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生物材料工程范文

发布时间:2024-02-10 16:51:51

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生物材料工程

篇1

in vitro as compared to those of fresh porcine valve. Epoxy chloropropan treatment further reduced the plasma protein adsorption [(0.102±0.004) g/kg vs (0.116±0.013) g/kg, P

【Keywords】 heart valve prosthesis; epoxy chloropropane; protein adsorption; platelet adhesiveness

【摘要】 目的: 研究环氧氯丙烷(EC)处理对生物瓣膜及组织工程瓣膜去细胞支架材料表面性状的影响,探究EC处理生物瓣膜防钙化的机制. 方法: 通过血浆吸附试验和血小板吸附试验测定EC处理的猪主动脉瓣以及经去细胞处理的组织工程猪瓣支架材料对血浆中蛋白质和血小板的吸附程度,与戊二醛处理的生物材料进行对照研究,评价EC处理对生物材料的表面性状的影响. 结果: EC处理的生物瓣膜较戊二醛处理的生物瓣膜对血浆蛋白质吸附率减少[(0.120±0.008) g/kg vs (0.183±0.017) g/kg, P<0.05],血小板黏附率减少[(1.158±0.120) ×1012/kg vs (1.737±0.093)×1012/kg, P<0.05],对猪主动脉瓣去细胞处理过程能够减少血浆蛋白质吸附率[(0.116±0.013) g/kg vs (0.134±0.011) g/kg, P<0.05]和血小板黏附率[(0.769±0.136) ×1012/kg vs (1.052±0.185)×1012/kg, P<0.05],EC处理能够进一步减少血浆蛋白质吸附率[(0.102±0.004) g/kg vs (0.116±0.013) g/kg, P<0.05]和血小板黏附率[(0.744±0.097) ×1012/kg vs (0.769±0.136)×1012/kg, P<0.05]. 结论: EC处理能够进一步改善生物瓣膜和组织工程瓣膜去细胞支架材料的表面性能,有利于提高植入循环系统后的血液相容性和减缓瓣膜钙化.

【关键词】 心脏瓣膜,人工;环氧氯丙烷;蛋白质吸附;血小板粘附

0引言

生物心脏瓣膜植入人体后对血浆中蛋白质和血小板的过多吸附容易引起血栓形成以及瓣膜的钙化,影响瓣膜的使用寿命,因此,生物瓣膜的表面性状是评价瓣膜质量的重要指标之一.环氧氯丙烷(epoxy chloropropan, EC)是经筛选的生物瓣膜防钙化剂,动物实验证明EC能使戊二醛处理的瓣膜钙化明显减轻,仅为对照组的1/317,且瓣膜的力学性能和组织稳定性良好.EC处理的猪瓣(XJ猪瓣)临床应用300余例,随访15 a,未发现钙化,使用寿命长[1,2].在组织工程瓣膜研究中,应用EC处理去细胞猪瓣支架材料毒性低,初步实验研究种子细胞能够生长. 我们对EC处理的生物瓣膜及组织工程瓣膜去细胞支架材料的表面性状通过血浆吸附试验和血小板吸附试验予以评价.

1材料和方法

1.1材料瓣膜来自正常成年猪主动脉瓣,热缺血时间在2 h以内,置入4℃ PBS溶液中保存. 血浆和血小板来源于西安第四军医大学西京医院血库,解冻后3 d内使用.

1.2方法

① 去细胞处理: PBS溶液中漂洗2次,10 min/次,置入Triton X100溶液中12 h, 1 g/L胰蛋白酶消化3 min, PBS溶液中漂洗2次,10 min/次,4℃PBS溶液中保存; ② EC处理: 瓣膜修剪后,置入3 mL/L戊二醛溶液中处理48 h,PBS溶液中漂洗2次后,置入2 mL/L环氧氯丙烷溶液中48 h.均为室温条件; ③

血浆蛋白吸附试验: 实验共分6组,新鲜猪瓣组,EC处理的猪瓣组,戊二醛处理的猪瓣组,戊二醛加EC联合处理的猪瓣组,去细胞组织工程猪瓣组,EC处理的去细胞组织工程猪瓣组,每组瓣膜各10例.各组瓣膜PBS漂洗3次,5 min/次,置入10 mL血浆中37℃振荡3 d,取出后再漂洗3次,5 min/次,标本冻干测定质量后剪碎匀浆,置于Tris Buffer(14 mmol/L Tris, 120 mmol/L NaCl,3 mmol/L KCl,pH 7.4)4℃, 2 min,12 000 g离心,4℃, 30 min,采用Bradford’方法测定上清蛋白质浓度.蛋白质吸附率=吸附的蛋白质(μg)/瓣膜质量(mg); ④ 血小板吸附试验: 分组情况同血浆蛋白吸附试验,各组瓣膜PBS漂洗3次,5 min/次,置入10 mL富含血小板的血浆中37℃,3 h,血浆在标本放入前和取出后分别用血小板计数仪测量血小板计数,血小板黏附率=(富含血小板血浆中的血小板数-标本黏附后残留血浆中的血小板数)/瓣膜质量(mg).

统计学处理: 实验结果以x±s表示,应用SPSS10.0软件进行处理,经方差齐性检验,血小板黏附率各组之间方差平齐,则采用单因素方差分析,组间比较用SNK法;由于血浆蛋白吸附率各组之间方差不齐,故采用多个样本比较的非参数检验KruskalWallis方法比较,P

2结果

经戊二醛处理的生物瓣膜蛋白质吸附率较新鲜瓣膜组高,而经EC处理后蛋白质吸附率明显下降. 去细胞瓣膜组较新鲜瓣膜组蛋白质吸附率明显下降, 经EC处理后去细胞瓣膜组蛋白质吸附率进一步下降. 血小板黏附试验显示戊二醛处理的生物瓣膜血小板黏附率较新鲜瓣膜组高,而经EC处理后血小板黏附率明显下降. 去细胞瓣膜组和经EC处理后去细胞瓣膜组较新鲜瓣膜组血小板黏附率明显下降(Tab 1) .表1血浆蛋白吸附率及血小板黏附率(略)  3讨论

人工瓣膜是一种植入人体后与血液密切接触的人工装置,全世界每年超过175 000个人工心脏瓣膜应用于临床,目前无论机械瓣还是生物瓣均未达到理想程度[3,4]. 生物瓣和目前的研究热点组织工程生物心脏瓣膜为中心血流型,无需终生抗凝,但长期植入人体后的钙化使其易于衰坏[5-7]. EC化学改性生物瓣膜的方法实验证明具有显著的防钙化作用[1,2] . 然而EC处理对生物瓣膜和组织工程瓣膜去细胞支架材料表面性状的影响尚未有实验研究.

当血液和人工装置表面接触时,机体凝血系统会产生一系列的反应,人工装置的表面会迅速吸附血浆蛋白,进一步引起血栓的形成.血浆蛋白吸附的多少主要取决于人工装置的表面性状和机体的自身的血凝状态.纤维蛋白原是主要吸附的蛋白质,其他的血浆蛋白有: 白蛋白、γ-球蛋白等.血小板的黏附继发于血浆蛋白吸附之后,这一过程是血小板膜黏蛋白(platelet membrane glycprotein) 、血浆von Willebrand因子(vWF)等参与和相互作用的结果. 黏附过程包括: 吸附、接触、附着、扩展4个过程,它是一个血小板重要的在体内、体外均具有的特征性功能,血浆蛋白吸附的多少影响血小板黏附的数量,而两者都影响人工装置表面的血液相容性. 因此,血浆蛋白吸附率和血小板黏附率是衡量人工装置表面性状的两个重要指标[8].

本结果显示戊二醛处理的生物瓣膜蛋白质吸附率和血小板黏附率较新鲜瓣膜组高,而经EC处理后蛋白质吸附率和血小板黏附率均明显下降.分析可能的原因为戊二醛处理后的瓣膜组织含水量下降,蛋白质结构由于其强烈的交联作用而皱缩,使表面结构较为粗糙,而经EC处理后,组织含水量增加,表面光滑,因而吸附较少的蛋白质和黏附较少的血小板;另一种可能的机制为戊二醛的交联和EC的改性改变了瓣膜组织中蛋白质侧链基团的结构以及表面的电荷性质,继而影响了对蛋白质和血小板的吸附.在实验中,我们发现去细胞猪瓣较新鲜猪瓣蛋白质吸附率和血小板黏附率低,可能是去细胞的过程去除了细胞残骸、脂质、胆固醇等成分,使瓣膜结构以胶原蛋白、弹性蛋白等细胞外基质成分为主,亲水性好,表面结构光滑,因而吸附的血浆蛋白和血小板少,而EC的处理同样又能进一步改善其表面结构.本实验中,血小板黏附率和蛋白质吸附率的结果是一致的,可能是血小板的黏附主要决定于蛋白质的吸附量.从本实验的结果可以看出,EC处理能够进一步改善生物瓣膜和组织工程瓣膜去细胞支架材料的表面性能,有利于提高植入循环系统后的血液相容性和减缓瓣膜钙化,同时对于EC处理方法在生物瓣研制领域特别是在组织工程瓣膜支架材料的处理中的应用提供了重要的理论依据.

【参考文献】

[1] 易定华,刘维永,王伯云,等. 减轻异种(猪)主动脉瓣钙化的实验研究[J]. 中华胸心血管外科杂志,1988;4:48-51.

Yi DH, Liu WY, Wang BY, et al. Experimental research for alleviating calcification of porcine aortic valve [J]. Chin J Thorac Cardiovasc Surg, 1988;4:48-51.

[2] 易定华,刘维永. 生物心脏瓣膜钙化机制及抗钙化研究[J]. 中华外科杂志,1996;34:631-633.

Yi DH, Liu WY. Study for mechanism of heart valve bioprostheses calcification [J]. Chin J Surg, 1996;34:631-633.

[3] Karl H, Gulshan K, William G, et al. Outcomes 15 years after valve replacement with a mechanical versus a bioprosthetic valve: Final report of the veterans affairs randomized trial [J]. J Am Coll Cardiol, 2000;36:1152-1158.

[4] Eric WR, Michael J, Janusz T, et al. Hemodynamic comparison of secondand thirdgeneration stented bioprostheses in aortic valve replacement [J]. Ann Thorac Surg, 2001;71:S282-S284.

[5] Steitz SA, Speer MY, McKee MD, et al. Osteopontin inhibits mineral deposition and promotes regression of ectopic calcification [J]. Am J Pathol, 2002;161(6):2035-2046.

篇2

高分子化学和高分子物理是高分子科学相关专业的专业基础课。在专业课程设计中,一般两门课程独立设置,其中各占有48到72学时不等。我校的生物功能材料专业开设了高分子方面的课程,其中高分子化学与物理是该专业的专业基础课。根据该专业特点,生物功能材料涉及领域较广,从无机陶瓷材料到有机高分子材料都有涉及。该专业学生只需掌握有关高分子化学和高分子物理的基本理论知识和应用技能,因此我们开设了高分子化学与物理课程,所设学时为56学时,开设时间安排在二年级下学期,为三年级开设《高分子材料化学》等课程打下一定基础。该课程内容涉及高分子材料的合成与实施方法,高分子材料的结构、性能、成型加工及其应用,是一门多学科交叉、实用性很强的学科。根据该课程具有涵盖内容广,物理化学和有机化学知识运用较多等特点,这样有限的课时设置就给授课带来了一定困难,导致学生在理解和应用本课程知识方面具有一定难度。另外,我校该专业物理化学课程设置在二年级下学期和三年级上学期,其中物理化学反应动力学部分讲授时间较晚,这也给高分子化学与物理的授课带来了一定困难。那么如何在有限的学时内系统地讲授高分子学科基础知识,是本文需要重点探讨的问题。

1.选择教材,合理安排教学内容

受授课学时的限制,我们选用的教材是化学工业出版社出版的《高分子化学与物理基础》,由魏无际等主编。该教材系统地阐述高分子化学与物理的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,教材内容全面,难度适中,比较适合生物功能材料专业的教学要求。针对课时较少的现状,我们对教学内容进行了合理安排。对于高分子化学部分,重点讲解高分子的基础概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、阴离子聚合等内容,自由基共聚合、阳离子聚合、配位聚合等可较简单讲解,聚合物的化学反应章节主要由学生自学。这样既保证了学生能够掌握高分子化学的基本概念及反应,又没有因为课程过难给学生造成学习困难。对课程中的某些内容,例如聚合动力学的推导,在物理化学中化学动力学部分还没讲解的情况下,我们在教学中不要求学生记住所有推导和公式,仅提出聚合动力学基本知识,引导学生自己进行动力学推导。对于高分子物理部分,我们重点讲解高分子的结构、高分子的分子运动、力学状态及其转变,简单讲解高分子固体的基本力学性质、高分子溶液的基本性质章节,对高分子电学、热学和光学的基本性质章节主要由学生自学。这样课程的安排,重点讲解能够加强学生对高分子学科基本知识的掌握;简单讲解能够扩大学生的知识面、引导有科研需求的学生课下加强该部分内容的掌握;自学部分主要为了深化学生对高分子学科知识的理解。重点讲解、简单讲解与学生自学相结合的教学方法,突出了本课程重点、拓宽了学生知识面,克服了高分子学科教学中内容多、概念多、数学推导多等难于克服的难点。

2.理论联系实际,提高学生学习兴趣

高分子化合物广泛存在于日常生活中,如穿着用的化学纤维、自然界存在的棉、麻、丝绸等,食品行业中的蛋白质、淀粉、纤维素,建筑行业中用的涂料、各种高分子管材、胶黏剂、有机玻璃,行驶工具中应用的橡胶、工程塑料、增强纤维等。高分子科学在人们的日常衣、食、住、行中发挥着极其重要的作用,其是一门应用基础型的学科。高分子化学与物理的教学,单纯的讲解很难引起学生的学习兴趣,教学效果不显著。为提高学生学习兴趣,我们在讲解基本知识的同时,注重理论和实际相结合,列举了大量实例。例如讲解缩聚反应时,对涤纶、尼龙等一些重要的缩聚物的生产原理进行了重点讲解,对聚乳酸生物材料进行了系列概述,包括其生产方法、原理和应用等;自由基共聚合部分,讲到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丁苯橡胶(SBR橡胶)等一些著名共聚物和常见聚烯烃产品及它们的制备原理、主要性能和用途。其中举例聚四氟乙烯(PTFE)用于流量泵、反应釜内衬和搅拌棒外面涂层,聚氯乙烯(PVC)用于各种集成吊顶和各种垃圾袋等。在高分子发展史中,讲授诺贝尔奖成果和获得者的发明典故,例如电高分子的发现、齐格勒-纳塔催化剂的发展,以增强课堂的趣味性;讲述了第二次世界大战期间高分子的发展典故。此外,让学生翻看塑料水杯的材质、衣服标签让学生认识各种标志上一些材质的名称,指出我们的水杯、服装由哪些合成高分子构成,并讨论目前常用的化学纤维名称和聚合原理;通过举例讲解方式,激发学生自主学习兴趣。

3.多媒体与板书教学方法相结合,提高教学质量

高分子化学与物理基础课程知识面广,其涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子加工等方面内容。该课程教学信息量大、理论性强,学生理解相对比较困难。因此,我们在教学过程中注意多种教学形式相结合,提高教学质量。课堂主要采用多媒体教学方式,同时辅以板书讲解,取得了不错的教学效果。利用多媒体教学方法既能够将理论的知识直观体现出来,又能够将难于理解的教学内容形象地展示出来,这样可以使学生更容易理解所学内容。例如,在讲解配位聚合时,利用动画演示双金属活性中心机理和单金属活性中心机理中单体分子的插入过程与链增长过程;自由基聚合实施方法中,利用制作动画模拟悬浮聚合和乳液聚合过程中单体的分散过程,高分子物理中拉伸对高分子结晶形态的影响、动态黏弹性模型,等等。通过多媒体的运用,可以使抽象的教学内容具体化,有效提高学生学习的趣味性。多媒体课件也会存在一些缺陷,比如讲课节奏过快,学生难以吸收;教师过于关注幻灯片屏幕,减少了和学生的交流互动,等等。在实际教学过程中,还应注意和板书的有效结合,对重点知识内容采用板书的形式进行讲解,取得了不错的效果。

4.网络教学方法的运用

针对多媒体教学存在讲课节奏过快,学生难以吸收等缺陷和板书教学进度缓慢等特点,对重要章节,我们采取课堂与课下网络教学相配合的方法。网络教学在原来多媒体教学基础上,对教学过程和教学内容提供了全面支持。目前学校构建了一个比较完整的网上教学支撑环境,提供多媒体录播室进行教学视频的录制,最后把课件与录制视频统一上传到网络教学平台。网络教学有许多传统学习方法无可比拟的优点,例如学生学习自主性增强,真正发挥学习的主观能动性,学生学习在时间和空间上少了许多限制,学习的探究性更加深入。另外,网络背景下学生在获取不同的资源时可以进行比较,相互之间取长补短,知识面更广。随着现在网络技术的发展,学生可以在宿舍、教室和学校多媒体教室通过网络对课堂内容进行学习。网络教学方法的运用,大大弥补了课堂多媒体课件存在一些不足,大大提高了教学效率。

5.开展互动式教学,发挥学生的学习主动性

教学是教师和学生的共同行为,学生是课堂的主体,教师是学生学习知识的引导者。目前高校教学方式偏重以教师“教”为主,忽视了学生“学习”的主动性,学生始终处于“被动学习”地位。这样的“被动学习”,导致学生具有学习压力大、心理负担重等特点。针对这一现状,我们采取课堂互动的教学方式,包括师生提问、讨论和学生上讲台相结合的方式进行教学活动,取得了一定效果。比如在下课前教师先提出下一节课的预习内容,提出一些讨论问题,例如在讲述缩聚反应时,提出不同聚合时间获得聚合物分子量是否相同、什么样的单体能够发生缩聚反应、什么样的单体能够获得支化的高分子等问题。让学生通过查阅资料,自己寻找答案,并在下次课堂上让学生进行讨论,然后教师补充。这样既提高了学生的学习思考能力,又增强了学生的学习主动性,提高了学习兴趣。另外,我校为农业院校,虽然学习《高分子化学与物理课程基础》课程的学生是非农业专业,但是部分学生毕业后或许从事涉农相关服务业。考虑到此种情况,我们在授课内容安排上,对目前农业应用的高分子材料和高分子在农业方面的潜在应用进行了讨论,给他们提供了创造性思维。比如在讲自由基聚合章节时,我们就对强吸水树脂的制备现状和发展前景,主要针对其在农业生产中的应用进行了讲述,对高分子薄膜在农业中的应用及带来的“白色污染”与应对措施进行了讨论。通过这样的讨论,我们锻炼了学生分析思考问题的能力,这为学生工作与科学研究的创新思维形成打下了基础,提高了学生的学习积极性和学习兴趣,加深了对本课程的理解。

6.结语

通过对本校生物功能材料专业《高分子化学与物理基础》课程教学中的一些课程设计特点、面临的问题及目前采取的措施进行了总结。《高分子化学与物理基础》虽然是一门专业基础课,但其理论性强、概念抽象难懂,如何让学生在掌握该课程基本理论的同时,调动学生的学习积极性,培养学生的自主学习能力和创新意识,是教学工作中需要不断探索的问题。我们将在总结已有教学经验的基础上,继续对本课程教学方法的改善与创新进行探索,以提高该课程的教学质量。

参考文献:

[1]魏无际,俞强,崔益华.高分子化学与物理基础(第二版).北京:化学工业出版社,2011.

篇3

1 基建项目的组成

建设项目的组成包括:单项工程、单位工程、分部工程、分项工程。财务会计人员只有充分理解项目组成后,方能更正确设立账套,合理建立科目。

(一)单项工程:是指竣工后可以独立发挥生产能力或效益的一组配套齐全的工程项目。

(二)单位工程:是单项工程的组成部分,它可按建筑工程、设备安装工程等进行工程成本核算的对象。

(三)分部工程:按专业性质分:电气工程、智能建筑工程、电梯工程;按建筑部位分:主体结构工程、装饰装修工程、屋面工程。

(四)分项工程:是按主要工程、材料、施工工艺、设备类别等确定。包括:土方开挖工程、土方回填工程、钢筋工程、模板工程、砖砌体工程、木门窗制作与安装工程、玻璃幕墙工程等。分项工程是计算用工、用料和机械台班消耗的基本单元。

2 基建项目审批的各项程序

(一)立项批复

编制项目建议书,并通过发改委的批复。项目建议书是对拟建项目提出的框架性的总体设想,它既是选择项目投资的依据,也是可行性研究报告编制的依据。

(二)可行性研究报告的编制

编制可行性研究报告,并通过发改委的批复。可行性研究报告是通过调查研究,分析论证的基础上,提出项目建设活动切实可行的一种书面材料,它是初步设计的依据[2]。

(三)编制初步设计方案

编制初步设计方案,并通过发改委批复。初步设计是指项目决策后,根据批准的可行性研究报告所做出的建设项目具体实施方案,它是招标和施工的依据。

(四)施工招投标

根据《中华人民共和国招投标法》和《中华人民共和国政府采购法》,必须公开招标的项目:土建工程类投资总额在200万元以上;货物类投资总额在100万元以上;服务类投资总额在50万元以上的项目;总投资达到3000万元以上项目,无论其单个类别项目的金额是否达到都必须进行公开招标。

(五)项目施工

项目施工要把握好各项施工合同的签订和执行,主要审查合同内容的完整性,合同条款中对涉及工程价款的事项是否进行了约定。

(六)竣工验收

已具备竣工验收条件的项目,应在3个月办理竣工验收和固定资产移交手续。需要说明的是:项目建议书与可行性研究报告、可行性研究报告与初步设计之间的建设面积和投资额相差不能超过10%,若超过,必须报送发改委批复。

3 基建财务核算

(一)存在的问题

目前,许多医院基建方面的支出,统一归集在“在建工程”科目上,成本核算不明确,与医院会计账户混在一起,财务处理不规范,会计科目混乱,导致挤占基建资金的现象发生,不能有效地保证基建资金的专款专用,不利于基建财务人员对基建支出的全面把握、日后的审计及决策[3]。

(二)设立基建账

根据财政部新修订的《事业单位会计制度》《医院财务制度讲解》,要求医疗事业单位除按医院会计制度执行外,还应按国家有关规定单独建账、单独核算。即医院在设立财务基本大账基础上,开设基建专户,另设基建账套,编制基建报表。也就是说,项目开始发生费用就应设置独立的基建账套,以反映基建成本核算情况。

(三)建立会计科目

依据《国有基建会计制度》开设基建专户,设立基建账,建立基建科目,进行基建项目核算,综合医疗卫生行业的特点,合理设置项目的成本核算的对象,细化核算,完善会计科目、报表体系。如:建设项目通过单项工程按照住院楼、医技楼、门诊楼、行政楼等分别进行明细核算,并通过单位工程按人防工程、消防工程、暖通工程、土建工程、排水工程等进行细化核算。

(三)待摊投资科目

待摊投资科目的运用是基建财务管理中较为重要的一个环节。主要核算的是项目单位按照批准的建设内容所发生的应分摊计入交付使用资产价值的各项费用支出。下设:建设单位管理费、土地征用及迁移补偿费、勘察设计费、可行性研究费等28个子目核算。基建项目的每一笔支出都必需如实的在基建账户明细科目上反映,这有利于成本项目的细化核算,控制成本,保证基建资金专款专用[4]。

1.建设单位管理费以项目投资总概算为计算基数,实行总额控制,分年度据实列支,其中业务招待费不超过管理费总额的10%。

2.土地征用、开发及迁移补偿费应单独列示,在有关房屋、建筑物交付使用时,直接分配计入其交付使用资产价值,而不能随其他待摊投资支出对各项交付使用资产进行分配。

3.财政贴息资金的处理,无论是经营性项目还是非经营性项目,建设期间的财政贴息资金,一律计入待摊投资,冲减工程成本。

4 建设资金的使用

根据《基本建设财务管理》的规定,结合建设项目的实际情况,建立健全基本建设财务管理内部控制制度,制定较详细的财务开支规定,所有基建工程要明确开支报销的程序,各职能部门的职责及开支权限,做好项目财务管理基础工作。

(一)在项目尚未批准开工以前,可以支付前期工作费用,(但不得支付工程款)。

(二)计划任务书已批准,初步设计和概算尚未批准的,可以支付必要的施工费用。

(三)已列入国家长期或年度投资计划的施工预算项目和规划设计项目,可以支付年度计划中规定内容所需费用。

(四)经国家有关部门批准开工后,方能拨付工程款。

(五)审核每笔开支票据的合法性,请款单必须有主管院长、基建负责人、经办人签字,财务核对账目后方可付款。

5 结语

基于医疗卫生单位建设工程项目复杂,具有工程造价高,建设周期长,专业技术强,建设过程中调整变化多等特点,科学建账,成本细化,准确核算支出,有效控制工程成本,提高资金使用效益就显得尤为重要[5]。

参考文献

[1] 陈晓霞. 浅谈医院基建工程项目的财务管理[J].当代经济,2013,20 (9):70-71.

[2] 徐伟. 论非房地产基建项目的工程造价管理[J]. 建材技术与应用, 2004,(03)

篇4

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.095

0 引言

从广义层面上来说人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统,是人对于自然生命的一种模拟与拓展。广义上的人工生命是多门学科合并之后的产物。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。下文将主要就针对材料技术型生物医学工程与组织工程、人工生命间的相关性,以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。

1 材料技术型生物医学工程

此种工程学科的主要研究目标即为各类生物材料及人工器官组织,其中就涵括了组织工程学科。在此方面研究工作中涵括有材料科学、生物科技、化学、信息技术、计算机技术、医学以及生命科学等多门学科的基础知识。

生物材料也就是对于生物体进行临床诊治以及将其受损组织器官替换下来,亦或是增强人体某一部分功能的材料,因此就必须要求其能够植入到人体当中并不出现排异反应,确保活体细胞可以在此材料之上自然生长。生物材料亦可被视作构成人工组织与器官的核心材料。生物医学材料在未来一段时期的主流发展趋势,即为给予组织工程的发展提供优势特性显著的活性生物材料,应确保其具备良好的生物相容特点;亲水特性;性;预防组织粘附特性;抗炎特性;抗凝特性等。以保障活体细胞能够在所制成的人工材料上生长并对病变组织起到良好的改善、恢复效果,使之免疫识别与生物催化性能得以有效提高。

依据生物医学材料的属性可将之主要划分为以下几种:

(1)无机非金属生物材料。①同人体组织力学间具备良好的相容性,同时还可改善组织生长的材料。②具备人体有机以及无机结构的复合型材料。

(2)金属生物材料。①毒性较低,弹性模量更加符合入骨特点的合金材料。②各种植入人体当中的器械材料,如较为常见的人工关节、种植牙、心脏支架等。③接入性诊治所采用的医疗器械设备如官腔支撑架、引导丝等。

(3)生物医用高分子材料。①可将血液之中的毒副物质吸出的材料。②能够在临床上应用于免疫性病症治疗的材料。

2 组织工程与人工组织

目前临床上所面临的主要医学问题当中主要就包括了组织与器官的衰竭、损伤,而临床上在应对此类问题时所较常采用的措施方法主要包括以下三方面:

(1)自体移植。由人体自身的部分组织来对损伤位置进行修复,例如,对面部皮肤大面积烧伤患者进行面部手术修复时通常会取其自身大腿位置的皮肤来进行修复损伤组织。

(2)异体移植。例如,某患者在遭遇意外事故时,家属自愿将其身体部分组织如眼角膜、肾脏等组织捐献给有需要的人。然而此种情况时常会出现异体组织的兼容性问题,同时需要被捐助的人员与每年的捐献人数相比差距过大,供体不足情况十分显著。

(3)人工器官。这种方式能够彻底解决供体不足的情况,但是其目前所存在的问题也是十分显著的即异体反应与感染情况十分明显,绝大多数的患者在接受器官移植后都是应各类感染致死。

对此人们也就设想若是能够采用母体细胞以及生物降解材料在人体当中构建起新的组织器官,也就是进行结构组织,代谢组织以及细胞系统的重新建构。目前这一设想已经不再是仅存在于人们脑海之中的假想,而已经走进了现实生活当中,可以预见组织工程的发展必将会促成这一设想的实现。

当前,组织工程研究的主要内容即为:适宜的母体细胞来源;能够为细胞粘附生长提供空间的细胞外基质;可应用在促进细胞组织再生长的因子;以及组织间的相容性。

开展组织工程通常会应用以下三种策略:(1)细胞以及生物材料的杂化体系,例如由小块活体组织将特异细胞分离出来,通过体外扩散增大之后种植于生物相容性较好同时能够生物降解的聚合物所建立起的多孔支架当中,在体外培养一段时间后可将细胞和支架结构置入于患者体内;伴随着组织缺损部位的重新构建,聚合物将会逐渐降解并消失。(2)仅具备生物降解材料体系,借助于生物生长方式促使细胞成长为多孔支架结构,在通过增殖、分化来产生为相应的组织结构,并且与周边组织相整合。例如采用珊瑚骨加支撑的羟基磷灰石陶瓷,其孔隙架构与人体骨架构极为接近,可被应用在骨组织工程支架中。(3)细胞体系,经过移植的细胞经由生物过程演变为微结构。

3 结束语

总之,从广义性的角度上来说人工生命必须要基于工程科学技术、生物科学技术以及生物工程科学技术的基础上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是广义上的人工生命科学技术基础。材料技术型生物医学是工程的研究对象主要是生物材料与人体的各个身体器官。组织工程则是借助于生命科学以及工程科学的基础理论与方法,来探究并开发出具备修复以及改善人体组织器官功能的新型临床应用取代物,也就是人工组织,因而材料技术性生物医学工程以及组织工程也便是生物工程人工生命的基础。

参考文献:

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中图分类号:TQ31 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)005-052-02

组织工程支架材料在宏观形态、微观结构、机械强度和韧性、可塑性、毒性、免疫原性和细胞相容性等方面都有严格的要求。因此,理想的载体支架材料应具有如下特征:(1)可塑性较好,能构建成特定三维结构。(2)具有良好的机械强度和韧性,满足加工需要。(3)无毒性、无免疫原性、生物相容性好,适宜细胞正常生理功能的发挥。(4)能被生物体降解吸收。

目前,组织工程常用载体支架材料包括:天然材料、合成材料和复合材料。

1 组织工程天然材料

常用于构建组织工程载体支架材料的天然材料主要有:壳聚糖、丝素蛋白和纤维蛋白等。壳聚糖与氨基葡聚糖的性能存在一定的相似之处,而后者是细胞外基质的主要成分。壳聚糖的这一特性使得其被广泛的应用于组织工程的支架材料的制备过程中。壳聚糖制备的载体支架材料除具有良好的生物相容性,还具有抑菌性和促进愈合的性能。将壳聚糖制备的组织工程角膜基质进行板层移植,两周后植片脱落,机械强度不足。闫涛等将丝素蛋白溶液通过透析浓缩后,制成丝素薄膜。但干燥状态下的丝素薄膜质地脆,容易开裂。新西兰大白兔角膜埋植实验表明,丝素蛋白可以体内降解,无明显毒性,生物相容性较好。

2 组织工程合成材料

应用较多的合成组织工程材料主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)以及两者的共聚物(PLGA)等。PGA性质稳定,以其制备的支架机械强度、韧性和降解速率均可控。Hong等用PLGA制备组织工程载体支架,进行兔脂肪干细胞接种,体外培养一周后再自体移植。移植后脂肪干细胞可在支架表面和材料内部正常生长、增殖,脂肪干细胞新分泌合成的胶原纤维和正常角膜胶原纤维较相似,切移植眼角膜内皮与上皮仍旧保持完整且能正常行使功能,逐渐透明。胡晓洁等以PGA为原材料制备载体支架,在体外重建角膜基质。囊袋法植入兔角膜,8周后材料即可完全降解,移植眼的外观与对照眼相似,但PGA降解产物会使移植部位pH值降低。

3 组织工程复合材料

组织工程复合载体支架材料种类主要有:天然材料之间复合、天然材料与合成材料之间复合,以及有机材料与无机材料之间复合。Graf等在复合材料接种角膜细胞进行培养,证明了其能促进角膜上皮细胞进行正常的生长和增殖,同时诱导角膜感觉神经活化,生成YIGSR多肽。有研究显示,将胶原与TERP复合材料移植到角膜上6周后,显示复合支架材料的生物相容性较好,在基质与上皮面之间形成了新的基底膜;复合材料中与基质细胞和上皮细胞结合良好,且有神经长入;复合材料中的细胞能正常行使其生物学功能。

综上所述,天然组织工程载体支架材料的优点在于具有良好的细胞生物相容性和安全性,但材料本身存在的机械强度和韧性不足、降解速率过快等缺陷也是无法忽视的。人工合成组织工程材料本身的物化性能、机械性能和降解速率都是可控的,可以根据组织工程构建的不同需要进行调节,利于规模生产。缺点在于材料本身生物相容性差,且降解产物可能会对生物体产生一定的毒害作用。利用不同性质的载体支架材料构建的组织工程复合材料,具有足够的机械强度和韧性,也具有良好的生物相容性和合适的生物降解速率。既弥补了单一天然载体支架材料本身存在的机械强度和韧性不足、降解速率过快等缺陷,也使得人工合成材料产生细胞毒性、生物相容性差、缺少细胞识别位点的局面有了很大改观。因此,复合载体支架材料在组织工程化组织或器官的构建中越来越受到人们的重视。

参考文献:

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[3] Kazuo Kojima,Yoshiharu Okamoto,Miyatake Katsuyuki,et al.Collagen typing of granulation tissue induced by chitin and chitosan[J].Carbohydrate Polymers,1998,37(2):109.

[4] 林旭明,赵靖,史伟云.壳聚糖构建的组织工程角膜基质的实验研究[J].眼科研究,2008,26(6):409-412.

[5] 闫涛,张明昌.组织工程角膜支架材料再生丝素膜的生物相容性[J].国际眼科杂志,2008,8(8):1557-1559.

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生物产业基地核心区位于成都高新区内,初步规划面积5平方公里,扩展区为成都市各区县,辐射区为德阳、绵阳、乐山等市。通过“十一五”期间的努力,将基地建设成为基础设备完善、生态环境优美、投资政策优惠、服务质量优良,一区多园模式的高成长性产业基地,使四川生物产业总体进入全国先进行列,保持西部领先优势。

核心区以地奥集团、迪康集团、康弘集团、恩威集团、蓉生药业、华神集团、国嘉制药等大型生物医药企业集团为依托,重点发展生物技术药物、生物医学材料、现代中药三大领域,同时将生物芯片及生物新型产业作为重点培育产业,使高新区成为成都乃至西部生物医药产业技术、人才和企业的聚集区,成为西部生物医药研发的中心。

生物医药产业将主要围绕生物技术药物、生物医学材料、现代中药等我省具有比较优势的生物医药领域进行,同时鼓励从事生物农业、生物信息、生物环境、生物化工等方面的研究开发和技术服务。

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随着生物医学工程学科的高速发展,对相关人才的需求日益增大,为此,我国有大量的医科、药科大学、综合大学和理工科院校都设置了生物医学工程从本科到博士的专业及领域。在2008年4月北京举行的“亚太生物医学工程国际会议”上,各种院校生物医学工程学科专业教育、课程建设等问题被提出并进行探讨,对于交叉学科教育教学模式的创立进行了研究,说明这一问题已经成为高校教育教学研究的热点。本文在对生物医学工程学科特色、对医科药科、综合性大学、理工科大学办学特点进行分析的基础上,对于在各类院校中设置的生物医学工程专业的特色建设进行阐述。

1生物医学工程专业内容特色概述

生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,在各层次上研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。生物医学工程专业人才培养特色的探讨敏杨禹陈国明刘盛平(重庆理工大学药学与生物工程学院)

1.1医学影像技术

即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术,现还有正在兴起的阻抗成像技术等。

1.2医用电子仪器装备

分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号,现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等,而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备,如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。

1.3生物力学

主要是研究生物组织和器官的力学特性,人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学(血液流变学)、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。

1.4生物材料

即人工器官、组织工程所需要的物质与材料,其大多数是需要植入人体,需要具备耐腐蚀、化学稳定性,需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料,根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求,包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。

1.5生物效应与生物控制

生物效应是指在医疗诊断和治疗中,光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上,其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析,包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析,以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生,将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学,十分广泛,仅四年内进行如此庞大的知识学习,学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此,我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析,在此基础上,提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。

2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨

我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性,该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗,有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践,更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系,无法由某一个从业人员掌握,需要各方向的协作与合作,由此认为,设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。

2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色

2.1.1人才培养目标

作为医科大学,其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才,其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作,运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗,所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识,然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习,成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才,毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作,在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业,以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等,其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程(如影像学、信息学等)的基本理论知识及能力,能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗(或信息管理等)和医学成像(或医学信息等)技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像(或信息学、医学超声学等)的基本理论知识,受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练,具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力,基本的仪器(装备)维修保养能力”上。#p#分页标题#e#

2.1.2课程设置

基于医科大学的特色,其主干课程应注重基础医学、临床医学,同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类,如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程,基础和临床医学类课程,如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程,然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程,如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等,部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业,但需要按照本校特色来设置课程,切忌大而全无特色,或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。

2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色

2.2.1人才培养目标

现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业,如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院,四川大学高分子科学与工程学院等,各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例,其前身是生物科学与医学工程系,创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透,应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题,发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识,掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法,并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力,具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才,这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标,按照其特色制定为“以工程为主,以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据,培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”,偏向于材料工程学。由此可知,在综合性大学工科以及理工科大学中,生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容,其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程(如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等)的基本理论知识及能力,能在医疗设备相关企事业单位从事设备(或装备)设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识,受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。

2.2.2课程设置

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一、土壤生物工程简介

土壤生物工程是将活的植物材料通过工程技术手段用于构筑各类边坡、防止坡面河岸侵蚀及改善栖息地生境的集成工程技术。根据施工目的,材料和工程结构的特征都可以作为划分土壤生物工程类型的依据。本文按照材料和工程目的把上壤生物工程分为以下几类:

(一)植物覆盖技术

为了快速覆盖地表侵蚀而采取的措施,主要的类型有包括草皮移植、草籽播种、乔灌树种移植。这种方法对于深层土壤的防护考虑较少。

(二)使用活的植物体来加劲并作为上体运动的屏障,主要类型有扦插、梢捆、层栽、灌丛垫等。这些措施可以防止浅层土体滑动。就植物种类选择而言,木本植物最为适合。

(三)联合措施

即活的植物体和无生命材料联合措施。当边坡陡峭、表面和土体稳定都有问题时或者是施工区生境不适宜植物生长时当地状况使植物生长困难时在植物生长前就需要对土体进行防护时,植物措施难以完全发挥作用,就需要利用一些无生命材料来辅助施工,例如石块,混凝土或死的植物枝干等。

(四)辅助措施

为了紧急对当地植被进行补充,就需要采取辅助的措施,如移栽树木或改善土壤等技术,由于这些措施花费较高,所以一般情况下不建议使用。

(五)无生命材料营建措施

主要为传统的结构工程,例如混凝土重力墙。

二、土壤生物工程技术的国外研究进展

工业革命开始以后,人们对机械的崇拜导致利用自然材料控制土壤侵蚀和边坡保护的自然方法不受欢迎。机械化的年代和混凝土钢铁技术的发展,鼓励在工程实施中使用刚硬和无生命的建筑材料。这些材料保证结构更为长久、耐用。在美国和欧洲,如何运用机械和人工材料进行建筑和边坡防护,是多数研究者的追求目标。

工业革命后,一系列环境问题如坡面侵蚀、山体滑坡和崩塌以及河岸退化等引起欧洲一些国家的重视。20世纪初,少数研究者才开始将土壤生物工程概念真正植入工程施工中,并且获得了成功。如用绿色的柳树作为活性的建筑材料、在浆砌石接缝中植入木本切枝。1936年,在慕尼黑专门成立了一个研究所研究开发道路建设中的土壤生物工程技术。该研究所所长Arthur von Krundener为该项目技术的发展做出了很大的贡献,后来他被看作是中欧地区的土壤生物工程技术之父。同时期,在加利福尼亚的Charles Kraebel发展了“篱墙”技术,应用复合的生物技术,如:木桩、梢捆和植物移植等技术来来保护岸坡。这些实践性的工作为后来土壤生物工程技术的发展奠定了基础。

20世纪70年代后,土壤生物工程技术得到了广泛的发展,并且形成了完整的理论和技术体系,积累了大量的文献资料。Schiechtl先后出版的《土地利用及保护的生物工程》(1980)、《边坡保护和侵蚀控制的地表生物工程技术》(1996)和《河岸及海岸的水生物工程技术》(1997)总结了欧洲许多重要的土壤生物工程师们的研究和实践成果,为该技术的发展奠定了理论基础。

三、土壤生物工程技术的国内研究进展

中国的史书中记载了最早的生物工程―大禹治水。大禹的父亲采用建土坝阻挡洪水的方法,但失败了。大禹则利用疏清九条主干道并挖掘新河道的方法来疏导洪水,同时这些河道还可以作为当地农民的灌溉渠。在他13年的努力下,洪水终于被控制住了。

2000年后,成都郡守李冰吸取大禹治水的经验,采用了一种新方法来抵御洪水。受大禹的启发,李冰设计了一种“楗尾堰”来疏通河道(后来被称为都江堰)。“楗尾堰”的得名源于“破竹为笼,圆径三尺,以石实中,累而壅水”的竹笼装石方法(亦称为“楗尾”)。每个楗尾几米长、半米宽,放置在河流沿岸或者水里,来分流主河道中的水。这种河道系统然后又出现在一些小河道中,所以又出现了为庄家灌溉的灌溉系统,这种方式在成都附近至今犹存。在11世纪,宋朝沈括的《梦溪笔谈》中记载了制作楗尾技术的进一步发展。与此同时,楗尾还被用于治理经常泛滥、久治无用的黄河缺口,在强水流到来前,把楗尾最后放在缺口处,这样洪水就无法将它冲走了。后来,人们又将很长的楗尾分成三段一截一截放在溃堤处,这样就能有效防止楗尾在水流冲击作用下发生断裂。在中国,人类与洪水抗衡长达几个世纪,这也使楗尾技术不断发展进步。

胡海乱等(1999)提出了笼石挡墙、网笼垫块护坡和复合植物护坡等生态型护岸技术并应用在广西漓江治理工程中。在引滦入唐工程中,陈海波等(2000)提出了网格反滤生物组合护坡技术。周跃(2000)提出了“坡面土壤生物工程”技术。王准(2002)针对上海的立地条件,把河岸带绿化根据岸体设计中使用了一种亲水生态护岸设计--栈桥式生态亲水护岸,实现了在水位变化较大的情况下,仍然具有亲近人、生态和美的效果。俞孔坚等(2002)提出水位多变情况下的亲水生态护岸设计。夏汉平等(2002)在北江大堤植草护坡效应研究中,提出香根草和百喜草都能耐较长时间的水淹,并都有较强的抗逆性,结合土石方工程,并辅以三维网覆盖,将香根草和百喜草种在北江两岸的边坡上,有效地防治了洪流冲蚀和雨水侵蚀,起到了较好地固土护坡作用。

四、结论

土壤生物工程技术措施通过植物和河流岸坡的相互作用机制在防止坡面侵蚀的同时还可以起到河流生态修复的作用,并逐渐促进河流的自我生态修复,是解决河流生态退化的一个关键技术措施,在世界范围内引起了厂泛关注和大量应用。而我国在这方面的研究起步不久,此技术在国内的推广还面临着许多待解决的问题。

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【中图分类号】R318.0-4 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949(2014)02-0316-02

基金项目:重庆市教委人文社科基金资助项目(10SKS02)

随着近20年来世界范围内高新技术的迅猛发展,职业教育在形式和数量上都有了突飞猛进的增长。基于此,联合国教科文组织(UNESCO)推出最新版本“国际教育标准分类”ISCED1997,虽然将高等职业教育仍定位于ISCED5为“第三级教育第一阶段”,但是作为“不直接通向高等研究资格证书”(not leading directly to an advanced research qualification)获得的教育层次,它将初版中分属两个不同层次的大学专科(原ISCED5)和本科(原ISCED6)以及“所有博士学位以外的研究课程”(原ISCED7中的博士前课程部分)纳入了同一层次之中,从此突破了高等职业教育(尤其是在中国)仅仅局限于专科层次的教育瓶颈,为各类职业教育建立本科乃至硕士层次的教育提供了可能[1]。与普通本科教育并行的“立交桥式”发展之路由此拉开序幕。目前我国由于临床医学、中医学、口腔医学、药学等专业要求学生掌握一定的科学技术知识以达到“能进入一个高精技术要求的专门职业”。医学本科院校在医学主干专业的人才培养定位与水平上均高于医学类高职高专院校。本文将以生物医学工程学的国内外现状为例,来探索职业教育互补于普通医学本科教育的发展之路。

1生物医学工程国内外发展现状

生物医学工程学是理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学领域渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理与方法,从工程学的角度,在不同层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病治病、促进健康提供新技术手段的一门综合性的高技术学科。

1.1 80年代起生物医学工程学步入新起点 50年代是生物医学工程学发展的初期,工程技术与生物医学间的交差、渗透是从临床医学开始的,其中尤以人工器官的出现,可视为现代医学的一个重大特征。在经历了60年代的早期发展和70年代以医学影像技术为代表,所标志的生物医学工程学取得突破性进展的基础上,80年代起,生物医学工程学除继续向临床领域横向扩展外,开始在向纵深方向发展方面出现新的转折。如医学影像技术中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超声诊断装置、图像文档与通讯系统等;出现了全实验室自动化系统、体外碎石机和除颤器等治疗装置以及微波、射频、激光、超声等各种治疗技术。

1.2 90年代与更多的学科交叉、融合 组织工程:是生物医学工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学,以及临床医学等学科间的不断交叉、渗透与融合,而形成的新的前沿科学。所涉及的组织有软骨、皮肤、胰腺、肝脏、肾脏、膀胱、输尿管、骨髓、神经、骨骼肌、肌键、心瓣膜、血管、肠、等,其中皮肤已有初步产品进入临床应用。我国自90年代初开始了有关的基础研究工作,并列入了国家重点基础研究发展规划(973),成为国家的重点支持项目。生物芯片:在实施人类基因组计划的推动下,DNA微探针阵列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一时间内分析大量的基因,实现生物基因信息的大规模检测。微米/纳米技术:是指量度范围分别在0.1?100微米(?m)和0.1?100纳米(nm)内的物质或结构的制造技术。其最终目标是,人们将按自己的意志直接操纵单个原子、分子或原子团(小于10nm)、分子团,制造具有特定功能的产品,包括纳米材料学、纳米电子学、纳米机械学、纳米生物学、纳米显微学等等新的高技术群。我国在大尺寸纳米氧化物材料制备方面,已成功地研制出致密度高、形态复杂、性能优越的纳米陶瓷,从而进入了国际领先行列。日本研制出的“万能医用微型机器人”,可在不损害任何人体器官的情况下,沿着血管或胃肠道行进到发病部位进行检查,医生可指令机器人取组织样品、直接释放药物、清除血栓、切断或接通神经和进行细胞操作等精细手术。家庭保健工程(Home Health Care, HHC):美国、日本和欧洲等均已将HHC作为重要内容列人21世纪的生物医学发展战略,成为优先资助的领域之一。即将家庭保健管理系统、疾病早期预报、家庭治疗和康复仪器、家庭急救支援系统等技术和产品作为重点开发项目。我国开展HHC的研究与开发以家用治疗产品为最多。通过采用电话传输监护网的方式进行心脏监测和急救,已在我国北京、上海、天津、南京、广州等大城市相继开展起来。

1.3 生物医学工程学传统领域的发展 生物材料:自50年代出现合成高分子材料以来,生物材料取得了很大发展;如今,合成高分子材料,天然高分子材料,医用金属材料,无机生物医学材料,以及由活体材料和非活体材料构成的杂化生物材料,几乎在临床医学各个领域得到广泛的应用,并最终导致了标志着本世纪现代医学重大特征之一的人工器官的出现;在此基础上,90年代生物材料又在向着复合/杂化型、功能型和智能型的方向发展。医学影像技术:在生物医学工程学中,像X射线、超声波、磁共振、放射性核素、红外线等物理源的医学影像技术,对医学的发展起了很大的推动作用,数字化、网络化、综合化已成为目前医学影像技术的总体发展方向。生物医学工程学所涉学科尚有生物力学、医学电子学、人工器官等等。

2国内生物医学工程专业建设情况

生物医学工程专业属工科专业,具有很强的多学科交叉性和前沿性,强调数理科学、电子信息和计算机技术等理工科知识与生物医学知识的有机结合。本专业课程设置除数理化及工程基础课外,主要专业课程有:电路、信号与系统,模拟与数字电子技术,数字信号处理,生物医学传感器与检测技术,微机原理与应用,单片机在医学中的应用,生命系统分析与仿真,生物医学信号处理,生物医学仪器,医学成像技术,医学图像处理,医学超声波,工程生理学,人体解剖学,组织胚胎学,自动控制,计算机与信息系列课程等,并开设多个专业课程设计,做到教学与实验设计并重。目前国内开设生物医学工程专业的学校,一部分是医科院校,一部分是各大综合类院校。排名前十的有浙江大学、四川大学、上海交通大学、东南大学、西安交通大学、天津大学、清华大学、华中科技大学、南方医科大学、大连理工大学。而在香港大学,生物医学工程学由工程学院与医学院合办,学生将学习到有关工程和生命科学的原理,理解不同类型的先进医学工程系统之设计和运作,掌握工程技术在医学领域的应用。

3医学职业教育可以在生物医学工程专业中寻找“立交桥式”发展契机

医学职业教育类院校,应该与本科院校错位发展。以生物医学工程专业为例,应该培养计算机网络技术服务和各类大型医疗设备的操作与维护方面的专业人才;计算机网络技术包括:数字化医学中心,医学图象处理及多媒体在医学中的应用,生物信息的控制及神经网络生物医学信号检测与处理。要求学生深入掌握电子技术,计算机技术,信息处理理论医学与工程相结合的科研能力,解决生物医学领域中的科学研究,医疗仪器研制,产品开发以及大型医疗设备的操作,维修管理等问题,同时也能胜任其他领域的电子技术及计算机技术。学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识,受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练,具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。

3.1 生物信息技术 实现生物技术和信息技术以及其他学科的有机结合,发展生物信息高通量、高效、快速的提取方法,发展疾病检测的新方法和新技术,发展研究药物与靶标作用的新方法,发展基因组数据、蛋白质组数据和结构基因组数据的计算机处理、分析和可视化方法,解析生物大分子结构和功能之间关系等,提高生物信息处理、分析和利用的水平,为我国生命科学和生物技术的源头创新奠定基础。

3.2 医学图像与医学电子学 医学图像处理和分析、计算机辅助诊断和治疗、医学物理等,以及生物、医学和工程学等领域理论和方法,并通过这些学科的交叉形成了新型学科。

3.3 生物与医学纳米技术 包括纳米生物材料、纳米生物器件研究、纳米生物技术在临床诊疗中的应用、纳米材料与器件的计算模拟。

3.4 生物与医学纳米技术 生物医用材料研究,用于人体、器官的诊断、修复、替换或增进其功能。

3.5 医学信息学及工程 应用系统分析工具这一新技术来研究医学的管理、过程控制、决策和对医学知识科学分析。

4以生物医学工程为例,探讨医学职业教育的前景

生物医学工程专业修业年限为四年或五年。授予学位是工学学士。就业前景良好,由于科学技术的发展,各类大型医疗设备的应用越来越广泛,大型医疗设备的操作、维修及管理人员是各大医院及公司急需的人才。毕业后可从事医学机构中医疗器械的维护、使用、销售和和医疗电子系统的开发与维护,辅助医生观察、诊断、治疗疾病。职称由卫生部组织统一考试评定,颁发临床医学工程技术(初级士、初级师、中级等)证书。

医学职业教育不仅要解决国家发展急需的基层卫生人才的培养问题,更重要的是要引领区域经济向先进领域拓展,提升地方行业水平。建设西部教育高地,需要在技术类专业中大胆创新,走别人没有走过或者没有走出规模的路。其重要意义体现在以下几点:①医学应用技术类专业虽然具有办学成本高、难度大等不利因素,但也具有技术含量高、可直接转化为现实生产力的巨大优势。②医学应用技术类专业走向产业化,对引领区域经济发展、拓展地方行业布局和提升地方行业水平都具有重要的现实意义。③医学应用技术类人才培育专业群的建成,将为地方输出高素质的技能型人才,同时也能提供高水平的就业岗位,有助于拉动地方经济,整体提高地方生产力。④医学应用技术类专业人才的聚集,与提高区域人才质量、推动地方经济发展进程直接相关。斯坦福大学在成立之初不被看好,但坚持将硅谷建设与学校成长联系在一起,最终成为世界名校就是例证[2]。

5结语

在国家拉动内需、教育优先的有利政策指引下,在医学职业教育领域大力发展医学应用技术专业是切实可行的。用教学做一体化培养医学技术专业人才,为地方医学应用技术产业化发展提供智力支撑,其意义也是深远的。创立医学应用技术专业基本原则是按照专业设计,分步骤解决专业基本格局,建设教学做一体化生产性实训基地,逐步提升专业办学水平和内涵质量,最终构建具有影响力的专业群。在全国众多的医学类高职高专院校中同质化办学的现象非常突出,上海医疗仪器高等专科学校涉足生物医学工程领域外,还没有一所学校开设生物医学工程的相关专业[3]。现代医疗活动是建立在庞大的医疗仪器设备的辅助诊断和治疗基础上的,急需医学工程技术的大量人才。只有大力拓展医学相关技术领域的办学,才能真正在传统医学专业之外办出既有生命力又有制高点的医学职业技术教育。

参考文献

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组织工程ACL的关键要素之一就是要选择合适的种子细胞。ACL细胞作为韧带结构和功能的基本单位,在体外培养时可以较好地保持韧带细胞表型,分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原的能力强,有利于韧带组织重建。Cooper JA等[1]将分离培养的兔ACL、内侧副韧带(MCL)、髌韧带、跟腱4种成纤维细胞分别种植于三维编织的聚乳酸(PLLA)ACL支架材料上,结果发现ACL细胞分泌I、Ⅲ型胶原和纤连蛋白(fibronectin,FN)的基因表达水平高于其它3种成纤维细胞,认为作为组织工程ACL的种子细胞,ACL细胞可能优于其它3种成纤维细胞。但ACL细胞同样存在来源限制的问题,体外培养时细胞增殖较缓慢,如能解决其快速增殖的问题,不失为理想的种子细胞。

骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSc)具有向多种组织细胞分化的潜能,可以促进韧带组织修复。Ge Z[2]、Van Eijk F[3]等对分离培养的ACL、MCL、皮肤成纤维细胞和BMSc进行比较研究,发现BMSc分泌细胞外基质(ECM)能力强、细胞增殖快,认为就细胞增殖而言,作为组织工程ACL的种子细胞,BMSc优于其它3种细胞。但韧带细胞表面没有特殊标记物[4],BMSc如何向韧带细胞诱导分化尚无统一认识。有研究表明,在体外特定条件下,应用机械应力[5]、选择利用生长因子[6]和骨形态发生蛋白12(BMP12)可诱导BMSc向韧带样细胞分化[7]。但目前在体外培养的条件下,BMSc向韧带细胞诱导分化的方法和技术还不成熟。而且BMSc能否在关节内环境下继续增殖并促进韧带修复尚不清楚。BMSc要作为组织工程ACL的种子细胞尚需进行进一步研究。

2 生长因子在组织工程ACL中的作用

大量研究表明,一定量的生长因子可以促进韧带细胞增殖,有助于损伤韧带修复并能促进新生韧带血管化和增强其力学性质[8]。沈雁等[9]将成纤维细胞生长因子(aFGF、bFGF)、表皮细胞生长因子(EGF)加入体外分离培养的兔ACL细胞中,结果发现单独应用aFGF、bFGF或联用EGF都可以促进ACL细胞增殖;Steinert SA等[10]使用转化生长因子β(TGFβ)治疗老鼠MCL,发现其力学性质明显增强,认为TGFβ是促进韧带修复的重要生长因子。Hankemeier S等[11]的研究发现使用低剂量FGF2(3 ng/ml)可以促进BMSC增殖并可提高ECM和细胞骨架成分蛋白mRNA转录水平,有助于韧带组织工程构建。但生长因子参与韧带形成的调节信号还知之甚少,有待于进一步研究[12]。目前,有关生长因子的研究主要集中在促进细胞有丝分裂方面。有关各种生长因子的作用机理、生长因子有效生理浓度的选择、利用转基因技术将目的基因导入种子细胞使生长因子可持续表达、结合可生物降解聚合物的缓释系统可使生长因子缓慢释放并持续作用等方面还需进一步探讨,可能成为今后研究生长因子的重点之一。

3 组织工程ACL支架材料的研究进展

组织工程ACL的另一个重要方向是研制和选择合适的支架材料。理想的ACL支架材料应具有以下特点:符合生物安全性要求;生物相容性良好;可生物降解性,既不会降解过快而重建失败,又不会延迟降解产生应力遮挡而影响新生组织长入;力学性能良好,重建后膝关节功能可恢复到损伤前水平并能进行早期功能锻炼,而且随着支架材料降解,在新生韧带形成前,其力学性能可保持;利于宿主组织长入,支架材料能与体内局部环境进行机械信号或生化信号联系;有一定的孔径、孔隙率和较高的比表面积;固定方法简单可靠,尽可能减少并发症等。

目前用于组织工程ACL的支架材料主要有:合成高分子材料、天然高分子材料及其复合材料。

3.1 合成高分子材料

组织工程中研究和应用最多的合成高分子材料是聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及其共聚物(PLGA),这类高分子材料已获FDA通过,可以用于组织工程。大量实验证明,这类材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、力学性质可调、材料可塑性好。缺点是这类材料疏水性强、细胞黏附能力差、材料柔韧性差,经过必要的修饰后可增加细胞黏附能力。而作为组织工程ACL,其柔韧性不足的问题尚需进一步解决。

Sharon L.Bourke等[13]分三阶段使用聚碳酸酯纤维(polyDTE carbonate)在体外构建组织工程ACL,结果发现该材料可诱导新生组织长入,人和兔的成纤维细胞可以在材料上黏附和增殖,体外降解后该材料可以很好地保持其力学性质,其抗张强度也达到人ACL要求,经过进一步研制有望成为组织工程ACL支架材料,但其生物降解性能否满足理想支架材料的要求尚需进行研究。潘政军等[14]使用聚乙烯醇-胶原(PVA/COL)复合材料在体外初步构建组织工程ACL,结果发现该复合材料具有较好的生物相容性,并能制成具有一定孔径和孔隙率的支架材料,有较好的柔韧性和一定的抗张强度,如果能通过编织或改进制备技术有望成为理想的组织工程ACL支架材料。

近年来,有学者使用三维编织技术构建组织工程ACL,编织后的材料可形成具有一定孔径和孔隙率的三维支架,其力学性能也增加,可以达到人ACL的力学要求,拓展了材料的使用范围。Helen U.Lu[15]等使用三维编织技术对PLA、PGA、PLGA纤维分别进行三维编织来构建兔ACL。实验证明,经过编织的支架材料具有较高的孔隙率和合适的孔径结构,其力学性质,如最大拉应力、抗张强度与兔ACL力学性质相似。材料经过FN修饰后可促进兔ACL细胞黏附、增殖和分泌ECM。利用PLLA纤维编织构建的人ACL支架材料,其最大拉应力可以满足人正常生理活动的需要[16]。使用编织材料是构建组织工程ACL的发展趋势。编织后的支架材料可以较好地模拟ACL纤维走向,支架材料的骨隧道和关节内部分的纤维可以形成不同的孔径结构,有利于新生组织长入,为韧带血管化和再生创造了条件[17,18]。

3.2 天然高分子材料

用于组织工程支架材料研究最多的天然高分子材料是胶原纤维。大量研究表明,胶原纤维具有良好的生物相容性、可生物降解性、对组织修复具有促进作用、经过处理基本可消除抗原性、无异物及毒性反应。而且胶原作为韧带基质的主要成分,其独特的序列结构为韧带细胞长入提供特殊的微环境并对维持韧带力学特性起着重要作用[19]。研究表明,使用未交联的胶原纤维制作的韧带支架材料其弹性模量和抗张强度均不能满足组织工程ACL的力学要求[20]。因此常需与其它弹性模量大或抗张强度高的高分子材料聚合构建组织工程韧带支架材料[21]。交联后胶原纤维的弹性模量和抗张强度大大提高[22]。但因使用了戊二醛、碳化二亚胺(EDC)等交联剂,可能会对种子细胞黏附和增殖产生不利影响。如何提高胶原纤维的力学性能仍是今后研究的重点。

异种组织材料也是组织工程ACL研究的热点。王昆等[23]使用猪肌腱通过消毒、去杂质、环氧化物交联、多方位去抗原处理等技术已初步研制成生物型人工韧带,其力学强度达到了人ACL正常生理活动的要求。体外实验证明该支架材料有较好的生物相容性,通过进一步研制有望成为组织工程ACL支架材料。异种小肠黏膜下层(small intestinal submucosa,SIS)也可作为组织工程ACL支架材料[24]。该材料具有完整的力学性能和多孔结构,允许细胞长入、生长因子渗透和血管再生,因有助于促进组织修复和重建而得到广泛关注。

Tokifumi Majima等[25]使用天然高分子材料海藻酸盐和壳聚糖通过聚合研制成复合纤维支架材料。实验证明,兔肌腱成纤维细胞可以在该支架材料上黏附、增殖并能分泌I型胶原,其抗张强度达200 MPa以上,有望作为韧带重建的理想支架材料。但其降解性能能否满足ACL的要求仍有待于进一步研究。

Gregory H.Altman等[26]使用蚕丝纤维构建组织工程ACL获得了初步成功。实验证明,蚕丝纤维具有良好的生物相容性、优良的力学性能和弹性、可以在体内通过水解而缓慢降解,是构建组织工程ACL的理想材料。特别是材料编织后,其力学性质,如极限拉伸强度(ultimate tensile strength,UTS)、线性刚度(linearstiffness)、屈服点拉应力、拉伸率等与人ACL的各项生物力学指标非常相似,而且有较强的耐疲劳性能。体外实验发现,BMSC可以在支架材料上黏附、增殖并能分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原和黏蛋白C(tenascinC)等ECM,是目前组织工程ACL较为理想的支架材料。以蚕丝纤维编织构建组织工程ACL的研究仍在进行中。   4 展望

目前,组织工程ACL在某些方面取得了一定的进展,但与临床要求尚有一段距离,在很多方面仍需进一步研究和探索,如促进ACL细胞快速大量增殖的技术、生长因子的持续表达、理想的组织工程ACL支架材料的研制、组织工程ACL的固定、支架材料与界骨面之间的愈合、如何促进支架材料的血管化和韧带化等。

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中图分类号:Q819 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0171-02

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科,具有高附加值、低能耗、低公害与开发比重等特点。在人类解决生存与健康、食品短缺、资源和能源缺乏、环境污染重大问题的发展起到重要作用。

在工业生产中的应用:生物工程在工业方面的应用不仅提供大量廉价的原料和产品,同时引起传统化学工业的工艺改革。目前常用的化工原料除有乙醇、丁醇等传统产品外,利用固定化棒杆菌的生物反应器,由丙烯腈生产丙烯酞胺的工艺已获得成功,其产品回收率高,成本低。另外,如能将生物催化引入化工领域,其影响所及极为巨大,从而产生根本性的变革[1]。

一、在食品工业中的应用

食品与人们的生活相关,生物技术的应用提高了生产速率,从而提高了食品产量和质量,拓展食品的种类。通过基因工程技术,利用微生物发酵生产的真菌蛋白,具有蛋白质含量高和低脂肪的优点;国外以淀粉为原料生产果葡糖浆。用酶法或发酵法生产的新的甜味剂氯化砂糖是砂糖甜度的600倍;应用发酵法生产出对人体健康无害的食品添加剂,将逐步代替对人体有害的化学合成品[2];在食品安全检测中,常用的安全检测技术是生物传感器技术、免疫学方法和生物芯片等。这些技术具有分析速度快,专一性强,灵敏度高等优点,在生物安全性检测领域发挥十分重要的作用[3]。

二、在材料方面的应用

生物技术在纳米材料,仿生材料,医学材料多方面有重大应用。

(一)纳米材料

1.纳米金属材料。纳米金、纳米银和纳米铁为当前采用较多的纳米金属材料。纳米金是金的微小颗粒,在水溶液中通常以胶体金的形态存在。其最重要的应用之一是对细胞内部进行染色[4-5]。纳米银生物材料:美国科学家研究证实,银离子有分解生物细胞膜和干扰细菌呼吸功能的作用;银本身具有抑菌的作用,而纳米银因其可与细菌的DNA键合,抑制其繁殖,故而纳米银的抗菌性能远远优于传统的银离子杀菌剂。纳米铁生物材料:有研究显示,在癌症中引入超顺磁生物相容纳米氧化铁颗粒胶体悬浮液,然后施加外磁场,可以将坏死组织和携带粘附的纳米铁直接进行降解[6]。

2.纳米无机非金属材料。纳米无机生物材料在人工骨、人工齿以及牙种植体等领域有广阔的应用前景。目前国外已研制出含有ZrO2的纳米羟基磷灰石复合材料。这种材料可以用在人工齿上。它的性能可达到甚至超过致密骨骼,且生物相容性优。近年来的研究表明,炭纳米材料能促进骨组织修复生长,减少神经组织瘢痕产生,进神经再生。

3.纳米高分子生物材料。纳米天然高分子生物材料主要来源于真核生物、细菌和病毒。常见的材料有:(1)多肽蛋白质酶等;(2)灭活病毒细菌质粒等;(3)多糖物质,如淀粉、明胶、纤维素、甲壳素等;(4)多聚磷酸酯、(脱氧)核糖核酸等。

(二)高分子仿生材料

随着科学技术的进步,人们从生物现象中发现了奇异的功能。如从荷叶表面的自清洁功能得到启示,研究出了超疏水材料;从鲨鱼皮等生物表面减阻性能的启示,研制出了表面减阻仿生材料;从壁虎脚垫的吸附原理得到启发,研究出了高强度吸附材料……仿生材料的研究为生活提供了无限可能[7]。

三、在能源方面的应用

大力发展生物能源,有助于为社会生产提供新的农业生产力。通过加工生物燃料,可以起到能源替代、环境保护等多重经济效应。第一,生物能源能替代传统的化石能源,其特点是“清洁能源”和“再生能源”。利用生物燃料可大幅度减少温室气体排放。比如在全国范围内使用广泛的沼气,其年总产量达到104亿多立方米,在我国使用用户已达3000多万个,沼气在生产生活中发挥重大作用[8]。第二,实现农业废弃物变废为宝。纤维素资源主要来源于各种农作物和农业加工的副产品。因此,如果充分发展生物工程技术手段大力发展纤维素燃料乙醇,可以将数量巨大的农业副产品或废弃物变废为宝[9]。

四、在农业方面的应用

现代生物工程技术应用在农业产业的运用尤其广阔。随着分子生物学、蛋白质工程、细胞生物学近些年的大力发展,基因工程与其他新兴学科相联结。各种生物技术手段在农业生产上培育出了优质、高产、抗病虫的农作物以及畜禽、林木、鱼类等新品种,扩大食物、饲料、药品来源,提高农业生产效率[10]。

五、在医药方面的应用

目前,医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防:利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙肝的预防。同时由于生物技术的引入使得贵重药物的生产规模化,降低了药品价格,开辟了药物生产的新纪元。生物可降解材料因具有良好的生物相容性和安全性,降解产物对机体毒副作用小,能满足多种生物医学需要,具有良好的可加工性,可通过常规方法制成所需要的制品[11]。

六、在转基因的方面的应用

目前,基因组的研究将由“结构基因组”向“功能基因组”转变。关于农作物功能基因组研究进展迅速,具有广谱抗性的农产品产量和质量都将获得更大优势。生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。通过转基因技术相栽培作物导入抗性外源目的基因,可以改良植物的耐胁迫性。利用转基因植物生产稀有蛋白等产品。目前已经成功转化口服疫苗的植物有烟草、番茄、马铃薯、莴苣、和苜蓿等。植物转化能为我们提供更为廉价的蛋白质,因此利用转基因植物,开发新型疫苗将可能成为一种既经济又有效的疫苗开发途径[12]。

七、在环境治理中的作用

由于工业的不断发展,人类对自然环境的不合理开发利用以及排放大量污染物,生态环境遭到了极大地破坏。生物技术除了应用在废水、废气和固体废弃物的处理、以及土壤、水体等的生物修复,还可以进行环境污染的快速监测、粘泥的控制、污泥脱水、油脂分解、农业环境保护等。

参考文献:

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北京工业大学2015年硕士研究生拟招生学科目录

院(所)、学科代码、名称 学科方向 招生人数 考试科目 备注 001 机械工程与应用电子技术学院 223     0801 力学 _ 01动力学与控制 _ 02固体力学 _ 03流体力学 _ 04工程力学 27 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I   080200 机械工程 _ 01数字化设计与制造技术 _ 02精密数控加工与自动化装备 _ 03现代焊接技术与自动化装备 _ 04机电系统控制及自动化 _ 05机构及机器人系统分析与控制 _ 06机械及微机电系统结构设计 78 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I或813电工学   0804 仪器科学与技术 _ 01精密测试技术与仪器 _ 02现代测控技术及方法 _ 03计算机测试与控制技术 _ 04智能仪器与虚拟仪器技术 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④803电子技术I或812材料力学I或813电工学   085201 机械工程(专业学位) _01数字化设计与制造及装备 _02现代机械系统设计 _03机电液一体化设计与制造 _04现代测控技术与仪器 _05高端装备强度与动态分析 95 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④809工程力学或813电工学   002 电子信息与控制工程学院 232     0809 电子科学与技术 _ 01信号处理与电路 _ 02数字多媒体信息技术 _ 03信息光电子学与光通信 _ 04超大规模集成电路设计与系统集成 _ 05电子器件、射频和功率集成电路及可靠性 58 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统或823半导体物理 1、01-02方向选822; 2、03-05方向选823。 0810 信息与通信工程 _ 01语音与音频信号处理 _ 02多媒体通信技术 _ 03信号处理理论与通信技术 _ 04图像与视频信号处理 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统   0811 控制科学与工程 _ 01自动控制理论及其应用 _ 02测控技术与自动化系统 _ 03智能系统与智能信息处理 _ 04信息融合与自主导航 _ 05计算机控制技术及其应用 63 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理   085208 电子与通信工程(专业学位) _ 01信号与信息处理及其应用技术 _ 02图像处理与模式识别技术 _ 03多媒体通信技术 _ 04无线通信技术 _ 05嵌入式系统技术 35 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④822信号与系统   085210 控制工程(专业学位) _ 01工业过程的建模、控制与优化 _ 02系统工程(系统优化与决策) _ 03信息管理系统 _04生产过程综合自动化 _ 05智能控制与智能系统 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理   085209 集成电路工程(专业学位) _ 01集成电路设计 _02集成电路制备工艺及相关技术研究 _03微电子器件检测与可靠性评价技术 16 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④823半导体物理   004 建筑工程学院 246     0814 土木工程 _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06水环境恢复工程及水质处理保障技术 _07建筑环境控制及能源利用技术 119 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学 或833土力学与地基基础 或843钢筋混凝土结构 或 845水分析化学与水力学;或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~05,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选06,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选07,考试科目应选846或867。 0823 交通运输工程 _ 01道路与铁道工程 _ 02交通运输规划与管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 0815 水利工程 _ 01水文学及水资源 _ 02水力学及河流动力学 _ 03水工结构工程 _ 04水利水电工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学或844水力学Ⅱ   085213 建筑与土木工程(专业学位) _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06工程项目管理及信息化 _07水环境恢复工程及水质处理保障技术 _08建筑环境与能源利用技术 100 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④841结构力学或833土力学与地基基础或845水分析化学与水力学 或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~06,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选07,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选08,考试科目应选846或867。 085222 交通运输工程(专业学位) _01道路交通安全理论与道路工程技术 _02交通规划与交通控制理论及方法 _03智能交通、仿真与可持续发展整合体系 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 1256 工程管理(专业学位) _ 00不区分研究方向 8 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二   005 环境与能源工程学院 152     070304 物理化学 _01能源材料物理化学 _02催化化学 _03纳米材料物理化学 _04界面物理化学与分离技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③684物理化学I ④887无机化学II · 0807 动力工程及工程热物理 _ 01可再生能源利用及先进环境能源理论与技术 _ 02强化传热传质理论与工程应用 _ 03制冷低温系统及其环保节能理论与技术 _ 04车辆及动力系统节能、净化与控制 23 · ①101思想政治理论 · ②201英语一 · ③301数学一 · ④851传热学Ⅱ或852工程热力学   0817 化学工程与技术 _ 01绿色化学与精细有机化工 _ 02工业催化与纳米科学 _ 03膜科学与化工分离技术 _ 04材料化学理论与应用 _ 05先进材料合成及催化应用 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④814物理化学Ⅲ或820有机化学I或878化工原理   0830 环境科学与工程 _ 01环境规划与污染防治 _ 02污染控制化学 _ 03环境分析与监测 _ 04环境规划与管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大气污染控制工程 28 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、只有05方向招日语考生; 2、01-04方向,选856; 3、05方向选857; 4、06方向选858。 085206 动力工程(专业学位) _01可再生能源利用与先进环境能源技术 _02能源动力系统优化及工程应用 _03制冷低温系统及其节能环保技术 _04动力机械及车辆动力系统节能、净化与控制 32 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④851传热学Ⅱ或852工程热力学  

085229 环境工程(专业学位) _01水污染控制工程 _02大气污染控制工程 _03环境规划与管理 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、01方向选857; 2、02方向选858; 3、03方向选856。 006 应用数理学院 98     0701 数学 _ 01基础数学 _ 02应用数学 _ 03运筹学与控制论 _ 04科学计算 35 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663数学分析 ④865高等代数   0714 统计学 _ 01非参数统计与数据分析 _ 02应用统计 _ 03生物统计 _ 04金融工程与应用概率 _ 05经济统计 14 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663 数学分析 ④865 高等代数   0702 物理学 _ 01理论物理 _ 02凝聚态物理 _ 03光学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④861量子力学或863光学 1、01方向选861; 2、02方向选861或863; 3、03方向选863。 0803 光学工程 _ 01脉冲激光技术与应用 _ 02信息光学与应用 _ 03微纳光学 _ 04光电传感与检测技术 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理   0252 应用统计(专业学位) _01生物医学统计 _02精算统计 _03数量金融 _04质量管理统计 17 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③303数学三 ④432统计学   007 计算机学院 151     0812 计算机科学与技术 _ 01 计算机系统结构 _ 02 计算机软件与理论 _ 03计算机应用技术 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础   085211 计算机技术(专业学位) _ 01计算机网络技术 _ 02计算机软件技术 _ 03计算机应用技术 _ 04信息安全技术 83 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构   009材料科学与工程学院 140     0805 材料科学与工程 _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 80 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础   085204 材料工程(专业学位) _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 60 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础   011 经济与管理学院 182     1201 管理科学与工程 _ 01技术与项目管理 _ 02战略管理与社会网络 _ 03信息管理与信息系统 _ 04城市管理 _ 05运作管理与质量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理或805数据库技术与应用   0202 应用经济学 _01金融学 _02国际贸易学 _03产业经济学 _04区域经济学 _05数量经济学 _06统计学 _07劳动经济学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④804经济学原理   1202 工商管理 _ 01会计学 _ 02企业管理 _ 03旅游管理 _ 04技术经济及管理 13 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理   1251 工商管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 99 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二   1252 公共管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 20 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二   012 建筑与城市规划学院 60     0833 城乡规划学 _ 01城乡规划理论与方法 _ 02居住区规划与设计 _ 03城市设计与景观规划 _ 04历史城市与街区保护规划 _ 05城市防灾减灾规划 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③633城市规划原理 ④503城市规划与设计 接收建筑学、城市规划学(含园林景观)专业的考生报考。 0851 建筑学(专业学位) _01都市建筑设计及理论 _02历史建筑的保护与更新 _03建筑与城市绿色环境技术 _04城市设计方法及理论 40 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③355建筑学基础 ④504建筑快速设计 接收建筑学、城市规划学专业的考生报考。 085237 工业设计工程(专业学位) _ 00不区分研究方向 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 接收工业设计、产品设计、艺术设计专业等相关专业考生报考。

013 激光工程研究院 66     0803 光学工程 _ 01 激光先进制造技术 _ 02 非金属材料的激光加工技术 _ 03 先进光纤激光技术 _ 04 超短脉冲激光技术 _ 05 高功率固体激光技术 _ 06 高功率半导体激光技术 _ 07 微纳光学与微纳制造 _ 08 生物光子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理或812材料力学I或875材料科学基础或886生物化学   0702 物理学 _ 01 激光与材料相互作用 _ 02 激光光电子学 _ 03 强场与超快光子学 6 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④828激光原理或864光电子学或861量子力学   085202 光学工程(专业学位) _ 01激光先进制造技术与工程 _ 02高功率激光技术与系统 _ 03激光3D打印技术 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④828激光原理或875材料科学基础或812材料力学I   014 人文社会科学学院 30     0303 社会学 _ 01社会学 _ 02人口学 _ 03社会工作 _ 04社会建设与社会管理 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③652社会学理论 ④877社会学方法   0352 社会工作(专业学位) _ 01社区工作与服务 _ 02社会服务管理 _ 03企业社会工作 20 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③331社会工作原理 ④437社会工作实务   015 生命科学与生物工程学院 74     0710 生物学 _ 01细胞生物学与基因工程 _ 02化学生物学与分子医学 _ 03天然产物与生物有机化学 _ 04生物信息学与系统生物学 _ 05分子检测与生物芯片 _ 06生物力学与生物电子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③621细胞生物学或683分析化学或662普通物理I ④854有机化学或886生物化学或806电子技术 1、01、05方向选621和886; 2、02-03方向选683和854或886; 3、04方向选662和854或886; 4、06方向选662和806。 0831 生物医学工程 _ 01生物医学电子与信息处理 _ 02生物力学及医学应用 _ 03化学生物学与分子检测 _ 04分子设计与生物信息学 _ 05药物合成工艺与新技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④806电子技术或812材料力学1或886生物化学 1、01方向选806; 2、02方向选806或812; 3、03-05方向选886。 085230 生物医学工程(专业学位) _ 01生物医学电子与医疗仪器 _ 02生物力学及医学应用 _ 03生物制药工程 _ 04分子医学工程 _ 05蛋白质组学与基因组学 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④806电子技术或854有机化学或886生物化学 1、01-02方向选806; 2、03-05方向选854或886。 018 外国语学院 8     0502 外国语言文学 _ 01应用语言学 _ 02英美文学 _ 03商务外语 8 ①101思想政治理论 ②261二外日语或262二外法语 ③610基础英语 ④816高级英语   025 软件学院 107     0835 软件工程 _ 01软件工程理论、技术与应用 _ 02嵌入式计算与物联网 _ 03数字媒体技术 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④893软件工程学科专业基础   085212 软件工程(专业学位) _ 01 物联网软件与系统 _ 02 软件工程技术与应用 _ 03 数字媒体技术与应用 _ 04 嵌入式软件与系统 _ 05 软件工程服务与应用 92 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④892软件专业基础综合   026 固体微结构与性能研究所 22     0702 物理学 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④862固体物理   0805 材料科学与工程 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④875材料科学基础   028 高等教育研究所 16     0401 教育学 _ 01高等教育与大学管理 _ 02高等工程教育 _ 03学生事务管理 _ 04大学教学论 _ 05现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③630教育学专业基础综合   0451 教育硕士(专业学位) _ 01教育管理 _ 02心理健康教育 _ 03现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③333教育综合 ④教育管理与教学论 或 教育技术综合 1、01-02方向选教育管理与教学论; 2、03方向选教育技术综合。 029 循环经济研究院 12     020106 人口、资源与环境经济学 _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03环境经济管理与评价 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④810资源经济学   0202J1 资源环境与循环经济(交叉学科) _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03“城市矿产”理论与应用 2 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④815生态经济学   0805J2/0830J3 资源环境与循环经济(交叉学科) _ 01资源循环科学与技术 _ 02“城市矿产”开发与应用 _ 03环境污染防治与管理 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④817环境材料基础 欢迎资源循环、材料、环境、生态类等相关理工科考生报考

036 学院 10     010108 科学技术哲学 _ 01科学技术与社会研究 _ 02工程伦理学 _ 03生态哲学与可持续发展问题研究 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③620科学技术史 ④825哲学   0305 理论 _ 01基本原理 _ 02中国化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理   035 艺术设计学院 22     1305 设计学 _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③622设计史论 ④505快题设计 505考试为6小时。 1351 艺术(专业学位) _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 _ 07 动画 _ 08 绘画 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③622设计史论 或 619美术史论 ④505快题设计 或 506专业创作 1、01-04方向选622和505。 2、05-09方向选619和506。 3、506和505考试时间为6小时。 085237 工业设计工程 _01 工业设计 _02 设计管理 _03 交互设计 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 报考02设计管理的考生须有两年以上工作经验,专业不限。 039 城市交通学院 87     0823 交通运输工程 _ 01交通规划理论与方法 _ 02道路与交通工程设计方法 _ 03交通安全理论与技术 _ 04智能交通控制与信息处理 _ 05路基路面结构与材料 _ 06道路养护与运营管理 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01-04方向选849或832; 2、05-06方向选848。 085222 交通运输工程(专业学位) _01交通规划技术 _02交通管理与工程设计 _03交通信息与控制技术 _04道路设施设计与施工技术 _05道路养护与管理 23 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01-03方向选849或832; 2、04-05方向选848。 0812 计算机科学与技术 _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 21 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础   085211 计算机技术(专业学位) _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构   0811 控制科学与工程 _ 01智能交通系统控制 _ 02自主车辆与车路协同 _ 03交通图像与视频信号处理与分析 _ 04交通信息智能化处理 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理   085210 控制工程(专业学位) _ 01智能交通系统管理与控制技术 _ 02智能车辆与车路协同控制技术 _ 03交通信息处理方法与应用 _ 04交通图像与视频信号处理技术 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理

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一、喷混植生技术的发展

1、基本概念

喷混植生技术是以工程力学和生物学理论为依据,利用客土掺混粘结剂和锚杆加固铁丝网技术,运用特制喷混机械将土壤、肥料、有机质、保水材料、粘结材料、植物种子等混合干料加水后喷射到岩面上,形成近10厚度的具有连续空隙的硬化体,种子可以在空隙中生根、发芽、生长,而一定程度的硬化又可防止雨水冲刷,从而达到恢复植被、改善景观、保护环境的目的。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科于一体的综合环保技术,其核心是通过成孔物质的合理配置,在岩石坡面上营造一个既能让植物生长发育,而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构,使建植层固、液、气三相物质基于平衡。喷混植生技术实现了边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合,是环境保护和国土绿化工程的一大突破。

2、喷混材料的选择

喷混材料是喷混植生技术的关键,是国内外研究的核心。

喷混材料的选择包括土壤、有机质、肥料、保水材料、粘结剂、pH缓冲剂等选择和配比,乔、灌、草种的选择与配比以及挂网和锚杆材料的选配。

二、保水剂、黏合剂的喷混植生技术应用效果

喷混植生技术是当前工程创伤的石质边坡生态修复技术的最新模式,保水与黏结材料能使植物快速生长覆盖,从而在短时间内达到绿化美化整体景观,保持水土、恢复植被的目的。但是,作为一项崭新技术,还认识不多,在我国岩石边坡生态防护和绿化工程中,将逐渐被接受和应用。近年来,我们先后作为技术依托单位承担了一批岩石边坡生态修复工程,得到了业主和社会各界的高度重视,取得了明显的经济、社会、生态效益。

三、有关岩石边坡生态修复技术的几点建议

1、大力推行资源利用与节约工程

水资源是一切生物赖以生存的必然物质。一些施工单位为了节省成本,往往在资材优劣、多寡上做文章,殊不知给工程质量和后期养护带来忧患和不便。据我们多年来的实践和调查显示,岩石边坡的生态恢复工程中,6-40g/m2施用的保水材料和黏结剂,成本0.2-1.2元,较没有施用的出苗率高14%-60%,无垮塌,植物生长发育良好,第一年养护最多浇水3遍(如内蒙、贵州等环境恶劣地区),第二年基本不用管理,养护成本较对照节省19%-43%.相反,在调查的17家在施工时没有添加保水和粘结材料的单位了解到,因为水土流失造成坍塌返工的9家,占53%;因为干旱浇灌不及时出苗不匀修补的13家,占76%.

2、大力推广喷混植生技术

喷混植生技术具有快速恢复岩石边坡生态植被、保持水土、美化环境等特点,是当前生物防护与工程防护完美结合的新模式。

3、加强对喷混植生技术的研究

喷混植生技术在当前岩石边坡生态治理中起着无以替代的作用,但是现在国内所掌握的喷混植生技术还不完善,有许多技术难题需要攻关。主要是:

(1)加强喷混材料的选配研究。喷混材料的选择配置是喷混植生技术的核心。研发的主体是粘结剂、有机物质、保水材料、pH缓冲剂等的筛选;乔、灌、草种的选择和配置;不同生态型(例如以灌木为主的灌草生态植被型,以草为主的草灌生态植被型等)的种子喷播技术。

(2)加强施工工艺改造技术的研究。喷混植生是工程与生物措施紧密结合的施工技术,工艺过程复杂并影响着工程质量。主要研究不同母岩、不同坡度岩石坡面的最佳施工工艺,锚杆与挂网工艺的改进、建植层喷混工艺的优化等,达到既降低生产成本,又能快速生态治理、长期护坡的目的。

(3)加强建植层基本性质的研究。深入研究不同灌草模式下的喷混基底稳定性,建植层结构力学性质,建植层保水供水功能,酸碱度调节与养分动态等物理化学过程的变化,植物生物量和根系生长布局,水土保持效果等,以确定最适宜的生态治理模式。

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