相容性、低彈性模量、高比強度、無毒無磁及其耐腐蝕性等特點，因此具有更適宜的生物醫用特性。它廣泛應用于人工關節（如髖、膝、肩、肘等關節）、骨創傷產品（如髓內釘、螺釘、固定板等）、脊柱矯形內固定系統、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、人工心臟、介入性心血管支架、矯形器械等醫用材料[25]。

目前二氧化鈦還有一種特殊形式的存在，即介孔二氧化鈦納米材料，其孔徑大小在2～50 nm之間，擁有非常有序的孔道結構，孔徑分布規則，孔徑尺寸變化范圍較大，介孔形狀多樣，兼具光催化與介孔兩個特點，并具有很好的生物相容性，因此很多生物醫學研究者對此都具有很高的研究熱情，其在骨修復與移植的研究，癌癥的診斷與治療等方面都取得了一定的進步[26]。如Bjurten等[27]通過實驗驗證了介孔二氧化鈦納米管能夠非常好的改善成骨細胞的增殖和黏附，增強骨粘連的強度。張愛平等[28]運用涂覆法合成了銳鈦礦型的介孔二氧化鈦納米薄膜，并通過實驗驗證了此納米薄膜在紫外光照射下對胃癌細胞有很強殺傷力。Wu等[29]利用乙醇鈦在乙醇中水解的方法合成了表面積大，生物相容性好的球形介孔二氧化鈦納米粒子，并將其用于癌癥的診斷與治療。

4 總結與展望

血液和材料之間由于極其復雜的相互作用，因此想要設計出具有完全血液相容性的生物材料對于我們是很困難的，并且以我們現在所掌握的相關技術和機制，距離了解其中的全部機制還需要做很多工作。目前在生物材料血液相容性方面的相關研究機制及如何提高生物材料的血液相容性方面國內外的很多研究學者已經作了十分深入細致的研究探索。我國近年也有很多的研究報道并取得了一定的成果，但與國外相比，我們的技術水平還比較薄弱。因此，我國有必要加強對氧化鈦薄膜的研究投入，各個研究團體之間也應加大合作力度，早日研制出新穎的帶有創新性的生物材料，使血液相容性的研制和生物材料的創新應用方面取得令人矚目性的前景，促使我國在理論和應用領域方面達到國家先進水平，從而為人類的健康做出巨大的貢獻。

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1.1高端技能型職業教育人才培養新模式應用技術類專業人才的聚集與提高區域人才質量、推動地方文明進程直接相關。職業教育層次上移，是社會經濟發展的必然要求。高端技能型職業教育培養的人才將會引領區域經濟社會發展。在辦學宗旨上，高端技能型職業教育遵循高等教育和技術發展的內在規律，強調技術創造與發明同樣是對物質世界的發現和認識，以追求技術的理性價值、探求技術本質為己任，堅守通過技術更新、技術改造和實際問題的解決來改變世界的理念，為人類的選擇與行動創造新的可能性。在辦學特征上，高端技能型職業教育更加注重對社會資源的利用，將原來面向企業辦學轉向廣泛吸引產業、行業和企業積極參與辦學，使產業、行業和企業由辦學客體成為現實意義上的辦學主體，從而實現學校與產業、行業和企業之間和諧共生、互融共通的協同效應[3]。在培養目標上，高端技能型職業教育堅持以培養基本技術知識和較強技術素養的高級技術人才為主，面向生產、服務和管理領域等一線崗位，以適應現代技術不斷發展的需要。在教學內容上，高端技能型職業教育不完全拋棄原有的學科化、系統化的理性知識形態，只是在課程結構上，以應用性課程（項目）為主體，將技術道德和技術革新的認知、形成技術訣竅和掌握解決技術難題的基本技能學習納入其中，提高受教育者的崗位技術和行業技術。在教學方式上，高端技能型職業教育將課堂、實訓中心和車間等場所有機結合，鼓勵受教育者行現場觀摩和頂崗實習，強調情境體驗，側重對只可意會不可言傳知識的領悟，充分挖掘學習者的生理和智力潛能，提高意會和直覺能力[4]。

1.2高端技能型職業教育引領區域經濟向先進領域拓展，提升地方行業水平高端技能型職業教育能提高學生社會服務能力、推動城鄉區域經濟發展[5]。通過提高職業教育技術水平，起到引領區域經濟發展和促進行業格局調整的積極作用（見圖1）。

1.3建立高端技能型職業教育應用技術產業化人才培養公共平臺建設職業技術產業化人才培養公共平臺，使“教、學、做”一體化，培養大量專業人才，為區域應用技術產業化發展提供支撐。應用技術類專業雖然面臨辦學成本高、難度大等困難，但具有技術含量高、可直接轉化為現實生產力的巨大優勢。應用技術類專業走向產業化，對引領區域經濟發展、拓展地方行業布局和提升地方行業水平都具有重要的現實意義。應用技術類專業產業化人才培養公共平臺的建成，將為地方輸送高素質的技能型人才，同時也能提供高水平的就業崗位，有助于拉動地方經濟，整體提高地方生產力。以醫學技術專業為例，完成醫學應用技術專業群結構布局和教學實訓基地及生產基地建設。醫學技術專業群可分為：輔助臨床型專業（醫學檢驗技術、醫學影像技術、麻醉技術、呼吸治療技術和康復治療技術等）；生產型專業（口腔義齒加工技術、眼視光技術、助聽驗配技術、義肢制造技術和醫用材料技術等）；智力型專業（醫療器械維修技術專業和生物醫學工程技術專業等）；智能型專業（醫學技術數字化專業和醫學人工智能專業等）。第一，設計并建設技術生產型專業實訓基地。拓展技術生產型專業，創建技術生產型專業實訓基地。對接職業準入標準，制定并嚴格落實人才培養方案，加強專業內涵建設，提高辦學水平。第二，推進技術專業群結構建設，進一步拓展智力型新專業，建設智力型專業實訓基地。第三，完善技術專業群結構建設，拓展技術智能型新專業，建設技術智能型專業實訓基地。應用技術產業化人才培養公共平臺建設要先解決專業基本格局設置問題，積極拓展新專業，最終完善專業布局。建設“教、學、做”一體化生產實訓基地，重在提升辦學水平和職業教育內涵[6]。

1.4高端技能型職業教育內涵建設高端技能型職業教育將學習結果分為知識、技能和能力3個維度。其中“知識”被定義為各種理論和事實；“技能”是指各種認識能力（包括運用邏輯、知覺和創造性思考的能力）與實踐能力（包括手工技藝以及運用各種方法、材料、工具和器具的能力）；而“能力”主要是從職責和自主性方面來定義。職業生涯指導對職業發展、技能開發和就業前景極為重要。不斷變化的勞動力市場狀況要求人們持續地發展自身職業管理技能，明確現有技能和學習目標，從而改進自己的工作前景。這就需要便利的職業生涯指導服務，為不同背景不同群體的職業發展提供指導服務，滿足他們多樣化的需求，提高職業教育的吸引力。職業教育的高參與率是提升就業率、競爭力和促進可持續發展的關鍵措施。職業教育與培訓課程中應包含關鍵能力培養，即所提供的內容不只限于狹窄的職業技能培訓，還著眼于學習者長遠的職業適應和職業發展。高端技能型職業教育的內涵建設見圖2。

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中圖分類號：G64　文獻標識碼：A　文章編號：1006-0278(2011)10-098-03

現代高科技的競爭在很大程度上依賴于人才的培養，因而社會對人才的綜合素質提出了更高的要求。培養專業知識面寬、實踐能力強、具備創新精神的高素質人才，是高等院校義不容辭的責任，是歷史賦予的使命。近年來，為了全面推進素質教育，提升大學生的社會競爭力，學院以教學為中心，不斷深化課程教學改革，創新教學體系，取得了顯著的成效。實踐表明，課程教學改革是一項圍繞人才培養目標而展開的系統工程，需要學校各方面的支持、配合以及全體師生的共同參與。筆者結合本校的課程教學改革實踐對《材料化學》課程進行了定位，并討論了該課程教學方法和內容的改革探索與實踐。

一、材料化學的定位

(一)材料化學的定義

材料化學是一門研究材料的制備、組成、結構、性質、應用及其相互關系的科學，它是材料科學的一個重要分支，又是核心內容。材料化學是一門新興的邊緣學科，是在學科的生長和發展中互相交叉、互相滲透下形成的，是作為基礎學科的化學更直接地介入到材料科學中的一個具體體現。因此，可以說《材料化學》課程是化學基礎課和材料學專業課程之間的一個重要橋梁。

為打破原有專業劃分的界限，在制定《材料化學》的教學內容時，必須進行以加強基礎、拓寬專業知識面和加強實踐訓練為主要目的的課程改革；在課程建設中，必須結合實際，明確了《材料化學》課程的定位：通過對這一課程的理論學習，使學生在掌握材料化學的基本原理基礎上，學習運用基礎化學理論解決實際問題。

(二)材料化學教材的選擇

材料化學學科的著眼點是培養創新型人才，而課程教學是實現高素質創新型人才培養的重要環節，它對全面加強學生知識、技能、能力、創新精神和綜合素質培養有著舉足輕重的作用。隨著現代科學技術的快速發展與知識的不斷更新，教材的選擇是關鍵點。自從2005年開設《材料化學》這門課程，我國出版的教材在質上發生了一些微妙的變化。最早的教材是1994年廈門大學丁馬太教授出版的《材料化學導論》，該教科書還被復旦大學、西北大學等采用，但內容相對比較陳舊。其后，北京師范大學李奇老師主編了《材料化學》，上海交通大學唐小真教授主編了《材料化學導論》以及南京師范大學周志華教授主編了《材料化學》等。直到2008年，中山大學曾兆華老師根據自己多年的教學經驗和實踐體會出版了《材料化學》教材，前半部分涉及材料的制備、結構、性能等材料化學的基本內容，后半部分則以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類材料為主線，對不同種類的材料進行介紹，其中涉及各種現代先進材料如高性能金屬材料、電子信息材料、納米材料、功能陶瓷、感光材料、生物醫用材料、航空航天材料、能源材料等，并敘述各種材料的性能和行為與其成分及內部組織結構之間的關系，這些內容與本課程以前的教學內容不謀而合?？傊?，教材是指引學生入門的工具，作為教師一定要把好教材關，找到適合自己學生的教材，方能做到事半功倍。

二、材料化學課程教學改革探索與實踐

雖然材料化學是一門理論性較強的專業基礎課程，但隨著材料科學的飛速發展，材料化學領域的研究成果逐漸得到應用。例如Motorola、保潔等公司每年都會招聘材料化學方向的人才到其研發中心進行新產品新工藝的開發。因此，從培養創新型人才角度來看，教學過程中應加強實踐性教學內容，增強材料化學理論知識與科研、生產實踐中的實際問題的聯系，從而提高學生綜合運用材料化學知識解決實際問題的能力，培養學生創新意識和創新能力。然而，由于受傳統教學方法的影響，其教學主要以教師、課堂、教材為申心教學模式。該模式過于依賴理論教學，由于材料化學綜合了材料學，普通化學等方面的內容，涉及的理論知識較為抽象，內容較為難懂，因此，單純地采取傳統教學模式，在授課過程中，教師很難將復雜的知識簡單化，把抽象的知識具體化，降低了學生對該課程的學習興趣。我們要培養創新型人才，就必須建立有利于培養創新型人才的教學體系，因此，進行材料化學課程的教學模式改革是十分必要的。

(一)教學方法與手段的改革探索與實踐

(1)采用循環式教學方法，加強理論與實際的聯系

科學地組織教學內容，采用循環式教學方法，使學生在學習理論知識的同時，加強能力的培養和訓練。在教學過程中，首先從生活或生產實際出發，讓學生了解一些材料的性能及應用知識，激發學生學習本課程的基本理論的興趣，再運用材料化學基本理論來解釋材料結構與功能之間的關系，凝煉出材料設計與制備的原理和方法，并以此原理和方法來設計和制各出有一定社會需求的新型材料。這種循環式教學方法既能提高學生的理論水平，又能培養學生解決實際問題的綜合能力。

2、實施三結合教學方式，營造生動活潑的教學氛圍

在教學中，我們采用自創三結合教學方式，即講解與討論相結合、講授與自學相結合、期末考試與平時小論文相結合。我們改革了傳統的“注入式”教學，建立了“啟發式”教學模式，采取“以學生為主體、教為引導”的方式，突出學生的學習主導地位。在教學過程中注意調動學生參與教學的積極_陛，隨時讓學生提出問題，然后大家共同討論，以此不斷提高他們分析問題的能力和對問題的理解、認知和表達能力。通過我們有意識地將講解與討論相結合，較大力度地變教師為主的傳統教學方式為教師與學生互動的教學形式。在教學過程中我們發現，最新的科研成果往往最能激發學生的興趣和開發學生的思維。因此在相應的章節教學中，我們會及時有效地插入一些最新的研究成果與數據，通過這種方式培養學生掌握學科最新發展動態和開拓知識的能力。

通過近幾年教學實踐表明，我們的教學方法在培養學生的新思維和新思路方面發揮了獨到的作用。通過三結合教學方式進一步鍛煉了學生解決問題的能力、表達能力、自學能力以及撰寫科技論文的能力，有利于學生綜合素質的提高。

3、豐富教學手段，提高學生的學習興趣

現代化教育技術的應用在很大程度上促進了教學手段的多元化，首先在參考其他學校相近課程課件的基礎上結合本課程的教學內容制作了《材料化學》電子課件。綜合運用圖片、動畫、文字等多種形式向學生提供豐富的感性材料，直觀而又形象地揭示事物的本質和內在聯系，有效地突破教學難點，提高課堂教學質量。例如在緒論部分，將材料科學發展的相關圖片做成課件在課堂上放映，使學生對本課程的發展、意義、主要內容有生動而深刻的印象；在納米材料章節中，一些納米材料的圖片能更形象、直觀，有效地幫助學生理解和掌握 知識點。此外，我們還充分利用flas直觀易理解的優勢，例如在材料的結構一章中，插入14種空間點陣結構模型，金屬晶體的3種典型堆積模型，晶體間隙的形成、缺陷和位錯的形成等：在材料的制各一章中，插入多個物理氣相沉積和化學氣相沉積裝置動畫；在無機非金屬材料一章中針對石英光纖的制各，插入了多幅動畫。在整個教學過程中，該課件產生了很好的教學效果極大地提高了學生的學習興趣。

另外，互聯網也是老師和學生、學生與學生之間交流的平臺，將主講教師的電子信箱告訴學生，學生可以給教師發電子郵件談學習、談思想，交流學習中存在的問題，以及學習、生活中的感受和困難，利用現代化的手段，拉近師生間以及學生之間的距離。

(二)教學內容改革探索與實踐

材料化學是從化學的角度研究材料的制備、組成、結構、性質及其應用的一門科學。它既是材料科學的一個重要分支，又是化學學科的一個組成部分，具有明顯的交叉學科、邊緣學科的性質，并且是材料科學的核心部分，具有明顯的應用理科性質，在理論和實踐上的重要性是不言而喻的。

1、優化課程結構

優化課程結構的重點在于突出理論知識的應用和實踐能力的培養，基礎理論教學以應用為目的，專業課教學強調針對性和實用性。在構建新的課程體系過程中一方面要規劃好專業的主干課程，另一方面以技術應用能力培養為主線，理順相關課程開課順序，加大實踐教學的比例，強化實踐性教學環節，實現理論教學和實踐教學并重。我院在課程設置上力求反映材料化學專業的培養目標、專業特點和培養要求，注意改變知識簡單任意拼湊、課程之間相互脫節的狀況，整個課程以通識教育課程、學科類基礎課程、專業必修課、選修課、跨學科任意選修課和實踐教學構成。選修課開設的原則是：有利于培養學生的一專多能、拓寬學生的知識面以及培養學生的實際工作能力和創新精神等。根據專業方向的不同，開設課程也有所區別。同時，結合專業特點，在課程體系中實施改革，增加人文教育內容，強化人文素質教育，促進專業教學質量的提高。

2、教學內容與特色學科建設相結合

材料化學以普通化學基礎和材料學理論為基礎，涉及的理論知識比較抽象，從學習的角度將，要求學生在學習過程中從宏觀的概念轉化到微觀。如從電子，原子、分子水平來理解材料的基本性能。因此，教學難度比較大，如果單純地采用單一的教學方式，會導致理論與試劑脫離，增加了教學難度，在一定程度上不利于培養學生對本課程的學習興趣。所以，在教學過程中，應該結合我院材料學科建設的特點，拓寬教材內容，結合我院材料學科的優勢和特色，在教學內容中融入我院金屬材料、無機納米材料的物理化學性能，以使學生更加容易接受，增強教學效果。同時結合材料的最新研究動態，理論聯系實際地將新興材料的最新進展向學生介紹，從而提高學生學習的興趣和實際應用能力。

3、教學內容體現材料化學專業人才的培養方案

針對材料化學課程特點，依托學科特色，圍繞培養和造就富有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質、顯個性的人才培養理念并結合本專業現有的教學科研條件，對材料化學學課程進行了改革和探索。材料化學教學內容的選材要體現基礎寬、起點高、內容新、知識活的原則，強調從化學角度提出問題、分析問題、解決問題的方法和思路。教學內容應讓學生了解材料學科的概況和發展趨勢；了解材料制各過程中的化學現象和反應特征；了解所制得材料的形貌、物相和物理化學性質之間的關系：掌握材料制備過程中的化學原理與方法：了解材料的化學改性方法和新材料設計和開發的研究方法，同時也要培養學生的創新思維、創新意識、創新能力和創新精神。實踐證明，通過改革，學生的實踐能力、創新能力和綜合素質明顯得到提高。

(三)教師隊伍的建設

篇（10）

祟尚“交叉”的科學家

從他的科研成果來看，無疑，這是一位令人敬仰的科學家

他認為交叉是科研創新的前提，因為解決科學中的重大問題是多學科的交叉與綜合。他常教育學生要從原來的框框中跳出來，他自己就是這樣的。“交叉探索”這四個字決定了他研究中所走的道路，他沒有常人所想的“利于就業”、“前途廣大”等想法，而首先強調的是“興趣”，興趣是最好的老師，也是極強的動力。

幾十年來，他和他的研究小組在多方面進行了探索研究諸如磁性流體的光學效應、電老化和擊穿的動力學理論、生物醫用材料的科學和工程等方面均有其特殊的見解和相應的創新性成果。例如多年來他在全碳分子及碳基材料方面進行了不斷的工作，從1987年在國內首先建立直流電弧等離子體噴射法研制金剛石薄膜開始的電弧放電制備富勒烯，溶液化學法制備類金剛石薄膜，到2000年設計建立國內第一臺橢圓形微波等離子體反應腔系統、探索寬帶隙材料，不論在方法上、原理上還是應用上均做出了創新性成果。如用溶液化學法首次制備的類金剛石薄膜、CNx、B-C3N4多晶材料等一系列材料，研究結果發表在APL，Phy.Rev等國際刊物上，提出了化學反應機理和前驅物選擇原則等，居于國內外前列，并獲得重要應用。多項研究成果對科學和技術、國民經濟和國防建設方面均做出相應的貢獻。

在生物材料方面，他提出并致力于材料與組織之間相互作用的研究，從細胞水平上做深入的工作。在材料表面的物理、化學及生物特性以及其協同作用方面的工作是細致深入的，從細胞的層次上了解其機理，提高了生物材料的相容性并提出了一些新的概念，如解釋了駐極體材料對細胞的作用機理等。他以絲素材料的表面改性并以抗凝血材料等為切入點構成的模型，是一種優良的基質生物材料，不僅有創新性，而且為絲素蛋白的應用開拓了新的途徑。他還在生物材料與細胞間的生物化學效應等的研究中取得了一些新的實驗結果，如有機磷衍生物的光致細胞毒活性等，對抗癌方面有重要的理論和應用價值。

在科研崗位數十載，朱鶴孫教授先后承擔了國家科委“863”項目、“973”項目、國家自然科學基金和國防科工委等多項國家科研項目，發表了論文二百余篇。由于對科學技術工作做出的突出成績，曾獲國防科工辦重大技改獎，國家科技進步二等獎；1 990年被授予“全國高校先進科技工作者”的稱號，1 991年獲光華科技獎：1 999年中國材料研究學會授予他材料科學的最高獎――貢獻獎，2003年國際生物材料科學與工程學會聯合會授予他國際生物材料科學與工程學會Fellow；2005年榮獲何粱何利基金科學與技術進步獎。

此外，朱鶴孫教授曾任《學位與研究生教育》主編、國務院學位委員會化工學科評議組成員、國家自然科學基金會化學部化工學科評審組成員，國家教委科技委軍工組副組長，《自然科學進展》常務編委、中國材料研究學會副理事長、中國生物材料委員會副主席、中國生物材料委員會顧問，國家自然科學基金重大研究計劃專家組成員、國家重大基礎研究發展規劃“973”項目咨詢組成員等職。老驥伏櫪，志在千里，現雖年近八旬，但他仍擔任著中國生物材料委員會顧問和國家生物醫學材料工程技術研究中心工程技術委員會委員等職。

“中國的事情中國人一定能做好，我從沒覺得國外的就比我們的好，我深信中國人在一些科學領域上可以領先世界，完全可以做出最好的成果。”不錯，他的一生也正是一直致力于探索最好的材料，培養最好的學生。在教育管理和具體教學中，他都以前瞻的眼光和開放的胸懷，緊扣時代脈膊，在思考中改變，在改變中前進……

“開放與改革”的教育家

推動北京工業學院轉型辦學

隨著時代的發展，高校教育體制也會受到嚴峻的考驗教育需以國家富強和民族振興為目標，不斷改革以應對不斷變化的大環境。這就有必要對高校教育存在的各個方面進行反思，從而采取相應的調整措施，在探索中逐步建立并完善高校教育辦學思想，開拓出一條適合當代高校教育發展的途徑，并結合學校已有條件，提供更為合理，更臻完善的管理機制，使學校不斷發展。

1 984年，朱鶴孫出任北京工業學院院長，善于思考的他靈敏地抓住了時代的氣息，認為應將小平同志提出的“改革開放引入高校，才能使高校的發展更適合時代的變化。為此，他提出了高等教育特別是軍工院校教育改革方面的一系列觀點。比如軍工院校必須貫徹一個“轉”字，即在“保民”的方針下，使學校既為國防建設服務，又為國民經濟建設服務，以“兩個翅膀一起飛”，進行改革和調整以增強自身的適應能力和競爭能力，為此，將產品型專業轉變為科學技術型的學科專業，軍民結合由封閉型向開放型轉變，這對北京理工大學的發展起到了顯著的作用。

上世紀90年代他撰文《探索新時期理工科大學的辦學規律》，表達了他的辦學觀點，具有時代的氣息，也符合中國當時的特點。在該文中，他詳盡闡述了國情與高校自身對于高校發展的要求和影響，并且提出了在我們今天看來仍有重要借鑒意義的超前觀念。

“教育無小事”，他不僅思考教育改革的大方向，多年來他還擔任過物理化學?；ぴ?、理論電化學、材料科學等教學工作。1 986年以來，他一直擔任研究生的培養工作。他所培養的三十多名博士研究生中，丁洪志同學的學位論文榮獲首屆百篇全國優秀博士論文，傅強同學及程福永同學的學位論文獲2002年及2003年百篇全國優秀博士學位論文提名，多名研究生獲得“徐特立獎學金”、“中科院獎學金”等。談起他的教學，同學們有一個共同的感覺：“嚴慈并濟”。在對待學習時他非常嚴格，如果不認真或不思考，常會聽到他的“大嗓門”，而生活中他又是公認的“老好人”，不僅對學生，對周圍的人都幾乎是有求必應，熱情相助，共同前進。對學生來說，他最不能容忍的就是“不思考，不創新，跟在別人背后模仿”，對于他來講，是對學生負責，對科學負責，更是

為中華未來的中堅力量負責。

提倡“交叉培養、重在塑造”的研究生培養理念

幾十年前我國建立了新的研究生培養體系，并成立了研究生院，當時第一批二十多個研究生院中便有北京理工大學研究生院。經過二十多年的發展，理工大學的研究生教育已有了很大的進步，已形成了理工相結合的局勢。在這種局面下，學校如何做才能提高研究生質量以適應世紀人才培養的要求是需要考慮的問題。

朱鶴孫認為，首先，作為理工科大學，學校需要加強技術基礎課的建設。

在過去相當長的時間內，理工科專業的教育曾經有過加強基礎還是加強專業之間的爭論，事實上人們對一個科學概念從理解到應用是需要經過從理論到實踐多次反復才能達到的，如果再進而達到得心應手的地步需要十年以上的功夫，即所謂“十年樹人”。而我們高等教育的三個層次――基礎課、技術基礎課和專業課之間常常缺乏前后呼應，一些重要的基本概念和方法沒有獲得進一步的反復和深化，也就是在教學的內容和方法上缺乏認識實踐和深入理解的過程。例如高等數學的加強，把力量放在內容增多和細化上，而專業課則著重在現象和工藝方面的描述，因此難怪學生特別是工科的學生在學完高等數學后，就把它束之高閣了。實踐經驗表明，技術基礎課起到承上(基礎課)啟下(專業課)的作用，使得學生在基礎與專業，理論和實際上相結合，達到學用相統一的目的，國外著名理工科大學的研究生課程都非常重視這類課程，這樣做不僅給學生今后的發展打好扎實的基礎，并使學生思想開闊、方法得當，而不再陷入概念抽象或就事論事了。很多老師反映學生的論文寫得像實驗報告，羅列了結果，缺乏現象實質的分析和提高，對科研結果“知其然而不知其所以然”，因此加強技術基礎課是當前提高理工專業教學質量的有效途徑和措施。

其次，要貫徹少而精，推陳出新，重在能力培養。

現在研究生的課程是相當繁重的，學生的學習是老師的“灌輸”，而缺乏“創造性”的學習，這是中國教育中最大的缺點之一，結果是壓抑了學生的聰明才智，培養了學生“照單全收”，跳不出老師的模式，我們應該選擇少量的主題讓學生主動地有興趣地去獲取知識，引導學生要善于學習，在“善”字上下功夫。尤其是研究生，下面所述的“四善”或許是有益的，

善于分析歸納，達到舉一反三、一通百通的作用l善于吸收正反兩方面的論點，達到互補完善的作用：善于爭辯，達到去偽存真的作用善于交叉，達到推陳出新移花接木的作用。

從目前的研究生的學習安排來看，課程是太多了，像拉洋片一樣，還沒有看清楚又換了一張，走馬觀花是很費精力，徒勞無益的。因此根據實際不同的需要，有意識地精簡。真正從科學上掌握一個方面也必然能自主地去掌握其他方面，所謂一通百通。要讓學生在繁瑣的學習中解脫出來，自主地學習，這樣的學生后勁足，有創造性，才能青出于藍，符合世紀人才的要求。

最后，“交叉培養、重在塑造”應該成為新時期學生教育的新內容和新思路。

韓愈是一位偉大的教育家，他對老師定的“傳道、解惑”作用的定義，是很精辟的。時處21世紀，中國的復興已啟動，可以再增加二個字，即“塑造”，更適合于社會發展的情況。培養研究生是中國目前學歷上的高層次，僅是在科學技術方面傳授知識，解除學術上的疑慮是不夠的，而且衡量人才更重要的標準之一是優秀的道德、品質和素養。現在一位博士生導師每年帶眾多的研究生，導師沒有足夠的時間與學生進行品德和科學技術上的交流，這是值得思考和需要認真改革的問題。

“為人”是一門大學問，是社會討論的永恒主題。老一輩知識界的優秀品德給我們樹立起學習的榜樣，目前社會的風氣總體上是好的，但還是有很多不盡人意的地方，并且已蔓延到學校中，表明我們品德培養重視還不到位，嚴格的“塑造”不力，表率作用尚不明顯，這是值得教育工作者認真思考的。理工科的學生需要學一些人文社會科學方面的知識，這有助于科學技術人員與社會共鳴，并認識自己在現實社會中的地位與作用，在中華振興中起到應有的作用。中國的優良傳統不能丟，要發揚。這是國粹啊!

重視高?？萍汲晒a業化

不論從自己的科研角度出發，還是從教育家的角度看問題，朱鶴孫教授都提倡高校要重視科技成果的轉化。他認為，現代社會與教育的發展，從為國家振興和經濟騰飛提供人才來講，已經成為一個“投資效益最高的巨大產業”。將科學技術進一步提升與產業化結合，促進生產力的發展是近年來教育關注的問題，是富有挑戰性的，它促成了教育觀念，教育行為的重大變化。我國近年來許多大學的實踐，已經顯示了這一發展變革的生命力。

教育與產業結合的第一層意思，是指大學打破封閉式的辦學模式與社會結合，而實行產學合作。探索教學、科研。生產一體化的新路是非常重要的。實踐證明，學校根據自己的需要與可能，打破部門、行業或地區的壁壘，走向社會，有利于提高高等學校的教學與科研水平；進入市場，與企業、行業和地區在互得互惠的基礎上合作辦學、合作科研，有利于挖掘大學的潛力，增強大學的活力，促進科技成果盡快轉化為生產力，在有效地為經濟建設服務的同時，獲得自我發展所需要的技術，信息和資金。產學結合，大學直接進入經濟建設的第一線，對于克服學校理論脫離實際，與社會需要脫節的弊端，是行之有效的途徑之一。

教育與產業結合的另一層意思，是大學創辦發展科技產業。具有較大的人才、知識和科技優勢的大學，通過創辦科技產業，直接為經濟建設服務，這不僅是需要的，而且是有可能的。大學在這方面具有很大的潛力。前面已提到實踐也已證明，校辦科技產業不僅使學校直接為國家經濟建設服務，而且促進了學校的教學、科研和發展，已有不少成功的例子。但在創辦科技產業時需要進一步提高其認識，并要制定相應的政策和規范，首先要明確高等學校的根本中心任務是為國家培養創新性人才，以提高科學技術的水平，不是代替企業去抓某個產品，因此介入產業不一定去辦一個公司，學校從科研成果對產品更新和發展上具有潛在的能力，而在組織經營上是缺乏經驗的弱者，因此“聯合”是一個好的管理機制，其二，學校是分類的，各有其特色，要發揮其所長，因此要根據學校的條件辦出特點，不能為某個產品一哄而起，應遵循規律辦事。另外，校辦科技產業，在體制及管理上，應與學校教學和科研分開，獨立進行，不可相互干擾，至于高等學校內公司林立，引起教師及學生為錢不能專心“教”與“學”是舍本求末，這不是我們校辦企業的宗旨。