序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇生物醫用材料前景范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

從古至今，金屬材料一直與人類文明的發展和社會進步關系密切。繼石器時代之后出現的銅器時代、鐵器時代都以金屬材料的應用為其時代的顯著標志；現在，種類繁多的金屬材料更是被廣泛應用于各個領域，成為社會發展的重要物質基礎。隨著社會和科技水平的不斷進步，人們對金屬材料的使用性能也在不斷提出更高要求。因此，為了開發性能更優的新型金屬材料，各國科學家都在不遺余力。

在中科院金屬研究所里活躍著一批癡迷新型金屬材料的科研人員，楊柯就是其中之一。作為專用材料與器件研究部主任，他始終致力于提升現有金屬材料的使用性能和新型結構/功能一體化金屬材料的研究開發，率領團隊在先進鋼鐵結構材料、生物醫用材料及器件、儲氫合金及應用等研究方面，取得了諸多研究成果。其中，由于與人類健康息息相關，生物醫用材料及器件的發展近年來備受關注。

生物醫用材料主要是指用于醫療上能夠植入生物體或與生物組織相結合的一類功能性材料。從資料記載來看，人類在古代已經嘗試使用外界材料替換或修補缺損的人體組織。公元前，人類開始利用天然材料如象牙，來修復骨組織；到了19世紀，由于金屬冶煉技術的發展，人們開始嘗試使用金屬材料，并逐漸發展到今天的生物醫用金屬材料，以解救在臨床上由于創傷、腫瘤、感染所造成的骨組織缺損患者以及因冠脈狹窄而引起的心血管病患者。

目前，楊柯團隊已經開發出抗菌不銹鋼、高氮無鎳奧氏體不銹鋼、生物可降解鎂合金等多種類型的新型醫用金屬材料。這些成果在業界引起廣大反響，更有專家大膽表示，新型醫用金屬材料的應用，將會帶來一場健康革命。接下來，我們將為您介紹這些“神通廣大”且與健康密切相關的新材料。

首先登場的是新型高氮無鎳奧氏體不銹鋼。鎳是一種重要合金元素，在被廣泛應用的醫用奧氏體不銹鋼中，添加鎳元素能夠使不銹鋼形成穩定的奧氏體結構，并具備耐腐蝕性、可塑性、無磁性、可焊接性和韌性等性能。然而醫學研究人員發現，鎳及其化合物具有致敏、致癌和誘發血栓等毒副作用。鑒于含鎳不銹鋼等醫用金屬對人體健康可能構成的危害，西方國家對日用和醫用金屬材料中鎳的含量制定了越來越高的要求，也由此引發了國際上對醫用無鎳不銹鋼的探索熱潮。

楊柯課題組從2000年開始研究醫用無鎳不銹鋼，并率先在國內開發出一種新型高氮無鎳奧氏體不銹鋼。楊柯介紹說：“新型不銹鋼以氮元素代替鎳元素來穩定不銹鋼的奧氏體結構，不僅改善了不銹鋼的生物安全性和力學、耐蝕等性能，且隨著鋼中氮含量的提高，高氮無鎳奧氏體不銹鋼的血液相容性也逐漸提高。”現在，該新材料已通過中國藥品生物制品檢定所的細胞毒性、溶血、致敏反應、急性毒性試驗、血栓試驗以及遺傳毒性等重要生物性能檢驗，綜合性能達到國際先進水平，并具有我國自主知識產權。

高氮無鎳不銹鋼的開發過程得到了國家863項目、國家自然科學基金重點項目、中科院知識創新重要方向項目及省市基金等項目的支持。“正是由于國家大量資金的支持，才使我們能夠開展大量研究和測試工作，并取得最后的成功。”楊柯說道。

楊柯表示，目前，骨內固定系統、心血管支架等高氮無鎳奧氏體不銹鋼醫療器械現已進入產品開發階段，很快將會上市。隨著相關基礎性研究工作的不斷深入，醫用高氮無鎳奧氏體不銹鋼在材料冶煉和加工工藝方面的日漸成熟，將會推動新型醫用不銹鋼的臨床應用及發展，并有可能逐步取代現有含鎳醫用不銹鋼。

接著我們來說說楊柯津津樂道的抗菌不銹鋼。作為人們的“親密敵人”，細菌的威脅之處就是無處不在，無孔不入，令人防不勝防。那么，抗菌金屬是否真的能抵擋細菌的強烈攻勢？它是怎么抗菌的？這種新材料產品現在上市了嗎？

據了解，抗菌材料一般分為三大類：天然抗菌材料、有機物抗菌材料和無機物抗菌材料。天然抗菌材料來自動植物內具有抗菌功能的部位；有機抗菌材料就是常見的殺菌劑等，易流失、分解，毒副作用大且不具備廣譜抗菌性；無機抗菌材料不但具有廣譜抗菌性，還耐水、耐酸堿、耐洗滌、不老化、不產生抗藥性、抗菌能力持久。

目前使用的抗菌劑主要為有機和無機兩種。有機抗菌劑主要以噴灑或浸泡方式使用，在醫療領域廣泛應用，但在安全性、持久性、廣譜抗菌性、耐熱性方面存在不足，更為重要的是這類抗菌劑對人體和環境有嚴重損害。而沸石抗菌劑、硅膠抗菌劑等屬于無機抗菌劑，主要用作添加劑制成具有抗菌作用的布料、塑料等產品，但在耐熱、耐磨、抗腐蝕等方面也存在缺陷，始終無法滿足日常使用需求。

楊柯團隊研發的抗菌不銹鋼，除具備一般不銹鋼的裝飾和美化作用外，既具有抗菌、殺菌的自清潔作用，又具有結構材料特有的力學性能及物理和化學性能。楊柯說：“在制造廚房機械、醫療器械、衛生間用品和進行保潔裝修時，應該使用具有抗菌作用和形狀各異、外形美觀的金屬制品，這種新誕生的不銹鋼材料，無疑成了理想產品。”

楊柯告訴記者，抗菌不銹鋼分為鍍膜式和自身抗菌式兩種，所謂鍍膜式就是在不銹鋼上鍍一層具有殺菌性的金屬材料，或其他有殺菌作用的無機材料，但易磨損、老化，抗菌性能會受到溫差及外在環境的影響而降低。而自身抗菌式不銹鋼則是在生產過程中，添加一些具有抗菌作用的金屬元素，再通過特殊處理使其具備抗菌性。楊柯說：“我們開發的不銹鋼材料自身就具有抗菌能力，它能使附著的細菌不繁殖，被殺死或將含菌數抑制在極低水準，成本低，加工方便，而且不改變普通不銹鋼的強度、耐蝕和美觀等特性，具有廣闊的市場前景。”

篇(2)

1.1醫用膠黏劑

具有生物相容性并且能夠生物降解的親膚性聚氨酯黏膠適合于用做傷口敷料[6]。其基本形態由多醇與二異氰酸酯配合而成的有雙末端異氰酸基的預聚物。當遇到滲出的體液、血液等后,聚氨酯系膠黏劑通過以高反應性異氰酸基為中心的復雜交聯反應,就能在短時間內最后變成柔軟的黏接力較大的彈性體狀生成物。這種聚氨酯具有黏稠的特性,并且能夠包容其它的一些藥物,如:活性藥劑,局部麻醉劑,抗生素,局部類固醇藥,酵素,組織興奮劑,凝結劑及抗凝劑,抗真菌劑等[7]。松田等開發了用有全氟烷撐基的氟化脂肪族二異氰酸酯、1、1、6、6-四氫全氟己撐二異氰酸酯(OCN-CH2C4F8CH2-NCO)制造的醫用彈性膠黏劑(特開平1-227762)。其Ames實驗呈陰性,致癌可能性小;與使用結構大致相同的多醇制造的TDI系列黏膠相比,其在水中的黏接力較大,硬化物的彈性模量較低,礦柔軟性優良,且有水解速度快的優點。這就是說,這種醫用彈性黏膠能在數周內保持黏接力直到身體組織依靠本身的再生能力牢固的接合,而在發揮應有的作用之后又能分解成安全性的物質,迅速地排泄出身體。因此可認為這種氟化二異氰酸酯制造的醫用彈性黏膠具有高的可靠性[8]。

1.2人工皮膚(創口覆膜)

創口覆膜是創傷區(如燒傷、灼傷)皮膚再生前的臨時替代膜和保護膜。其要求是具有黏性、彈性、柔順性、細菌不透過、易操作、無毒以及高的水蒸氣透過性(以避免覆膜下的液體在創口處積聚),并且也允許適當的水蒸氣能從覆膜滲透以防止創面的干縮。為避免更換覆膜給新生皮膚帶來的損傷,現很多研究者均在研究將生物降解材料作為創口覆膜。Yannas和Burke描述了用于覆蓋在全皮(燒傷)創面的雙層人工皮膚的概念。其底層是可生物降解的,多孔的,它的功能為使皮膚再生的臨時替代膜。其頂層是透氣防水保護膜。根據這一概念Bruin等[9]最新研究合成了一種皮膚替代物,其頂層為微孔透氣性防水防菌聚醚聚氨酯,而隔離底層為可生物降解的聚酯型聚氨酯彈性體網狀結構。這種設計能迅速降解出無毒降解產物,從而可使覆膜從創面上毫無痛苦的剝離而不損傷其新生表皮。通過對鼠中厚皮創口愈合的研究,發現用該覆膜覆蓋的創口手術后2d的上皮再生率為85%,而用常用的覆膜裹覆或暴露于空氣中的創口再生率分別為66%和35%。用該覆膜覆蓋的創口在手術后3d可獲得100%的上皮再生,比其它的創口提前了1d。在覆膜使用過程中,其隔離底層逐漸降解,因此手術后5d覆膜既可從創面上毫無痛苦的剝離而不損傷其新生表皮。通過臨床和組織學觀察,其愈合程度較好,且極大的減輕了傷者的痛苦,因此在臨床上具有良好的發展前景。

1.3引導性組織再生材料

引導性組織再生是用外科手術方法放置一物理屏障來分隔不同的組織,其主要目的是建立一能使生物再生功能得到最大程度發揮的有利環境。傳統的引導性組織再生材料采用非降解性材料制成,在細胞再生完成后依然存在,會引起機械摩擦和機體的炎癥反應。所以目前的研究方向是以生物降解材料來制作引導性組織再生材料。作為合適的生物降解型引導性組織再生材料,應當具備以下性質[10]:良好的彈性和生物相容性;材料降解時間與組織再生時間平衡;降解產物不會引起體內的不良反應。神經導管(NGCs)是一種引導性組織再生材料,它為臨床上具有難度的較大的神經斷裂的修復提供了一種可能。Borkenhagen等[11]以聚[(R)-3-羥基丁酸-co-3羥基戊酸]二醇(PHB),和聚[乙交酯-己內酯]進行共縮聚,并以2,2,4-三甲基環己烷二異氰酸酯(TMD)為擴鏈劑制成了相分離的彈性嵌段PU。用此材料制成NGCs并經環氧乙烷蒸汽消毒后,植入雄鼠體內,用于其坐骨神經的修復。神經斷端用尼龍線縫合。觀察發現,植入4周后,再生神經組織的軸索已經形成,所有NGCs的軸線上均出現大的裂縫。植入12周后,軸索的密度未變,但其平均體積顯著增大。而NGCs表面產生了很多裂縫,導管斷分裂為2～3片。24周后,神經軸索的狀態基本穩定下來,并且很難在新生組織區分辨出導管材料。即材料降解時間與組織再生時間可以達到平衡。整個過程中,聚合物降解的碎片引起的炎癥反應主要集中在碎片表面,并未影響到再生的神經組織(這可能是因為該PU材料的降解產物較小,可被巨噬細胞吞噬)。可以得出結論,該PU聚合物系統適合用作引導性組織再生材料,其降解時間與新生神經組織的生成和定形時間較吻合,且降解產物不引起炎癥反應。再加上該材料極低的膨脹率和良好的彈性、生物相容性,就較之其他的可吸收材料有了更大的優勢。

1.4醫用縫線

一些學者進行了生物降解型聚氨酯作為醫用縫線的探討。如Alok等[12]報道生物降解型聚氨酯具有良好的加工成型性,機械強度高,作為手術后縫線力學強度好,但因降解較慢,因此至今未見其臨床應用報道。

2作為智能藥物緩釋材料

目前,在藥物緩釋材料的研究中,對“用智能材料,使藥物釋放體系(DDS)智能化——即生物響應給藥系統”的研究成為其中的熱點[13]。該體系的特點為藥物是否需要可由藥劑本身判斷。它可以感知疾病所引起的化學物質及物理量變化的信號,藥劑能對信號響應,并自主的控制藥物釋放。例如由于腫瘤細胞表面富集神經氨酸,其微環境比正常細胞更顯酸性,因而可將PH響應藥物釋放體系應用于腫瘤化療等[14,15]。Woo等[16]設計了一種將無毒的HDI和PCL以及喹啉共聚而得到的新型的抗生素釋放系統,當感染癥狀出現時,由炎癥釋放出的尿素可觸發含有抗生素的聚酯聚氨酯聚合物的降解,以引起抗生素的釋放,加速藥物的傳輸。這種抗生素釋放系統被直接的應用于植入人體的醫療裝置的表面,以防止細菌感染。相比起傳統的用于防止醫療裝置植入性感染的方法(如:表面改性、直接涂附抗生素等),它具有以下一些優點,其實用效果更加明顯:(1)在細菌黏附生長以前就可將其殺死;(2)明顯提高了感染區域的抗生素濃度;(3)抗生素在較長時間內保持高濃度,不會產生短時的快速流失。為了驗證其降解性能,聚合物以用14C放射性同位素標記的HDI合成。在降解實驗中根據聚合物放射性的減少速率推算出聚合物以2.09×105每分鐘(dpm)/mg的速率分解,并且前10d的分解速率很快,后來就越來越慢了。可以預見,智能化、微囊化藥物的成功應用將全面促進新型生物醫學高分子材料的應用與開發。

3作為組織工程材料

降解型組織工程材料利用其降解特性,可使表面不斷更新,為組織提供不斷變化的黏附和生長界面,其降解速率和降解產物均會對細胞的黏附、分化、繁殖造成很大影響。若降解產物呈酸性,會加速降解,并抑制細胞和組織的生長[17]。目前研究最多的高分子材料是聚乳酸(PLA)和聚羥基乙酸(PGA)以及它們的共聚物,其生物相容性、可降解性,易加工性好,適合用做組織工程材料。但其降解后的酸性代謝物會降低聚合物周圍的pH值,從而影響細胞和組織的生長,且其降解率低,植入身體后可導致纖維化,有可能發生周圍組織的免疫反應,再加上其細胞黏附性差,費用昂貴,可塑性不滿意等缺點,使人們考慮使用其他的材料[18,19]。Jian等[20]開發了以肽為基礎的泡沫型聚脲聚氨酯作為組織工程材料。其獨特之處在于該聚合物由賴氨酸、脂肪族二異氰酸酯和甘油(丙三醇)組成,其降解產物-賴氨酸、甘油、乙醇等均為無毒。除此以外,該聚合物還有以下一些優異性質:在材料中允許加入蛋白質(蛋白質的存在是細胞附著及生長的要素),可局部提升微環境,以使細胞形成和興奮的外部條件達到最優;該交聯型聚氨酯泡沫有很多氣孔,不僅增大了材料的表面積(使細胞的附著更為容易),而且有利于帶有養分的流體在其中自由循環以促進細胞的新陳代謝。并且孔與孔相通使細胞在體外遷徙成為可能;在不同溫度的降解實驗說明,該高聚物可以在足量溶液中降解,且降解產物不會顯著影響環境的pH值及抑制細胞和組織的生長;可通過改變官能團而調節該聚脲聚氨酯的物理機械性能。將兔骨髓基質細胞(BMSC)以三氯甲烷(TCM)為溶劑,在消好毒的聚合物上孵育4h后,通過SEM可觀測到BMSC細胞的附著。細胞種植5d后,測試生長在這種泡沫型聚脲聚氨酯上的和聚苯乙烯組織種植盤中的由BMSC合成的Ⅰ型膠原的量,以測定細胞活性。結果發現二者無顯著差別,由此說明這種泡沫型聚脲聚氨酯降解產物對細胞活性沒有影響。測試聚合物在60d內,于磷酸緩沖溶液(PBS)中降解所產生的賴氨酸總量來測定其降解率。結果發現它在100℃下沸水煮6h僅有2%的聚合物降解,說明該泡沫型聚脲聚氨酯具有承受短時高溫的熱穩定性,可以用高溫消毒法進行消毒。其降解率在22℃時為37℃時的150%,4℃時幾乎為37℃時的195%.37℃時降解速率為1.8mm/10d。用掃描顯微鏡間歇性觀察種植于高聚物上的BMSC細胞,發現細胞分布于材料表面,4～6h后細胞逐漸黏附于材料上,7d后觀察,這些細胞的形態學特征及其生長率與生長在聚苯乙烯組織盤中(作為細胞生長狀態評價的基本樣品)的細胞十分近似。綜上,我們可以判斷這種泡沫型聚脲聚氨酯具有良好的生物相容性和機械性能,能較好地支持細胞的生長,作為一種組織工程材料,它必有很好的應用前景。

4作為外科用材料

目前,生產醫療上使用的導管、手套、圍裙以及其它薄壁制品等使用的主要原料仍然是天然橡膠(NR)。由于天然橡膠在加工過程中要加入硫化劑,加工助劑等,若以這樣的制品與人體體液接觸,一些對人體有害的低分子物則會被抽提出來,如以萃取液做細胞毒性實驗表面,則10%NR制品對細胞顯示強烈毒性[21],由NR制造的輸液系統和模壓零件會引起細胞變形,消失或停止其繁殖,這就在一定程度上限制了NR在醫療上的應用。后來開發的一系列乳膠代用合成材料則由于其耐腐蝕性好,在自然環境中難以降解,且使用量很大,而造成了嚴重的環境污染,因此對具有良好生物相容性、易于大批量生產,且能生物降解的材料的研究成為必然[22]。陳大俊等[23]報道了以淀粉為多元醇合成生物降解型PU彈性體的報道,其膜的斷裂伸長率可達到900%,具有良好回彈性,且價格便宜,適用于制作大用量的產品,具有良好的市場前景。

篇(3)

(一)醫學科學研究的發展史

(二)醫學科學研究的類型

1.基礎研究:

增加科學技術知識和發現探索領域的任何創造性活動,而不考慮任何特定的實際目的。

研究內容:

保持人體健康的規律,健康指標的分子基礎,人體功能與結構的研究

疾病的發生、發展、轉歸全過程的規律及分子基礎

人體衰老過程的規律及分子基礎

人體的生物力學、流體力學、電子學

化學藥物的構效關系、植物藥的有效成分

2.應用研究:

增加科學技術知識的創造性的系統活動,但考慮到特定的實際目的。

研究內容:

疾病的病因、流行規律、治療及預防效果的機制研究

為實驗研究需建立的動物模型、細胞株的研究

流行病學調查、考核防治效果的方法學研究

尋找新藥物、新生物制品、新醫用材料的方法、有效藥物的藥理作用機制、藥代動力學、醫用材料的機體相容性的機制研究

3.實驗發展研究:

又稱開發性研究,是運用基礎研究、應用研究及實驗知識,為了推廣新材料、新產品、新設計、新流程、新方法,或為了對現有進行重大改進的創造性活動。

研究內容:

有關疾病的新的診斷、治療、預防方法及措施的研究

有關新藥物、新生物制品、新器械、新試劑、新醫用材料、實驗室樣品研制

有關藥物的資源調查、植物藥的試驗

其它分類方法:

觀察性研究(描述性研究、分析性研究)

實驗性研究(動物實驗、臨床實驗、現場實驗、社區干預和整群隨機試驗)

理論性研究

按研究目的:

描述性(記述性)研究:客觀描述研究對象的某些現象或特征,如個案報道

闡述性研究:闡明研究對象的本質及其規律性,如論著

按研究深度和廣度:

基礎性研究:如遺傳基因的研究

臨床應用研究:如新藥的臨床觀察

按學科范圍:

專科研究:局限于專科某領域內

多學科研究:涉及多個學科

邊緣學科研究:介于兩個或多個學科相互滲透交叉處的研究

按研究的主要形式:

分析性研究:將研究對象從總體聯系中分解出若干分支,然后同時或逐個進行分析

綜合性研究:在逐個進行分析的基礎上進行系統性綜合認識,揭示整體聯系

按研究方法:

Ⅰ型研究:隨機、對照研究

Ⅱ型研究:隊列(組群)研究

Ⅲ型研究:病例對照和多因素研究

Ⅳ型研究:敘述性研究和專家評論

(三)醫學科學研究的基本程序

研究課題的選定

搜集閱讀文獻

提出設計與假說

制定科研計劃

申報研究課題

進行實驗與觀察

搜集科學數據與材料

整理加工及統計學處理

形成科學概念和結論

撰寫論文并發表

鑒定成果與推廣應用

二、醫學科研選題

(一)選題在科研工作中的意義

(二)選題的原則(6原則)

1.科學性:必須要有依據,符合客觀規律,符合邏輯性

2.創新性:充分了解本課題領域國內外研究狀況和水平,是選題的首要前提

3.適用性:實際、需要、適當

4.目的性:有明確的研究目標、研究內容和預期成果

5.可行性:研究課題主要技術指標實現的可能性,包括技術水平、設備條件、科研試劑、經費來源等

6.效益性:基礎研究要有重要的科學意義,應用性研究要有應用前景,具有可開發性和可推廣性

(三)選題的思維過程

提出問題和確立選題的過程

(四)選題的方法

1.前瞻性研究:所采用的原始資料是嚴格按實驗設計的科學方法獲得的,確定選題不受既往積累資料的限制,故選題有極大的活動度和隨意性。

(1)在臨床實踐中選題

(2)在閱讀文獻資料中選題

(3)重復前人實驗研究選題

2.回顧性研究:是對過去某段時間內自己經歷的病例資料,或搜集本單位某階段收治的某種疾病的病例資料作為選題,進行歸納、分析、總結。

(1)總結經驗選題

(2)發現新問題選題

(3)總結教訓選題

(五)選題的途徑

社會需要中

事物之間的聯系中

原有理論與新事實不符中不同學說的見解中

不同學科交叉的邊緣中

不同的信息渠道中

(六)選題的應用

1.病因學研究選題(病因)

病因學研究選題

并存病的因果效應研究選題

致病因素的量與病研究選題

2.診斷性試驗研究選題(診斷)

診斷標準選擇研究選題

3.疾病治療性研究選題(治療)

藥物治療、手術治療、其它治療、預后治療

4.藥物不良反應研究選題(預后)

劑量-效應關系研究選題

藥物不良反應遠期效應研究選題

三、醫學文獻檢索

(一)文獻的分類 1.一次文獻:又稱原始文獻,凡以作者本人的工作或科研成果創作的原始論文,不管引用或參考了他人的著作或文獻資料,均屬一次文獻,包括期刊論文、研究報告、會議文獻、學位論文等

2.二次文獻:是對一次文獻進行搜集、整理、加工、編制而成,以檢索工具的形式發表,包括目錄、索引、文摘等

3.三次文獻:是在廣泛利用二次文獻的基礎上,對一次文獻做出系統整理、概括、分析與綜合而成,包括綜述、述評、進展以及年鑒、手冊、教科書、指南、辭典等

4.零次文獻:在形成一次文獻之前的信息、知識,即尚未形成文字記載或未公開發表的材料,包括書信、手稿、記錄或口頭交談等

按出版形式分類:

圖書、期刊、專利文獻、學位論文、科技報告、會議文獻、技術檔案等

按文獻載體分類:

印刷型、微縮型、聲像型、機讀型、光盤型、電子網絡型

(二)檢索工具

1.書本型檢索工具

中文科技資料目錄(醫藥衛生)

國外科技資料目錄(醫藥衛生)

美國醫學索引(Index Medicus)

荷蘭醫學文摘(Excerpta Medica)

美國生物學文摘(Biological Abstracts)

美國化學文摘(Chemical Abstracts)

2.光盤型檢索工具

中國生物醫學文獻數據庫(CBM-disc)

中文生物醫學期刊數據庫(CMCC)

篇(4)

關鍵詞：沉析纖維；芳綸；殼聚糖；性能；應用

中圖分類號：TQ342+.89 文獻標志碼：A

Properties and Applications of Fibrid

Abstract： The paper introduced the preparation， properties and research progress of fibrid， and investigated the effects of polymer solution properties， shearing rate and coagulation bath on the morphology and size of fibrid during the formation. Fibrid is a kind of thin film-like fiber material with the thickness of a few microns and the length of dozens of microns. It has excellent adhesive property and thermal bonding performance， and has good potential in the fields of composite and biomedical materials.

Key words： fibrid； aramid fiber； chitosan； property； application

沉析纖維（fibrid，又稱為線條體或漿粕）是一種薄膜狀的纖維材料，厚度為一至幾個微米，長度從幾十微米到數毫米不等。它是在強烈攪拌的聚合物稀溶液中注入大量凝固劑，或者將聚合物溶液以細流的形式注入高速攪拌的凝固浴中沉析而獲得的纖維。目前常見的沉析纖維有芳綸沉析纖維、殼聚糖沉析纖維、纖維素沉析纖維以及聚合物沉析纖維，其中，芳綸沉析纖維多用于造紙工業方面，殼聚糖沉析纖維則多用于生物醫學材料領域。

1 沉析纖維的制備及性能

沉析纖維是聚合物溶液在高速剪切的凝固浴中瞬間形成的，時間大約為10-5 s，因此沉析纖維形成過程中各影響因素的控制對其性能具有重要影響。

沉析纖維成形過程中，首先可將聚合物溶液看作一種具有一定粘彈性的非牛頓流體，其在高速剪切的凝固浴中被液體的剪切力迅速拉伸變形。在聚合物溶液被拉伸變形的同時，凝固劑則透過凝固浴與聚合物溶液的界面滲入其內部，隨著聚合物溶液內部凝固劑濃度的升高，聚合物溶液由液態逐漸向固態轉變。聚合物溶液被拉伸變形、凝固劑向溶液內部滲透和聚合物溶液由液態逐漸向固態轉變同時發生，直至達到一臨界值 ―― 高速剪切凝固浴的剪切力不能再使逐漸凝固的聚合物液滴產生形變為止，即形成沉析纖維。

在沉析纖維的制備過程中，聚合物溶液性質（濃度、黏度、溫度、離子含量等）、凝固浴性質（溶劑與凝固劑配比、凝固浴溫度、離子濃度等）和剪切速率（大于12 s-1）是影響沉析纖維形成及其性能的主要因素。

1.1 芳綸沉析纖維的制備及性能

芳綸沉析纖維是將芳綸溶液加入凝固浴體系中高速剪切形成的，隨著聚合物溶液濃度、凝固浴性質及剪切速率的改變，沉析纖維的厚度、長度、粘結性能、保水率等性能將發生改變。研究發現，芳綸沉析纖維具有良好的粘合和抱合性能，添加到芳綸紙或復合材料中可顯著提高紙張及復合材料的強度和撕裂性能，另外還能夠改善電絕緣性、化學穩定性和耐輻射性等。

日本的Mitsui H等用自制的芳綸沉析纖維制備了云母紙，并測試了沉析纖維和云母紙的熱性能、介電強度等；Liang R F等研究了不同液體介質中芳綸沉析纖維的形狀、濃度與懸浮液動力黏度之間的關系，其研究對沉析纖維制備過程中形成機理的分析和制備工藝的選擇具有一定的指導意義。

Zhang S F等人運用原子力顯微鏡研究了芳綸沉析纖維之間以及沉析纖維與芳綸纖維之間的粘附力情況。結果顯示，沉析纖維之間的粘附力遠大于沉析纖維與芳綸纖維之間的粘附力，有力地證明了沉析纖維良好的黏合和抱合性能是賦予芳綸紙優異機械性能的關鍵。

此外，尤秀蘭博士論文對對位芳綸沉析纖維的制備和形成機理進行了初步研究，分析得出對位芳綸沉析纖維的最終長度受到剪切速率、凝固浴的擴散速率、液滴的初始尺寸、漿液與凝固液黏度比等因素的影響；安泳玉等人利用染色后的聚合物溶液制備沉析纖維，以觀察其在界面聚合反應器中的破損現象，分析得出界面聚合反應中液滴破損參數的表達式，從而為分析聚合物液滴破損及沉析纖維形成過程提供了一種很好的方法；Han L對芳綸沉析纖維的流變性能進行了研究，通過對特性黏度的測量和外延黏度測量分析得出懸浮液黏度對芳綸沉析纖維的黏度有極大的增強效應。

1.2 殼聚糖沉析纖維的制備及性能

殼聚糖沉析纖維的制備首先要制備得到低分子量殼聚糖，再用醋酸或鹽酸體系溶解低分子量殼聚糖得到聚合物溶液，以NaOH水溶液作為凝固浴，通過高速剪切制備殼聚糖沉析纖維。殼聚糖沉析纖維具有較好的物理性能和生物醫學性能，在生物醫用及組織工程材料領域具有良好的應用潛力。

Kucharska M等人提出了一種用生物殼聚糖、殼聚糖-海藻酸鹽沉析纖維制造敷料海綿的工藝，并探討了敷料海綿的生物及物理機械性能。研究顯示，此類方法制得的敷料海綿具有較好的物理性能（吸收能力）和生物性能（止血性能）。另外，Wawro D等人根據波蘭生物聚合物和化學纖維研究所所闡述的方法制備得到一種殼聚糖微元沉析纖維，探討了聚合物溶液和凝固浴的流動速度對微元沉析纖維形成及性能的影響，并確定了適合微元沉析纖維形成的最優紡絲液；Salmon S等人利用兩種不同的剪切沉淀方法制備得到殼聚糖粉末和殼聚糖沉析纖維，實驗主要發現，添加殼聚糖沉析纖維所制得的紙張與傳統的纖維素紙具有相似的潤濕、撕裂、折疊以及書寫性能。另外研究還發現，采用殼聚糖沉析纖維制得的紙張在經過簡單的乙醇后處理后，可獲得更好的拉伸和光學性能。

1.3 其他沉析纖維

除上述介紹的芳綸沉析纖維和殼聚糖沉析纖維之外，對其他種類沉析纖維的研究也已有所展開。Wrze？niewska-Tosik K等人利用天然聚合物海藻酸鈉和從羽毛中提取的角蛋白制備聚合物溶液，再于高速剪切凝固浴中制得海藻酸鈉-角蛋白沉析纖維，這類復合纖維材料的特點是具有較好的吸附性能，在醫用敷料方面具有良好的應用前景；B. KALB等人研究分析了纖維素沉析纖維形成過程中各影響因素對其成形過程的影響情況。除此之外，Jó？wicka J等人還研究了在紙張制造過程中利用改性的馬鈴薯淀粉纖維和沉析纖維來代替纖維素纖維。結果發現在添加了7.5%的淀粉沉析纖維作為粘合劑以及用15%的淀粉纖維作為纖維素纖維的替代物之后，在潮濕環境下紙張的強度增加了 4 倍。

2 沉析纖維的應用

2.1 芳綸紙及其復合材料應用

在芳綸纖維問世后，DuPont（杜邦）公司經過幾年攻關成功制備了芳綸紙。到目前為止，與芳綸纖維和芳綸紙等相關的專利達數萬項，形成了嚴密的專利群，且主要集中在歐美日等國家和地區的極少數幾個公司手中。如帝人特瓦隆有限公司所申請的專利CN1890432A中就利用芳綸沉析纖維制備得到了一種對位芳族聚酰胺沉析纖維膜。

與申報大量專利形成鮮明對比的是，我國在沉析纖維和芳綸紙方面的研究文章還不多。有研究者探討了表面改性對芳綸紙性能的影響，主要是利用磷酸對芳綸紙進行表面改性，結果表明，磷酸氧化處理增加了芳綸纖維的表面粗糙度和氧含量，并且提高了芳綸纖維與芳綸沉析纖維間的抱合力，從而改善了芳綸紙的抗拉強度。文獻[7]中，研究者利用芳綸沉析纖維制備得到云母紙，通過測試其各項性能后發現，這種云母紙可以顯著改善熱電阻并具有較好的耐反復彎曲性，尤其適用于高電壓的旋轉電機的絕緣系統。

芳綸紙還廣泛應用于電器的絕緣材料中，比如在牽引機車電機中使用芳綸紙，就可以提高電機產品承受過熱和超負荷的能力。另外，如果利用芳綸纖維紙對傳統變壓器進行改造，可以明顯提高設備的容量。近年來芳綸漿粕增強橡膠復合材料在胎面膠中的應用變得極其廣泛。黃志義等人通過預處理，使得芳綸漿粕纖維均勻分散在橡膠復合材料中，從而制得高度各向異性的膠料，進一步提高了輪胎胎面的耐久性和耐磨性；任玉柱等人則通過實驗研究了不同的預處理方法對芳綸漿粕/HNBR復合材料性能的影響，研究結果表明，所采用的白炭黑預處理過后，復合材料擠出性能改善。

2.2 在生物醫用材料方面的應用

近期有研究者報道了用殼聚糖等天然聚合物材料制備沉析纖維的方法及其在組織工程材料方面的應用情況。

有研究者利用殼聚糖沉析纖維、殼聚糖-海藻酸鈉沉析纖維復合材料制備了兩種敷料海綿，并進行了各種性能的比較測試。結果顯示，殼聚糖和殼聚糖/海藻酸鈉的微元沉析纖維制備的海綿具有良好的物理機械和生物性能，可應用于不同階段傷口的治療。殼聚糖/海藻酸鈉微元沉析纖維制備的海綿能吸收相當于其自身17倍重量的水，而殼聚糖微元沉析纖維制備的海綿只能吸收相當于其自身 8 倍重量的水。

另外，文獻[13]研究了制備殼聚糖微元沉析纖維聚合物溶液的性能，并利用殼聚糖微元沉析纖維制造非織造布。研究者利用兩種不同的紡絲液溶劑（醋酸和鹽酸）制備得到殼聚糖溶液。研究發現，利用稀鹽酸溶液制備得到的殼聚糖溶液所制備的殼聚糖微元沉析纖維的尺寸比較穩定，潮濕條件下直徑范圍在 1 ～ 3 μm之間，長度為100 ～ 300 μm，該沉析纖維尺寸正好適于制造衛生用非織造布。

文獻[14]研究發現，采用殼聚糖沉析纖維可以制備與傳統纖維素紙張相似的殼聚糖沉析纖維紙。利用剪切沉淀的方法制得的殼聚糖沉析纖維呈帶狀，這種帶狀結構以及聚合物的親水性使得殼聚糖沉析纖維適于形成片狀的紙張，扁平的結構和大量的氫鍵使得沉析纖維間結合緊密，從而賦予紙張良好的物理機械性能。

另外，纖維素沉析纖維所制得的高孔隙率多孔材料在生物醫用材料方面也得到了廣泛的應用。

3 問題與展望

目前，國內外對沉析纖維的研究大多集中在制備工藝的選擇和優化以及對沉析纖維形貌、尺寸的觀察方面，而對制備過程中各因素與沉析纖維的形貌、尺寸、性能之間的關系尚未能進行深入系統的研究，特別是對沉析纖維形成機理的研究極少。因此，未來研究重點將集中于以下幾方面：

（1）沉析纖維在高速剪切凝固浴中形成，因此穩定剪切速率是制備尺寸和性能穩定良好沉析纖維的主要因素，故可對產生高速剪切的設備進行優化設計；

（2）金屬離子不僅對沉析纖維成形過程具有重要影響，其殘留含量對沉析纖維及芳綸紙和復合材料的電絕緣等性能具有關鍵影響，可從聚合入手，選擇可替代金屬鹽的中和劑；

（3）當前制備沉析纖維大多是在室溫條件下，而通過調節環境溫度可實現對聚合物溶液黏度、凝固浴擴散系數等沉析纖維形成過程中主要性能影響因素的調控。

參考文獻

[1] Zhang S F，Zhang M Y，Li K C. Adhesion force between aramid fibre and aramid fibrid by AFM [J]. Polym. Bull，2010，66（3）： 351-362.

[2] 陸趙情，張美云，花莉. 聚芳酰胺纖維紙[J]. 中華紙業，2002（11）：35-37.

[3] Kucharska M，Ciechanska D，Niekraszewicz A，et al. Potential use of chitosan-based material in medicine[J]. Progress on Chemistry and Application of Chtin and Its…，2010，14（2）：169-176.

[4] Yao L R，Kim K，Kim J. Comparative study on fibrid formation models[J]. Fibers and Polymers，2013，14（2）：324-329.

[5] Yao L R，Kim K，Kim J. Fabrication of meta-aramid fibrid by precipitation[J]. Fibers and Polymers，2012，13（3）：277-281.

[6] Yao L R，Zhao W T，Xu S Q，et al. The preparation of aramid paper and its properties[J]. Advanced Material Research，2013，796：290-293.

[7] Mitsui H，Inoue Y，Seino S，et al. Improvement of rotating machinery insulation characteristics by using mica paper containing aramid fibrid[J]. Transantions on Electrical Insulation，1983，EI-18（6）：651-656.

[8] Liang R F，Han L，Doraiswamy D，et al. Fundamental characterization of structured fibrid suspensions[J]. Congress on Rheology，2000（4）：136-138.

[9] 尤秀蘭. PPTA漿粕的制備及其形成機理的研究[D]. 上海：東華大學，2004.

[10] An Y L，Howe N M. Breakage phenomena in a interfacial polymerization reactor[J]. J.KIChE，1970（8）：206-211.

[11] Han L. Study of the rheological properties of nomex fibrids[D]. Morgantown：West Virginia University，2001.

[12] Kucharska M，Niekraszewicz A，Wi？niewska-Wrona M，et al. Dressing sponges made of chitosan and chitosan-alginate fibrids[J]. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe，2008，16（68）：109-113.

[13] Wawro D，Ciechanska D，Steplewski W，et al. Chitosan microfibrids：preparation，selected properties and application[J]. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe，2006，14（3）：97-101.

[14] Salmon S，Hudson S M. Shear-precipitated chitosan powders，fibrids and fibrid papers：observations on their formation and characterization[J]. Journal of Polymer Science：Part B Polymer Physics，1995，33：1007-1014.

[15] Wrze？niewska-Tosik K，Wawro D，Steplewski W，et al. Fibrous products with keratin content[J]. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe，2007，15（61）：30-35.

[16] KALB B，COX R G，JOHN MANLEY R ST. Observations on the formation of cellulose fibers from stirred solutions[J]. Journal of Polymer Science：Polymer Physics Edition，1980，18：707-721.

[17] KALB B，COX R G，JOHN MANLEY R ST. Fiber formation by deformation of drops with zero interfacial tension[J]. Journal of Polymer Science：Polymer Physics Edition，1981，82（2）：286-297.

篇(5)

1 SF 的基本性質

Gly、Ala、Ser這三種氨基酸是組成絲素蛋白的主要成份，這三種氨基酸大約能占到SF蛋白總量的85%，與人體的角朊（皮膚和頭發的主要成份之一）成份十分相似。在蠶絲中，除了主要含有的SF以外還含有絲膠蛋白，SF引起異常的免疫反應主要是絲膠蛋白，所以在SF的應用中，要盡可能的去除絲膠蛋白。在制成的SF材料中，絲膠蛋白的含量越少，那么材料的生物相容性越好。在SF的空間結構中，比較緊密的折疊是一個結構部分，它不溶于水，但在一些比較特殊的中性的鹽溶劑當中卻能夠進行無限的膨脹，可得到SF黏稠的液體形式，將SF的液體形式先行透析，然后除掉鹽的成份就能夠得到SF的純溶液，對得到的純溶液再進行一系列的處理（例如噴霧、噴絲及干燥等），就能夠得到凝膠、薄膜、微孔材料等一系列的SF產品。

2 SF 在醫學領域的應用

2.1 人工皮膚 人體的皮膚分為兩層，即表皮層、真皮層。其中有較強再生能力的是表皮層，而真皮層修復力很差，被嚴重損傷后不能再生。真皮層發生嚴重的損傷后，我們只能通過移植的方法來進行治療，但異體皮膚移植后的排斥反應嚴重影響著治療的效果，故出現了多種的人工皮膚。在體外，通過組織工程將人的成纖維細胞和角化上皮細胞置于SF材料上進行同時培養制成的人工皮膚，已經獲得成功。張幼珠等的絲素創面保護膜是應用SF制作成的，這種創面保護膜除了具有良好的柔韌性、透水性外，還與人體有很好的相容性,可以與損傷的創面良好粘附，并且可以先快后慢地把藥物從保護膜里逐漸釋放出來，能夠起到了抑菌、殺菌、以及隔離保護創面的良好作用，促進皮膚的愈合。孫皎等對醫用的絲素蛋白皮膚再生膜進行了實驗研究，包括細胞毒性和溶血反應等。他們通過研究得出絲素蛋白再生膜總的細胞毒性的級別為1級，細胞的增殖率達到了94%以上，而且沒有發生溶血反應，符合組織工程生物材料的要求。

2.2 藥物載體 絲素蛋白膜可以用于藥物的緩釋劑，其多孔性的網狀膜結構本身就有非常好的吸附、緩釋等功能。在這種結構的基礎上若再通過丙烯酰接枝反應，可以使它的最大吸水率增加到原來的三百倍以上，這能夠使凝膠狀態的水、乳化油的穩定性能大大地提高，最大程度地抑制了揮發性的成分的蒸發，大大延緩了藥物釋放速度。某些藥物的半衰期非常短，而且容易被體內的酶降解失去活性，尤其是酶類藥物，直接影響到藥物的應用效果。SF能將酶固定，而且能夠使酶有充分的自由度，在穩定酶的同時可保持酶的活性。例如把酶性藥物苯丙氨酸酶（主要用于治療苯丙酮尿癥）負載到SF，能夠防止該酶被消化道內的胰蛋白酶等酶類作用而失活，起到了明顯延長苯丙氨酸酶半衰期的作用，同時保持了該酶的活性。依此為據，有人研制了絲素固定的葡萄糖氧化酶膜，將其作為響應部件，用于生物傳感器來測定葡萄糖濃度，獲得了滿意結果。此外，有些藥物價格高，藥物的毒副作用大（如抗癌藥物），直接進行口服的效果較差，而成本卻很高。據此有學者探究把藥物和一些天然的蛋白質進行組合，并在組合的基礎上加上有磁性的粉劑，制作成有磁性的藥物小顆粒，然后通過磁場的作用把藥物直接經過血液送到作用部位。這大大地提高了靶器官部位的藥物濃度，提高了生物利用度，同時降低了身體其他部位的藥物濃度，減小了毒副作用。SF的生物相容性良好，無明顯抗原性 ，可以用于擔當此類藥物的載體。因此，SF在將來會成為制作這種藥物的載體的一種新型材料。

2.3 骨組織修復 骨損傷和骨缺損在臨床上非常多見，內源性、外源性兩種修復方式仍是目前骨損傷、骨缺損最主要的修復方法。內源性的骨組織修復雖然效果比較好，但修復時需要足夠的骨源，在臨床上骨源短缺是困擾醫生的一大難題。臨床工作者一般先是從身體其他的健康部位取得骨組織，然后再將取得的骨組織移植到發生骨損傷的部位，但患者卻大多都需要行二次手術。外源性的骨組織修復對骨源不足起到了彌補作用，但該修復方式的效果卻比內源性的修復差得多，并發癥也比較多（如感染）。現有的外源性骨組織修復的替代物主要是由有機高分子材料、金屬等制成，與人體的骨組織大不相同，而且這些材料與人體的親和性、相容性及力學特性等都不理想。Kaplan等在把SF材料用于骨組織工程修復方面作了許多的研究，通過一系列的研究證明，骨形成蛋白（BMP-2）在SF材料上的生物活性非常好，將SF與BMP-2復合后制成的生物材料對鈣鹽的沉積有支持作用，同時該材料對人類骨髓間質干細胞(hMSCs)的生長和分化也有支持作用，這些在一定程度上大大促進了骨組織的形成。將對骨組織生長有促進作用的生長因子添加在支架材料上，從而形成非常有潛力的實用的骨組織修復材料，這種方法也將是一種新的發展方向。此外，Kaplan等人還將SF支架材料與hMSCs進行復合，然后對復合的材料分別在體內體外進行培養，通過該研究證實體外培養的hMSCs/SF復合材料的成骨能力很好，使臨界尺寸的骨缺損能夠治愈。國內，李慕勤等將SF加入到透明質酸（HA）和殼聚糖復合的材料之中，獲得了天然的高分子的材料，然后他們將兩種支架材料（即HA/CS和HA/CS-SF）分別于成功培養得到的成骨細胞進行混合，通過比較以后證實了HA/CS-SF對于骨細胞的增殖有更好的促進作用。這些學者的實驗研究為骨缺損的臨床治療奠定了堅實的理論基礎。

2.4 人工血管 隨著組織工程技術的進步，各種生物醫學材料有了不斷地發展與進步，多種多樣的人造血管不斷的出現，并逐步在動物實驗甚至臨床研究上得到了應用。我國早在1957年便開始了蠶絲人造血管的研究制造，上海的絲綢研究所目前已經制出不同管徑、不同類型的真絲人造血管。Tamada等已報道，當SF被硫酸化以后，在一定程度上對血液可以起到抗凝作用，故該材料能夠用于制作人工血管，其在日本已經被作為一種高新材料應用于人工血管的制造。黃福華等對滌綸材料制成的血管壁的內外側用SF進行涂抹，證明涂層SF以后的人工血管較前的滲水率下降了99%左右，該材料被植入人體后不會有漏血情況的發生，這樣可以使人工血管植入時不再需要提前進行預凝操作，使手術所需時間大大減少，同時也降低了輸血的風險。

2.5 尿道修復 尿道狹窄、尿道缺損是泌尿外科的常見病。尿道損傷后，由于自身尿道黏膜的缺陷而致修復難度非常大，故后期容易出現尿道狹窄。目前臨床上常采用自體的皮膚、腹膜、膀胱黏膜、頰黏膜和鞘膜等組織進行修復，取得了一定的治療效果，但存在著一系列較重的并發癥（例如結石形成、毛發生長、憩室產生、尿瘺、再狹窄等），常常需要反復進行診療。劉春曉等人在應用SF修復兔尿道的缺損及對狗尿道缺損不同長度的修復效果的實驗研究中證實，SF對于尿道黏膜上皮細胞和尿道平滑肌的生長有誘導作用，而且對尿道缺損的修復也有促進作用，能夠修復長約1.5 cm的尿道缺損，但單純應用絲素蛋白膜修復較長的尿道缺損(如大于 3.0cm)，效果欠理想。同時，劉春曉等在對兔膀胱移行細胞和絲素蛋白膜相容性的研究中發現，將在體外培養獲得的膀胱移行上皮細胞植入到SF的浸提液中，可以良好的生長，這為SF在臨床泌尿外科中的應用進一步提供了參考依據。

篇(6)

關鍵字：土木工程材料綠色建材前景問題

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

1)最主要的問題是成本問題。作為一種先進的建筑材料，其成本不僅是由原料到完成時所需的費用，還要考慮到其研發過程中的費用以及開發之后的改進費用。這些都是需要研究人員在研究過程中仔細操作以及精簡節約。

篇(7)

【關鍵詞】納米羥基磷灰石二氧化鋯生物相容性

由于創傷、感染、腫瘤以及先天性缺損等原因所致骨缺損在臨床十分常見，傳統修復骨缺損的方法：如自體骨移植，同種異體骨移植。自體骨取骨量有限，同時取自體骨痛苦大、后遺癥多、異體骨又有排異反應。論文百事通而人工合成的骨移植材料在一定程度上可以達到自體骨和異體骨修復的效果，又可以避免疾病感染和骨源有限等弊端[1]。納米羥基磷灰石與人體骨骼主要無機成分相似的化學組成和晶體結構，它具有良好的生物相容性，對人體無毒，又能夠在植入人體后同骨表面形成很強的化學鍵結合，有利于骨的長入[2]。然而它的脆性大、韌性較差、容易發生斷裂破壞，二氧化鋯陶瓷是一種生物惰性陶瓷，具有良好的生物相容性、較高的彎曲強度、斷裂韌性和較低的彈性模量。正是由于二氧化鋯具有增韌補強的作用，有效的改善納米羥基磷灰石的力學性能[3]。因此,納米羥基磷灰石復合40%二氧化鋯陶瓷材料,兼具材料生物活性、骨誘導性以及材料力學特性,成為用于承載部位骨缺損修復具有廣泛前景的新興材料。

一、實驗方法

(一)致敏試驗

取豚鼠30只，雌雄各半，體重300—500g，隨機分為三組，實驗組、陰性對照組和陽性對照組各10只。實驗樣品的生理鹽水浸提液，5%甲醛溶液作為陽性對照，生理鹽水作為陰性對照[4]。

（二）刺激試驗

選用新西蘭白兔，每組3只,雌雄各半隨機分3組，體重2.5kg-3.0kg。HA/40%ZrO2浸提液，陰性對照：生理鹽水,陽性對照為3%甲醛溶液。在脊柱左側取一去毛區，標記5個點，常規麻醉消毒用1ml注射器試驗組于5個點每點注射0.1ml的浸提液，陰性對照組每點注射0.1ml的生理鹽水，陽性對照組每點注射01.ml的甲醛溶液。

（三）溶血實驗

穿刺抽取人靜脈血10ml加入到含有抗凝肝素鈉的試管中，混合抗凝。取抗凝人血8ml，加入10ml生理鹽水，稀釋備用。取24支干凈玻璃試管每組8支。實驗組每只試管加入材料浸提液10ml，陰性對照組每只試管加入10ml生理鹽水，陽性對照組每只試管加入10ml蒸餾水，將全部試管在37℃恒溫箱中恒溫30分鐘后，每只試管分別加入0.2ml稀釋抗凝人血，輕輕混勻，繼續保溫60分鐘后，離心5分鐘，吸取上清液至比色皿中，用分光光度計在545nm波長處測定吸光度。

溶血率=實驗材料的吸光度—陰性對照的吸光度/陽性對照的吸光度—陰性對照的吸光度

結果評定：若材料的溶血率<5%，說明該材料符合國家標準；若>5%，則不符合生物醫用材料溶血試驗要求。

（四）肌肉內植入試驗

選用Wister大鼠48只,雌雄各半,體重220±25g,隨機分為術后第7、15、30、90天4組,每組10只。對照組8只。常規麻醉消毒,分離豎脊肌,于肌肉內植入消毒的HA/40%ZrO2材料塊,縫合肌膜和皮膚。術后每日予以青霉素20萬U肌注,連續3d,于術后第7、15、30、90天取材，對照組手術操作如上,但不放材料板。大體觀察并制作標本切片，HE染色，光鏡下觀察。

二、結果

(一)致敏試驗

各實驗組和生理鹽水對照組皮膚均無紅斑、水腫或疹塊發生，致敏率為0。

但甲醛對照組動物出現顯著的紅斑和水腫，致敏率為100%，致敏作用強

(二)刺激試驗

生理鹽水對照組均未見任何刺激反應，試驗組3號兔的第2點24h時可見淡紅色邊界清晰的紅斑和邊緣明顯高于周圍皮面的輕度水腫，48h時可見淡紅色邊界清晰的紅斑剛可查出的極輕微的水腫，72h時可見此點極輕微的紅斑無水腫。所以24h的平均原發性刺激指數為0.267，48h的平均原發性刺激指數為0.2，而72h的平均原發性刺激指數為0.067，均小于0.4，則說明材料對皮膚無刺激作用，而甲醛對照組各時間點可見嚴重的紅斑和水腫，為強刺激。

(三)溶血試驗：

實驗組和陰性對照組各管離心后，上層均為清亮無色液體，下層為紅細胞沉淀物，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標準5%，說明該材料符合組織工程支架溶血試驗要求。

經SPSS10.0統計軟件單因素方差分析和SNK-q檢驗：實驗組與陰性對照組之間光吸收度值無統計學差異（P＞0.05），實驗組與陽性對照組光吸收度值有顯著性差異（P＜0.05）。

(四)肌肉植入試驗

將各組實驗動物包繞納米羥基磷灰石-二氧化鋯材料的組織切開,植入后7天，試樣周圍可見以嗜中性粒細胞浸潤為主的炎性反應，可見吞噬細胞，無囊壁形成。

植入15天后試樣周圍有少量嗜中性粒細胞，淋巴細胞浸潤和巨細胞反應；試樣周圍可見小血管與纖維母細胞增生，開始形成疏松囊壁。

植入30天后，試樣周圍可見少量淋巴細胞，試樣周圍可見纖維母細胞與膠原纖維，并已形成纖維囊腔結構。

植入90天后試樣周圍未見或僅見極少量淋巴細胞，纖維化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄。

三、討論

目前，生物醫學材料安全性評價主要是采用醫療器械生物學評價體系，即世界標準化組織（ISO）制定的10993系列標準，國內轉化為國家標準（GB/T）16886系列標準。參照以上標準，選擇了（致敏試驗、刺激試驗、溶血試驗、、肌肉植入試驗），由于該生物醫學材料在體內是不降解的，作為異物一定會對生物體產生作用，同時生物體也會對植入材料產生排斥反應，如果該材料最終被生物體接受，就認為該生物材料與組織之間相容，被稱為具有好的生物相容性；反之，被稱為生物不相容。

致敏反應屬Ⅳ型變態反應，試驗用完全弗氏佐劑和十二烷基硫酸鈉石蠟液起到加強致敏作用的效果，又采取了最大劑量法，保證了試驗結果的可靠性。況且豚鼠為T淋巴細胞敏感型動物，而結果顯示試驗組各注射點均無紅斑和水腫，證明此材料無致敏反應。

刺激是不涉及免疫學機制的一次、多次或持續與試驗組織工程支架材料接觸引起的局部炎癥反應。本文使用的是皮膚刺激試驗。采用5點注射法，各時間點平均原發性刺激指數均小于0.4，則說明材料對皮膚無刺激作用，而甲醛對照組各時間點可見嚴重的紅斑和水腫，為強刺激。新晨

溶血試驗是檢測生物醫用材料對血液紅細胞的溶血作用，測定紅細胞溶解和血紅蛋白游離的程度。本實驗采用直接接觸法，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標準表明該材料不引起溶血反應。此試驗對吸光度數值先用單因素方差分析，結果為p〈0.05，說明三組之間存在統計學差異，多組間均數的兩兩比較采用q檢驗，結果為試驗組與陰性對照組之間p〉0.05，說明與陰性對照組之間無差別，而與陽性對照組之間p〈0.05，說明試驗組與陽性對照組之間有顯著差別。

體內植入實驗是為了評價活體組織與試驗樣品材料的相互反應。所有醫療器械和材料植入體內均會不同程度地產生組織反應。目前，常采用肌肉局部組織生物學反應評價是根據炎性細胞反應和纖維囊形成進行組織反應分級，然后在根據組織反應分級情況進行結果評定。本試驗植入各個時期炎癥細胞浸潤和纖維囊形成分級符合國家標準。

本實驗體內和體外試驗結果表明納米羥基磷灰石復合40%二氧化鋯陶瓷材料是一種無致敏、無刺激、無溶血，具有良好的血液和組織相容性的材料，又因其材料本身具有良好的生物活性及力學特性，有望成為修復骨缺損十分重要的生物材料。

參考文獻

[1]MuruganR,pos.Sci.Technol.,2005,65(15-16):2385-2406.

[2]胡江.組織工程研究進展.2000.生物醫學工程學雜志，17(1):75-79