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生物工程技術是人們以現代生物科學為基礎,根據生物體的結構、特性和功能,運用工程技術的原理和方法,設計構建具有預期性狀的新物種或新品系,為社會提供商品和服務的一種綜合性技術體系。生物技術的研究領域十分廣泛,它包括所有對生物進行干預的技術手段:重組DNA技術、基因治療、生物制藥技術、克隆技術、基因芯片技術等。生物技術包含許多方面的內容,包括蛋白質工程、基因工程、酶工程和細胞工程。生物工程技術的興起為現代科學發展和工農業、醫藥衛生事業的進步提供了巨大的潛力,同時也給人類帶來的豐厚回報率,因此,生物工程技術已成為世界各國研究的重點和世界高科技競爭的焦點。
1 我國生物工程技術產業的現狀
1.1 制造生物活性蛋白 基因工程技術的發展在醫學上最重要的成就表現在治療用生物活性蛋白或疫苗的生產和使用,利用基因工程生產有藥用價值的蛋白質、多肽產品已成為當今世界一項重大產業,并將有望成為21世紀的支柱產業。2000年我國基因工程藥物和疫苗年銷售額已達近120億元人民幣[1]。現代生物技術制藥有別于傳統制藥方法,運用現代生物技術不僅可以開發更加精確有效、不良反應更小的新藥和新型疫苗,更重要的是可以預防和治療一些應用傳統治療方法無法克服的疾病。
1.2 醫學科學研究 1990年10月國際人類基因組計劃啟動,我國科學家承擔了人類基因組1%的測序,是惟一加入該計劃的發展中國家。人類基因組計劃是現代生物技術在醫學領域的成功應用,隨著大量與人類健康有關的基因的定位、鑒定分離,遺傳診斷和基因治療都將成為現實,現代生物技術將使醫學領域的研究提高到一個新的水平。
1.3 疾病診斷 人類絕大部分疾病都與基因密切相關,包括自身基因的變異與外源基因的入侵。因此,從基因水平探測和分析疾病的起因,從基因水平干涉和矯正疾病造成的紊亂,是近些年來基礎和臨床醫學新的研究方向。現代醫學其中一個重要的方面就是盡早檢測出在人、動物體內的病原性物質,做到早發現、早治療?;蛐酒巧镄酒囊环N,可一次性對樣品大量序列進行分析與檢測。目前科研人員已分析出各種遺傳病的基因序列,并根據其序列合成出基因探針,用于各種遺傳病的檢測以及優生優育,還可用于遺傳病的防治和治療,基因診斷可望成為臨床的一項常規的檢測診斷技術。
1.4 疾病治療 現代生物科學技術的飛速發展,使生物學和醫學研究進入了分子水平時代。目前,基因治療的關鍵技術實現了突破,ADA缺陷病、B型血友病、惡性腫瘤、梗塞性外周血管病等5種治療方案已進入臨床試驗。其中,應用移植造血干細胞來治療白血病和一些遺傳性血液病已較為普遍,另外干細胞在腫瘤和免疫系統疾病治療中也有很好的療效。器官移植是現代醫學的重要領域之一,但是目前供移植用的組織器官非常短缺,轉基因豬有望為人類提供移植所需的器官。此外,隨著轉基因和克隆技術的成熟,解決安全性和異源組織排異反應的問題成為可能,并且為防止新病原帶入移植器官或組織做出更大貢獻[2]。
1.5 預防醫學 預防醫學的一大領域是環境監測和環境凈化,現代生物工程技術在此領域的研究與應用已發揮了重大作用。基因跟蹤法鑒定帶菌者以預防流行病的蔓延,基因探針能快速靈敏地檢測水中病毒含量,生產生物農藥和生物肥以減少環境污染以及利用基因工程菌消除污染水面的石油以凈化環境等,生物技術在此領域顯示出了光明的前景,提高了環境質量。我國生物技術產業的總體水平已經在發展中國家處于領先地位,但與發達國家相比還有一定的差距。未來的發展還存在著許多問題,主要表現在生物技術產業實力依然不強、技術轉化能力差、產業化規模小、產品少、支撐技術及生產裝備落后、研發與產業化脫節、缺乏具有核心競爭力的國際化大企業、產業發展的整體環境有待改善等方面。同時,我國生物產業內部創新能力嚴重不足,現有人力資源偏重于理論研究,實用型創新能力不足,缺乏創新創業型人才。
2 生物工程技術在醫學教育中的滲透及影響作用
生物工程技術是科學技術發展的一次飛躍,它不是單一的傳統化學、生物學、遺傳學、醫學、微電子學的交叉與融匯,關鍵是它的每一個具體的研究成果都有可能導致一種產品生產技術上的革命。
2.1 生物工程技術知識滲透到醫學學科知識體系中的必然性 生物工程技術的學科內容顯著不同于傳統學科,從本質上講,生物工程技術是人類對生命過程的觀察、研究和認識,然后將這些生命過程中所包含的一些非常微妙、精確、高級的反應用于制造出人們所需要的產物,創造出對人類有益的所需要的動植物新品種。醫學教育是培養掌握基礎醫學和臨床醫學的基本知識、基本理論和基本技能,而且能夠從事疾病的診治、醫學教育和科學研究的寬口徑醫學專門人才的一類專業。現代生物工程技術的發展已廣泛滲透到醫學各個領域,在今后10~20年里將使醫學領域的各個重要方面發生根本性變革,事實上當今從事醫學研究的各類科技人員都深感生物技術知識和手段對它們研究工作的重要性。但是從目前來看,許多醫療從業人員對生物學及相關學科的了解比較膚淺。原因是我國的醫學教育專業要求學生掌握以基礎醫學、臨床醫學為主干學科的基本理論和基本技能,學習公共衛生及與醫學相關的人文社會科學、自然科學等有關知識與方法,缺少與醫學相關的生物工程技術課程。著眼生物工程技術的發展趨勢,把生物技術知識滲透到醫學學科知識中,具有時代的緊迫性。知識的分化是為了更好地對某一領域進行研究,分科教學并不是目的,它只是讓人們具體地了解某些領域的知識,知識的綜合運用才是最終目的。淵博而豐富的跨學科知識教學能夠起到相互補充、相互啟發的作用,同時提高學生的學習興趣,激發創新動力??梢哉f學科內知識綜合轉化為學科間的知識,必將成為各學科教學發展的趨勢。
2.2 生物工程技術的發展對我國醫學教育課程設置的影響 盡管我國醫學教育取得了較大的成績,但仍然不能完全適應社會的進步、生物科學技術的發展以及衛生事業改革的需要。為此醫學教育課程設置必須進行改革,把生物學的主干學科,如分子生物學、遺傳學貫穿在整個醫學課程中。選修課程體系要以拓展知識結構,擴大知識面,加強前沿、新興、交叉學科知識為出發點,構建與素質教育相配套的選修課課程體系。適當減少必修課授課門數和學時,加強學生自學能力的培養。新型交叉學科:分子生物學、臨床遺傳學、分子病理學、流行病學和計算機科學至關重要,特別是由基因組學和信息學融合形成的新學科-生物信息學將開創整個生物醫學教育和研究的新時代。
2.3 構建與培養醫學人才綜合素質相適應的教學內容的時代緊迫性 構建以體現人文社會、自然科學類知識向醫學基礎知識,醫學基礎知識向臨床知識,臨床知識又向基礎前伸的滲透、互跨式整合課程。采用以學科為中心模式、以問題為中心模式和模整合課程混合型課程模式,最終達到專業基本教學內容的要求。在醫學教學中嘗試利用學科間橫向遷移、滲透,培養學生的創新意識和解決問題的能力,引導學生運用生物工程技術知識和方法來解決醫學問題,同時,又運用生物工程技術知識去解釋醫學中難以解釋的現象,這樣可極大地鼓舞學生,又給學生提供更多的機會,讓他們主動去體驗、探索、研究,培養他們的創新意識和科研能力,對學生畢業后繼續醫學教育將產生積極的影響??傊?,現代生物工程技術的發展,正在對醫學教育產生廣泛而深遠的影響,其內容涉及到確立新的培養目標,醫學教育課程設置必須進行改革,構建醫學人才知識、能力、素質相結合的教學內容等。這些在國外已經引起教育工作者的廣泛關注,我們不能等閑視之。
參考文獻
關鍵詞:生物醫學;測試技術;傳感器
中圖分類號:O6-33;G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)49-0131-02
一、引言
面向生物醫學工程專業開設《測試技術與傳感器》是一門以研究自動檢測系統中的信息提取、信息轉換和信息處理的理論和技術為主要內容,集光、機、電于一體,綜合物理、化學、生物、材料、電子、電氣、計算機、機械等學科技術的實踐性非常強的專業基礎課。杭州電子科技大學生儀學院目前開設的《測試技術與傳感器》課程的課程目的為系統論述測試系統及其基本特性;介紹測試系統中傳感器的結構、基本原理和典型應用,以及傳感器的發展趨勢、選用原則等,它是實現測試與自動控制的重要環節,儀器專業的重要專業基礎課,也是自控原理、智能儀器課程設計、虛擬儀器課程設計的基礎。
二、存在問題
目前該課程的教學狀況及存在的問題:(1)測試技術與傳感器技術屬于多學科交叉滲透課程,涉及電學、磁學、光學、化學等學科,對先修課要求較高,現有的教學內容,以教師課堂講授為主,側重于原理的介紹及公式的推導,學生看不見,摸不著,缺乏感性認識,容易出現枯燥、難以學好的感覺,加上很大一部分學生的學習主動性差,學習態度上不太重視,沒有投入必要的精力和時間,直接影響教學效果。(2)現行傳感器教材比較繁多,有的以傳感器原理為主線,有的以過程參數測量為主線,但是很多教材都沒有涉及新型傳感器的理論知識及其應用,不利于學生拓寬知識面,不符合寬口徑人才培養模式。(3)目前傳感器課程的實驗環節以驗證性實驗為主,主要使學生掌握常用傳感器的使用和標定方法,以及相應傳感器的測量轉換電路設計。(4)課程考核方式一般是以考試為主,輔以作業、實驗、考勤評價,這種考核方法很難激發學生的學習積極性和主動性,不能真實反映學生的學習能力、對知識的掌握程度及其專業應用能力。
傳感課程教學方法研究大多是自動化、精密儀器專業中對該課程的教學方法研究。結合本專業優勢,本文提出通過使用啟發式教學、結合臨床實際教學、結合多媒體等手段豐富教學方法,提高生物醫學傳感教學效果。這些方法對提高生物醫學專業的傳感教學提供了重要改進措施,對提高教學質量具有重要意義。改革和完善《測試技術與傳感器》課程的教學模式,通過研究型教學,訓練學生的高級思維能力和解決實際問題的操作能力,培養學生主動學習、獨立學習與終身學習的能力,使學生具備一流大學本科生的素養,提高核心競爭力。
三、改革目標
1.本文擬從課堂教學模式、課程教材多樣性模式、實驗課教學模式等方面研究并探索出具有杭州電子科技大學生物醫學特色的“測試技術與傳感器”研究型教學模式,培養學生的高級思維能力、解決實際問題的操作能力、交流溝通能力,在大學學習結束后,離開校園和教師,具有繼續自主學習的能力。
2.在以基本傳感測試單元為框架的知識體系的基礎上,收集整理基于生理學與工程應用或醫學臨床現象結合的傳感學科交叉內容,為編寫生物醫學工程等工科專業適用的生物傳感教材、論文等提供教學資料并制定教材理論體系框架。
四、具體措施
(一)課堂教學模式探索
1.教師課堂講授重點為最核心的知識點,對具有遷移價值的學科基本原理進行闡述。講授內容少而精,對重點、難點講深講透,引導學生多角度、深層次地理解基本原理,而對事實性知識點,則少講或不講;講授內容寬而新,以學科的發展為大背景,了解課程基本原理在大學科中的定位,以及與學科最新發展的聯系。
教學內容較多,面面俱到的教學難以完成教學任務,教學效果并不佳。根據傳感檢測特點和生物醫學工程等相關專業的培養需要,設計該課程的課程體系以各傳感器基本功能為主,尤其是電感、電容、電壓、應變片、磁電式傳感等章節作為教學重點和難點,其中的各個章節的應用與心電、腦電、肌電內容相關聯,引入生物醫學工程重要的研究領域――腦機交互,作為重點講解;而光敏、氣敏、熱敏等章節內容相對簡單,容易理解,不做重點講解。因此,可據此分配授課時間,突出教學重點。
2.教師根據核心知識點,提出知識點總結分析歸納問題、實際應用相關問題等,由學生課程小組分別選擇問題,課后參閱書本、資料,提出解決方案,并由課程小組代表發言,課堂展示并交流。
此外,在各個傳感系統中識記結構部分內容瑣碎難記,而生物醫學工程專業對這部分內容的要求并不高,不要求掌握詳細結構,在理解傳感結構及工作原理的基礎上,日后工作或科研中用到這部分內容時能夠通過查閱參考書獲得信息即可,課堂講解突出章節綱要,對其中涉及的工程應用現象補充材料介紹。
3.課堂教學中,教師講述研究課題開題報告基本格式及其具體實例,由學生自我提出學科感興趣的實際問題,參閱相關資料和解決方法,模擬寫作研究課題開題報告。為更好地服務于生物醫學工程專業的學科交叉特點,在生物醫學傳感的教學過程中注意整理、添加與工程應用和醫療儀器的內容。比如,在講解壓電傳感基礎上增加相關的醫療應用講解,如人工瓣膜、血壓監測計等器件的工作原理內容;在講解電感基礎上,增加當前無創呼吸電感檢測的原理等介紹,這些內容對激發學生興趣、啟發學生的創新思維具有重要作用。然而,這部分內容還比較零散,沒有形成良好的體系,此外,目前還沒有專門適用于生物醫學工程等工科專業的生物傳感生理學教材。在講解醫療方向的應用時,要注意資料的收集、整理和系統化,不僅可以很好地服務于生物醫學工程等專業的培養要求,還將對編寫工科專業專用的生物醫學傳感教材提供課程資料和理論框架。
4.課程教材模式探索。課程教材采用開放性體系,教師圍繞教學目標研讀現行的先進教材的基礎之上,為學生推薦至少2本以上國內外先進教材,包括英文原版教材,對應于不同核心知識點,引導學生學會知識點的尋找、分析、歸納、比較,并利用各種國內外文獻網絡進行最新相關進展的補充和學習。引導學生盡可能或完全避免學一門課程只讀一本書的現象。
在課堂教學中,除了使用多媒體和板書進行理論教學之外,還有意識地利用網絡公開課等引導學生的自主學習。在我校圖書館的視頻資源中有國內外著名大學的視頻公開課,利用這些強大的網絡資源可以彌補課時少、課程任務重的矛盾。比如,在該課程教學中,原理介紹部分占課時較少,在對重點器件結構和系統課堂講解的前提下,其中一些具體的設計內容布置給學生自學。除了緩解課時不足的矛盾,網絡課程資源還可補充教學內容,加深學生對知識的理解。
教師發展學習平臺中的相關傳感課程講述,由經驗豐富的名師授課,通過網絡觀看可加深對理論學習的印象,還可激發學生的學習興趣。不僅豐富了學生的學習資源,更重要的是,在這種教學過程中,向學生示范了資料收集和獲取信息的方法,提高了學生自主學習的能力。
(二)實驗課教學模式探索
1.基礎性實驗:圍繞測試技術與傳感器的核心知識點,掌握傳感器的基本原理及信號檢測,這類實驗主要屬于驗證性實驗。
2.綜合性實驗:模擬生產或生活實際中的某一具體項目開展,學生可根據被測對象的不同選擇各自合適的傳感器,實驗室配備電壓表、電流表、指示燈、蜂鳴器、計數器等設備,用于學生自行完成線路的連接,也可根據學生的具體情況拓展知識點,綜合性實驗可在做的過程中讓學生將學到的理論知識貫穿起來,整個項目采用3~4人為一小組的團隊形式,以學生為主體,教師可適時地進行引導,循序漸進地實施項目,完成知識、技能和相關能力的學習。
3.提高性實驗:對于提高階段,我們將嘗試結合虛擬儀器實驗平臺,虛擬儀器技術是儀器智能化發展的一個重要方向。我們增設實驗內容要求學生采用軟件LABVIEW或VB、VC等作為開發工具,設計直觀友好的用戶交互界面。如有可能還可根據檢測分析的結果產生相應的輸出控制信號。
4.除了實驗教學,在與醫療儀器相關的腦機交互研究方面還可成立大學生科研活動小組,開展多種課外科技活動。其中申請者是該科研活動小組的指導教師之一。結合該課程的教學改革,擬吸收對生物醫學方向感興趣的同學加入,主要以觀摩實驗和學習實驗方法為主,在活動參與中激發學生專業興趣、促進專業學習。
五、總結
本文針對面向生物醫學工程專業開設的《測試技術與傳感器》課程當前存在的問題,結合生物醫學專業學科交叉特色,提出了相應的改革目標和措施,使學生能自主使用各種通用傳感和專用醫療儀器平臺,靈活選擇信號分析方法,加強對儀器平臺分析的能力和對結果的理性認識,發揮該課程的實踐性優勢。通過施行開放式的《測試技術與傳感器》課程教學模式改革,注重實驗知識的延伸,完善考核制度等改革措施,最大程度地增強學生的自主性與參與性,培養社會需要的創新型、應用型、復合型、外向型的“醫工結合”型儲備人才。
參考文獻:
[1]杭州電子科技大學教務處.生物醫學工程專業及醫學信息工程專業培養計劃[Z].杭州電子科技大學本科專業培養計劃,2011.
關鍵詞:醫學院校 發酵工程 教學改革
21世紀是生命科學的世紀,將生命科學與醫學有機融合是生命科學當前發展的趨勢和主流。生物技術專業是醫學院校為適應我國中長期發展戰略及整個生命科學領域發展要求而設立的新興專業[1]。發酵工程課程是生物技術專業的主干課程,是一門應用型和實踐型較強的課程,其教學質量直接影響學生的專業素質。
我校于2002年開設生物技術本科專業,學生于2005年3月進入發酵工程課程的學習,至今已經連續開設7年。我們從開設發酵工程課程之日起,就不斷發展并使之完善,追蹤學科發展的最新趨勢和研究手段,注意結合相關生物化學及微生物學的知識及醫學院校學生培養特點,培養學生獨立思考和科研創新能力,力爭形成符合我校醫學背景下具有較強辦學特色的發酵工程課程教學體系。為此,我們進行了一系列的課程教學改革,下面結合筆者的教學實踐,談談發酵工程課程教學改革方面的個人體會。
1 發酵工程課程教學改革的背景和必要性
全國開設生物技術專業的高校有300多所,其中有28所高校屬于醫學院校。醫學院校生物技術專業的教學改革研究主要集中在生物技術專業人才培養、專業建設、實驗教學體系和畢業論文上,很少有針對專業課程的教學改革。經查閱,僅有安徽醫科大學胡若磊[2]、濱州醫學院焦飛[3]分別對醫學院校生物技術專業酶工程和分子生物學進行了課程教學體系的相關研究,而對發酵工程課程的教學改革一直無人涉及。
醫藥生物技術專業在醫學院校中開設僅有10年左右的歷史,屬于一個全新的專業,各醫學院校既無可參照的教學計劃,又缺乏教學經驗,如果完全套用綜合性大學生物技術專業的發酵工程課程教學體系,不能夠滿足醫學院校生物技術專業培養目標的要求。對醫學院校生物技術專業發酵工程課程進行教學改革,順應了時展潮流,對明確發酵工程課程教學目標、提高課程教學質量有一定借鑒意義。
2 教學改革的內容
2.1優化課程體系
課程體系是人才培養的基礎,是教學改革的核心和關鍵。課題組參照相關院校生物技術專業教學大綱,結合我校實際情況編寫新的教學大綱,結合專業特點,補充新內容,刪減過時、重疊內容,避免一本書教到底的傳統教法。課程體系編排上堅持生物學和工程學兩個基礎并重,一方面通過微生物、生化、分子生物學的知識深入理解發酵過程生物學現象,另一方面應用高等數學微積分的基本原理理解發酵過程動力學和放大優化的基本思想,最終掌握發酵工業生產過程動力學和過程放大中的量化與優化基本方法。
2.2 教學內容的重組與優化
發酵工程涉及生物工業的許多領域,如抗生素工業、有機酸工業、酶制劑工業、氨基酸工業,還有新能源的開發及生態環境治理等。在這些生物工業領域中,各種具體的生產工藝,從原材料到菌種、生物反應器、產物的分離與提純等都有著很大的差異,但其基本生產模式相同、理論基礎相同。要調整該課程體系,我們對課程內容進行了分類和歸納,并選擇有代表性的內容進行講解。結合我校生物技術專業的醫學背景及專業特色,適當增加醫藥相關內容的講授學時,如重點講解抗生素、氨基酸、核酸類藥物的生產工藝過程。
3 教學方法和教學手段的改革
3.1 教學方式的多樣化
堅持以“學生為主體、教師為主導”的教育理念,采用以培養學生學習能力、動手能力、創新能力為主的教學方式。我們在授課過程中采取以學生為主體的“交互式教學策略”和教師在教學活動中運用多種教學手段、多種教學資源的“多元化教學”代替“教師講,學生聽”的傳統教學模式。在授課過程中,我們采取了系統講授法、講授和自學結合法、多媒體教學法、教學和科研結合法等多種教學方式。
3.2改革課堂教學模式,提高教學效果
在教學過程中,必須不斷探索和改進教學方法,努力提高教學效果。對于學生在學習中難以理解、容易混淆的概念進行重點講解,注重講授內容的系統性和銜接性,加深學生對所學知識的理解。另外,為了吸引學生對發酵工程課程的學習興趣,我們在授課過程中采用實例法講授。例如,在講授《發酵機理》一章時,以啤酒、酸奶、抗生素的發酵為實例,通過講授其制作過程,使學生加深了對發酵機理的認識。通過課堂討論和分析一些常見現象,積極鼓勵和吸引學生參與課堂問題的討論,增強了學生和教師的互動性,提高了學生學習的興趣和主動性。
3.3 充分利用網絡課程,充實教學手段
發酵工程課程已經成為泰山醫學院優秀網絡課程,許多教學資料已經上傳到課程網站,內容包括課程簡介、理論課與實驗課的課件、相關網站的鏈接、習題庫,拓展學習等內容并保持動態更新,拓展了學生的學習空間;開設了BBS互動論壇、課程快訊、答疑解惑、習題交流、課程建議等板塊增加了互動性、營造了良好的學習氛圍。學生可以隨時從課程網站下載教學資料,極大地方便了學生對課程的學習,加深了對課程的理解和掌握。
3.4 朋友班導師制和課外科研活動小組
為把學生培養成為寬口徑、厚基礎,具備實踐能力和創新能力的合格人才,我們實行了發酵工程任課教師與授課班級結對共建朋友班活動,擔任整個授課班級的導師。除了關注學生的日常生活和學習外,重點加強學生對發酵工程課程的科學研究思維和科研能力的培養,采用課間指導、課后答疑、參與導師科研課題、組成課外科研活動小組等形式,培養學生利用發酵工程所學知識進行科研活動的能力。
3.5實驗教學的改革
(1)改變“重理論、輕實踐”的傳統觀念,加大發酵工程課程實踐教學學時比例,減少單純驗證性實驗比例,增加綜合性、設計性實驗比重;增加與醫藥相關實驗的比重。以往的發酵工程實驗課為12學時。由于課時少。只能開出幾個基本的實驗,且是孤立的。不利于培養學生對知識綜合運用的能力和創新能力。我們于2010年修訂了發酵工程實驗教學計劃。將學時數提高到24學時。減少單純的驗證性實驗,增加綜合性和自主設計性實驗,如增加抗生素發酵菌株的分離、篩選、發酵和效價測定的綜合性實驗,既鞏固了微生物學的理論知識和實踐操作,又使學生掌握了發酵工程菌種分離的基本原理和操作方法;又如我們設計了“蛹蟲草菌搖瓶發酵培養條件優化”的自主設計性實驗,由學生分組查找資料,設計實驗方案,以多糖產量為指標,對發酵培養基和培養條件運用單因素和正交設計實驗方法進行優化,獲得最佳的培養基配方及培養條件,此舉大大提高了學生的科研能力和水平。
(2)改變傳統實驗教學為主的單一教學模式,盡量多給學生留下思考的時間和創新的機會,建立以學生為主體的實驗教學模式。為了加強學生的實踐能力,組織學生到抗生素、氨基酸等生產企業參觀和實習;鼓勵學生參與科研和生產實踐工作,并且將他們實際操作過程中的經驗教訓和知識進行總結積累,用于教學與實踐。
4改革和完善發酵工程課程考核制度
發酵工程課程成績考核一般為平時成績考核(10%)、實驗考核成績(20%)和期末考核成績(70%)。在此基礎上我們增加了考核內容的項目。加大平時成績占整個課程總成績的比例,由原來的10%增加到20%,增加學生學科發展動向報告、課程設計等作業分值,如在學期中間,給學生布置“發酵工程在生物技術中的應用”的作業,由學生自己查閱資料、制作PPT課件,自己上講臺講述,教師根據學生綜合表現打分。通過這種方式的考核,既增強了學生查閱資料的能力,又鍛煉了學生的語言表達能力,這樣的考核模式,能夠比較公平、準確地反映一名學生的學習效果。
5取得的成效
經過幾年的摸索,我們在發酵工程教學改革方面取得了一定的效果。教師素質顯著提高,備課充分,講課生動,能夠熟練運用多媒體和網絡等現代教育技術手段,以實際生產的實例講解工藝技術內容,激發了學生的學習興趣,有效地調動了學生積極參與學習過程的積極性;授課教師與學生的互動比例與過去相比明顯提高,學生課堂聽課時精神狀態飽滿、精力集中,積極性和主動性明顯提高。
參考文獻
[1]曹新.關于醫學院校生物技術建設和人才培養的思考[J].醫學教育,2005(2):21-26.
生物醫學工程專業培養目標
本專業培養具備生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力,能在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其它電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、教學及管理的高級工程技術人才。
培養要求
生物醫學工程專業學生主要學習生命科學、電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識,受到電子技術、信號檢測與處理、計算機技術在醫學中的應用的基本訓練,具有生物醫學工程領域中的研究和開發的基本能力。
生物醫學工程專業就業方向
本專業學生畢業后可可以在醫療儀器企業的研發機構、生物醫學工程及相關學科的科研單位、大型醫院的設備中心、高等院校等地方工作,也可以做國家公務員。相關行業(如IT,儀器儀表等)。
從事行業:
畢業后主要在醫療設備、護理、制藥等行業工作,大致如下:
1 醫療設備/器械;
2 醫療/護理/衛生;
3 制藥/生物工程;
4 新能源;
5 電子技術/半導體/集成電路;
6 其他行業;
7 計算機軟件;
8 儀器儀表/工業自動化。
從事崗位:
畢業后主要從事算法工程師、售后工程師、銷售工程師等工作,大致如下:
1 算法工程師;
2 售后工程師;
3 銷售工程師;
4 硬件工程師;
5 維修工程師;
6 注冊專員;
7 技術支持工程師;
8 產品經理。
生物醫學工程專業就業前景
生物醫學工程專業就業前景還挺好的。生物醫學工程專業這個名字大家一聽到就會以為是醫學專業,其實它是屬于計算機、電子、醫學交叉的一個專業,生物醫學工程不歸醫學類專業管轄,而是不折不扣的工科專業,畢業后授予的不是醫學學士,而是工學學士。
目前,生物醫學工程是綜合了生物學、醫學和工程學的理論而發展起來,由于是多學科的有機融合,它與生物學、醫學這些傳統的經典學科又有所不同,也有別于純粹的工程學科。
生物醫學工程是工程學與生命、醫學緊密交叉的學科,它致力于用工程學的手段解決生命、醫學及健康領域的問題,特別是研究、開發創新型的醫療設備、檢測方 法、材料制劑等。生物醫學工程是極具前景的朝陽學科,將在本世紀為整個工程科學、生命科學與醫學科學帶來深遠變革,更將成為促進全民健康事業發展的核心力量。
生物醫學工程學科(BiomedicalEngineering,簡稱BME)是一門由理、工、醫相結合的邊緣學科,是多種工程學科向生物醫學滲透的產物。它運用了現代自然科學和工程技術的原理和方法,從工程學的角度,在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系,揭示其生命現象,為防病、治病提供新的技術手段,其目的是解決醫學中的有關問題,保障人類健康,為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。生物醫學工程學科的最大的特點即是一門高度綜合的交叉學科。生物醫學工程興起于20世紀50年代,它與醫學工程和生物技術有著十分密切的關系,而且發展非常迅速,成為世界各國競爭的主要領域之一。生物醫學工程學這個名詞最早是出現在美國。1958年在美國成立了國際醫學電子學聯合會,1965年該組織改稱國際醫學和生物工程聯合會,后來成為國際生物醫學工程學會。生物醫學工程學除了具有很好的社會效益外,還有很好的經濟效益,前景非常廣闊,是目前各國爭相發展的高技術之一,現今市場規??蛇_1000~2000億美元。生物醫學工程學的學科內容包括了生物信息學、生物力學、各種醫療儀器裝備、醫學物理學以及醫學材料等,它的發展將隨著世界高技術的發展,如航天技術、微電子技術等的發展而得到長足進步。
隨著生物醫學工程學科的高速發展,對相關人才的需求日益增大,為此,我國有大量的醫科、藥科大學、綜合大學和理工科院校都設置了生物醫學工程從本科到博士的專業及領域。在2008年4月北京舉行的“亞太生物醫學工程國際會議”上,各種院校生物醫學工程學科專業教育、課程建設等問題被提出并進行探討,對于交叉學科教育教學模式的創立進行了研究,說明這一問題已經成為高校教育教學研究的熱點。本文在對生物醫學工程學科特色、對醫科藥科、綜合性大學、理工科大學辦學特點進行分析的基礎上,對于在各類院校中設置的生物醫學工程專業的特色建設進行闡述。
1生物醫學工程專業內容特色概述
生物醫學工程是一門新興的邊緣學科,它綜合了工程學、生物學和醫學的理論和方法,在各層次上研究人體系統的狀態變化,并運用工程技術手段去控制這類變化。其學習內容包括以下幾個方面。生物醫學工程專業人才培養特色的探討敏楊禹陳國明劉盛平(重慶理工大學藥學與生物工程學院)
1.1醫學影像技術
即通過X射線、超聲、放射性核素、磁共振、紅外線等手段及相應設備進行成像的技術,現還有正在興起的阻抗成像技術等。
1.2醫用電子儀器裝備
分為診斷儀器和治療儀器兩大類。診斷儀器主要是用以采集、分析和處理人體生理信號,現在使用較多的是心腦電、肌電圖儀和多參數的監護儀等,而通過體液來了解人體內生物化學反應過程的生物化學檢驗儀器也已逐步完善并走向微量化和自動化。治療儀器設備則是采用X射線、γ射線、放射性核素、超聲、微波和紅外線等儀器設備,如X射線深部治療機、體外碎石機、人工呼吸機等。手術設備如γ刀、激光刀、呼吸麻醉機、監護儀、X射線電視等。現代化醫療技術中還將設備功能更加多樣化、復雜化。
1.3生物力學
主要是研究生物組織和器官的力學特性,人體力學特性和其功能的關系。其中包括生物流變學(血液流變學)、軟組織和骨骼力學、循環系統動力學和呼吸系統動力學等。
1.4生物材料
即人工器官、組織工程所需要的物質與材料,其大多數是需要植入人體,需要具備耐腐蝕、化學穩定性,需要具有與機體組織的相容性、血液相容性、無毒性。作為材料,根據所需還應滿足各種器官對材料的各項要求,包括強度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機械等性能。需要掌握的知識包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料的合成工藝條件和表征、成型制備、性能等。
1.5生物效應與生物控制
生物效應是指在醫療診斷和治療中,光、聲、電磁輻射和核輻射等能量在機體內的分布、變化等作用。而生物控制則是機體自身的調節控制現象。采用生物、化學的方法對這些情況加以認識。其他還有介入式診斷、治療等。生物醫學工程最為競爭激烈的領域在醫學成像技術上,其中以圖像處理、阻抗成像、磁共振成像、三維成像技術以及圖像存檔和通信系統為主。而對醫學信號的處理分析,包括心腦電、五官、語言、心音呼吸等信號和圖形的處理與分析,以及神經網絡的研究處理也是目前世界各國研究與學習的熱點。作為生物醫學工程專業的本科學生,將從業于該領域的研究、設備研發及制造、使用、維修養護等。所具備的知識體系是從物理化學基礎、工程學到醫學,十分廣泛,僅四年內進行如此龐大的知識學習,學生將會呈現基礎知識欠缺而專業知識也不深入的問題。為此,我們就醫科大學、理工科大學、綜合性大學各自特點進行了調研與分析,在此基礎上,提出了生物醫學工程本科學習建立特色課程體系的見解。
2生物醫學工程專業人才的培養特色的研討
我國生物醫學工程本科專業分別在醫科類大學、綜合大學與理工科類大學中均有設置。由于生物醫學工程具有典型交叉特性,該專業的畢業生的就業方向有運用醫學影像學技術、醫學信息學技術等在醫院進行疾病診斷及治療,有運用基礎數學、物理、化學知識進行理論創新與實踐,更多的是運用工程技術進行醫療器械、設備裝備的研發、制造與維護管理等。由于生物醫學工程龐大的知識體系,無法由某一個從業人員掌握,需要各方向的協作與合作,由此認為,設置于醫科類大學、綜合大學與理工科類大學的生物醫學工程專業應有各自的特色。
2.1醫科類大學生物醫學工程專業人才的培養特色
2.1.1人才培養目標
作為醫科大學,其專業人才培養具有鮮明的醫學特色與優勢。醫科類大學生物醫學工程相關專業的人才,其就業方向更多應以進入醫院從事常規放射學、CT、核磁共振、DSA等的操作及計算機操作,運用各種影像、信息等診斷技術進行疾病診斷或治療,所以其培養的人才首先應學習并具備醫學的專業知識,然后才是具備基于醫學專業領域需要的現代醫療儀器的研發與使用、管理能力的知識體系的學習,成為擁有工學知識及應用能力的醫學應用型、復合型高級人才,畢業后所從事的仍是醫藥衛生領域工作,在醫院設備使用、維護、管理方面起重要作用。因此其課程的設置應該與工科類生物醫學工程側重點不同。如在一般醫科大學中都設有生物醫學工程專業,以及與此相關的醫學影像學專業、醫學信息學專業等,其培養目標就應以“培養具有基礎醫學、臨床醫學和現代醫學生物醫學工程(如影像學、信息學等)的基本理論知識及能力,能在醫療衛生單位從事醫學診斷、治療(或信息管理等)和醫學成像(或醫學信息等)技術等方面工作的醫學高級專門人才”為主。相應的培養要求應在于“學習基礎醫學、臨床醫學、醫學影像(或信息學、醫學超聲學等)的基本理論知識,受到常規放射學、CT、核磁共振、DSA、核醫學影像學、信息學、醫學超聲等操作技能的基本訓練,具有常見病的影像診斷、超聲治療和介入放射學操作基本能力,基本的儀器(裝備)維修保養能力”上。#p#分頁標題#e#
2.1.2課程設置
基于醫科大學的特色,其主干課程應注重基礎醫學、臨床醫學,同時開設基于醫學特色的工學、工程學課程。具體如基礎類的基礎數學類、物理類、化學類、計算機類,如高等數學、普通物理學、有機化學、生物化學、微機原理及應用等課程,基礎和臨床醫學類課程,如人體解剖學、生理學、診斷學、內科學、外科學、兒科學、婦產科學、藥學、中醫學、中藥學、衛生管理等課程,然后按照各高校側重設置傳統生物醫學工程的工學類、工程類課程,如模擬電子、數字電子技術、傳感器、數字信號處理、醫學圖像處理、醫用儀器原理、醫學影像儀器、檢驗分析儀器、臨床工程學、人體形態學等,部分專業可設置如力學類、機械工程類、有機材料或金屬材料類課程。雖然是同一生物醫學工程專業,但需要按照本校特色來設置課程,切忌大而全無特色,或各高校均設置同樣課程。這是違背了生物醫學工程高度交叉學科的學科特色的。
2.2綜合性大學工科以及理工科大學生物醫學工程專業人才的培養特色
2.2.1人才培養目標
現今綜合性大學工科以及理工科大學基本上都設有生物醫學工程專業,如北京大學工學院、浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院、東南大學生物科學與醫學工程學院,四川大學高分子科學與工程學院等,各具特色。以東南大學生物科學與醫學工程學院為例,其前身是生物科學與醫學工程系,創建于1984年。學院的科學研究及學生培養方向就是強調生命科學與電子信息科學學科的交叉與滲透,應用電子信息科學理論與方法解決生物醫學領域中的科學問題,發展現代生命科學技術。其人才培養目標在于“培養掌握生物醫學工程專業知識,掌握分析與健康相關的生物醫學工程問題的方法,并具備綜合應用所學知識和方法解決實際工程問題的能力,具備健全人格和遠大理想的工醫結合復合型優秀人才”。即更加注重于培養工程與醫學相結合的復合型人才,這些專業人才的從事的工作更多是在用于醫學診斷、治療的儀器設備的設計、研發及制造、維護等上面。而四川大學的生物醫學工程專業的培養目標,按照其特色制定為“以工程為主,以從事生物醫學工程教學科研的相關學科為依據,培養從事生物力學、生物材料、人工器官等相關方面的研究、開發、生產的高級專門人才。”,偏向于材料工程學。由此可知,在綜合性大學工科以及理工科大學中,生物醫學工程專業應更注重工學、工程學內容,其培養目標就應以“培養具有現代醫學生物醫學工程(如機械、電子、材料、計算機在醫學中應用等)的基本理論知識及能力,能在醫療設備相關企事業單位從事設備(或裝備)設計研發、制造、維修維護、管理等方面工作的高級復合型專門人才”為主。相應的培養要求應更多的學習工學的基本理論知識,受到常規醫療裝備、設備等設計、研發、操作、維護維修、管理技能的基本訓練并具有相應能力”上。
2.2.2課程設置
基于工科特色,其主干課程應注重工科基礎理論的學習,了解醫學基礎知識,同時學習機械、電子、材料、計算機應用于醫學中而派生的專業課程。如將特色定在醫療設備制造等方向上的生物醫學工程專業,其基礎類課程更加強了基礎數學、物理的學習,設置了較多學分的高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理及實驗等,醫學類課程設置了基礎醫學與實驗,涵蓋人體解剖學知識,專業基礎課和專業課設置了生物醫學數學基礎、電路及模擬電子技術及實驗、數字電路與邏輯設計及實驗、微機原理與接口技術及實驗、VisualC++程序設計及實驗、信號與系統、EDA技術、計算機硬件控制基礎、單片機原理及應用、醫學成像原理、醫學影像系統、生理信號檢測、生理信號處理、醫學圖像處理、醫學儀器設計與實現、醫學傳感器、醫學光學、醫學超聲、醫學材料等,同樣,課程設置也應按照本校特色加以取舍。
研究基因的專業有:
1、生物科學專業,是一門前沿的邊緣學科,生物科學是一門以實驗為基礎,研究生命活動規律的科學。一般大學都設在生命科學院內,與生物技術,生物工程是兄弟專業。其專業涉及面相當廣,包括植物學,動物學,微生物學,神經學,生理學,組織學,解剖學等等。
2、臨床醫學專業,是一門實踐性很強的應用科學專業,致力于培養具備基礎醫學、臨床醫學的基本理論和醫療預防的基本技能,臨床醫學專業學生主要學習醫學方面的基礎理論和基本知識,人類疾病的診斷、治療、預防方面的基本訓練,有對人類疾病的病因、發病機制做出分類鑒別的能力。
3、生物醫學工程專業,它綜合工程學、生物學和醫學的理論和方法,在各層次上研究人體系統的狀態變化,并運用工程技術手段去控制這類變化生物醫學工程專業培養具備生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:生物醫學工程;專業建設;問題;對策
我國生物醫學工程自上世紀70年代創建以來,發展相當迅猛,其學科定位、產業效益和發展前景越來越得到社會認同和重視。截止目前,全國約90余所高校設有生物醫學工程專業,其中醫學院校約13所。如何充分發揮醫學教學資源優勢,積極探索適合生物醫學工程專業的教育培養模式,建設具有鮮明醫學院校特色的生物醫學工程專業,培養復合型高級工程技術人才,是醫學院校值得思考和探討的重要問題。
1 生物醫學工程學科特點
生物醫學工程學科是運用現代自然科學和工程技術原理與方法,從工程學的角度研究生物體(特別是人體)的結構、功能及其相互關系,揭示生命現象、探索生命本質,研究和開發用于防病治病、人體功能輔助及衛生保健的人工材料、制品、裝置、系統和工程技術的一門綜合性學科,是理工類學科與生物醫學學科深度交叉、高度融合的邊緣性學科,所涵蓋的領域十分廣泛,具有“覆蓋廣、交叉深、發展快、變化多”等其他學科不具有的特點。
2 當前我校生物醫學工程專業情況
1)招生情況
我校2010年4月申報生物醫學工程專業,2011年正式招生。2014年首屆生物醫學工程專業學生順利畢業,到2015年本專業在校生共169人。
2)主要專業課程
生物化學、人體解剖生理學、生物醫學工程導論、C語言、電工學、信息技術、模擬電子技術、機械制圖和AutoCAD、數字電子技術、計算機原理與接口技術、臨床醫學概論、信號與系統、醫學影像技術學、醫學檢驗儀器、醫學圖像處理、醫學影像學、醫學傳感器、醫學影像原理與設備、醫學電子儀器原理與設計、醫用激光儀器、放射物理原理與腫瘤治療技術等。
3)就業方向
本專業學生畢業后適合從事醫院設備的操作、管理和維護,在醫學設備經營公司從事經營管理和技術服務,以及在相關的研究機構、生產企業從事產品的輔助開發、制造和技術管理等等工作。
3 我校生物醫學工程專業建設的問題分析
醫學院校具有很深厚的醫學大背景,具備豐富的醫學類學科教學資源和優越的臨床設備實踐條件等優勢,生物醫學工程學科和臨床醫學能緊密結合,但同時因學科體系不完善、教學師資力量比較薄弱、專業實驗室建設投資大等影響因素,一定程度上制約了生物醫學工程學科專業的高效快速發展。
1)理工學科體系不完善。我校是地方性醫學院校,王牌專業當然是基礎醫學和臨床醫學等醫學類專業,而工科專業都相當“年輕”。而生物醫學工程專業學科涵蓋面非常廣,幾乎可以用“包羅萬象”來形容,如果用“學科頻譜”來描述學科涵蓋面寬度,生物醫學工程無疑是88個一級學科中“頻譜寬度”最寬的學科。我們學校盡管針對醫學類專業的學生一直有開設了醫用物理、醫用高等數學等基礎學科,但相比理工科院校要薄弱很多,而且缺乏材料、自動化、電子等重要工程學科的有力支撐,這些支撐學科的缺少會導致相應課程設置不完善以及綜合性實踐訓練平臺缺乏,學生無法系統地學習工程類課程,得不到系統扎實的工程技術訓練,影響人才培養目標的整體實現。
2)復合型師資嚴重缺乏。要實現培養醫工結合與交叉的復合型高級工程技術人才目標,首先要建設一支醫工結合與交叉的復合型師資隊伍。在我校,具有醫學教育背景的教師資源比較多,而具有理工科教育背景的老師卻不多,既懂醫學又懂工程技術,能將工程技術與醫學需求緊密結合起來的復合型、交叉型、融合型師資就更加少之又少,教師隊伍知識結構普遍不夠合理,與各相關學科交叉融合能力弱,這些現狀一定程度上影響了課程體系構建以及教學質量和人才培養質量。
3)學生專業思想不牢固。生物醫學工程作為一門新興的邊緣學科,知名度不高,社會、家長、學生都不是很了解生物醫學工程是個怎樣的行業,甚至容易和其它名字相近的專業如:生物工程、醫學工程、生物技術等專業名稱混淆,導致第一志愿填報的學生寥寥無幾,第一志愿填報醫學院校的生物醫學工程專業的更是幾乎為零。統計我校幾年來招生情況可見,幾乎所有的生物醫學工程專業的學生都是調劑生,也就是入學時專業思想就不太穩定。加之其專業知識覆蓋面廣,涉及領域跨度大,專業知識體系復雜,專業課程內容在各學科之間交叉頻繁,本科學生對本專業缺乏深入的了解、足夠的信心和學習熱情;生物醫學工程專業學生所學知識普遍存在“寬瓜不精”,“廣而不細”等問題,相比醫學影像技術學專業,就業時處于劣勢;部分學生由于學習任務重、壓力大,導致學習積極性、主動性不高,專業思想不夠牢固,甚至影響到專業整體的學習風氣。
4 對策初探
醫學院校要緊扣醫工結合的復合型高級工程技術人才培養目標,突出學科交叉綜合培養、工程技術意識培養、創新能力素質培養,加強學科之間的有科學融合,深化教學改革,加大教學投入,改善教學環境,加強隊伍建設,充分發揮醫學院校資源優勢。積極探索具有醫學院校特色的生物醫學工程專業教育培養模式,構建科學合理的課程體系和實踐教學體系,不斷提升生物醫學工程人才培養質量。
1)積極探索與理工院校聯合培養的教育模式。綜合性大學與醫學院校在生物醫學工程專業學科建設方面優勢互補、劣勢互存。綜合性大學具有完善的理工類學科體系,工科師資隊伍力量比較強,基礎課程比較成熟,實踐教學條件平臺比較完善,在工程技術人才培養方面具有完善的培養體系和成熟的培養經驗,但缺乏醫學類學科教學資源和臨床實踐條件,缺乏與臨床需求緊密結合的先決條件。因此,醫學院校要在充分發揮自身資源優勢的基礎上,積極探索與理工院校聯合培養的教育模式,實現優勢互補。校校聯合培養實現資源共享、優勢互補,提高育人質量。
2)積極探索與知名醫療企業聯合培養的教育培養模式,實現產學研相結合。與醫療企業聯合培養本身就可以很大程度上擴大專業的影響力,同時優化教學體系,解決學生實習就業等問題。學校有諸多附屬醫院,為醫療企業提供更多的產品使用方,同時為企業輸送專業人才。是一個雙贏的合作培養模式。另外,通過實施產學研相結合的培養模式,醫學院校可強化與科研院所和醫療衛生機構的聯系和溝通,充分發揮產學研各方主體優勢,有效解決師資力量不強、支撐學科不完善、創新能力培養不扎實等瓶頸問題。實踐證明,實施產學研結合,是生物醫學工程高等教育的成功經驗,也是培養高素質生物醫學工程技術人才的必由之路。高等醫學院校應樹立研究與產業化并舉的教育培養理念,深化教學改革,積極探索產學研相結合的教學培養模式。構建產學研一體化的最佳運行機制。
參考文獻
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關鍵詞:納米技術;生物醫學;應用;機遇;挑戰
隨著科技的進步,納米技術在生物醫藥和科學技術等領域的應用較為廣泛。尤其是生物醫藥領域,對于臨床醫學和基礎醫學的發展起到了積極的推動作用。雖然在不少科學家和醫學研究家們對納米技術進行了詳細的研究,并將其運用于生物醫學領域,取得了不錯的成效。但是對于納米技術的研究還不夠深入,相較于發達國家而言,我國的納米醫學技術還處于發展的初級階段。需要對納米醫學技術在今后發展中面臨的機遇和挑戰進行分析。
一、納米技術在生物醫藥領域的應用
(一)納米生物學
納米生物學是以納米作為尺度,其研究內容主要包括:其一,細胞器結構、細胞器功能。比如細胞核和線粒體內部結構和功能分析。其二,交換細胞信息,包括生物體的物質、細胞能量信息等。其三,針對生物反應問題,對其反應機理問題進行研究和分析。比如有關于生物復制和生物調控的機理分析。其四,發展分子工程。包括納米生物分子機器人和信息處理系統等。將納米顯微術引入生物醫藥領域,可以為生物學家研究進行研究提供技術支撐。比如ScanningProbeMicro-scopes,簡稱SPMs,中文簡稱掃描探針顯微鏡,這是一種新型的納米生物技術,標志著顯微技術和納米技術的發展。除此之外,掃描顯微鏡(STM)的內部結構較小、不復雜,因此操作流程較為簡單,生物學家可以借助掃描顯微鏡展開原子級分辨探究,從而提高生物細胞觀測能力和分辨能力。仔細觀察原子級的內部結構對于進一步探索和研究生物原子微觀知識具有推動作用。在自然條件下,利用掃描顯微鏡可以對生物的蛋白質、多糖等分子展開直接觀察。借助STM彈道電子發射電鏡可以對單個原子進行操作,這是一種典型的人工改變單個生物結構和分子結構的行為方式。這種方式可以實現治療疾病這一超前設想。
(二)生物醫學工程
將納米技術引入生物醫藥領域,可以幫助傳統醫生解決復雜的難題。比如納米機器人和生物傳感器。納米機器人簡稱分子機器人,是酶和納米齒輪的結合體,將其引入生物科學領域,能夠充當微型醫生一角,為醫生解決以前的疑難雜癥問題。這種納米機器人不僅可以直接注入血液,還可以成為一種傳輸身體健康與否的工具。一方面,血液在傳輸過程中能夠判斷分子機器人的健康狀況,機器人能夠獲得能量,達到疏通血管血栓的目的。另一方面,醫生通過外界信號編制好的程序能夠探知和殺死人身體中的癌細胞,從而全面系統地監視身體構造和疾病情況。這種先進醫學工程能夠為現代醫學的發展打下堅實的基礎。除此之外,利用納米技術還可以進行器官的修復工作,比如對修復的器官進行整容手術或者基因配置,從而將錯誤或者不符合的基因去除,引入正確的染色體裝置,進而保障機體的健康運作。
(三)納米治療技術
將納米技術引入生物醫藥領域是一場全新的革命運動,能夠在日后的臨床治療方面起到一定的積極作用。比如德國柏林“沙里特”臨床醫院,早先就有過利用納米技術治療癌癥的成功案例。研究人員將氧化鈉納米微粒注入鼠類的腫瘤里,然后將他們放置在磁場中。由于受磁場的影響,患有腫瘤的鼠類的溫度會隨著納米微粒升溫而增加。實踐表明,納米微粒在可變磁場中的溫度能夠上升到46℃。這樣的高溫足夠將癌細胞殺死。腫瘤附近的機體組織是健康的,沒有受損壞,因此納米微粒不會燒毀這些健康組織,健康組織的溫度也不會受到傷害,這就需要研究人員將目光轉移到人體試驗中,實現消除人體癌癥的目的。
二、納米技術在生物醫學領域中應用的展望
隨著社會經濟的不斷發展以及科學技術的不斷進步,納米技術和生物醫學之間的聯系不斷加強,兩者的有機結合不僅能夠改善生物醫學技術的不足,還可以促進生物醫學的進一步發展,為更多的臨床實驗奠定基礎。
(一)生物檢測診斷材料的應用
不可否認,將納米材料與生物診斷技術進行有效融合,能夠提高醫學檢測技術水平。實踐證明。兩者之間的配合還需要結合生物醫學工程和先進醫療器材,醫學工程是促進納米技術與生物醫學互相融合的基礎,對生物醫學工程進行深入研究和分析,能在一定程度上催生新醫療器材的出現。如此一來,機械設備的使用用途和功能將會得到不斷擴大,這在很大程度上取決于納米材料的功能。由此可見,將納米材料合理運用于生物醫療診斷中,勢必會進一步催生一大批更為先進的醫療診斷器材。
(二)納米技術植入人體器官
利用先進的納米材料可以制成性能優良的人造器官和人工血液等。將這些器官和血液植入人體,能夠幫助人類遠離疾病,免遭疾病的傷害。比如將傳感器和基因技術進行有機結合,能夠將微利器官(比如聽覺和視覺上遭到損害的機體)直接植入體內,從而幫助他們恢復視覺和聽覺,從而達到正常人的狀態。
三、納米醫藥技術在發展中面臨的機遇和挑戰
就機遇而言,我國是首位將納米晶體合成碳納米管的國家,這個碳納米管的長度屬于世界最長,其性能良好。在醫藥學研究方面,我國科學家們利用納米技術研制出了一批具有抗菌效果的醫療器材和設備,并為現代醫療技術的發展提供了先進的理論和技術支撐。在納米藥物載體的研究方面,我國已有有關于“動物體內”應用的報道。這已標志著我國納米醫療技術進入了世界領先地位。就挑戰而言,與發達國家相比,我國的納米技術還不夠成熟,還需要進一步加強對納米材料、納米傳感器等方面的研究,以此作為進一步推動我國生物醫藥科技進步的基礎。
四、結語
納米醫藥技術對于進一步推動我國臨床醫學和基礎醫學的發展具有積極的影響。因此國家相關部門以及科研成員應該以積極主動的態度投入到生物醫藥納米技術領域,進一步推動我國生物醫藥科技的進步。
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