生物技术药物 我国生物技术药物发展气势如虹

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生物技术药物是现代科学中最活跃、发展最快、取得成果最多的领域。它是指采用现代生物技术，借助某些微生物、植物或动物生产所需的药品。采用DNA重组技术或其他生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物，也称为生物技术药物。

生物技术药物主要包括多肽药物、蛋白质药物和核酸药物。与化学合成药物相比，其分子质量大、稳定性差，给药后生物利用度低。因而，如何利用现代药剂学与制剂技术制备生物技术药物新型制剂从而保证用药的安全、有效，成为生物技术药物领域与药剂学的研究热点。

自20世纪80年代以来， 生物技术药物取得了较大进展，成了我国发展的重点工程，并已由生物制品、生化药物、微生物药物逐步发展到生物工程技术药物。我国生物工程药业是新兴产业，与发达国家有较大差距，然而产品的研发却走了一段捷径，具有起步较快的特点。从1989年我国第一个生物工程药物β－干扰素上市以来，到2003年，我国已有重组人干扰素、促红细胞生成素、白细胞介素－2、人生长素、葡激酶、重组改构人肿瘤坏死因子、神经生长因子、人胰岛素等21种基因工程药品投入市场，其中近1/3为国家创新药物，另有10多个品种在临床研究之中。生物技术药物已成为药品市场中一大类重要的品种，用于癌症、人类免疫缺陷病毒性疾病、心血管疾病、糖尿病、贫血、自身免疫性疾病、基因缺陷病症和许多遗传疾病的治疗。随着生物工程技术的快速发展，生物制药必将成为医药产业中增长最快的部分。

噬菌体多肽的荧光蛋白标记体系建立方法

项目简介：该发明涉及一种衰老抑制基因启动子激活剂的筛选方法，尤其是Klotho基因启动子激活剂的筛选方法，属于分子药理学技术领域。该发明的筛选方法采取将Klotho基因启动子与报告基因连接，然后将连接后的基因转染哺乳动物细胞形成稳定细胞株，再向稳定细胞株中加入氧化剂，建立衰老细胞模型，随后加入待筛选的中药提取物，测定报告基因的表达水平，评估中药的生物活性，将生物活性高的中药提取物分离成单个化合物，得到Klotho基因启动子激活剂。是一种灵敏、能够适用于高通量Klotho基因启动子激活剂的筛选方法。

用表位多肽诱导/制备表位特异性的单克隆抗体方法

项目简介：该发明属于生物工程技术领域，该发明首先人工合成带有天然蛋白或基因重组蛋白上的特定表位的表位多肽；其一个或多个表位经常是以重复的形式出现在人工合成的多肽（即表位多肽上；其表位多肽耦联到载体蛋白或载体多肽上；其表位多肽的耦联物配以适合的佐剂免疫动物；采用常规的细胞融合技术制备杂交瘤。该发明能够在没有天然蛋白或基因重组的蛋白的条件下，高效地直接诱导/制备出预先确定的表位特异性单克隆抗体。

壳寡糖及其衍生物作为抗HIV-1多肽药物载体应用

项目简介：该发明在于提供壳寡糖及其衍生物作为抗HIV-1多肽药物载体的应用。壳寡糖是利用壳聚糖为原料，通过生物工程技术降解制备获得的2～20个氨基葡萄糖连接而成的低聚氨基葡萄糖，有增强免疫力、降低血脂血糖、防控癌细胞转移、抑制细胞老化等重要作用。壳寡糖作为多肽药物载体，可增加低吸收率的多肽药物的生物利用率；控制多肽药物的释放；减少对胃肠粘膜的刺激；保持多肽药物在体内稳定性；提高药物的靶向性。

蛋白和多肽高级结构的构筑与功能研究

项目简介：该项目以蛋白和多肽等形成的氢键体系为研究对象，以模型设计和理论计算为探索手段，以高级结构的构筑和功能研究及本质探索为基本目标。通过三年实践，对昆虫抗冻蛋白TmAFPs相互识别形成二聚体的原因、结晶水分子在二聚体和蛋白―冰定向过程中的作用以及蛋白中的β环的个数与抗冻活性的关系有了新认识；超加和的协同效应是β型环状多肽能通过自组装形成稳定的多肽纳米管的内在原因，D,L-型环状多肽的取代基是其以平行还是反平行方式通过分子间氢键发生自组装的重要决定因素，在环状多肽如[(-L-Phe1-D-MeN-Ala2)4-]中引入偶氮苯基团时，分子间能通过氢键相互作用聚集成二聚体或更高的寡聚物从而为构成新的光开关材料奠定了基础。这些工作为蛋白和多肽高级结构的构筑和功能提供了基础性工作成果。

I类基因工程新药―抗血栓多肽

项目简介：该项目是一个基于最新的凝血机制、且具有自主知识产权的国家I类新药。课题组运用基因工程技术研制出了一个强活性抗血栓多肽，对体内静脉血栓和动脉血栓形成均有很强的抑制作用，有效剂量低于1mg/kg(单次皮下注射)，可用于心肌梗塞等各种血栓栓塞性疾病。

目前已完成基因工程菌构建和筛选、菌株的稳定性研究、蛋白表达条件的优化、蛋白的纯化、药效学研究和初步毒性研究。与目前临床上使用的肝素类抗凝血药相比，具有药效强、给药方便、药效维持时间长、不良反应轻、稳定性好、纯化工艺简单等显著的优点，其未来市场潜力巨大。

长效血糖调节多肽

项目简介：长效血糖调节多肽属于基因工程1类新药，用于治疗糖尿病。其主要特点包括3个方面：一是长效，每2天注射一次；二是无副作用，降血糖调至正常为止，不引起低血糖；三是不形成耐药性。

全自动多肽合成仪

项目简介：该课题开发出适应工厂大规模多肽生产及实验室微量研究需要超大型、超小型及中型多肽合成仪，摒弃现有产品设计缺陷，极大提高多肽类药物生产和研发效率，并填补国内空白。唯一符合美国FDA认证要求多肽合成仪；完全线性放大；搅拌充分无反应死角；试剂循环利用节省40%左右试剂；故障报警、人身安全保护。符合美国FDA关于GMP生产条件对仪器设备规定的操作系统；完全线性放大功能反应器加快产品研发周期；0～180度上下翻转无级调速搅拌系统消灭反应死角；试剂循环使用系统节省40%左右试剂；独特管路设计消除原料或试剂交叉污染；软、硬件设计充分考虑除多肽以外其它固相反应特点，做到一机多用。

吉林人参多肽成分分析

项目简介：该项目的主要特点是将有机合成技术和微量提取技术相结合用于吉林名贵中药人参中的多肽研究，可称为反应提取法。进行了多肽提取试剂的制备及提取效率、提取试剂对多肽的选择性提取研究。进行了多肽提取试剂的固载化及多肽提取方法的研究。进行了所提取的多肽的生物活性、定量分析及结构表征。进行了固载化多肽提取试剂的回收利用。

导向双功能抗肿瘤多肽

项目简介：该项目开发的拥有自主知识产权的导向双功能抗肿瘤多肽是将两种不同功能的多肽分子通过一个载体连接形成的一个杂合多肽分子，既具有导向和长效抑制肿瘤细胞生长的功能（每隔3天注射一次，仅注射4次，对小鼠肺癌抑瘤率达80％以上），又能抑制肿瘤细胞的转移（仅一次静脉注射，抑制小鼠B16黑色瘤肺转移率为76.42％）。有效剂量低，毒性极低。

多肽仿生固定对转基因骨髓基质干细胞特异性粘附的调控

项目简介：该研究设计并筛选出介导骨组织工程最佳种子细胞――骨髓间充质干细胞（BMSC）高效粘附的最佳多肽―GRGDSPC，然后以纳米间距簇状共价固定在以聚（丙交酯－co-乙交酯）－天冬氨酸－聚乙二醇PLGA(ASP-PEG)三嵌段共聚物制备的多孔基质材料上，研制出具有自主知识产权的仿生“智能”基质材料；通过PLGA的共聚改性使多肽能更牢固地与之共价结合，通过控制多肽的密度与空间分布调控细胞膜表面整合素的聚集状态，以更有效地介导BMSC的特异性粘附，在一定程度上解决了种子细胞――材料界面总是存在的不相容问题。

同时，该研究将转化生长因子β1(TGF-β1)基因转入BMSCs并与该仿生基质材料复合，构建出具有良好生物学活性的组织工程化人工骨；通过具有多重生物学效应的TGF-β1基因对种子细胞的定向分化进行更持续高效的调控，并首次揭示了其调控的信号转导机制。从而为研制更理想的新型骨修复材料奠定了良好的基础，具有重大的科学意义和广阔的临床运用前景。

多肽链的一级结构与自由基化学性能的关系

项目简介：在蛋白分子的组成单元中，20种氨基酸均属于功能有机小分子。这些在结构和功能性质上各异的生物小分子，通过肽键的连接，结合序列的变化，形成了结构和功能多样化的蛋白生物大分子。

该项目以有机化学原理出发，结合生物学原理，通过深层次探索和系统整合氨基酸的各类理化性质，对生命过程中的还原性蛋白分子转化过程的分子机制、还原性氨基酸与蛋白分子功能的关系，作了理论上的前期探索。

生物酶解多肽氨基酸在食品调味料中的应用

项目简介：该研究采用了以生物技术从废啤酒酵母泥中提取出的高质量氨基酸液，无异味，富有营养，应用效果好。利用啤酒生产的下脚料提取所用的氨基酸液，不但成本低还有利于环境保护和清洁生产目标的实现。首次在水产藻类调类调味品中强化了具有保健作用的酵母提取成分。同时以纯天然的物质来防止产品中营养成分的损失。成为真正绿色的功能性食品和有益健康的食品。

抑制细胞生长的多肽的获得及用途

项目简介：该技术涉及一种由25个氨基酸构成的多肽（甲硫氨酸-天门冬氨酸-精氨酸-天门冬氨酸-天门冬氨酸-丙氨酸-天门冬氨酸-色氨酸-精氨酸-谷氨酸-缬氨酸-甲硫氨酸-甲硫氨酸-脯氨酸-酪氨酸-丝氨酸-苏氨酸-谷氨酸-亮氨酸-异亮氨酸-苯丙氨酸-酪氨酸-异亮氨酸-谷氨酸-甲硫氨酸）在肿瘤及其它增殖性疾病的治疗中的应用，属于医学生物工程领域。

TITIN蛋白PEVK多肽片段的结构与功能研究

项目简介：该项目以肌巨蛋白PEVK片段氨基酸序列分析结果为出发点，对EVPK、KVPE以及相应磷酸化四肽进行了分子构象分析。分析表明低能构象骨架可分为折叠式和伸展式两组，表明分子在宏观上可表现为弹性；磷酸化对分子骨架影响不大，因此PEVK多肽片段的弹性可能不由磷酸化控制。

该项目利用分子模拟方法模拟未知或尚未合成的蛋白质的结构和性质，通过对基序的结构与性质的研究，解释整个蛋白的结构与功能。该研究成果将为从分子角度解释PEVK多肽片段在肌巨蛋白以及肌肉中的弹性作用提供重要的实验和理论依据。

新型多功能抗炎、抗肿瘤多肽

项目简介：许多炎性相关疾病是临床难以治愈的常见病，转录因子NF-kB是机体诱发炎症反应的关键开关，其被认为是研发抗炎药物的黄金靶点。该项目筛选获得了几条高效特异拮抗NF-kB生物学活性的多肽，经离体和在体实验证实这些多肽具有高效、低毒抗炎和抗肿瘤效应，具有良好的市场前景和社会、经济效益；这些多肽已申请4项专利，并成功建立成熟稳定的多肽生产工艺。目前需要加大投资力度，加快其临床前研究和产业化生产，并申报新药临床批文。完成临床前研究需投资方独资或与该方合资投入人民币300～500万元；获得临床批文后投资方可继续独资或由该方引资进行新药临床研究。

牦牛骨髓蛋白多肽骨素生物转化提取技术研究与应用

项目简介：该项目以青藏高原特色资源牦牛骨为原料，利用现代生物技术和现代食品药品加工技术，对牦牛骨髓蛋白多肽骨素提取进行了较为系统的研究，建立起了相应的生产工艺模型和工艺参数，研究出牦牛骨髓多肽蛋白骨素产品。

该研究采用高温高压蒸煮预处理牦牛骨为辅，以多种生物酶水解法为主的提取工艺，不仅提高了蛋白多肽骨素的收获率，而且保存了营养成分，提高了产品质量，工艺技术条件温和，高效专一，质量安全可靠，所需的仪器设备简单，易于操作。

该研究以银耳超微细粉作为骨素的辅料，成功解决了骨素产品易吸湿，流动性差和口感不足的问题，增强了产品的保健功能，创新性突出，填补领域空白。

抗炎症多肽研制

项目简介：在机体免疫和炎症反应中起关键作用的是细胞间粘附分子-1(1CAM-1)介导细胞与细胞间的相互识别与粘附作用，它的过量表达和失调会引起多种疾病的发生。ICAM-1的拮抗肽在临床上可用于治疗各类炎症。从展示的多肽库中选择靶功能多肽是生物技术制药一项倍受关注的高新技术。

经过多轮亲和淘选，该项目获得一个十五肽，能够与ICAM-1特异结合。实验证明，它能阻断炎症的信号转导途径。这项研究可望为炎症治疗提供新的更有效的药物。小肽自身并无免疫反应和毒副反应，安全可靠，可用于治疗各类炎症。

高营养肽奶、多肽奶粉生产技术

项目简介：多肽鲜奶、奶粉即是以牛奶为原料，经过科学生物技术处理使牛奶中的酪蛋白等大的蛋白质分子(分子量一般为十几万到几十万)转变成分子量为1000至8000Da的多肽。这种鲜奶、奶粉可以用于维持和改善蛋白质营养状态，且容易消化吸收，一方面可以提供给康复病人、消化功能衰退的老年人以及消化系统尚未成熟的婴幼儿等肠胃功能较弱的人群：另一方面可以作为过度疲劳后蛋白质的高效补充剂，尤其是可用于运动员剧烈运动后体能的迅速恢复。通过科学的加工转化，多肽鲜奶、奶粉还含有一些对人体有良好生理作用的活性肽，有利于人体对钙质的吸收，有促进生长作用，并具有降血压和降血脂等作用。

该项目工艺合理成熟，解决了生产过程中易出现的苦味、褐变等技术难题。中型规模以上的乳品厂、奶粉厂可接产，只需稍增加部分设备即可投产。

运用噬菌体展示技术筛选和制备多肽药物研究

项目简介：运用噬菌体展示技术筛选功能性的多肽，由此作为多种人体生长因子(神经生长因子家族、多肽激素、其它细胞因子等)，或作为生物导弹的导向肽，已经成为当今世界医药领域最前沿、最热门的课题之一。有着极大的应用前景。其研究基础为：1.已经具备了噬菌体库，包括6个氨基酸随机肽库和15个氨基酸随机肽库两种。2.具有一流的动物试验、组织培养、细胞培养条件。3.具有相关的国家自然科学基金、国家九五重点攻关项目的研究积累，无论在研究技术，研究人员配备上都具备了较高的水准。

该项目适用范围及市场预测：作为生物导弹的导向肽，是当今世界医药领域最前沿、最热门的课题之一。且具有极大的应用前景。

重组人溶菌酶和牛乳铁蛋白N末端多肽基因表达及其活性研究

项目简介：该课题对重组融合蛋白pGEX-4T1/rbLF-N包涵体通过复性和纯化，摸索了复性条件并确定了最佳的复性条件为pH值为8.5，蛋白溶液浓度为100μg/mL和DTT浓度为24mmol/L时，包含体的复性率最高；用SDS-PAGE对经过亲和层析纯化的融合蛋白GST-rbLF-N电泳分析鉴定；用HPLC和对经过凝血酶酶切获得的目的蛋白rbLF-N分析鉴定，目的蛋白纯度达到93.23%；LC-MS/MS对GST-rbLF-N经过凝血酶酶切后再用胃蛋白酶酶切获得的组分进行了鉴定分析，证明含有天然bLFcin的活性组分；获得的重组蛋白rbLF-N经胃蛋白酶酶解后对G+菌和G-菌活性检测，证明具有抗菌活性。

该课题采用了5kDa分子量的膜对重组肽浓缩分离纯化，膜通量随体系的温度升高而增大，考虑运行成本及重组蛋白的不可逆变性等因素，适宜的操作温度为32℃。该课题建立了牛乳铁蛋白N末端多肽（bLFcin）的重组表达体系，并对重组的bLFcin抗菌生物活性进行了测定，证明具有天然的抗菌活性。

一种人α1-胸腺肽的复合物及其制备方法

项目简介：该复合物由人α1-胸腺肽和单甲氧基聚乙二醇组成，通过人α1-胸腺肽中赖氨酸的ε-NH2或N末端的α-NH2分别和单甲氧基聚乙二醇的琥珀酰亚胺酯键或醛基形成稳定的酰胺键或次级胺键连接在一起。将在人α1-胸腺肽蛋白质表面的游离氨基和带有经琥珀酰亚胺活化的活性基团的单甲氧基聚乙二醇或含醛基的单甲氧基聚乙二醇进行反应，两者连结成单甲氧基聚乙二醇―人α1-胸腺肽复合物，即mPEG-Tα1。

该发明制备方法操作简便，原料易得。该发明制备复合物生物稳定性高，体内半衰期长，有助于提高人α1-胸腺肽的生物利用度。

一种人胰高血糖素样肽-1的复合物及其制备方法

项目简介：该研究应用基因工程技术高效表达重组人胰高血糖素样肽-1（GLP-1），利用PEG修饰技术对重组人胰高血糖素样肽-1进行修饰制备成PEG-GLP-1复合物，该复合物具有体内生物稳定性好、半衰期延长、抗原性免疫原性降低等特点，经动物体内实验表明该复合物比天然GLP-1降血糖有效时间提高6倍，该成果特点是，降血糖、降体重，不产生低血糖、为制备长效型免疫增强剂打下了很好的基础。

新一代广谱高效抗生素――抗菌肽研发

项目简介：该项目是拥有自主知识产权的新一代抗生素――抗菌肽新产品项目。新品种抗菌肽已于2005年底申报世界专利合作组织的国际专利。目前拥有两个高效、广谱抗菌肽新品种，正在进行临床前的相关研究申报工作。

该项目致力于制造出真正意义的广谱抗菌的注射类抗菌肽药物，并进行生产与销售。该项目的产品是全新概念的广谱抗生素，未来市场份额及前景非常大。

巯基蛋白酶抵制肽C检测肾小球滤过功能临床研究

项目简介：该实验研究了儿童及成人的血清cystatin C浓度。儿童组l岁以后小儿血清cystatin c的浓度稳定，与血清肌酐无相关性；成人组血清cystatin C的浓度稳定，与血清肌酐正相关，与肾功能的损害正相关；l岁以上儿童组与成人组血清cystatin c比较无差异，血清cystatin C与年龄、身高、体重、性别无关。用血清cystatin C能够更加准确地反映肾小球滤过率，更好为临床服务，在临床应用中血清cystatin C有广泛前景。

壳寡糖及其衍生物作为抗HIV-1多肽药物载体的应用

项目简介：该发明在于提供壳寡糖及其衍生物作为抗HIV-1多肽药物载体的应用。壳寡糖是利用壳聚糖为原料，通过生物工程技术降解制备获得的2～20个氨基葡萄糖连接而成的低聚氨基葡萄糖，有增强免疫力、降低血脂血糖、防控癌细胞转移、抑制细胞老化等重要作用。壳寡糖作为多肽药物载体，可增加低吸收率的多肽药物的生物利用率；控制多肽药物的释放；减少对胃肠粘膜的刺激；保持多肽药物在体内稳定性；提高药物的靶向性。

高效表达人α1胸腺肽的基因工程菌及其构建方法和应用

项目简介：该基因工程菌为大肠杆菌DH5α、BL21(DE3)或BLR(DE3)，其携带的质粒中含有n个表达人α1-胸腺肽的基因，其中，n为1到16的整数，质粒的启动子为IPTG诱导启动子Lac、Tac或P.应用基因工程技术高效表达制备人胸腺肽，已完成中试研究，和传统的化学合成方法相比，具有工艺简便、活性保持好、成本低等特点，可广泛应用于乙肝、丙肝、癌症等病人的的预防与治疗。

以蛋清为原料开发溶菌酶和多肽蛋白制品

项目简介：溶菌酶是一种无毒、无害、安全性教高的高船系水解蛋白酶，在食品和医药领域有着广泛的用途。蛋清多肽是从鸡蛋清中提取的一钟活性多肽，不仅具有营养价值高，致敏性低，是一种优质蛋白质。蛋清多肽可促进儿童、青少年发育、提高抗病能力，青年女性食用可美容瘦身；中青年男性食用可抗疲劳、提高精力，糖尿病人食用有助于稳定血糖。

高能聚焦超声肿瘤治疗系统

高能聚焦超声治疗系统，是利用超声波穿透深度大，指向性强，聚焦性能好的特点，采用体外聚焦的技术方式，将多束低能量的超声波聚集起来，经水介质耦合作用，深入人体肿瘤内部，形成高能量区，产生60-100度高温效应、机械效应和空化效应。使肿瘤部位的组织产生凝固性坏死，即失去病灶转移能力。坏死的“良”性化癌组织最终可被机体溶解吸收，达到“切除”肿瘤效果，该治疗对靶区以外的正常组织没有任何影响。从治疗实践来看，高能聚焦超声治疗系统技术无创伤、无痛苦，精确快速治疗恶性肿瘤：如乳腺癌、肝癌等；还可治愈良性肿瘤和其他良性病变疾病：如子宫肌瘤、良性软组织瘤、良性乳房瘤等；此外对常规手术失败后，且无法再次进行手术的残余肿瘤，常规手术后肿瘤复发、恶性肿瘤的姑息治疗等。

高能聚焦超声肿瘤治疗系统作为当前我国无创伤、无痛苦，精确治疗恶性肿瘤和良性肿瘤病变的方法，它与其他国内外同类治疗肿瘤的热疗方式相比具有以下优点：

1． 无创治疗：不需要手术，无痛苦、无创伤，表皮不留疤痕，无辐射性副作用，安全可靠；

2．规范治疗：按照肿瘤外科治疗原则，从体外超范围“切除”体内病变组织，从而使治疗简单、快速；

3． 适形治疗：立体组合适形扫描治疗方式，从而保证超声波更加精确地从体外穿透破坏体内病变组织；

4． 选择性治疗：控制超声波强度，仅在破坏肿瘤内2mm以下的血管有效保证治疗的安全性；

5． 实时监控治疗：超声监控装置控制整个治疗过程，实时监控治疗时间长短；

6． 控制治疗时间：在控制的时间内治疗完毕后，不影响工作和生活；

7． 提高免疫力：能激活宿主细胞抗肿瘤的免疫力，使其达到自体清除病变细胞及坏死细胞的功效。

高能聚焦超声肿瘤治疗系统最大的优点是：它可使患者避免化疗和放射性治疗所引起的局部不适和全身的不良反应，患者通过高能聚焦超声刀治疗后，只需短暂休息就可以恢复正常工作和生活。

为了达到更好的比较研究分析目的，我们选用了当前治愈肿瘤最有效的伽玛刀、X刀、直线加速器、中子刀作为比较对象，从外观、性能、疗效、治疗方法、作用机理、适应性、安全可靠性、成本与经济效益等方面进行对比，以达到人们了解现代肿瘤治疗的最佳方法。

生物电化学的研究领域

水处理设备按类别主要可分为污水处理设备、原水处理设备、净水设备、过滤设备、超纯水设备这几大类。

像以下的水处理设备：全自动加药设备，全自动软水器，机械过滤器、反渗透设备、纯水设备、超纯水设备、中空纤维超滤装置、离子交换、混床、抛光混床、EDI电除盐系统装置、工厂企业饮用水设备、袋式过滤器、臭氧杀菌消毒装置、全效综合水处理器、物化处理机组、物化全程综合水处理器、永磁处理器、旋流除砂器、石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、水箱自洁消毒器、紫外线水处理器、高效除污过滤器、手摇刷式过滤器、自清洗刷式过滤器、射频水过滤器、旁流处理器、多功能电子除垢器、定压补水机组、定压补水加药机组、无负压变频供水装置、解析除氧器、真空脱气除氧机、低位热力除氧器、密闭式凝结水回收装置、铜银离子灭菌器、除铁锰过滤设备、黄锈水过滤器、纤维束过滤器、高效纤维球过滤器、陶瓷膜过滤器、高效化学除油器、游泳池循环水处理成套设备、反渗透纯水设备、景观水一体化净水机组、中水处理成套设备、工业水处理设备、污水处理成套设备，都是属于广泛应用在国内各行各业当中的水处理设备。家用水处理设备主要包括了有软水机、纯水机、净水器三大类型。像软水机、纯水机、净水器、精密过滤器和开水龙头以及路设计、设备安装和售后服务等，就算是一整套为消费者提供的水处理设备及服务。 高频电子水处理仪（器），又名除垢防垢仪，是在国内同类产品的基础上，博采众长，不断改进，最新研制开发的升级换代产品。该设备不需要添加任何化学药物，安装使用非常简单，可广泛用于锅炉、中央空调、换热设备、循环水系统、工业通用水处理设备等，对物理性、生物性、化学性的垢类均有明显的预防和清除效果。

主要特点

⒈不改变水的化学性质，对人体无任何副作用。

⒉除垢效果明显。该设备安装在水循环系统，对原有垢厚在2mm以下的，一般情况下30天左右可逐渐使其松动脱落，处理后的水垢呈颗粒状，可随排污管路排出，不会堵塞管路系统。旧垢脱落以后，在一定范围内不再产生新垢。

⒊设备体积小，安装简单方便，可长期无人值守使用。

⒋ 水流经设备以后，可使水变成磁化水，而且对于水中细菌有一定的抑制和杀灭作用。

⒌不腐蚀设备，可延长伺服设备的使用寿命。

工作原理

当水流经高压、高频电磁场时，水中的重碳酸盐中的钙、镁离子和各重碳酸根离子会在高压、高频电磁场的作用下，失去化学性、物理性和相互吸引的能力，逐渐形成晶体团沉入底部，随排污排出，从而达到防垢的目的。

水处理设备是应用在反渗透系统之后，它利用模块两端电极使水中的带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜，以加速离子移动去除，进而达到水的纯化，产水电阻率可达到15--18M。而离子交换树脂再生所需的氢根及氢氧跟则来自于高压电下，由水中的解离所供给，这样就无需用酸、碱来进行再生还原。

技术参数

⒈输入电源电压：220V/380v 50-60Hz

⒉输出频率：900KHZ-5.5MHZ

⒊输出波形：正弦波 谐波<15%

⒋辅机工作压力：0.1-1.6MPa

⒌进水水温：10-95℃

⒍进水硬度：<900mg/L 水系统中的灰尘有三个来源：

第一个就是补给水中包含的如沙石、藻类、淤泥、树叶及微生物。

第二个来源包括所产生的副产品，如垢及氧化铁。

第三个来源是在开敞表面聚积的空气中的微粒。因此如何通过有效的手段从源头加以控制，以保证系统的良好运行并减少后续的损失其意义尤为重要。

应用目的及价值：从源头上实施控制，可最大限度的保证系统的良好运行，减少损失。

在以下行业得到全面认可：空调、化学、塑料、食品、煤矿、钢铁、汽车、造纸、制药、热电厂、污水处理等；

在任何比重下去除固体：沙粒、藻类、淤泥、花粉、微生物、昆虫、垢、绣、贝类等等；

几乎从任何来源：冷却水、过程水、再利用水、冲洗水、灌溉水、雨水等等；

用于保护：换热器、空压机、喷嘴、仪器、泵密封等等。

应用目的及价值：

由于水系统中大量的钙镁离子难以在前期得到有效处理，因此后续水系统在温度的作用下析出CO2生成微溶于水的CaCO3和MgCO3。由于CaCO3和MgCO3的溶解度随温度的上升而下降，从水中结晶析出，并不断地沉积于换热器等设备系统表面，对能耗及连续产生重大影响。电子除垢仪的应用可以有效控制90%以上垢质的生成，因此也就意味着减少90%以上的能耗损失，同时最大限度的保证了连续生产。

工作原理：

电子除垢仪的基本原理是改变导致管垢形成的物理分子结构，运用磁力复合波纹来改变周围环境的条件以粉碎电离子间的键，以及令他们合成稳定的非管垢物质。德科乐的作用原理不同于以往任何物理化学除垢方法，其核心是一个调制信号发生器。采用独特的集成电路和信号处理技术，产生一种复杂频率的调制信号，通过信号电缆将该调制信号加在管道上，在管道内部产生一个分子力动态干扰场（ADDMF信号场），作用于管道中的流体和溶于其中的溶盐分子，产生一种核化效应。

⒈阻垢及除垢原理

它的原理是利用综合电波改变水里的钙、镁等离子的物理结构，变成不溶于水的新结晶体，它们会悬浮于水里，不会粘附于管壁上，防止水垢形成。由于钙镁等离子从水中析出，水便回复于高溶解状态，（水本身为高溶解度液体，但会因吸收其它物质而致饱和），当回复为高溶解状态的水流经有水垢的管道，便能把水垢溶解并吸收，并于排水时排走，因此，该产品除具有防止水垢形成外，还能有效清除老垢。处理器内的微控制器会自动监视水流速率、水质和浓度等变化，因应情况释放正确的讯号电波。自动干扰分子能量技术，专门控制CaCO3微晶基质的物理结构，造成 CaCO3 结晶体的霰石形式趋势。

⒉杀菌灭藻

由于高频电磁波在水体中产生紊流，破坏了细胞膜的离子通道，改变了细胞适应的内控电流和生存所需的环境条件。使其丧失生存能力而死亡。同时激励后的水分子能将水中溶解氧包围封锁，切断了微生物进行生命活动所需氧的来源，从而达到了较好的杀菌灭藻效果，同时也防止了生物污泥的产生。

⒊阻锈防腐

当水体接受高频电磁能量的作用后，单个水分子包容了溶解在水中的氧分子，使溶解氧成为了惰性氧，切断了金属锈蚀所需氧的来源。同时，高频电磁波激起的悬垂复合调制频率的电磁场所产生的“集肤效应”在管壁上聚集了过剩的负电荷，而水内部聚集了过剩的正电荷，水中过剩的正电荷强烈排斥带正电的同性Fe+，阻止Fe+从金属管壁分离进入水中，（系统中产生的**锈水就是Fe+在水中呈现的颜色）。同时壁管上过剩的负电子也不断吸引带正电的Fe+，阻碍Fe+溶入水中，从而能使原有管壁上的Fe203（红锈）还原成具有极强耐腐蚀力的黑锈外膜Fe304。

水处理设备之预处理系统

预处理是净化水处理常用、必要的设备。主要的目的是去除水中的悬浮物、重金属（如铁、锰）、胶体物理学有机物，降低生物物质，同时去除或降低钙、镁等硬度和重碳酸根浓度。以减轻除盐设备的负担，保证出水水质指标。

混凝、沉淀处理：通过在源水中投加高分子物质（絮凝剂），使水体中细小而松散的絮粒变的粗大而密实，便于快速沉淀。

多介质过滤器：过滤器内装有大小不同、种类不同的精制滤料，从上到下、由小到大依次排列，能去除水体中的悬浮物、泥沙、粘土、腐殖物等，使出水浊度达到理想效果。

活性炭吸附过滤器：活性炭吸附过滤是水质预处理的主要设备之一，其可以对各种性质的物质进行化学吸附，除去水体中的异味、有机物、胶体、余氯等。

除铁锰过滤器：除铁除锰设备吸收了国内成熟除铁锰技术，采用了井泵余压射流抽气，管式静态混合溶氧，自由盘散式脱气滤床接触氧化过滤等新工艺，并将传统的体外氧化装置于设备本体中，使设备工艺合理布置紧凑具有显著的节能效果，是城镇和农村生活用水及各行业用水除铁除锰的理想设备。

软化机组：水质中所含钙、镁离子的总量称为水的硬度，在日常生活及工业用水过程中容易生成难溶的沉淀物（水垢），给生活及生产带来许多不便，软化机组可有效的去除水中钙、镁离子，使出水水质硬度≤0.02mmol/L.

精滤器：过滤器本体采用不锈钢材质制作，滤芯由PP喷熔制成，孔形呈锥形结构，其拥有纳污量大、使用寿命长、易于更换等特点，过滤精度从0.1μm至50μm不等。 ⒈软水机原理及功能：根据离子交换的原理，即用 Na+交换Mg2+Ca2+，使水中的硬度降低到70毫克/升以下成为软水，此水处理设备主要功能是祛除水碱、水垢。

⒉ 软水机水处理设备的优缺点：

优点：祛除水垢，水碱效果好，同时流量大，基本上不降低水压。经过软水机水处理设备产生的水，清洁能力特强，洗衣，淋浴，美容护肤效果强；也能减轻能源消耗。同时也节约洗涤用品降，低家务强度。软水机水处理设备产生的水最适宜作为生活用水的。

缺点：软水机水处理设备不能祛除细菌，病毒，有机物，不能直接饮用；再生时需要耗盐；并产生一定量的废水。 ⒈纯水机原理及功能：采用PP棉，活性炭及RO膜等滤芯，五级或五级以上过滤，其中最核心是RO膜，RO膜是过滤精度比较高的滤芯。制出的水为纯净水，可以直接生饮。

⒉ 纯水机水处理设备优缺点：

优点：纯水机水处理设备过滤精度高，适用于多种水质，净化后的水是纯净水，口感好且不含任何杂质。

缺点：纯水机水处理设备每日制水量少，只能解决饮用和做饭；前三级滤芯使用寿命短，需要定期更换滤芯；不适宜长期作为直饮水，尤其是儿童和老人更不宜长期饮用纯净水。 超滤机是净水机水处理设备中的主流产品，具有精度高，净化效果好，滤芯寿命长，并能自动清洗滤芯。

⒈净水机原理及功能：采用0.01微米的超滤膜分离技术，能有效祛除水的泥沙，铁锈，悬浮物，胶体，细菌，病毒，大分子有机物等有害物。

⒉ 净水机水处理设备优点缺点：

优点：净水机水处理设备过滤精度高；净化水接近矿泉水，能直接生饮；流量大；滤芯使用年限长；自动清洗滤芯；不需要电；不浪费水。

缺点：净水机水处理设备祛除水垢，水碱效果较差，适用中等以下硬度地区；单一超滤机不能彻底去除水中异味，水质口感较差；换芯比较麻烦，不能彻底去除水中重金属。 反渗透是一种借助于选择透过（半透过）性膜的工力能以压力为推动力的膜 分离技术，当系统中所加的压力大于进水溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在一端流出水中的杂质，如离子、有机物、细菌、病毒等，被截留在膜的进水侧，然后在浓水出水端流出，从而达到分离净化目的。

⒈原理及功能：反渗透设备是将原水经过精细过滤器、颗粒活性碳过滤器、压缩活性碳过滤器等，再通过泵加压，利用孔径为1/10000μm（相当于大肠杆菌大小的1/6000，病毒的1/300）的反渗透膜（RO膜），使较高浓度的水变为低浓度水，同时将工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部隔离，从而达到饮用规定的理化指标及卫生标准，产出至清至纯的水，是人体及时补充优质水份的最佳选择.由于RO反渗透技术生产的水纯净度是人类掌握的一切制水技术中最高的，洁净度几乎达到100%，所以人们称这种产水机器为反渗透纯净水机。

⒉特点：反渗透设备应用膜分离技术，能有效地去除水中的带电离子、无机物、胶体微粒、细菌及有机物质等。是高纯水制备、苦咸水脱盐和废水处理工艺中的最佳设备。广泛用于电子、医药、食品、轻纺、化工、发电等领域。 电去离子（Electrodeionization）简称EDI，是一种将离子交换技术，离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。属高科技绿色环保技术。

EDI净水设备具有连续出水、无需酸碱再生和无人看管等优点，已在制备纯水的系统中逐步代替混床作为精处理设备使用。这种先进技术的环保特性好，操作使用简便，愈来愈多地被人们所认可，也愈来愈多广泛地在医药、电子、电力、化工等行业得到推广。

⒈工作原理：电去离子（EDI）系统主要是在直流电场的作用下，通过隔板的水中电介质离子发生定向移动，利用交换膜对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水处理技术。电渗析器的一对电极之间，通常由阴膜，阳膜和隔板（甲、乙）多组交替排列，构成浓室和淡室（即阳离子可透过阳膜，阴离子可透过阴膜）.淡室水中阳离子向负极迁移透过阳膜，被浓室中的阴膜截留；水中阴离子向正极方向迁移阴膜，被浓室中的阳膜截留，这样通过淡室的水中离子数逐渐减少，成为淡水，而浓室的水中，由于浓室的阴阳离子不断涌进，电介质离子浓度不断升高，而成为浓水，从而达到淡化，提纯，浓缩或精制的目的。

⒉系统优点：1. 无需酸碱再生：在混床中树脂需要用化学药品酸碱再生， 而EDI则消除了这些有害物质的处理和繁 重的工作。

⒉ 连续、简单的操作：在混床中由于每次再生和水质量的变化，使操作过程变得复杂，而EDI的产水过程是稳定的连续的， 产水水质是恒定的，没有复杂的操作程序，操作大大简便化。

⒊ 降低了安装的要求：EDI系统与相当处理水量的混床相比，有较不的体积，它采用积木式结构，可依据场地的高度和窨灵活地构造。模块化的设计， 使EDI在生产工作时能方便维护。

⒊应用领域：

⒈电厂化学水处理

⒉电子、半导体、精密机械行业超纯水

⒊食品、饮料、饮用水的制备

⒋小型纯水站，团体饮用纯水

⒌精细化工、精尖学科用水

⒍其他行业所需的高纯水制备

⒎制药工业工艺用水

⒏海水、苦咸水的淡化 超滤（又称超过滤Ultra Filtration,简称UF）是用半透膜作先择障碍层，允许某些组分透过面保留混合物中的其他组分，从而达到分离的目的．它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节能等优点，已作为一种单元应用并且日益受到人们的重视。 特点： 工艺流程简单，易于操作管理；

设备体积小、结构简单、投资费用低；

分离过程不发生相变化，耗能少；

应用范围广，凡溶质分子量为1000-500.000道尔顿或者溶质尺寸为0.005-0.1 ? m左右，都可利用超滤分离技术。 应用范围： 电子工业超纯水制备中的应用

在电子元器件生产中，高纯水主要用作清洗用水及用来配制各种溶液。不同的电子元器件生产中，纯水的用途及对水质的要求也不同。

优质生活饮用水制备中的应用

用超滤膜能有效的滤除水中的微粒、胶体、大肠杆菌、细菌和高分子有机物等。

医疗用水制备中的应用

在医疗用水中，超滤装置能有效的去除水中的细菌、热原。

发电厂锅炉被给水处理中的应用

食品工业用水处理中的应用

污水处理与回用系统 纯化水设备是用于满足各行业需求制取纯净水的设备，多用于医药、化学化工行业，整个系统 纯化水设备也都由全不锈钢材质组合而成，而且在用水点之前都必须装备杀菌装置。采用反渗透，EDI等最新工艺，比较有针对性地设计出成套高纯水处理工艺，以满足药厂、医院的纯化水制取、大输液制取的用水要求。

纯化水设备主要功能介绍 多种介质过滤器 多介质过滤罐大多填充石英砂、无烟煤和锰砂等滤料。其作用主要是降低水浊度，并且可以去除水中的大量细菌、病毒、有机物等。从而为后续的消毒工序创造了有利条件。锰砂对铁、锰的去除效果显著。 活性碳过滤罐 活性炭具有大量的微孔和巨大的比表面积，具有极强的物理吸附能力。能够十分有效的吸附水中杂质，尤其是有机物和微生物。活性炭表面形成的含氧催化氧化和化学吸附的功能，可以去除一部分水中的金属离子。活性炭对水中尚存的余氯有极强的吸附作用，以保护下游的不锈钢设备及管道表面和满足后序水处理单元的入水要求。 自动反冲、再生软化罐 软化罐内填充钠型阳离子交换树脂。克通过树脂的离子交换反应，降低水的硬度，防止钙、镁离子与碳酸根、硫酸根离子结合，在后序水处理设备或管道中结垢。 精密过滤器 精密过滤器又称保安过滤器，过滤精度一般为5μm。其作用在于截留一切粒径大于5μm的物质，以满足反渗透的入水要求。 反渗透 反渗透技术应用的关键在于起除盐作用的反渗透膜的性能。反渗透膜是一种只允许水分子通过而不允许溶质透过的半通透膜。反渗透技术除了应用反渗透和反渗透的原理外，还利用了膜的选择吸附和针对有机物的筛分机理。反渗透膜的孔径大多小于等于10×10-10m，其分离对象为溶液中处于离子范围和分子量为几百左右的有机物。它能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌（3000×10-10m），也能滤除各种病毒，如流感病毒（800×10-10m）,脑膜炎病毒（200×10-10m），还能滤除热原（10~500×10-10m）。这是制药用水十分关注的问题。 型工艺流程

· 原水-原水加压泵-多介质过滤器-活性炭过滤器-软水器-精密过滤器-第一级反渗透-PH调节-中间水箱-第二级反渗透设备(反渗透膜表面带正电荷)-纯化水箱-纯水泵-紫外线杀菌器- 微孔过滤器-用水点推荐新工艺

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纯化水制备系统

反渗透法：反渗透法制备纯水技术是60年代发展起来的新技术。由于它操作工艺简单，除盐和除热源效率高，又比较经济。《美国药典》从19版开始收载此法，为制备注射用水的法定方法之一。

机制：反渗透是渗透的逆过程，是指借助一定的推力(如压力差、温度差等)迫使溶液中溶剂组分通过适当的半透膜从而阻留某一溶质组分的过程。

生物医用材料的应用与发展前景

近几十年来生物电化学发展非常迅速 ，其研究分别在分子、细胞和生物组织等三个不同层次上进行。目前的研究领域主要有以下几个方面：

1.生物膜与生物界面模拟研究

主要研究膜的电化学热力学性质、物质的跨膜传输和生物电的传递等现象。

(1)SAM膜模拟生物膜的电化学研究

SAM是基于长链有机分子在基底材料表面的强烈化学结合和有机分子链间相互作用自发吸附在固/液或气/固界面,形成的热力学稳定、能量最低的有序膜。在单分子层中分子定向、有序、紧密地排列在一起,并且膜的结构和性质可以通过改变分子的头基、尾基以及链的类型和长度来调节。因此，SAM成为研究各种复杂界面现象，如膜的渗透性、摩擦、磨损、湿润、粘结、腐蚀、生物发酵、表面电荷分布以及电子转移理论的理想模型体系。有关SAM的电化学主要是用电化学方法研究SAM的绝对覆盖量、缺陷分布、厚度、离子通透性、表面电势分布、电子转移等。利用SAM可研究溶液中的氧化还原物种与电极间的跨膜(跨SAM)电子转移,以及电活性SAM本身与电极间的电子转移。在膜电化学中，硫醇类化合物在金电极表面形成的SAM是最典型的和研究最多的体系。因为长链硫醇类化合物在分子尺寸、组织模型和膜的自然形成三方面很类似于天然的生物双层膜，同时它具有分子识别功能和选择性响应,且稳定性高。所以硫醇类化合物在金电极上形成的SAM对仿生研究有重要意义。例如可用SAM表面分子的选择性来研究蛋白质的吸附作用；以烷基硫醇化合物在金上的SAM膜为基体研究氧化还原蛋白质中电子的长程和界面转移机制等；在硫醇SAM上沉积磷脂可较容易地构造双层磷脂膜，以SAM来模拟双层磷脂膜的准生物环境和酶的固定化使酶进行直接电子转移已在生物传感器的研究中得到应用。如以胱氨酸或半胱氨酸为SAM,通过缩合反应键合上媒介体(如TCNQ、二茂铁、醌类等)和酶可构成测葡萄糖、谷胱甘肽、胆红素、苹果酸等的多种生物传感器。

(2)　液/液界面模拟生物膜的电化学研究

所谓液/液(L/L)界面是指在两种互不相溶的电解质溶液之间形成的界面,又称为油/水(O/W)界面。有关L/L界面电化学的研究范围很广,包括L/L界面双电层、L/L界面上的电荷转移机理及动力学、生物膜模拟、以及电化学分析应用等。L/L界面可以看作与周围电解质接触的半个生物膜模型。生物膜是一种极性端分别朝细胞内和细胞外水溶液的磷脂自组装结构,磷脂的亲脂链形成像油一样的膜内层。因此,从某种意义上来说,吸附着磷脂单分子层的L/L界面非常接近于生物膜/水溶液界面。磷脂是非常理想的实验材料,它能很好地吸附在L/L界面上。电荷或电势和磷脂单分子层表面张力之间的偶联作用被认为是细胞和细胞中类脂质运动的基本驱动力。可见,L/L界面生物电化学是一很有生命力的研究领域,将继续受到人们的广泛重视。

生物细胞膜是一种特殊类型的半透膜。

细胞膜对K+Cl-Na+等离子的通透性也不相同。

细胞膜内外的K+Cl-Na+等离子的浓度不同，因此产生的膜电势称为(细胞)生物膜电势。

不同的电流通过动物细胞膜，死的细胞和活的细胞的表现不同。

2.生物电化应用技术

由于生命现象与电化学过程密切相关,因此电化学方法在生命科学中得到广泛应用，主要有：电脉冲基因直接导入、电场加速作物生长、癌症的电化学疗法、电化学控制药物释放、在体研究的电化学方法、生物分子的电化学行为、血栓和心血管疾病的电化学研究、骨骼的电生长、心电图和脑电图的研究、生物电池等。

电脉冲基因直接导入是基于带负电的质粒DNA或基因片断在高压脉冲电场的作用下被加速“射”向受体细胞,同时在电场作用下细胞膜的渗透率增加(介电击穿效应),使基因能顺利导入受体细胞。由于细胞膜的电击穿的可逆性,除去电场,细胞膜及其所有的功能都能恢复。此法已在分子生物学中得到应用。细胞转化效率高，可达每微克DNA1010个转化体,是用化学方法制备的感受态细胞的转化率的10～20倍。

电场加速作物生长是很新的研究课题。Matsuzaki等报道过玉米和大豆苗在含0.5mmol/l K2SO4培养液中培养,同时加上20Hz,3V或4V(峰 峰)的电脉冲，6天后与对照组相比，秧苗根须发达，生长明显加速。其原因可能是电场激励了生长代谢的离子泵作用。

癌症的电化学疗法是瑞典放射医学家Nordenstrom开创的治疗癌症的新方法。其原理是:在直流电场作用下，引起癌灶内一系列生化变化,使其组织代谢发生紊乱，蛋白质变性、沉淀坏死，导致癌细胞破灭。一般是将铂电极正极置于癌灶中心部位，周围扎上1～5根铂电极作负极，加上6～10V的电压，控制电流为30～100mA，治疗时间2～6小时，电量为每厘米直径癌灶100～150库仑。此疗法已推广用于肝癌、皮肤癌等的治疗。对体表肿瘤的治疗尤为简便、有效。

控制药物释放技术是指在一定时间内控制药物的释放速度、释放地点，以获得最佳药效，同时缓慢释放有利于降低药物毒性。电化学控制药物释放是一种新的释放药物的方法，这种方法是把药物分子或离子结合到聚合物载体上，使聚合物载体固定在电极表面，构成化学修饰电极，再通过控制电极的氧化还原过程使药物分子或离子释放到溶液中。药物在载体聚合物上的负载方式分为共价键合型和离子键合型负载两类。共价键合负载是通过化学合成将药物分子以共价键方式键合到聚合物骨架上，然后利用涂层法将聚合物固定在固体电极表面形成聚合物膜修饰电极，在氧化或还原过程中药物分子与聚合物之间的共价键断裂，使得药物分子从膜中释放出来。离子键合负载是利用电活性导电聚合物如聚吡咯、聚苯胺等在氧化或还原过程中伴随有作为平衡离子的对离子的嵌入将药物离子负载到聚合物膜中，再通过还原或氧化使药物离子从膜中释放出来。

在体研究是生理学研究的重要方法，其目的在于从整体水平上认识细胞、组织、器官的功能机制及其生理活动规律。由于一些神经活性物质(神经递质)具有电化学活性,因此电化学方法首先被用于脑神经系统的在体研究。当采用微电极插入动物脑内进行活体伏安法测定获得成功后，立即引起了人们的极大兴趣。该技术经过不断的改善,被公认为在正常生理状态下跟踪监测动物大脑神经活动最有效的方法。通常可检测的神经递质有多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺及其代谢产物。微电极伏安法成为连续监测进入细胞间液中原生性神经递质的有力工具。在体研究一般采用快速循环伏安法(每秒上千伏)和快速计时安培法。快速循环伏安法还被用于研究单个神经细胞神经递质释放的研究,发展成为所谓的“细胞电化学”。

生物分子的电化学行为的研究是生物电化学的一个基础研究领域,其研究目的在于获取生物分子氧化还原电子转移反应的机理,以及生物分子电催化反应机理,为正确了解生物活性分子的生物功能提供基础数据。所研究的生物分子包括小分子如氨基酸、生物碱、辅酶、糖类等和生物大分子如氧化还原蛋白、RNA、DNA、多糖等。

3.电化学生物传感器和生物分子器件 传感器与通信系统和计算机共同构成现代信息处理系统。传感器相当于人的感官,是计算机与自然界及社会的接口,是为计算机提供信息的工具。

传感器通常由敏感(识别)元件、转换元件、电子线路及相应结构附件组成。生物传感器是指用固定化的生物体成分(酶、抗原、抗体、激素等)或生物体本身(细胞、细胞器、组织等)作为感元件的传感器。电化学生物传感器则是指由生物材料作为敏感元件，电极(固体电极、离子选择性电极、气敏电极等)作为转换元件，以电势或电流为特征检测信号的传感器。由于使用生物材料作为传感器的敏感元件，所以电化学生物传感器具有高度选择性，是快速、直接获取复杂体系组成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技术、食品工业、临床检测、医药工业、生物医学、环境分析等领域获得实际应用。

根据敏感元件所用生物材料的不同，电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器等。

(1)酶电极传感器

以葡萄糖氧化酶(GOD)电极为例简述其工作原理。在GOD的催化下，葡萄糖(C6H12O6)被氧氧化生成葡萄糖酸(C6H12O6)和过氧化氢。根据上述反应,显然可通过氧电极(测氧的消耗)、过氧化氢电极(测H2O2的产生)和PH电极(测酸度变化)来间接测定葡萄糖的含量。因此只要将GOD固定在上述电极表面即可构成测葡萄糖的GOD传感器。这便是所谓的第一代酶电极传感器。这种传感器由于是间接测定法,故干扰因素较多。第二代酶电极传感器是采用氧化还原电子媒介体在酶的氧化还原活性中心与电极之间传递电子。第二代酶电极传感器可不受测定体系的限制,测量浓度线性范围较宽,干扰少。现在不少研究者又在努力发展第三代酶电极传感器,即酶的氧化还原活性中心直接和电极表面交换电子的酶电极传感器。

目前已有的商品酶电极传感器包括:GOD电极传感器、L-乳酸单氧化酶电极传感器、尿酸酶电极传感器等。 (2)微生物电极传感器

将微生物(常用的主要是细菌和酵母菌)作为敏感材料固定在电极表面构成的电化学生物传感器称为微生物电极传感器。其工作原理大致可分为三种类型：其一，利用微生物体内含有的酶(单一酶或复合酶)系来识别分子，这种类型与酶电极类似；其二，利用微生物对有机物的同化作用，通过检测其呼吸活性(摄氧量)的提高，即通过氧电极测量体系中氧的减少间接测定有机物的浓度；其三，通过测定电极敏感的代谢产物间接测定一些能被厌氧微生物所同化的有机物。

微生物电极传感器在发酵工业、食品检验、医疗卫生等领域都有应用。例如；在食品发酵过程中测定葡萄糖的佛鲁奥森假单胞菌电极；测定甲烷的鞭毛甲基单胞菌电极；测定抗生素头孢菌素的Citrobacterfreudii菌电极等等。微生物电极传感器由于价廉、使用寿命长而具有很好的应用前景,然而它的选择性和长期稳定性等还有待进一步提高。

(3)电化学免疫传感器

抗体对相应抗原具有唯一性识别和结合功能。电化学免疫传感器就是利用这种识别和结合功能将抗体或抗原和电极组合而成的检测装置。电化学免疫传感器从结构上可分为直接型和间接型两类。直接型的特点是在抗体与其相应抗原识别结合的同时将其免疫反应的信息直接转变成电信号。这类传感器在结构上可进一步分为结合型和分离型两种。前者是将抗体或抗原直接固定在电极表面上，传感器与相应的抗体或抗原发生结合的同时产生电势改变；后者是用抗体或抗原制作抗体膜或抗原膜，当其与相应的配基反应时，膜电势发生变化，测定膜电势的电极与膜是分开的。间接型的特点是将抗原和抗体结合的信息转变成另一种中间信息,然后再把这个中间信息转变成电信号。这类传感器在结构上也可进一步分为两种类型：结合型和分离型。前者是将抗体或抗原固定在电极上；而后者抗体或抗原和电极是完全分开的。间接型电化学免疫传感器通常是采用酶或其他电活性化合物进行标记，将被测抗体或抗原的浓度信息加以化学放大，从而达到极高的灵敏度。

电化学免疫传感器的例子有：诊断早期妊娠的HCG免疫传感器；诊断原发性肝癌的甲胎蛋白(AFP)免疫传感器；测定人血清蛋白(HSA)免疫传感器；还有IgG免疫传感器、胰岛素免疫传感器等等。

(4)组织电极与细胞器电极传感器

直接采用动植物组织薄片作为敏感元件的电化学传感器称组织电极传感器，其原理是利用动植物组织中的酶，优点是酶活性及其稳定性均比离析酶高，材料易于获取，制备简单，使用寿命长等。但在选择性、灵敏度、响应时间等方面还存在不足。

动物组织电极主要有：肾组织电极、肝组织电极、肠组织电极、肌肉组织电极、胸腺组织电极等。 植物组织电极敏感元件的选材范围很广，包括不同植物的根、茎、叶、花、果等。植物组织电极制备比动物组织电极更简单，成本更低并易于保存。 细胞器电极传感器是利用动植物细胞器作为敏感元件的传感器。细胞器是指存在于细胞内的被膜包围起来的微小“器官”，如线粒体、微粒体、溶酶体、过氧化氢体、叶绿体、氢化酶颗粒、磁粒体等等。其原理是利用细胞器内所含的酶(往往是多酶体系)。

(5)电化学DNA传感器

电化学DNA传感器是近几年迅速发展起来的一种全新思想的生物传感器。其用途是检测基因及一些能与DNA发生特殊相互作用的物质。电化学DNA传感器是利用单链DNA(ssDNA)或基因探针作为敏感元件固定在固体电极表面，加上识别杂交信息的电活性指示剂(称为杂交指示剂)共同构成的检测特定基因的装置。其工作原理是利用固定在电极表面的某一特定序列的ssDNA与溶液中的同源序列的特异识别作用(分子杂交)形成双链DNA(dsDNA)(电极表面性质改变)，同时借助一能识ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的电流响应信号的改变来达到检测基因的目的。

4.生物能学和代谢过程

包括酶催化的氧化还原反应的力能学、线粒体呼吸链、光氧化还原反应和光合作用。光合作用作为整个过程，包括了吸收光子后的电子激发过程、膜电位的产生、电子和质子的转移过程，以及随后的一系列代谢反应。

生物电化学研究手段目前除了采用传统的电化学方法外，电化学紫外可见光谱、电化学现场红外光谱、电化学现场拉曼光谱、X射线衍射、扫描探针技术、电化学石英晶体微天平等方法得到广泛应用。

生物材料敏感元件+电极转换元件

例如：酶电极传感器

以葡萄糖氧化酶(GOD)电极为例

其工作原理为:在GOD的催化下，葡萄糖(C6H12O6)

被氧氧化，生成葡萄糖酸(C6H12O7)和过氧化氢。

反应式

根据上述反应,可以通过测量氧的消耗(氧电极),或者过氧化氢的产生(过氧化氢电极)等,间接测量葡萄糖的含量。

这就是所谓的第一代酶电极传感器，目前种类很多，包括用于检测司机是否饮酒的。乙醇氧化酶电极传感器。

专利技术：将乙醇氧化酶电极传感器与汽车的点火装置相连

细胞膜水通道，以及离子通道结构和机理 2003年的NOBEL化学奖介绍

彼得·阿格雷：美国科学家。1949年生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德，1974年在巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学医学院获医学博士学位，现为该学院生物化学教授和医学教授。 罗德里克·麦金农：美国科学家。1956年出生，在美国波士顿附近的小镇伯灵顿长大，1982年在塔夫茨医学院获医学博士学位，现为洛克菲勒大学分子神经生物学和生物物理学教授。

生物电化学

科学贡献

他们发现了细胞膜水通道，以及对离子通道结构和机理研究作出了开创性贡献。这是个重大发现，开启了细菌、植物和哺乳动物水通道的生物化学、生理学和遗传学研究之门。

对生活的影响

水溶液占人体重量的70%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜通道中的进进出出可以实现细胞的很多功能。水分子是如何进出人体的细胞的？了解这一机理将极大地帮助人们更好地认识许多疾病，比如心脏病、神经系统疾病等。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。

实际上，早在十九世纪中期，人们就猜想人体细胞一定存在用以传输水分的特别的通道。然而，直到1988年，才由阿格雷在分离一种膜蛋白上获得成功，约一年后，他明白了这个蛋白一定就是长期以来所寻求的水通道。这一决定性的发现打开了通向细菌、植物及哺乳动物体内水通道的生物化学、生理学以及遗传学等完整的系列研究之门。今天，学者们详知水分子通过细胞膜的方式并了解为何只有水分子能穿过而不是其他更小的分子或离子。

现代生物化学在求解生命过程的基本原理方面已经深入到了原子的水平。 另一种类型的膜通道是离子通道。离子通道在神经和肌肉应激系统中具有重要意义。当位于神经细胞表面的离子通道在来自邻近的神经细胞的化学信号的作用下而开启时，会产生一种被称为神经细胞电压的作用，于是，一种电脉冲信号就会通过在数毫秒之内开启和关闭的离子通道而沿着神经细胞的表面传递。麦金农在1998年确定了钾离子通道的空间结构(高分辨率电子显微镜)而使整个学术界震惊。这项贡献，使我们现在知道离子可以通过由不同的细胞信号控制其开启和关闭的通道而流动。

迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种，医学临床上广泛使用的也有几十种，涉及到材料学的各个领域。生物医用材料得以迅猛发展的主要动力来自人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。人口老龄化进程的加速和人类对健康与长寿的追求，激发了对生物医用材料的需求。目前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下寻找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料。

当代生物材料的发展不仅强调材料自身理化性能和生物安全性、可靠性的改善，而且更强调赋予其生物结构和生物功能，以使其在体内调动并发挥机体自我修复和完善的能力，重建或康复受损的人体组织或器官。结合南开大学俞耀庭教授的观点和2004年中国新材料发展报告，可以将目前国际上生物医用材料学科的最新进展和发展趋势概括如下： 组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水乎。其方法是，将特定组织细胞种植于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物医用材料（组织工程材料）上，形成细胞－生物医用材料复合物；生物医用材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官；这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建，并达到永久替代。近10 年来，组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物医用材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。

生物医用材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物医用材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即种子细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作种子细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。

当前软组织工程材料的研究和发展主要集中在研究新型可降解生物医用材料，用物理、化学和生物方法以及基因工程手段改造和修饰原有材料，材料与细胞之间的反应和信号传导机制以及促进细胞再生的规律和原理，细胞机制的作用和原理等，以及研制具有选择通透性和表面改性的膜材，发展对细胞和组织具有诱导作用的智能高分子材料等方面。

当前硬组织工程材料的研究和应用发展主要集中在碳纤维/高分子材料、无机材料（生物陶瓷、生物活性玻璃）、高分子材料的复合研究。 纳米生物材料，在医学上主要用作药物控释材料和药物载体。从物质性质上可以将纳米生物材料分为金属纳米颗粒、无机非金属纳米颗粒和生物降解性高分子纳米颗粒；从形态上可以将纳米生物材料分为纳米脂质体、固体脂质纳米粒、纳米囊（纳米球）和聚合物胶束。

纳米技术在90 年代获得了突破性进展，在生物医学领域的应用研究也不断得到扩展。目前的研究热点主要是药物控释材料及基因治疗载体材料。药物控释是指药物通过生物材料以恒定速度、靶向定位或智能释放的过程。具有上述性能的生物材料是实现药物控释的关键，可以提高药物的治疗效果和减少其用量和毒副作用。由于人类基因组计划的完成及基因诊断与治疗不断取得进展，科学家对使用基因疗法治疗肿瘤充满信心。基因治疗是导人正常基因于特定的细胞（癌细胞）中，对缺损的或致病的基因进行修复；或者导人能够表达出具有治疗癌症功能的蛋白质基因，或导人能阻止体内致病基因合成蛋白质的基因片断来阻止致病基因发生作用，从而达到治疗的目的。这是治疗学的一个巨大进步。基因疗法的关键是导人基因的载体，只有借助于载体，正常基因才能进人细胞核内。目前，高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体，它具有承载容量大，安全性高的特点。近来新合成的一种树枝状高分子材料作为基因导人的载体值得关注。

此外，生物医用纳米材料在分析与检测技术、纳米复合医用材料、与生物大分子进行组装、用于输送抗原或疫苗等方面也有良好的应用前景。纳米碳材料可显著提高人工器官及组织的强度、韧度等多方面性能；纳米高分子材料粒子可以用于某些疑难病的介入诊断和治疗；人工合成的纳米级类骨磷灰石晶体已成为制备纳米类骨生物复合活性材料的基础。该领域未来的发展趋势是，纳米生物医用材料“部件”与纳米医用无机材料及晶体结构“部件”的结合发展，如由纳米微电子控制的纳米机器人、药物的器官靶向化；通过纳米技术使介入性诊断和治疗向微型、微量、微创或无创、快速、功能性和智能性的方向发展；模拟人体组织成分、结构与力学性能的纳米生物活性仿生医用复合材料等。 组织反应是指局部组织对生物医用材料所发生的反应。组织反应是机体对异物入侵产生的防御性反应，可以减轻异物对组织的损伤，促进组织的修复和再生。然而，组织反应本身也可能对机体造成危害。根据病理变化不同，可以分成以下两种反应：

1、以渗出为主的组织反应

多见于植入初期和植入材料的性质稳定等情况。以中性粒细胞、浆液、纤维蛋白原渗出为主。如植入物周围组织出现中性粒细胞聚集；长期植入的、稳定的材料周围，可由于纤维蛋白原的渗出而出现纤维囊。

2、以增生为主的组织反应

多见于植入物长期存在并损伤机体的情况。以巨噬细胞为主，也可见淋巴细胞、浆细胞和嗜酸性粒细胞，并伴有明显的组织增生，可逐渐发展为肉芽肿或肿瘤。

在使用生物医用材料的过程中，由组织反应引起的两种严重的并发症是炎症和肿瘤。炎症包括感染性炎症和无菌性炎症。感染性炎症可能是由于材料植入的过程中损伤组织，使病原体趁虚而入；也可能是由于植入物本身未经严格的消毒灭菌处理，成为了病原体的载体。无菌性炎症不是由于病原体侵入引起，而是由于影响机体内的炎症和抗炎系统的调节而引发的炎症反应。生物材料植入引起肿瘤是一个缓慢的过程，可能是由于材料本身释放毒性物质，也可能是由于材料的外形和表面性能所致。因此，在应用长期植入物之前，进行植入物的慢性毒性、致突变和致癌的生物学试验是十分必要的。 生物医用材料血液相容性包含不引起血液凝聚和不破坏血液成分两个方面。在一定限度内即使在材料表面张力的剪切作用下，对血液中的红细胞等有一定的破坏(即发生溶血)，由于血液具有很强的再生能力，随时间的推移其不利影响并不显著；而如果在材料表面有血栓形成，由于有累计效应，随着时间的推移，凝血程度越来越高，对人体造成严重的影响。因此，材料在血液中最受关注的是其抗凝血性能。材料与血液接触导致凝血及血栓形成的途径如图1所示。正常人体心血管系统内的血液保持液体状态，环流不息，并不发生凝固。当医用材料与血液接触时会引起血液一系列变化。首先是血浆蛋白在材料表面的吸附，依材料表面结构性能不同，在1分钟甚至几秒钟，在材料表面就会产生白蛋白和球蛋白以及各种蛋白质的竞争吸附，在生物材料表面形成复杂的蛋白质吸附层。当材料表面吸附?球蛋白、纤维蛋白原时易于使血小板粘附表面，进而导致血小板变形聚集，引发凝血。蛋白表面也可引起红细胞的粘附。虽然红细胞在凝血中的作用仍然不十分清楚，但是如若红细胞发生细胞膜破裂，即出现溶血，红细胞释放的血红蛋白和二磷酸腺苷简称ADP(促血小板聚集物质)。它们可以引起血小板的粘附、变形和聚集，进而导致凝血。

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图1 凝血机制

抗凝系统包括抗凝和纤溶作用。抗凝作用主要是通过一些抗凝因子（如抗凝血酶Ⅲ、肝素）来实现。纤溶过程包括纤溶酶原转化为纤溶酶，纤溶酶降解纤维蛋白。血栓形成是常见的生物医用材料植入引发的局部血液循环障碍。内皮细胞的损伤、血流动力学的改变和血液的高凝状态，其中任何一个因素都可以导致血栓形成。完整的内皮细胞可以通过表达肝素样分子与抗凝血酶Ⅲ结合使IIa、Xa、IXa 失活，合成 PGI2、NO 、ADP 酶抑制血小板聚集及合成tPA 使纤维蛋白降解等作用抑制血栓形成。血流动力学的改变可以诱发血栓形成。正常血流是分层流动的，当血流减慢或层流被破坏时，血小板与内膜接触并激活，凝血因子也可以在局部聚集。当处于创伤、手术等情况时，血液的凝血系统亢进和（或）抗凝系统减弱也可导致血栓形成。 免疫系统是人体的“军队”和“警察”，它可以识别自己和非己。免疫系统的主要功能包括针对病原微异原分子免疫防御功能、针对自体衰老和病变细胞的免疫自稳功能和针对肿瘤细胞的免疫监视功能。免疫系统由天然免疫系统和获得性免疫系统组成。天然免疫系统包括肥大细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞和补体等。天然免疫系统可以早期识别、清除病原体，然而它对于病原体的识别不具有特异性。在受到病原体刺激后，再次接触病原体时能够针对性地做出反应的免疫系统成为获得性的免疫系统。获得性免疫系统又可分为由B 细胞介导的体液免疫和由T 细胞介导的细胞免疫。由于生物医用材料造成免疫系统的功能（包括免疫识别和反应程度）紊乱，可以发生以下免疫反应：

1、免疫抑制

由于有些生物医用材料造成免疫防御功能不足，使得机体抵抗病原微生物的能力降

低。

2、变态反应

由于有些生物医用材料造成免疫防御功能亢进，免疫反应过于强烈损伤人体。如残留乳胶、双酚A、丙烯酸添加剂等低分子量有机分子或单体。

3、自身免疫

由于有些生物医用材料造成免疫自稳功能亢进，免疫系统不能和识别自己和非己，对自体正常组织产生免疫反应。如聚四氟乙烯、聚酯等。 界面是一个有一定厚度（通常小于0.1μm）的区域，物质的能量可以通过这个区域从一个相连续地变化到另一个相。根据植入材料的不同，与生物体组织作用的界面可分为：惰性材料与生物体组织作用的界面和活性材料与生物体组织作用的界面。

1、惰性生物医用材料与生物体组织作用的界面惰性生物医用材料的特点是在生物体内保持稳定，几乎不参加生物体的化学反应。长期植入惰性材料，植入物与机体发生渗出性组织反应，其中以纤维蛋白原渗出为主，形成纤维包囊。如果材料无毒性物质渗出，包囊将逐渐变薄，淋巴细胞消失，钙盐沉积。这一类的材料有氧化铝、碳纤维、钛合金等。如果材料持续释放金属离子或有机单体等毒性离子，会促使局部组织反应迁延不愈，转变为慢性炎症。纤维薄膜逐渐变厚，淋巴细胞增多，钙盐沉积，可发展为肉芽肿，甚至肿瘤。

2、活性生物医用材料与生物体组织作用的界面活性生物医用材料可以与机体发生化学反应，与组织之间形成化学键。这里我们主要介绍表面活性生物医用材料与生物体组织作用的界面、可降解生物陶瓷与生物体组织作用的界面和杂化生物医用材料与生物体组织作用的界面。

(1)表面活性生物医用材料与生物体组织作用的界面：表面活性生物医用材料其表面成分与组织成分相近，能与组织结合形成稳定的结合界面。这种材料与组织亲和性好。如表面含羟基磷灰石的生物材料。

(2)可降解生物陶瓷与生物体组织作用的界面：陶瓷可在组织内释放组织所需的成分，加速组织的生长，并逐渐为新生的组织所取代。如β-磷酸三钙陶瓷可在体液中释放Ca2+、PO4

3+离子，促进骨组织的生长，并逐渐为之取代。

(3)杂化生物医用材料与生物体组织作用的界面：杂化材料由活体组织和非活体组

织复合而成。由于活体组织的存在是使材料的免疫反应减轻，使材料具有很好的相容性。

这类材料有各种人工材料与生物高分子的复合物，合成材料与细胞的复合物等。

3、界面理论及其研究方法

(1)界面润湿理论；主要研究液体对固体表面的亲和状况。材料植入首先是与由血浆、组织液组成的液体环境接触，所以材料与机体组织亲和性与液体与材料表面的润湿作用密切相关。一般通过研究固体表面润湿临界张力和液体在固体上的润湿角测定界面能。

(2)界面吸附理论；通过研究界面对水分子、各种细胞、氨基酸、蛋白质和各种离子的吸附作用，为材料界面改性提供参考。可以运用生物流变学的原理和方法，了解材料的形态表面对细胞吸附作用的影响。

(3)界面化学键合理论；理论上讲，植入物与人体组织同处于人体的内环境中，存在形成各种化学键的可能性。主要采用电子探针、电子能谱、质谱、核磁共振、拉曼光谱等分析界面元素及化合态。

(4)界面分子结合理论 植入材料由于的表面极性、表面电荷及活性基团不同，对人体组织的作用也存在差异。通过测量生物压电材料所产生的微电流，评价其对于细胞界面形成的影响。

(5)界面酸碱理论；由于界面细胞的生长与界面局部的酸碱度直接相关，所以可以通过研究界面酸碱度，了解并改善生物医用材料与组织的亲和性。在离体实验中，通常采取常规的pH 值测定法和纳米级超微电极测定界面pH 值。

(6)界面物理结合理论；植入体与人体组织的结合首先是物理结合，组织细胞通过微孔长入植入体以增加其结合强度。微孔的大小关系着组织细胞能否长入植入体，微孔的比率决定着植入体的强度。主要采用各种传感技术及光弹应力分析法、有限元计算分析法等测定界面结合强度与应力。

另外，界面研究方法还包括界面的形态学研究。主要通过透射电镜、扫描电镜及各种立体成像技术观察界面处的形态。 一般来讲，生物医用材料在体内首先与体液接触，通过水解作用，某些材料可能由高分子物质转变为水溶性的小分子物质。这些小分子物质经由血液循环，运输到呼吸系统、消化、泌尿系统，经呼吸、粪、尿的方式排出体外。在代谢的过程中，可能有酶参与其中。生物医用材料经过一系列的反应，可能完全降解由体内排出，也可能会有部分材料或其降解产物长期存在于人体内。生物医用材料在体内代谢的中间产物和终产物可能对人体有利也可能有害，因此对于材料在生物体内的代谢产物和途径的研究具有十分重要的意义。材料在体内的代谢受很多方面因素的影响，如材料本身的因素、植入环境的因素等。目前，材料在体内代谢的研究方法主要分为体外试验和体内试验。体外降解试验主要是在体外模拟体内的环境条件，从外形、力学性能、质量等方面进行评价。这种试验主要用于研究固体生物医用材料。体内试验主要是在动物体内进行。体内试验是将生物医用材料植入动物体内观察材料的改变。具体可以通过解剖、X 线、放射性标记示踪等方法。这种试验方法的优点是可以获得更接近人体的试验结果。

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