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第1篇

1.1定量生理學(xué)課程簡介

定量生理學(xué)是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的核心專業(yè)課程。該課程以物理學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法學(xué)為基礎(chǔ)，從工程技術(shù)討論人體的生理過程，學(xué)習(xí)并掌握生物膜與生物膜電位原理和方法，進(jìn)一步學(xué)習(xí)并掌握基于電生理測量技術(shù)的原理以及相關(guān)技術(shù)，使學(xué)生建立起從基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)到實(shí)際生物醫(yī)學(xué)工程中有關(guān)生物電信號測量以及應(yīng)用之間的橋梁;并且能夠運(yùn)用物理學(xué)和數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)和方法論進(jìn)行多個(gè)層次和水平上探索生命現(xiàn)象及其規(guī)律性，培養(yǎng)學(xué)生對生理系統(tǒng)進(jìn)行定量分析的基本方法，培養(yǎng)跨越生命科學(xué)、計(jì)算科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等不同領(lǐng)域的“大科學(xué)”素質(zhì)和意識，為今后選擇新興交叉學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行深造和工作奠定基礎(chǔ)。因此，該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)不僅重要而且要求極高。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式改革

長期以來，許多高等院校對實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視不夠，重理論輕實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)觀念依然存在。由于不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，資金投入相對不足，有些陳舊或損壞的儀器設(shè)備沒有及時(shí)更新，這無形中就影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣;而且傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過分強(qiáng)調(diào)教師的中心地位，學(xué)生的主動性、探索性受到一定限制。許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與當(dāng)今飛速發(fā)展的前沿科學(xué)新理論、新技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在很多問題。而且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大弊病就是開設(shè)的實(shí)驗(yàn)往往只是一個(gè)“裝配”實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)的也只是一個(gè)裝配工，不能鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，創(chuàng)新更無從談起。實(shí)際上實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的工作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利完成的重要保障。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的日常工作繁雜、瑣事多、重復(fù)性強(qiáng)，每天除了要為即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成大量的準(zhǔn)備工作外，還要做好實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、修理、保管等工作。這些工作看似簡單，但對實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的要求也比較高，然而目前實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在職稱評定、進(jìn)修以及工作量待遇等方面明顯處于弱勢，不利于發(fā)揮實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的主觀能動性。這兩方面因素嚴(yán)重影響了目前高等實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量及效果，因此現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)急需改革。為了解決上述傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的兩個(gè)主要問題，我們提出將科研創(chuàng)新引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，結(jié)合科研進(jìn)展不斷更新完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研創(chuàng)新相結(jié)合，使其更具有前瞻性和可持續(xù)發(fā)展性。一方面，我校的科研創(chuàng)新生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室注重開放和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，徹底改變“照方取藥”的被動實(shí)驗(yàn)方式，采取“引、點(diǎn)、撥”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，讓學(xué)生自己提出需要解決的問題、達(dá)到的目標(biāo)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽動手，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，給學(xué)生充分施展個(gè)性的余地，從而達(dá)到彌補(bǔ)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。另一方面，以教學(xué)科研型教師為實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要人員，構(gòu)建教學(xué)科研互動基地，使其成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、研究能力和創(chuàng)新能力的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，讓學(xué)生在本科基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段能較早地開展帶有課題研究性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)活動，更多地接觸科研實(shí)踐，提高工作能力和科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

1.3將科研創(chuàng)新引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著知識經(jīng)濟(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，創(chuàng)新已成為時(shí)展的要求和社會進(jìn)步的動力，而科研創(chuàng)新是創(chuàng)新的一個(gè)極為重要的方面。高校尤其是大量地方本科院校作為高等教育的主陣地，在本科生教學(xué)中將科研創(chuàng)新引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新意識和科學(xué)精神;有利于培養(yǎng)本科生將理論與實(shí)踐相結(jié)合的意識和能力;有利于促進(jìn)師生的共同發(fā)展;有利于促進(jìn)地方本科院校加快學(xué)科和專業(yè)的建設(shè);有利于為地方培養(yǎng)大量的創(chuàng)新型人才，因而具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。借助于生物醫(yī)學(xué)高水平實(shí)驗(yàn)室，我們通過開展綜合性實(shí)驗(yàn)、科研訓(xùn)練計(jì)劃、學(xué)科競賽、課外科技活動等方式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的熱情，引導(dǎo)學(xué)生參與科研創(chuàng)新過程，為學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)重要平臺。

1.4開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在增加理論課綜合性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，由于課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生能夠親自動手的實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人才培養(yǎng)的要求，因此，我們開設(shè)了“開放性實(shí)驗(yàn)”，這樣就起到了很好的補(bǔ)充作用。例如，“數(shù)字腦電圖儀的使用與EEG采集”“蛋白質(zhì)－核酸復(fù)合物氫鍵與范德華力作用位點(diǎn)分析”“腦電信號的Hurst指數(shù)研究”等多項(xiàng)開放實(shí)驗(yàn)。此外，我們一般從大二學(xué)生中選取有科研潛力的學(xué)生，開展“本科生科學(xué)研究訓(xùn)練計(jì)劃”教學(xué)，如國家級“基于GIS的移動生理信號監(jiān)測管理平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”“基于JSD的注意力腦電研究”“基于超臨界新技術(shù)的石墨烯功能化及生物傳感器應(yīng)用研究”。本科生在確定課題，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，將由指導(dǎo)教師對其直接負(fù)責(zé)。在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，會學(xué)習(xí)很多課堂上不教的東西，提高學(xué)生學(xué)習(xí)、科研的興趣、具備一定的科學(xué)思維和分析能力、激發(fā)對所學(xué)專業(yè)的興趣、堅(jiān)定從事相關(guān)工作的信心和決心，一些本科生發(fā)表或錄用了第一作者或并列第一作者SCI/EI刊源雜志論文多篇。在此基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生參加各種學(xué)科競賽、科技創(chuàng)新等活動。因?yàn)橛辛碎_放實(shí)驗(yàn)及本科生科學(xué)研究訓(xùn)練計(jì)劃教學(xué)的推動，我們學(xué)院的科研氛圍濃厚了許多。因此很多本科生有了要進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的要求，這樣本科生的日常學(xué)習(xí)變得充實(shí)，許多學(xué)生一有時(shí)間就去實(shí)驗(yàn)室看文獻(xiàn)做實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)中體會了科學(xué)研究的樂趣和魅力，培養(yǎng)學(xué)生動手、創(chuàng)新、協(xié)作能力，對學(xué)習(xí)能力的提高、團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)、心理素質(zhì)的鍛煉有著不可替代的作用。這些都說明依托科研創(chuàng)新生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力有較大的貢獻(xiàn)，對新時(shí)期的大學(xué)生培養(yǎng)意義重大。

2結(jié)束語

第2篇

1.1生長與繁殖特性

寧鄉(xiāng)豬的繁殖期長，且繁育能力較強(qiáng)。公豬3月齡性成熟，5～6月齡可配種。母豬4月齡第一次，7～8月齡可配種，利用年限約8～10年。成年母豬的有效可達(dá)12只以上，每胎產(chǎn)活仔數(shù)8～12頭。

1.1.1種質(zhì)特性朱吉等［1］發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)條件的改善及飼養(yǎng)科學(xué)的適應(yīng)性變化，肢蹄臥系率降低92.2%，體尺體重性狀和繁殖性狀提高率分別達(dá)6.97%～27.67%、11.62%～17.44%，窩重提高率達(dá)26.91%～78.97%，特別是閹豬的生長速度和胴體性能明顯提高。寧鄉(xiāng)豬母豬日增重表現(xiàn)為前期低、中期高、后期下降的生長曲線，閹豬表現(xiàn)為前期高、中期低、后期回升的生長曲線，閹豬和母豬都具有生長肥育期日增重曲線的相似性。后備公豬的體重及體尺指標(biāo)不及同齡母豬，主要是性成熟過早所致。

1.1.2肥育性能Rorz指出，改變?nèi)占Z組成分與結(jié)構(gòu)可以減少3.2%～62%的氮排出。寧鄉(xiāng)豬與瘦肉型豬氮的消化利用能力存在差異，寧鄉(xiāng)豬12.91%蛋白質(zhì)日糧組具有較好的能氮平衡性。研究表明在寧鄉(xiāng)豬生長肥育后期添加一定量的半胱胺可促進(jìn)生長、提高胴體瘦肉率和改善豬肉品質(zhì)。寧鄉(xiāng)豬雜交組合具有較高的生長速度和胴體品質(zhì)。寧鄉(xiāng)豬生長肥育性能的可塑性較強(qiáng)，閹公豬的生長肥育性能優(yōu)于母豬，優(yōu)化飼糧是提高其肥育性能的基礎(chǔ)。寧鄉(xiāng)豬肥育期日增重與膘厚、肥育率呈正相關(guān);胴體長與胴體寬、后腿重與腿臀圍呈強(qiáng)正相關(guān)，與肥肉率呈弱正相關(guān)，與瘦肉率呈弱負(fù)相關(guān);眼肌面積與瘦肉率呈弱負(fù)相關(guān)，而與肥肉率呈弱正相關(guān)。最近研究表明由于寧鄉(xiāng)豬肥膘產(chǎn)量高，相對產(chǎn)值較低，所以55～85kg階段是寧鄉(xiāng)豬的最佳屠宰期。

1.1.3母豬營養(yǎng)需要研究表明寧鄉(xiāng)豬母豬妊娠前期、妊娠后期和哺乳期能源分別為37%～39%、22%～24%和39%～41%，相應(yīng)的日攝食標(biāo)準(zhǔn)消化能分別為18.9MJ、27.0MJ和45.5MJ，粗蛋白質(zhì)分別為156g、242g、538g;提高母豬哺乳期采食量是節(jié)省能量、提高仔豬增重的重要途徑，補(bǔ)飼青料可提高母豬的飼料利用率。近期研究表明14%以上的日糧蛋白水平有利于促進(jìn)寧鄉(xiāng)豬母豬的生長發(fā)育［7］。

1.2生理、生化指標(biāo)研究表明寧鄉(xiāng)豬白細(xì)胞總數(shù)、紅細(xì)胞體積、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)及血小板均低于三元豬;甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白與血清甲狀腺素T3含量高于三元豬，血清甲狀腺素T4和胰高血糖素含量下限值低于、上限值高于三元豬，血清葡萄糖含量低于三元豬可能與胰島素含量高于、胰高血糖素低于三元豬有關(guān)。與近交系五指山小型豬、廣西巴馬豬和貴州小型豬等國內(nèi)小型豬相比，寧鄉(xiāng)豬的堿性磷酸酶、乳酸脫氫酶、低密度脂蛋白-膽固醇和總膽固醇較高，而γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、三酰甘油、肌酐和高密度脂蛋白-膽固醇較低;與杜洛克豬、長白豬、大約克夏豬等國外引進(jìn)品種豬相比，寧鄉(xiāng)豬的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、堿性磷酸酶、乳酸脫氫酶明顯較高，總膽固醇明顯較低，γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、總蛋白、白蛋白、尿素氮、葡萄糖相差不大［9］。郭潔平等［10］研究發(fā)現(xiàn)與長白豬相比，寧鄉(xiāng)豬血清精氨酸、一氧化氮濃度較低，空腸前段和肝臟一氧化氮合成酶活性較高，腎臟中的一氧化氮合成酶活性最低，腸道和肝臟中N-乙酰谷氨酸合成酶mRNA表達(dá)水平最高。

1.3病理特性研究發(fā)現(xiàn)豬流感(H3)誘發(fā)寧鄉(xiāng)豬高熱病病理變化主要在呼吸器官，表現(xiàn)為氣管、支氣管充血，肺腫大，小葉間質(zhì)增寬，肺尖葉有實(shí)質(zhì)病變，腸胃出現(xiàn)卡他炎癥、彌漫性出血。外來良種豬及其三元雜交、二元雜交生豬發(fā)病嚴(yán)重，死亡率高，寧鄉(xiāng)豬及其與外來良種豬的雜交后病癥狀較輕，治療也容易一些，有的生豬甚至不治而康復(fù)，死亡率也相對較低［12］。

1.4肉質(zhì)性狀寧鄉(xiāng)豬肌纖維纖細(xì)，紋理間脂肪分布豐富均勻，肉質(zhì)細(xì)嫩，肉味鮮美，是北京奧運(yùn)會唯一指定豬肉產(chǎn)品。根據(jù)營養(yǎng)需要推薦飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制日糧，測定肌肉常規(guī)成分、氨基酸、脂肪酸和礦物元素，發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬肌肉內(nèi)脂肪為5.37%，風(fēng)味氨基酸高達(dá)220.5%，必需氨基酸高達(dá)122.4%，油酸(18:1)51.0%，亞油酸(18:2)7.74%，不飽和脂肪酸59.6%，是與深海魚油媲美的保健食品。寧鄉(xiāng)豬和三元豬鮮味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸總量差異不顯著［1，13］。目前開展了寧鄉(xiāng)豬與商品瘦肉型豬生長激素基因功能比較研究，王文策等選用了融合表達(dá)載體構(gòu)建寧鄉(xiāng)豬生長激素的原核表達(dá)質(zhì)粒，成功構(gòu)建重組原核表達(dá)質(zhì)粒pET-GH。

1.5遺傳學(xué)特性研究發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬二、四、六月齡時(shí)體重變異系數(shù)均在16.28%以上，體長、胸圍、腿臀圍變異系數(shù)為5.66%～8.55%。寧鄉(xiāng)豬的體長與胸圍的遺傳相關(guān)系數(shù)為0.43，表型相關(guān)系數(shù)為0.74，這與寧鄉(xiāng)豬屬于脂防型豬種、具有邊長邊肥的特點(diǎn)有關(guān)。寧鄉(xiāng)豬頭長、額寬、腿臀圍、體高具有高遺傳力，頭長、額寬表型變量受環(huán)境偏差的影響較小。寧鄉(xiāng)豬的變異系數(shù)較小，產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、初生重、泌乳力、斷奶重等性狀的變異系數(shù)較大。寧鄉(xiāng)豬毛色是品種特征和遺傳穩(wěn)定性的標(biāo)志;與瘦肉量相關(guān)系數(shù)最高的是后腿重。研究發(fā)現(xiàn)TLR6基因片段MspI酶切位點(diǎn)的兩種等位基因T/C的頻率分別為0.186/0.814，TT基因型個(gè)體顯著影響4月齡體質(zhì)量性狀，TT基因型4月齡體質(zhì)量比CC型高25.92%;TT基因型個(gè)體顯著影響45日齡體質(zhì)量、6月齡體質(zhì)量、體長和胸圍性狀，TT基因型45日齡體質(zhì)量比CC型高12.46%，結(jié)果提示寧鄉(xiāng)豬TLR6基因不同基因型對生長性狀有著重要的影響，是寧鄉(xiāng)豬育種應(yīng)用中的一個(gè)潛在遺傳標(biāo)記。

2實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究的優(yōu)點(diǎn)研究顯示靈長類、犬、貓等在動物實(shí)驗(yàn)研究中受到倫理限制，而豬被認(rèn)為是研究人類疾病最合適的實(shí)驗(yàn)動物。既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又克服了同種器官的短缺。豬心血管系統(tǒng)的解剖、生理特征和對致動脈粥樣硬化食物的反應(yīng)與人類高度一致，成為心血管疾病研究的標(biāo)準(zhǔn)模型動物;豬腎臟的解剖和生理功能幾乎是人類的復(fù)制品;豬也是皮膚和整形外科手術(shù)、皮膚燒傷等較理想的模型動物;小型豬還是皮膚黑色素瘤研究的首選實(shí)驗(yàn)動物。剛出生的或剖腹產(chǎn)得到的仔豬，是進(jìn)行抗原抗體反應(yīng)很好的模型動物，小型豬也是人類異種移植理想的組織、器官來源，可作為異種移植排斥反應(yīng)的模型。

2.2實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用最近研究發(fā)現(xiàn)原代寧鄉(xiāng)豬與其第一代仔豬13項(xiàng)血液生理指標(biāo)如白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血紅蛋白、紅細(xì)胞積壓及部分血液生化指標(biāo)如總膽紅素、尿素氮、總蛋白等有顯著性差異，為寧鄉(xiāng)豬實(shí)驗(yàn)動物化研究提供了參考數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬與人N-乙酰谷氨酸合成酶氨基酸序列同源性高達(dá)93.2%，與小鼠同源性達(dá)90.76%，為內(nèi)源性精氨酸的營養(yǎng)調(diào)節(jié)提供一個(gè)新的途徑。趙拴平等發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬的總蛋白、三酰甘油、尿素氮、葡萄糖等血液生化指標(biāo)都處于人參考值范圍內(nèi)，堿性磷酸酶、總膽固醇均高于人參考值范圍。耿梅梅等還發(fā)現(xiàn)，門靜脈灌注葡萄糖可使寧鄉(xiāng)豬血糖短期升高，白蛋白、低密度脂蛋白及α-淀粉酶活性下降，經(jīng)機(jī)體代謝，上述指標(biāo)逐漸恢復(fù)，但尿素氮、高密度脂蛋白、堿性磷酸酶和乳酸脫氫酶的活性基本無變化。研究還發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬與瘦肉型豬相比有不同的代謝，包括脂肪生成、脂質(zhì)過氧化、能源利用和分區(qū)、蛋白質(zhì)和氨基酸代謝、胃腸道微生物的發(fā)酵，肥胖寧鄉(xiāng)豬可能是兒童肥胖研究的有用模型，也可能是研究動脈粥樣硬化、糖尿病有利模型。寧鄉(xiāng)豬完整線粒體基因組序列為有關(guān)遺傳機(jī)制的進(jìn)一步研究提供重要數(shù)據(jù)，但研究還表明寧鄉(xiāng)豬可能不宜作為異種移植的適當(dāng)供體。

3展望

第3篇

太赫茲波所處的“承前啟后”的獨(dú)特頻段使其具有很多獨(dú)特的性質(zhì)，包括高透性、低能性、指紋譜性以及相干性。高透性是指太赫茲對許多介電材料和非極性物質(zhì)具有良好的穿透性，可對不透明物體進(jìn)行透視成像，是X射線成像和超聲波成像技術(shù)的有效互補(bǔ);低能性，顧名思義是指太赫茲光子能量很低，只有4．1meV(毫電子伏特)，對人體級生物體十分安全;指紋譜性則是源于不同的分子對太赫茲的吸收及色散特性不同，形成特有的“指紋譜”，每一種物體都有其獨(dú)特的區(qū)別于其他物體的“指紋譜”;太赫茲是由相干電流驅(qū)動的偶極子振蕩或由相干的激光脈沖通過非線性光學(xué)差頻效應(yīng)產(chǎn)生的，因此具有相干性，用于太赫茲成像技術(shù)，可獲得更高的空間分辨率及更深的景深等，目前太赫茲顯微成像的分辨率已達(dá)到幾十微米。

2太赫茲在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用

太赫茲的上述特性使其在生物醫(yī)學(xué)工程的各個(gè)方面有著誘人的應(yīng)用前景。其應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:太赫茲生化檢測、太赫茲醫(yī)學(xué)成像診斷、太赫茲組織檢測、太赫茲治療以及太赫茲醫(yī)學(xué)通信。

2．1太赫茲生化檢測

利用太赫茲波對生物分子的靈敏度和特異性，將太赫茲技術(shù)用于研究生物分子的結(jié)構(gòu)和功能信息，可在分子層面上為疾病的診斷和治療提供理論依據(jù)。太赫茲生化檢測主要是對化學(xué)及生物大分子的檢測，太赫茲波能夠用來研究如范德華力或者分子間氫鍵作用力等生物分子間相鄰分子的弱作用力。太赫茲波對脫氧核糖核酸(DeoxyribonucleicAcid，DNA)構(gòu)形和構(gòu)象的變化非常敏感，也可以通過太赫茲光譜進(jìn)行基因分析或無標(biāo)記探測。許多學(xué)者都開展了這方面的研究。Grant等于1978年研究了太赫茲與氨基酸溶液的相互作用，通過分析證實(shí)了這種作用是介于分子振動和轉(zhuǎn)動模式之間的一種作用。Kutteruf等用太赫茲光譜技術(shù)對固態(tài)短鏈肽序列進(jìn)行了研究，研究表明在1～15THz光譜范圍內(nèi)包含了體系的很多光譜和結(jié)構(gòu)信息，如分子固相結(jié)構(gòu)和與序列相關(guān)的分子信息等。Arora等采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)，在水相中對通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)得到的DNA樣品進(jìn)行了無標(biāo)記定量檢測。Brucherseifer等通過時(shí)間分辨太赫茲技術(shù)證明了復(fù)數(shù)折射率取決于DNA的結(jié)合狀態(tài)。太赫茲生化檢測方面的研究尚處于起步階段，還有待加強(qiáng)，尤其是對不同生物大分子的太赫茲光譜特性建立相應(yīng)的特征譜庫是一項(xiàng)龐大而艱辛的工作，需要生化領(lǐng)域的學(xué)者加強(qiáng)相關(guān)的研究工作。

2．2太赫茲醫(yī)學(xué)成像診斷

太赫茲成像技術(shù)是太赫茲科學(xué)與技術(shù)中最具發(fā)展前景的方向之一。太赫茲成像作為一種新穎的成像方式在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用近年來備受青睞。太赫茲波在醫(yī)學(xué)研究中具有獨(dú)特的優(yōu)越性:對細(xì)胞間質(zhì)水有很高的敏感性;對人體無害;空間分辨率高，可達(dá)幾十微米，能夠很清晰的看到一些病變組織的病灶，結(jié)合一些微結(jié)構(gòu)器件可以得到高品質(zhì)的圖像。太赫茲成像的原理是將太赫茲波透過成像樣本后，其包含了樣品的復(fù)介電常數(shù)的空間分布信息強(qiáng)度和相位信息，將這些信息保存下來并進(jìn)行分析處理就可以得到樣品的圖像。從1995年Hu和Nuss首次提出逐點(diǎn)掃描式太赫茲時(shí)域光譜成像技術(shù)以來，一系列新的太赫茲成像技術(shù)相繼被提出，如太赫茲實(shí)時(shí)成像、太赫茲層析成像和太赫茲分子成像等。2002年Woodward等首先使用了太赫茲脈沖成像技術(shù)對基底細(xì)胞癌開展了體內(nèi)與體外的研究，利用不同組織對太赫茲波的吸收特性不同來區(qū)分健康組織和癌變組織。2007年Enatsu等利用THz－TDS系統(tǒng)對石蠟封裝的肝癌樣品開展了研究，在1．5THz頻率處選擇折射率和吸收系數(shù)進(jìn)行成像，得出癌變組織的密度小于健康組織，對太赫茲的折射率和吸收系數(shù)較小的結(jié)論。2008年Taylor等在直接檢測的基礎(chǔ)上使用反射脈沖太赫茲波成像系統(tǒng)對豬皮膚燒傷樣本成像，得到了高分辨率的圖像。2011年MiuraY等利用透射式成像技術(shù)，證明了在3．6THz頻率處對肝癌組織成像對比度較為顯著。目前太赫茲射線圖像分析的關(guān)鍵在于提高分析速度，提高太赫茲射線系統(tǒng)的性能(如低成本和便攜性)，加強(qiáng)相關(guān)圖像及信號處理技術(shù)如小波變換技術(shù)的研究。此外，隨著THz3－D(三維)立體成像技術(shù)的發(fā)展，在不久的將來在醫(yī)療中利用TCT(THz層析成像)替代現(xiàn)在的XCT(X射線層析成像)將成為可能。

2．3太赫茲組織檢測

太赫茲波的光子能量較低，是X射線光子能量的1%，此能量值低于各種化學(xué)鍵的鍵能。在太赫茲輻射下，被檢物質(zhì)不會因電離而破壞，因此非常適用于針對人體或其他生物樣品的活體檢查。另外，水對太赫茲輻射有極強(qiáng)的吸收，所以該輻射不會穿透人體的皮膚，對人體是非常安全的。Bennett等將反射式太赫茲成像和光譜技術(shù)應(yīng)用到眼科研究中，研究發(fā)現(xiàn)太赫茲反射率與角膜含水量近似成正比，反射率隨頻率的增大而單調(diào)遞減。Png等使用太赫茲光譜鑒別正常和患病的腦組織樣本。Sim等采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對人牙齒的琺瑯質(zhì)和牙本質(zhì)的特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)濕潤樣本對太赫茲的吸收率高于干燥樣本，研究為硬組織臨床應(yīng)用提供了重要信息。Wallace等對基底細(xì)胞癌18例體外樣本和5例活體樣本進(jìn)行了太赫茲脈沖成像，研究表明，癌變組織與正常組織的太赫茲譜圖性質(zhì)間存在差異。對于太赫茲組織檢測，首先要加強(qiáng)對于病理組織和正常生理組織的太赫茲光譜和太赫茲圖像的特征識別的研究;其次要深入研究不同組織不同水分含量對太赫茲波的吸收作用;此外，還要探索太赫茲活體組織檢測技術(shù)。

2．4太赫茲治療

太赫茲雖然光子能量很低，但作為一種電磁輻射，仍具有輻射效應(yīng)，可以為疾病治療提供理論依據(jù)。2002年Hadjiloucas等研究了酵母細(xì)胞在太赫茲輻射下的生長率問題，輻射參數(shù)為0．2～0．35THz和5．8mW/cm2，輻射時(shí)間30～150min不等，實(shí)驗(yàn)表明太赫茲輻射能夠促進(jìn)細(xì)胞生長，并且呈現(xiàn)出了一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2005年，Ostrovskiy等預(yù)測太赫茲輻射可能會加快燒傷修復(fù)，為證實(shí)假設(shè)，他們分別對表面燒傷和深度燒傷的病人進(jìn)行太赫茲輻射，輻射參數(shù)為0．15THz和0．03mW/cm2，每天進(jìn)行7～10次治療，每次15min，結(jié)果表明太赫茲輻射能夠加速外皮形成，縮短了皮膚的修復(fù)時(shí)間。2008年Kirichuck等首次對活體大鼠展開太赫茲生物效應(yīng)的研究，他們認(rèn)為太赫茲輻射能夠引起血小板的功能活動，并且與性別有關(guān)。Androvov和Kirichuk等采集了健康人和患有心絞痛的病人的全血，一組進(jìn)行太赫茲輻射，另一組作為參照組，輻射參數(shù)為0．24THz和1mW/cm2，輻射持續(xù)時(shí)間為15min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為太赫茲輻射組血黏度下降，紅細(xì)胞變形能力增加。2010年，Gerald等對人類皮膚的成纖維細(xì)胞展開了研究，他們將樣品置于溫度可控的箱體中，用2．52THz的氣體激光器進(jìn)行時(shí)間不等的照射，并用傳統(tǒng)的MTT法檢測照射后細(xì)胞活性，研究表明2．52THz的輻射對哺乳動物的細(xì)胞熱效應(yīng)顯著，因此可以用太赫茲熱效應(yīng)預(yù)測傳統(tǒng)的熱損傷模型。目前，用于涉及太赫茲治療的研究實(shí)驗(yàn)多為動物實(shí)驗(yàn)，相關(guān)的臨床試驗(yàn)還很有限，距離現(xiàn)實(shí)可用的臨床治療設(shè)備還有很長的路要走。

2．5太赫茲醫(yī)學(xué)通信

隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的不斷完善，醫(yī)學(xué)診斷數(shù)據(jù)的豐富，病歷信息數(shù)據(jù)庫的不斷增大，醫(yī)生在診斷病人病情的時(shí)候不但要根據(jù)現(xiàn)有的檢測診斷數(shù)據(jù)，還要參考病人的以往病歷，而現(xiàn)有的信息交互方式已經(jīng)逐漸無法滿足這龐大的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)的傳輸。太赫茲技術(shù)的出現(xiàn)，恰好可以解決這方面的困境。太赫茲通訊技術(shù)與微波通信相比太赫茲通訊的優(yōu)勢在于具有傳輸?shù)娜萘看螅l段比微波通信高出l至4個(gè)數(shù)量級，可提供高達(dá)10GB/s的無線傳輸速率;波束更窄，方向性更好;具有更好的保密性及抗干擾能力;由于太赫茲波波長相對更短，在完成同樣功能的情況下，天線的尺寸可以做得更小，其他的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也可以做得更加簡單、經(jīng)濟(jì)。太赫茲通訊技術(shù)與光通信相比其優(yōu)勢在于光子能量低，大概是光子能量的1/40，能量效率更高;具有很好的穿透沙塵、煙霧的能力，可以在更加惡略的環(huán)境下保證通信的可靠性。這對于極端環(huán)境下的醫(yī)療通信如戰(zhàn)地醫(yī)院、邊遠(yuǎn)山區(qū)醫(yī)療救助等條件下的通信具有無可比擬的優(yōu)勢。因此，發(fā)展太赫茲通訊技術(shù)對于醫(yī)院信息化建設(shè)乃至遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展都將是一個(gè)極大的助力。目前，太赫茲通信在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用尚無相關(guān)報(bào)道，主要是因?yàn)樘掌澩ㄐ偶夹g(shù)本身尚處于初級階段，但是相關(guān)的試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)有所發(fā)展。2004年，KleineOT等首次采用室溫半導(dǎo)體太赫茲調(diào)制器通過太赫茲通信信道發(fā)送聲音信號，用經(jīng)改進(jìn)的常規(guī)太赫茲時(shí)域光譜裝置，在75MHz寬帶的太赫茲脈沖序列上傳送25kHz的信號。同年，LiuTA等利用光導(dǎo)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了模擬音頻信號通信實(shí)驗(yàn)。2004年，日本NTT公司的T．Nagatsuma等搭建了120GHz的亞太赫茲無線通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了10Gb/s的數(shù)據(jù)率。2005年，Mueller等描述了采用太赫茲波源和Schottky肖特基二極管調(diào)制器和探測器的寬帶寬通信數(shù)據(jù)鏈路。2008年，Braun-schweig太赫茲通信實(shí)驗(yàn)室在0．3THz頻率上成功實(shí)現(xiàn)6MHz帶寬模擬彩基帶信號的傳輸，實(shí)驗(yàn)距離超過22m。太赫茲通信技術(shù)發(fā)展的研究趨勢在于以下幾個(gè)方面:一是繼續(xù)研究高功率的太赫茲源;二是加強(qiáng)太赫茲波傳輸性能的研究;三是要研究合適太赫茲信道傳輸?shù)恼{(diào)制技術(shù)和調(diào)制器件;最后還要進(jìn)一步優(yōu)化高靈敏的太赫茲探測技術(shù)。此外，還要開展太赫茲通信技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用的前瞻性研究，為將來能夠成熟應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

3總結(jié)

第4篇

我鎮(zhèn)清泉村委會西爾村陳某養(yǎng)羊64只，其中羔羊18只，2008年5月2日中午放牧后，傍晚放牧回欄后，次日發(fā)現(xiàn)3只小羔羊右眼半閉合，紅腫，沒能引起注意。自5月5開始，5只小羔羊又發(fā)病，一個(gè)星期后，周圍10只羔羊全部發(fā)病。

2臨床癥狀

病羊一般會出現(xiàn)食量減少，精神不振，開始為一側(cè)眼睛羞明流淚，若治療不及時(shí)或控制不力，就會雙側(cè)眼睛羞明流淚，再發(fā)展就會出現(xiàn)眼瞼紅腫，閉合不良，并可出現(xiàn)膿性分泌物，使病眼粘連，呈閉合狀。病眼結(jié)膜檢查發(fā)現(xiàn)眼瞼結(jié)膜充血水腫，眼內(nèi)可見清稀或粘稠狀分泌物，隨著病程的延長，病眼角膜逐漸失去光澤，表面凸凹不平，呈白霧狀，后期白霧會覆蓋整個(gè)眼球。

3診斷及治療

根據(jù)流行病學(xué)和臨床癥狀，診斷為羔羊傳染性角膜結(jié)膜炎，采用下列方法進(jìn)行防治

3.1對羔羊圈舍進(jìn)行清潔處

圈舍四周開窗使空氣對流，勤清理糞便，用石灰消毒圈舍，加高墊床。

3.2藥物治療

先用0.9%NaCl把眼內(nèi)分泌物沖洗干凈，然后用青霉素和漣霉素滴眼，其中滴眼液中含青霉素和漣霉素分別為5000U/ML和5000/μg，每日滴3—6次。

3.3羊順氣孔插枝治療有特效

3.4自血療法

對一些病情比較重的羔羊，在運(yùn)用青霉素和漣霉素滴眼的同時(shí)，可在病羊頸靜脈采血后，迅速注入到病眼眼瞼皮下組織2ML（動作要快，防止血液凝固），隔3日1次，連用3次即可。一般24小時(shí)后癥狀減輕，分秘物減少，痊愈羊患眼無痕跡，視覺正常，全部治療好。

4小結(jié)

第5篇

1.1模型準(zhǔn)備

首先要了解實(shí)際背景，尋找內(nèi)在規(guī)律，形成一個(gè)比較清晰的輪廓，提出問題。

1.2模型假設(shè)

在明確目的、掌握資料的基礎(chǔ)上，抓住問題的本質(zhì)，舍棄次要因素，對實(shí)際問題做出合理的簡化假設(shè)。

1.3模型建立

在所作的假設(shè)條件下，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法去刻畫變量之間的關(guān)系，得出一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，即數(shù)學(xué)模型。原則上，在能夠達(dá)到預(yù)期效果的基礎(chǔ)上，選擇的數(shù)學(xué)方法應(yīng)越簡單越好。

1.4模型求解

建模后要對模型進(jìn)行分析、求解，求解會涉及圖解、定理證明及解方程等不同數(shù)學(xué)方法，有時(shí)還需用計(jì)算機(jī)求數(shù)值解。

1.5模型分析、檢驗(yàn)、應(yīng)用模型的結(jié)果

應(yīng)當(dāng)能解釋已存的現(xiàn)象，處理方法應(yīng)該是最優(yōu)的決策和控制方案，所以，對模型的解需要進(jìn)行分析檢驗(yàn)。把求得的數(shù)學(xué)結(jié)果返回到實(shí)際問題中去，檢驗(yàn)其合理性。如果理論結(jié)果符合實(shí)際情況，那么就可以用它來指導(dǎo)實(shí)踐，否則需再重新提出假設(shè)、建模、求解，直到模型結(jié)果與實(shí)際相符，才能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。總之，數(shù)學(xué)建模是一項(xiàng)富有創(chuàng)造性的工作，不可能用一些條條框框的規(guī)則規(guī)定的十分死板，只要是能夠做到全面兼顧、能抓住問題的本質(zhì)、最終檢驗(yàn)結(jié)果合理，都是一個(gè)好的數(shù)學(xué)模型。

2數(shù)學(xué)建模在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

2.1DNA序列分類模型

DNA分子是遺傳信息存儲的基本單位，許多生命科學(xué)中的重大問題都依賴于對這種特殊分子的深入了解。因此，關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)與功能的問題，成為二十一世紀(jì)最重大的課題之一。DNA序列分類問題是研究DNA分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它常用的方法是聚類分析法。聚類分析是使用數(shù)據(jù)建模簡化數(shù)據(jù)的一種方法，它將數(shù)據(jù)分成不同的類或者簇，同一個(gè)簇中的數(shù)據(jù)有很大的同質(zhì)性，而不同的簇中的數(shù)據(jù)有很大的相異性。在對DNA序列進(jìn)行分類時(shí)，需首先引入樣品變量，比如說單個(gè)堿基的豐度、兩堿基豐度之比等；然后計(jì)算出每條DNA序列的樣品變量值，存入到向量中；最后根據(jù)相似度度量原理，計(jì)算出所有序列兩兩之間的Lance與Williams距離，依據(jù)距離的遠(yuǎn)近進(jìn)行分類。對于模型的好壞，可選取已知分類的DNA序列進(jìn)行檢驗(yàn)，若按照該模型做出的分類與已知分類相符，則模型可取，反之則需調(diào)試樣本變量，直到取得滿意的結(jié)果為止。

2.2傳染病模型

為了能定量的研究傳染病的傳播規(guī)律，人們建立了各種類型的模型來預(yù)測、控制疾病的發(fā)生發(fā)展，比如說，SI模型（適用于患病后難以治愈）、SIS模型（適用于患病者治愈后不具有免疫力）、SIR模型（適用于患病者治愈后具有終身免疫力）、SIRS模型（適用于患病者治愈后具有暫時(shí)免疫力）等。這里以SIR模型為例來做具體地說明。假設(shè)不考慮人口的出生、死亡、流動等因素，設(shè)總?cè)丝谑冀K保持一個(gè)常數(shù)N，記t時(shí)刻的易感染者、已感染者和已恢復(fù)者的人數(shù)分別為S(t)、i(t)和r(t)，則可建立下面的三房室模型：

2.3療效評價(jià)模型

對于同一種疾病，醫(yī)生根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)的不同往往會制定出不同的治療方案，而每種方案的經(jīng)濟(jì)成本不同并且會產(chǎn)生不同程度的副作用，因此合理評價(jià)其療效就有著重要的意義。目前常用的療效評價(jià)模型有多元非線性回歸模型、模糊評價(jià)模型、灰色關(guān)聯(lián)度模型以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。不論哪種模型都需要先確定評價(jià)參數(shù)，所謂評價(jià)參數(shù)指的是以什么來衡量療效，如在艾滋病療效評價(jià)中，可采用CD4的濃度、HIV的濃度或是CD4與HIV濃度的比值來衡量療效的好壞。而選取模型時(shí)，只要它能把樣品的綜合療效客觀真實(shí)的體現(xiàn)出來，都是有效的。

3結(jié)束語

第6篇

根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點(diǎn)，通過開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子類綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電子類課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化和實(shí)踐創(chuàng)新。圍繞生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，以實(shí)踐創(chuàng)新作為綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，將具體的綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拆分后分布于各門電子類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生在各門課程的實(shí)驗(yàn)中通過不斷積累，最后完成給定的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。主要內(nèi)容包括：改革教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容，提出相適應(yīng)的實(shí)踐內(nèi)容,建立有利于提高學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)模式。該改革對促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

（1）只有精心確立具有生物醫(yī)學(xué)工程特色的電子實(shí)踐內(nèi)容和設(shè)備

才能使學(xué)生了解所學(xué)知識的用武之地，更好地激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，將所學(xué)理論與專業(yè)實(shí)際有機(jī)結(jié)合，提高專業(yè)知識的應(yīng)用力，使學(xué)生能真正掌握生物醫(yī)學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（2）只有建立科學(xué)合理的教學(xué)模式

才能培養(yǎng)具有合理知識結(jié)構(gòu)、基本工程意識、較高專業(yè)技能和較強(qiáng)創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。具體的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子類綜合實(shí)驗(yàn)，包括前期各個(gè)模塊的制作和后期系統(tǒng)調(diào)試兩個(gè)階段。其中，前期模塊制作融于各門電子類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求各門任課老師結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和綜合實(shí)驗(yàn)題目，確定各自課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為綜合實(shí)驗(yàn)的一部分，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的制作；后期的系統(tǒng)調(diào)試則由綜合實(shí)驗(yàn)這門課完成，要求學(xué)生組合前期的各個(gè)模塊，完成綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，任課老師根據(jù)學(xué)生完成情況給成績。

2基于心電信號采集的電子類綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)

人體心電采集涉及多門課程，如生物醫(yī)學(xué)傳感器、模擬電子技術(shù)、數(shù)字信號處理、單片機(jī)以及C語言等。在以上各門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生完成心電采集各部分的制作，各門課程老師根據(jù)學(xué)生各個(gè)模塊的制作情況給這一門課程的實(shí)驗(yàn)成績。根據(jù)本校生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，從二年級開始，在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課中告訴學(xué)生本次電路設(shè)計(jì)的目的：心電信號采集系統(tǒng)中的放大模塊制作。給出心電采集放大電路的性能指標(biāo)：頻帶范圍0.05～200Hz，放大倍數(shù)60dB，共模抑制比80dB，輸入阻抗>100M歐姆，輸出電壓0-5V。學(xué)生根據(jù)以上指標(biāo)，參考模擬電子技術(shù)課程內(nèi)容采用運(yùn)算放大器搭建、調(diào)試電路。以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以作為模擬電子技術(shù)試驗(yàn)課的2-3次試驗(yàn)課內(nèi)容。類似的，在三年級的微機(jī)原理課程實(shí)驗(yàn)中，首先告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)康模盒碾娦盘柌杉到y(tǒng)中的單片機(jī)控制模塊制作。要求學(xué)生在單片機(jī)MSP430上通過C語言編程，控制A/D轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)0-5V電壓的實(shí)時(shí)采集，主要任務(wù)包括制作MSP430單片機(jī)模塊，編程msp430片內(nèi)8位A／D模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集0-5V正弦信號（轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs），以上內(nèi)容作為3-4次微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。對數(shù)值化后的心電信號進(jìn)行頻域和時(shí)域分析，可以安排在三年級課程的數(shù)字信號處理課程實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生通過matlab編程實(shí)現(xiàn)根據(jù)采集的心電信號計(jì)算出心率值；同樣是三年級課程的生物醫(yī)學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)則要求學(xué)生，整合前面自己設(shè)計(jì)的電路及程序，采集真實(shí)的人體心電信號，顯示心電波性和心率值。一個(gè)完整的心電采集裝置制造過程歷時(shí)2個(gè)學(xué)期，整個(gè)心電采集系統(tǒng)制作、調(diào)試完成后，老師給一個(gè)成績作為綜合實(shí)驗(yàn)這門課程的成績。為本校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生最后制作的心電采集系統(tǒng)。總之，通過將心電采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)分散到多門課程中，學(xué)生循序漸進(jìn)的完成心電采集相關(guān)電路的搭建，編寫、調(diào)試心電信號處理程序，實(shí)現(xiàn)人體心電采集實(shí)驗(yàn)的要求，學(xué)生在此次心電采集綜合實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出很高的積極性。

3結(jié)語

第7篇

1資料和方法

1.1一般資料

本研究選取本校2014級中醫(yī)八年制專業(yè)的138名學(xué)生作為PBL教學(xué)研究對象，授課教材使用中醫(yī)藥出版社《生物化學(xué)》第7版唐炳華主編教材，

1.2教學(xué)方法

目前我校針對中醫(yī)專業(yè)特點(diǎn)，將中醫(yī)專業(yè)生物化學(xué)授課內(nèi)容整體優(yōu)化后劃分為三大版塊，即物質(zhì)化學(xué)、物質(zhì)代謝和肝膽生化與疾病。物質(zhì)代謝版塊包括生物氧化、糖代謝、脂類代謝、氨基酸代謝四個(gè)部分。肝膽生化與疾病是第三版塊。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，全程展開PBL教學(xué)有一定的困難。因此，我們結(jié)合中醫(yī)專業(yè)特點(diǎn)，精選適合PBL教學(xué)的物質(zhì)代謝版塊和肝膽生化與疾病版塊內(nèi)容，選擇合適的臨床病例，在課堂中以微視頻形式播放并講解相關(guān)的具體臨床病例情況并提供患者資料，要求學(xué)生針對此患者基本情況，利用網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，分組討論疾病的可能發(fā)病機(jī)制、目前中、西醫(yī)臨床治療方案，并比較不同臨床治療方案之間的優(yōu)劣，以促進(jìn)學(xué)生從分析解決臨床問題的角度理解生物化學(xué)物質(zhì)代謝和肝膽生化版塊授課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。例如：采用微課小視頻在課堂展示以物質(zhì)代謝紊亂引起的疾病如脂肪肝、多并發(fā)癥糖尿病、動脈粥樣硬化、膽結(jié)石和黃疸等疾病相關(guān)的臨床病例，要求學(xué)生針對上述疾病從生物化學(xué)知識角度討論疾病發(fā)生的機(jī)制及目前中、西醫(yī)臨床治療方案，促進(jìn)中醫(yī)八年制學(xué)生從物質(zhì)代謝角度理解并討論疾病發(fā)生的具體機(jī)制以及中西醫(yī)治療差異，培養(yǎng)他們分析、解決臨床問題的能力。

2評價(jià)和分析

PBL教學(xué)效果學(xué)生以小組為單位在固定的時(shí)間內(nèi)對課堂中提到的問題，每組出一名學(xué)生代表回答問題。學(xué)生通過多種途徑如電子版教材、網(wǎng)絡(luò)精品課程視頻、網(wǎng)絡(luò)微課、慕課教學(xué)平臺、手機(jī)移動百度搜索等搜集資料，進(jìn)行分組討論并在課堂中搶答積極討論。鑒于課時(shí)的關(guān)系，有些復(fù)雜問題留給學(xué)生放在課后討論。授課老師針對學(xué)生在討論過程中出現(xiàn)的帶有共性的問題進(jìn)行講解，并結(jié)合授課內(nèi)容強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)、難點(diǎn)。在整個(gè)過程中，教師應(yīng)把控課堂討論氣氛，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。在學(xué)生回答問題方面，結(jié)合目前我校實(shí)施的形成性評價(jià)考核進(jìn)行評價(jià)。學(xué)生的形成性評價(jià)考核成分由期末考試成績(70%)、平時(shí)成績(20%)和實(shí)驗(yàn)成績(10%)三部分構(gòu)成。平時(shí)成績占20分(由課堂討論回答問題情況構(gòu)成)。在PBL教學(xué)模式中，每組學(xué)生在回答問題方面的表現(xiàn)是平時(shí)成績的組成部分。對于回答問題較好的每組同學(xué)給予更高的平時(shí)成績。同時(shí)，教師對學(xué)生回答問題情況(問題回答的正確性，問題回答的深度和廣度)進(jìn)行點(diǎn)評，引導(dǎo)學(xué)生反思在解決和分析問題的過程中存在的不足。通過反思做出總結(jié)，鞏固自己學(xué)到的知識。同時(shí)，也可讓學(xué)生在課后整理自己以及本組在討論過程中出現(xiàn)的問題、錯(cuò)誤。教師根據(jù)學(xué)生在討論中的表現(xiàn)做出客觀的評定。當(dāng)然，在PBL教學(xué)過程中，教師也可根據(jù)學(xué)生的反饋發(fā)現(xiàn)自己的不足，從而進(jìn)一步拓寬自己的知識面，作出及時(shí)而有效的調(diào)整，使教和學(xué)雙方面同時(shí)得到提高。采用PBL教學(xué)方法實(shí)施教學(xué)后，筆者對參加PBL教學(xué)的中醫(yī)班學(xué)生發(fā)放問卷調(diào)查進(jìn)行效果評價(jià)。調(diào)查內(nèi)容包括臨床問題分析能力、自主學(xué)習(xí)能力，對生物化學(xué)授課內(nèi)容的理解能力，對本課程的學(xué)習(xí)興趣、師生互動、課堂氣氛、學(xué)習(xí)的積極性和主動性、學(xué)習(xí)思路開拓、知識的記憶能力等方面。此問卷主要評測中醫(yī)八年制學(xué)生對生物化學(xué)課程物質(zhì)代謝相關(guān)知識的掌握及對PBL教學(xué)方法在中醫(yī)八年制生物化學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)施的合適度等，共發(fā)放調(diào)查問卷138份，回收138份，應(yīng)答率100%。調(diào)查的具體結(jié)果見表1。從以上問卷調(diào)查結(jié)果看出，在中醫(yī)八年制生物化學(xué)教學(xué)中實(shí)施PBL教學(xué)法，82.60%學(xué)生認(rèn)為提高了他們對生物化學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，85.50%學(xué)生認(rèn)為PBL教學(xué)增強(qiáng)了他們對生物化學(xué)授課內(nèi)容的理解，80.43%學(xué)生認(rèn)為PBL教學(xué)提高了他們對生物化學(xué)授課內(nèi)容的記憶能力。此外，調(diào)查結(jié)果還顯示PBL教學(xué)活躍了中醫(yī)班生物化學(xué)課堂氣氛，在結(jié)合臨床疾病發(fā)病機(jī)制和治療方案基礎(chǔ)上提高了中醫(yī)八年制學(xué)生分析和解決臨床問題能力。PBL教學(xué)開拓了學(xué)生思維，使學(xué)生在分析主觀題時(shí)思路更廣闊，能夠引用其他學(xué)科知識，體現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合能力，尤其是在培養(yǎng)中醫(yī)學(xué)生臨床思維能力、綜合分析能力和探索創(chuàng)新精神方面。

3討論

PBL教學(xué)法的特色是以問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為中心，以具體病例為切入點(diǎn)提出問題，以討論這些問題為手段來激發(fā)和啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生臨床思維能力[3-4]。在中醫(yī)八年制生物化學(xué)PBL教學(xué)模式中，教師在課堂中采用微視頻展示相關(guān)病例情況，介紹患者的具體情況并提出問題，學(xué)生圍繞教師提出的問題，利用當(dāng)今發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行深入思考并展開討論。針對學(xué)生回答問題的積極程度和準(zhǔn)確度，以給予平時(shí)成績的形式對學(xué)生回答問題的表現(xiàn)情況進(jìn)行形成性評價(jià)。通過結(jié)合PBL教學(xué)方式，在中醫(yī)八年制班級中以討論形式講授物質(zhì)代謝與疾病相關(guān)內(nèi)容，充分調(diào)動學(xué)生積極性，在中醫(yī)班形成了輕松愉悅的生物化學(xué)學(xué)習(xí)氛圍。調(diào)查報(bào)告結(jié)果還顯示，PBL教學(xué)促進(jìn)中醫(yī)專業(yè)學(xué)生對物質(zhì)代謝中復(fù)雜代謝途徑知識的理解和掌握，提高了學(xué)生臨床思維和綜合分析能力，有利于培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代的創(chuàng)新性的卓越中醫(yī)人才。例如：教師通過以臨床真實(shí)病例為出發(fā)點(diǎn)引導(dǎo)中醫(yī)八年制學(xué)生對“不同類型糖尿病發(fā)病機(jī)制和中醫(yī)臨床治療策略”和“肝性腦病的發(fā)病機(jī)制和中醫(yī)臨床治療策略”等問題進(jìn)行思考和分析，從分析臨床問題角度充分挖掘中醫(yī)八年制學(xué)生臨床思維潛能。盡管PBL教學(xué)提高了中醫(yī)八年制學(xué)生臨床思維和生物化學(xué)教學(xué)效果，但是在順利開展需要解決以下問題。首先，教師應(yīng)結(jié)合理論知識精選臨床病例，學(xué)生應(yīng)對物質(zhì)代謝授課內(nèi)容十分熟練，并配合老師積極查閱相關(guān)資料熟悉臨床疾病發(fā)病機(jī)制和臨床治療方案，才具備解決和分析臨床問題能力。其次，在中醫(yī)八年制班級生物化學(xué)中實(shí)施PBL教學(xué)，要求教師掌握豐富的中醫(yī)中藥理論知識和臨床經(jīng)驗(yàn)，具備一定的中醫(yī)中藥知識背景，憑臨床和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來分析教學(xué)內(nèi)容，密切聯(lián)系臨床病例。再次，教師還應(yīng)掌握醫(yī)學(xué)最新發(fā)展動態(tài)，密切關(guān)注臨床疾病發(fā)病動態(tài)和各種臨床治療方案，將生物化學(xué)代謝知識領(lǐng)域的最新研究成果與中醫(yī)臨床疾病防治緊密結(jié)合，才能對學(xué)生給予正確引導(dǎo)，保證教學(xué)活動順利進(jìn)行。

作者:陶懷 張波 周賽男 宋嵐 胡梅 單位:湖南中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室

參考文獻(xiàn)

[1]宋嵐，胡梅，張波，等.在中醫(yī)學(xué)臨床拔尖班生物化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)的探討[J].科教文匯，2016（19）:73-74.

[2]張麗娜，金國琴，張學(xué)禮，等.提高中醫(yī)藥院校生物化學(xué)教學(xué)質(zhì)量有效途徑的探索[J].上海中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，29(2):8-10.

第8篇

采用調(diào)查問卷和理論考核成績來評價(jià)教學(xué)效果。理論考核分兩次，一次是針對CMT教學(xué)內(nèi)容在對照組和實(shí)驗(yàn)組展開測驗(yàn)，題型包括選擇題、填空題、問答題和綜合題。前三種題型主要考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，共80分，綜合題一道，分值為20分，目的是考察學(xué)生分析問題及綜合運(yùn)用知識解決問題的能力。第二次是面向全校2011級學(xué)生的期末理論考核，均是傳統(tǒng)考試題型，總分100分，主要考察學(xué)生對書本內(nèi)容的掌握情況。1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析處理兩次的理論成績，數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用u檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1調(diào)查問卷分析

調(diào)查全部在實(shí)驗(yàn)組學(xué)生中展開，共匿名發(fā)放問卷100份，回收100份，回收率100%。結(jié)果表明，CMT的引入讓學(xué)生明白了基礎(chǔ)知識在臨床中的運(yùn)用，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，更重要的是提高了他們對知識的融會貫通能力，這正是應(yīng)試教育下的學(xué)生最缺乏的學(xué)習(xí)能力之一，見表1。

2.2理論成績分析

由表2得知，在CMT教學(xué)內(nèi)容測試中實(shí)驗(yàn)組對基礎(chǔ)知識的掌握程度明顯優(yōu)于對照組（u=2.48，p＜0.05），說明CMT教學(xué)法提高了實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了他們的求知欲，培養(yǎng)了其學(xué)習(xí)能力和方法，從而對基礎(chǔ)知識掌握地更加牢固，表3的期末理論考試成績亦證實(shí)了這一點(diǎn)（u=3.72，p＜0.01）。在綜合能力測試方面，實(shí)驗(yàn)組同樣表現(xiàn)優(yōu)秀，其綜合運(yùn)用知識分析和解決問題的能力明顯優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（u=10.2，p＜0.01）。

3討論

生物化學(xué)是一門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，起著承前啟后的作用，學(xué)好它可以幫助醫(yī)學(xué)生更好地掌握和理解臨床上各種疾病發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制及其治療原理，但因其知識點(diǎn)繁雜、枯燥，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺乏和效率低下，歷來被醫(yī)學(xué)生認(rèn)為是較難學(xué)習(xí)的課程之一[4]。對醫(yī)學(xué)生來說，沒有比臨床病例更能引起其學(xué)習(xí)興趣，因此我們將CMT引入生物化學(xué)教學(xué)，通過不斷摸索與實(shí)踐，取得了一定的效果，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下：

3.1教學(xué)案例的難度應(yīng)符合學(xué)生的綜合能力

典型性CMT要求的教學(xué)案例是從臨床搜集的真實(shí)的復(fù)雜病例[5]，對于醫(yī)學(xué)知識掌握甚少的大一學(xué)生來說，即使在教師引導(dǎo)下也很難就復(fù)雜的臨床病例做出準(zhǔn)確的分析，最終必然會因?yàn)槌鰧W(xué)生的學(xué)習(xí)能力而使教改流于形式。鑒于此，我們所采用的病例都是授課教師根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況和教學(xué)內(nèi)容自己編寫的，擯棄了過多的干擾因素，適當(dāng)降低案例的難度，同時(shí)保證其真實(shí)度和有效性。此外，為了提高教學(xué)質(zhì)量，對需要教科書以外知識較多的病例，我們同時(shí)指定相應(yīng)的參考書，減輕了學(xué)生的課下負(fù)擔(dān)。實(shí)踐表明，以上措施使得大部分學(xué)生均能參與課堂教學(xué)，課堂氣氛活躍。

3.2CMT盡量不要在新授課中引入

目前的文獻(xiàn)資料顯示，CMT在臨床課程中均是在新授課中應(yīng)用，先由學(xué)生課下預(yù)習(xí)、自學(xué)或者查閱資料來分析問題，課上在教師的指導(dǎo)下通過問題的一步步解決來學(xué)習(xí)新知識。我們開始也借鑒上述方法，但遺憾地發(fā)現(xiàn)，有能力參與課堂教學(xué)的學(xué)生甚少，教學(xué)氣氛慘淡。我們轉(zhuǎn)而在學(xué)完相關(guān)章節(jié)后引入臨床病例，將其中的知識點(diǎn)甚至是已學(xué)的跨課程知識融入到教學(xué)病例中，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力和臨床思維能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的興趣和靶向性。這才是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程引入CMT教學(xué)的主要目的。表1的調(diào)查問卷結(jié)果同樣證明了這一點(diǎn)。

3.3教師的綜合素質(zhì)決定了CMT教學(xué)質(zhì)量

第9篇

由于篇幅限制，本文下面著重介紹聚合物納米藥物。迄今為止，用于納米藥物輸送的載體主要是聚合物［12］。因?yàn)榫酆衔镏饕幸韵聝?yōu)點(diǎn)：分子量大，由于EPR效應(yīng)，作為載體能使藥物在病灶部位停留較長時(shí)間，延長療效。可通過調(diào)節(jié)聚合物物理化學(xué)性能和自身降解而達(dá)到緩釋或控釋藥物的目的。易功能化，可把一些具有靶向作用或控釋功能的組分鍵合在聚合物粒子表面。可調(diào)控的生物降解性，避免藥物釋放后聚合物載體材料在人體器官聚積，產(chǎn)生毒副作用。（1）聚合物鍵合藥物。聚合物鍵合藥物又稱為聚合物前藥，它們的生物活性取決于鍵合的小分子藥物是否能夠在病變區(qū)被及時(shí)釋放出來。傳統(tǒng)的小分子化療藥物在給藥過程中遇到許多問題，如在水中溶解性和穩(wěn)定性較差、體內(nèi)迅速清除、毒副作用大等。聚合物鍵合藥物采用化學(xué)橋聯(lián)穩(wěn)定藥物分子，將小分子藥物以可降解的化學(xué)鍵鍵合到聚合物骨架上，可以有效避免納米顆粒在體內(nèi)循環(huán)過程中不必要的藥物泄露，而通過不同的化學(xué)鍵的選擇，特別是那些對病變局部環(huán)境敏感的化學(xué)鍵，比如pH和酶敏感化學(xué)鍵，可以實(shí)現(xiàn)在腫瘤組織或腫瘤細(xì)胞內(nèi)的可控釋放，這使得其相對于通過物理相互作用包載型的納米藥物更加具有優(yōu)勢。常見的聚合物骨架包括聚乙二醇（PEG）、聚谷氨酸（PGA）、聚N-（2-羥丙基）甲基丙烯酰胺（HPMA）。Duncan等研發(fā)了一系列HPMA抗腫瘤鍵合藥物，目前正在進(jìn)行臨床I、II期研究。化療藥物是以Gly-Phe-Leu-Gly鍵合到聚合物骨架上。通過細(xì)胞內(nèi)溶酶體的酶解作用，鍵合的抗腫瘤藥物可以被有效地釋放出來，達(dá)到了細(xì)胞內(nèi)給藥的要求［13］。再比如將galactose鍵合到聚合物骨架上可以有效地增加這些納米藥物的肝靶向性［14］。（2）聚合物-蛋白質(zhì)結(jié)合體：聚乙二醇和多糖經(jīng)常用于制備蛋白質(zhì)高分子共價(jià)結(jié)合體。獲FDA批準(zhǔn)可在臨床上使用的聚合物-蛋白質(zhì)結(jié)合體大多數(shù)是由聚乙二醇制備的（PEGylation）。PEGylation可增加蛋白質(zhì)的水溶性和穩(wěn)定性，又可降低其相應(yīng)的免疫原和抗原性，從而延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)半衰期［15，16］。如羅氏公司生產(chǎn)的PEGasys（PeginterferonAlfa-2a）可以使干擾素在血清中的半衰期提高50-70倍［17］。高分子蛋白質(zhì)結(jié)合體的制備方法有：帶有功能基團(tuán)的高分子鏈與蛋白質(zhì)活性部位直接連接；將與蛋白質(zhì)具有特異結(jié)合作用的分子首先與高分子以共價(jià)鍵結(jié)合，而后實(shí)現(xiàn)高分子與蛋白質(zhì)的特異性結(jié)合。目前關(guān)注的熱點(diǎn)之一是對于具有治療作用的蛋白質(zhì)和催化功能的酶等生物特異性蛋白質(zhì)，與高分子結(jié)合后如何保持其生物功能的問題。（3）RNA納米顆粒：在藥物開發(fā)史上，化學(xué)藥物和蛋白質(zhì)藥物已出現(xiàn)，RNA藥物或以RNA為目標(biāo)的藥物將是藥物開發(fā)的第三個(gè)里程碑。RNA是由腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）構(gòu)成的一種核糖核酸高分子.與Watson-Crick的DNA堿基配對（A-T，G-C）的雙螺旋鏈的結(jié)構(gòu)不同，RNA的二級結(jié)構(gòu)里經(jīng)常出現(xiàn)一些非傳統(tǒng)的堿基配對如環(huán)環(huán)相互作用。通過底端向上的“自組裝”技術(shù)，包括模板法和非模板法，RNA分子可以構(gòu)建種類繁多的和具有生物功能的納米結(jié)構(gòu)。RNA納米治療劑的獨(dú)特之處在于，其支架、配體和治療劑都是由RNA組成，由于其均勻的納米級尺寸、良好的生物相容性、低毒性和目標(biāo)特異性，使其有利于在活的機(jī)體內(nèi)應(yīng)用而不會在正常器官內(nèi)積累［18］，為癌癥的治療提供了參考意見。郭培宣等人于1986年構(gòu)建phi29DNA組裝馬達(dá)，是至今所能構(gòu)建最強(qiáng)大的生物馬達(dá)。1987年郭等人［19，20］報(bào)道了phi29噬菌體中由pRNA（packagingribonucleicacid，簡稱pRNA）驅(qū)動的納米馬達(dá)。該納米馬達(dá)的功能是包裹DNA并將DNA運(yùn)送到病毒衣殼中，ATP為這種RNA馬達(dá)提供能量。隨后，郭的研究團(tuán)隊(duì)證明pRNA分子可以經(jīng)過改造構(gòu)建成二聚體、三聚體和六聚體的納米顆粒，從而開創(chuàng)了RNA納米技術(shù)［21，22］。利用此技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一系列多功能RNA納米治療劑，可用于靶向治療腫瘤，且不會損傷正常組織。例如［23-26］，利用重新改變結(jié)構(gòu)的RN段攜帶多達(dá)4個(gè)治療和診斷模塊構(gòu)建出了超穩(wěn)定的X形RNA納米顆粒。這些RNA納米顆粒可納入沉默基因的小干擾RNA，調(diào)控基因表達(dá)的micro-RNA，靶向癌細(xì)胞的核酸適體，或是能夠催化化學(xué)反應(yīng)的核酶［27］。（4）固體聚合物納米粒子。其制備方法包括單體聚合成聚合物納米粒子和聚合物后分散自組裝形成固體納米粒子。常見聚合物載體有聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚（乳酸-乙醇酸），以及天然大分子如殼聚糖和白蛋白等。藥物通過物理吸附或化學(xué)鍵合方法引入載體。Abraxane是第一個(gè)獲FDA批準(zhǔn)的聚合納米粒子藥物，用于乳腺癌、肺癌和胰腺癌的治療，由白蛋白納米粒子和鍵合的paclitaxel組成，尺寸約130nm［28］。聚合納米粒子作為藥物載體除需具備生物相容性和生物降解性之外，單分散性要好。將納米粒子表面接枝PEG可有效增強(qiáng)分散性和在體內(nèi)的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，研發(fā)多功能納米粒子以便提高靶向性也是當(dāng)今研究的一個(gè)熱點(diǎn)。（5）聚合物納米膠束。常見小分子表面活性劑形成的膠束穩(wěn)定性較差，不適于藥物運(yùn)輸。而聚合物納米膠束，具有載藥量高、載藥范圍廣、穩(wěn)定性好，體內(nèi)滯留時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)［29，30］。常用于難溶性藥物、大分子藥物及基因治療藥物的載體，還可實(shí)現(xiàn)靶向給藥，具有廣泛的應(yīng)用前景。聚合物納米膠束通常是由具有親水部分和疏水部分的兩親嵌段共聚物在水中自組裝形成的納米級大小的核-殼型膠束，尺寸大約20-100nm。其中親水部分多由PEG組成，疏水部分多由聚乳酸、聚環(huán)氧丙烷、聚氨基酸組成。目前至少有6種聚合物納米膠束抗腫瘤藥物進(jìn)行臨床研究。納米藥物是具有巨大發(fā)展前景的新型藥物，其在醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展必將引起疾病診斷和治療的革命。目前，納米醫(yī)藥技術(shù)的基礎(chǔ)理論及納米藥物的制備工藝等還很不完善。基礎(chǔ)理論方面，人們對納米藥物在體內(nèi)的行為，包括組織分布、藥代動力學(xué)和藥效，以及它們與載體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能之間的相互關(guān)系，都缺乏深入和系統(tǒng)的研究；從制備工藝來講，制備工藝要求操作方便、成本低、易于工業(yè)化放大生產(chǎn)，產(chǎn)品性能要穩(wěn)定。因此，納米技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究還需做大量的工作。其未來發(fā)展方向是增強(qiáng)載藥量、提高靶向作用及控釋能力、降低超敏反應(yīng)［31］。

2納米生物醫(yī)用材料

納米生物醫(yī)用材料是納米材料與生物醫(yī)用材料的交叉，在人類康復(fù)工程中發(fā)揮重要作用。納米生物醫(yī)用材料將解決臨床對傷口敷料、人造皮膚、人造血管和組織工程支架、高性能組織修復(fù)、器官替換的迫切需求［32-34］，而且已顯示出巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。材料支架在組織工程中起著重要作用［35］。模仿天然的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)而制成的納米纖維生物可降解材料已開始應(yīng)用于組織工程的修復(fù)和再生。由于軟骨再生能力有限，軟骨組織工程領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義，特別是在治療老齡化社會日益流行的大關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎方面［36］。嵇偉平等采用塑性變形和化學(xué)處理方法在Ti6A14V合金上制得一種新型多孔納米晶體，通過體外實(shí)驗(yàn)研究了成骨細(xì)胞在納米Ti6A14V合金表面的黏附情況。結(jié)果表明，與普通鈦合金相比，納米表面鈦合金早期就能使成骨細(xì)胞偽足伸展良好，促進(jìn)成骨細(xì)胞緊密貼壁和早期融合，與細(xì)胞黏附相關(guān)的Integrinβ1的表達(dá)也高于普通鈦合金，為將納米技術(shù)應(yīng)用到人工關(guān)節(jié)等植入器械領(lǐng)域提供了新的方向［37］。還可以將納米骨材料［38］植入體內(nèi)填充各類型的骨缺損，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可生長出很多新生的骨細(xì)胞，所有填的納米骨材料，最后會降解消失，骨缺損部能完全被新生骨取代。目前醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合骨充填材料已投入市場，對骨缺損的恢復(fù)具有較好的作用。納米技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合，為醫(yī)學(xué)界提供了全新的思路，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已取得一定成果。但目前大多數(shù)研究還處于動物實(shí)驗(yàn)階段，仍需大量臨床試驗(yàn)予以證實(shí)，納米材料應(yīng)用的生物安全性也有待進(jìn)一步提高。這就要求生物醫(yī)學(xué)研究者與納米材料的研究人員合作需進(jìn)一步加強(qiáng)，制造出更先進(jìn)的生物醫(yī)用納米材料。

3納米診斷學(xué)

納米診斷學(xué)是納米生物技術(shù)在分子診斷中的應(yīng)用，對于發(fā)展個(gè)性化治療具有重要意義。目前納米生物技術(shù)在臨床診斷方面的研究主要集中在納米生物傳感器［39，40］和成像技術(shù)［41，42］、使用制造納米機(jī)器人在細(xì)胞水平上進(jìn)行維修，生物標(biāo)志物的提取及測定等［43，44］領(lǐng)域，以疾病的早期診斷和提高療效為目標(biāo)。

3.1體外生物分子檢測

超靈敏的生物分子檢測方法可以服務(wù)于臨床診斷［45，46］。由于待測分子含量很少，因此，對方法的檢測靈敏度有很高要求。納米材料特有的性質(zhì)可以極大地提高分子檢測的靈敏度和簡便性［47，48］，人們研究了各種各樣的超微量生物分子檢測的信號放大方法［49，50］。丁良等［51］利用納米晶體中陽離子交換反應(yīng)釋放的陽離子來誘導(dǎo)熒光染料，用于痕量生物分子的檢測，取得良好效果。實(shí)驗(yàn)表明基于ZnS納米簇的陽離子交換放大器的檢測性能優(yōu)于酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA），檢測限低1000倍。標(biāo)志著利用便攜式床旁檢測設(shè)備檢測生物標(biāo)記物成為可能。

3.2體內(nèi)診斷

3.2.1注射PEG-Glu-GNPs后腫瘤的輪廓很容易與周圍組織區(qū)別開來，這種復(fù)雜的探針可以實(shí)現(xiàn)體內(nèi)疾病的早期診斷，大大有助于癌癥或癌轉(zhuǎn)移的早期發(fā)現(xiàn)［52］。另外開發(fā)體內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)參與腦化學(xué)的監(jiān)測是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作，有助于進(jìn)一步理解生物分子在病理和生理上的作用。Liu等［53］報(bào)道了一種新型的封裝有金納米顆粒的玻璃毛細(xì)管來感應(yīng)大腦多巴胺，結(jié)果表明，全氟磺酸改進(jìn)Au/GCNE可成功用于監(jiān)測麻醉大鼠紋狀體的多巴胺。Kempen等用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡定位、觀察金納米粒子聚集的腦腫瘤模型，發(fā)現(xiàn)納米顆粒僅在含有腦腫瘤細(xì)胞的區(qū)域內(nèi)聚集，在正常腦組織周圍沒有發(fā)現(xiàn)［54］。3.2.2量子點(diǎn)（半導(dǎo)體納米晶體）量子點(diǎn)是以CdSe為核、CdS或ZnS為殼的核-殼型納米體，具有優(yōu)良的光譜性能。水溶性的量子點(diǎn)在生物化學(xué)等研究領(lǐng)域顯示了極其廣闊的應(yīng)用前景。它的細(xì)胞毒性低，可用于活細(xì)胞及體內(nèi)非同位素標(biāo)記的生物分子的超靈敏檢測。李朝輝等［55］利用反相微乳液技術(shù)，以CdTe量子點(diǎn)為核，SiO2為殼，一步制備了表面帶有氨基和磷酸基團(tuán)的核殼型量子點(diǎn)熒光納米顆粒.該顆粒水溶性好，大小均勻，有效改善了CdTe量子點(diǎn)的不穩(wěn)定性，成功實(shí)現(xiàn)了對肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的識別。由于量子點(diǎn)技術(shù)有其獨(dú)特的標(biāo)記特點(diǎn)，它必將成為今后生物分子檢測的尖端技術(shù)，為DNA檢測（DNA芯片）、蛋白質(zhì)檢測（蛋白質(zhì)芯片）和探索蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間（抗原-抗體、配體-受體、酶-底物）反應(yīng)原理提供更先進(jìn)的方法。同時(shí)也將極大推動生物顯像技術(shù)和生物制藥技術(shù)的迅猛發(fā)展，給疾病的診斷和治療帶來巨大進(jìn)步。3.2.3納米磁性顆粒較大尺度的磁性納米顆粒呈現(xiàn)鐵磁性，在交變磁場的作用下可通過磁滯現(xiàn)象產(chǎn)熱，用于癌癥的靶向熱療［56］。而粒徑小于20nm的磁性納米顆粒通常顯現(xiàn)出超順磁性，可被廣泛應(yīng)用于臨床診斷領(lǐng)域。目前在臨床診斷方面較為成熟、發(fā)展較快的應(yīng)用主要包括：磁共振成像、生物分離、細(xì)胞篩選等。（1）磁共振成像（MRI）作為一項(xiàng)新的醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)，近年來發(fā)展十分迅速，所提供的特有信息對診斷疾病具有很大的潛在優(yōu)越性。利用超順磁性氧化鐵磁性納米顆粒在生物體組織內(nèi)的特異性分布，有助于提高該部位腫瘤與正常組織的MRI對比度，因而作為造影增強(qiáng)劑被應(yīng)用于MRI，進(jìn)行腫瘤及其他疾病的診斷［57］。（2）生物分離。因磁性納米顆粒具有易操控性、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，使功能化的磁性納米顆粒的應(yīng)用具有很大的吸引力［58］。當(dāng)前磁分離的研究涉及生物領(lǐng)域的多個(gè)方面，如血液中金屬離子的去除，蛋白質(zhì)、核酸等的富集、固定化酶的回收與重復(fù)等［59］。Yan課題組［60］利用磁性氧化鐵粒子作為載體固定蛋白酶A，并利用其能夠與乙肝病毒表面抗原抗體發(fā)生特異性結(jié)合的性質(zhì)，達(dá)到測定乙肝病毒的目的。（3）細(xì)胞篩選。當(dāng)組織或血液中僅有微量癌細(xì)胞的時(shí)候，通過特定的技術(shù)就可以精確地檢測到，從而實(shí)現(xiàn)對疾病的早期診斷和治療，必將為病人獲得寶貴的治療時(shí)間，提高治愈率。所以細(xì)胞篩選具有重要的意義。免疫磁珠細(xì)胞篩選法可在幾分鐘內(nèi)從復(fù)雜的細(xì)胞混合物中分離出很高純度的細(xì)胞。Mousavi等［61］等開發(fā)了一種新型的與金納米條結(jié)合的微流控芯片，利用高效免疫磁珠法捕捉人血中極少量的細(xì)胞，可以達(dá)到簡單而有效的檢測高純度目標(biāo)細(xì)胞的目的。可以預(yù)見，在未來，更加精確的細(xì)胞篩選技術(shù)將是一個(gè)非常熱門的研究方向［62］。雖然功能化的磁性納米材料已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，但如何設(shè)計(jì)更簡單的制備過程和更新穎的功能化方式以使材料本身具有更好的分散性和使用壽命，仍是研究者們探索的方向.3.2.4納米生物傳感器在癌癥研究領(lǐng)域，利用納米技術(shù)制成的傳感器可望使各種癌癥的早期診斷成為現(xiàn)實(shí)［63］。納米傳感器靈敏度很高，在進(jìn)行血液檢測時(shí)，當(dāng)傳感器中預(yù)置的某種癌細(xì)胞抗體遇到相應(yīng)的抗原時(shí)，傳感器中的電流會發(fā)生變化，通過這種電流變化可以判斷血液中癌細(xì)胞的種類和濃度。目前越來越多的風(fēng)險(xiǎn)投資正在涌入這一領(lǐng)域，但這一技術(shù)在實(shí)用中還有一些技術(shù)難題需要解決。今后可能會有多種納米傳感器集成在一起被置入人體，以用來早期檢測各種疾病。3.2.5生物芯片生物芯片是基因生物學(xué)與納米技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它不同于半導(dǎo)體芯片，它是在很小的幾何尺度的表面積上，裝配一種或集成多種生物活性分子，僅用微量生理或生物采樣，即可同時(shí)檢測和研究不同的生物細(xì)胞、生物分子和DNA的特性，以及它們之間的相互作用，獲得生命微觀活動的規(guī)律。具有集成、并行和快速檢測的優(yōu)點(diǎn)，生物芯片技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的前沿科技。基于納米結(jié)構(gòu)陣列的蛋白質(zhì)芯片和微流控芯片技術(shù)在診斷學(xué)和生物傳感技術(shù)方面的應(yīng)用具有巨大的潛力［64］。Ali等［65］制備的基于氧化鎳納米棒的微流控生物芯片，采用電化學(xué)檢測法來測定人體血液中的總膽固醇濃度，線性范圍為1.5-10.3mmol/L，靈敏度高達(dá)0.12mA•mmol-1•cm-2。DNA芯片技術(shù)可以快速分析大量的基因信息，從而使生物醫(yī)學(xué)工作者可以研究并收集基因表達(dá)和變異信息，還可用于監(jiān)測不同的人體細(xì)胞和組織基因表達(dá)，以檢測癌癥或其它疾病所對應(yīng)的基因的變化。3.2.6納米機(jī)器人納米技術(shù)與分子生物學(xué)的結(jié)合將開創(chuàng)分子仿生學(xué)新領(lǐng)域。“納米機(jī)器人”是根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。以色列科學(xué)家研發(fā)出一種“膠囊相機(jī)”，將攝像頭內(nèi)置入比普通感冒藥稍大的膠囊內(nèi)，以大約每秒14張照片的頻率拍攝消化道內(nèi)的情況，并同時(shí)傳回外置的圖像接收器，可進(jìn)行人體消化道腫瘤監(jiān)測。還可將納米機(jī)器人注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物，用于動脈粥樣硬化的治療；可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞；可將納米機(jī)器人以插入導(dǎo)管的方式引入到尿道或膽道里內(nèi)，直接到達(dá)結(jié)石所在的部位，并且直接把結(jié)石擊碎，進(jìn)行腎結(jié)石、膽結(jié)石的治療；還可進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作、作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，把正常的DNA安裝在基因中，這樣可以從根本上治愈遺傳缺陷或病毒，使機(jī)體正常運(yùn)行。未來發(fā)展趨勢是當(dāng)機(jī)器人醫(yī)生發(fā)現(xiàn)可疑病變組織后，立即能伸出“手”來取樣進(jìn)行活檢。納米機(jī)器人在體內(nèi)的生物傳感與智能配送生物活化劑有很大潛力［66］。

4納米材料和納米生物技術(shù)的安全性問題

隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，不可避免地導(dǎo)致含有納米顆粒的工業(yè)廢水的排放［67］，納米材料的潛在的免疫毒性機(jī)制所引起的不良反應(yīng)還沒有得到足夠的重視［68］。納米顆粒可直接穿透人體皮膚引發(fā)多種炎癥；可穿透細(xì)胞膜，將異物帶入細(xì)胞內(nèi)部，對人體腦組織、免疫與生殖系統(tǒng)等方面造成損害等。如二氧化鈦容易在飲用水中聚集，從而污染環(huán)境、影響健康。接觸二氧化鈦納米微粒后，人體肺部將可能出現(xiàn)炎癥。銀納米顆粒目前已被大量使用。研究表明，即使它在環(huán)境中的聚集量很低，也會對水中無脊椎動物造成傷害。碳納米管是工業(yè)和實(shí)驗(yàn)所需的材料，注射了碳納米管的老鼠會產(chǎn)生動脈粥狀化、線粒體脫氧核糖核酸損傷等反應(yīng)。當(dāng)攝入量較大時(shí)，對肌肉細(xì)胞也有毒性，會對人體健康有不利影響。但盡管納米生物技術(shù)的應(yīng)用有一定安全性的問題，它的應(yīng)用也會越來越廣泛，同時(shí)這也為納米技術(shù)將來的發(fā)展指明了方向——如何提高其安全性問題是研究的目標(biāo)之一。

5發(fā)展前景