生物无机材料的应用

学院：医药信息工程学院班级：生物医学工程【医学影像技术方向电子仪器方向】姓名：傅培伟苏海宁曾育权张根滔古利云黄春莲

摘要：本文主要介绍了生物无机材料的发展情况以及其应用的实例。生物无

机材料对于医学的发展起着基础的作用。特别是生物医学工程，生物无机材料的合成和研究更是起着重大作用，许多医学工程的进展得益于材料的发现与合成。了解生物无机材料的发展情况有利于我们在研究中借鉴其他优秀的研究成果，从而确定我们的研究方向。

关键词：人造骨生物无机材料钛合金医学传感器多孔无机材料稀土1、生物无机材料的运用——人造骨骼

人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质的结构，人造骨可以依靠从人体体液补充某些离子形成新骨，可在骨骼接合界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。人造骨植入人体内需要人体中的Ca2+与PO4 3-离子形成新骨。

对于我们来说，几乎每天都在不停地运动。我们运动时，每一块肌肉，每一块骨骼都尤为重要。难以想象当我们的骨骼受到严重损坏时，我们将多么的痛苦。特别是生活在当今的社会上，每天都有车祸发生，这对于我们来说更是一种生命上的威胁。车祸的幸存者往往会有多处骨折，甚至是粉碎，这给患者留下了不小的创伤，有的因此终身残废。现在医学技术水平较高，可以采用骨骼修补术，就是从病人身上的某个部位切下一块骨骼对损坏部位进行修补。不过这种方法会给患者极大地痛苦。不仅如此，手术会对患者造成另一创伤，损坏原本完好的部位。而且手术时间长，愈合慢，对医生的手术要求较高，切下来的骨骼无法完全利用，浪费材料。生物无机材料在人造骨骼中的应用可以较好的解决手术对骨的修复。

1.1人造骨对材料的要求

人造骨必须具有一定的生物功能性和生物相容性。

1.1.1生物相容性

生物相容性主要包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要求无不良反应，不引起凝血、溶血现象，活体组织不发生炎症、排斥、致癌等。

1.1.2力学性能

材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。

1.1.3耐生物老化性能

材料在活体内要有较好的化学稳定性，能够长期使用，即在发挥其医疗功

能的同时要耐生物腐蚀、耐生物老化。

1.1.4成形加工性能

容易成形和加工，价格适中。

1.2人造骨的实例

1.2.1陶瓷膏状人造骨

日本特殊陶业公司研制出容易加工、变形陶瓷制膏状人造骨。膏状人造骨可以按照人体骨损坏部位的形状进行修补加工，但是迄今已有的人造骨硬化时间都很长有的需要几天时间。新研制的人造骨特点是硬化快，与已有人造骨大约相差8 个小时。此外新产品还具有可防血液浸入骨头内部、可以用专用注射针注入和与原骨亲和性高等特点。这家公司从20 0 年开始在东京大学医学系附属医院等日本国内5家医院进行了临床治疗骨折实验,得到的评价中”极为有用”占8 2%。它们取于2 0 0 4 年通过制药公司生产投入市场。

1.2.2美国陶瓷人造骨骼

美国科学家研制出一种陶瓷制成的新型人造骨骼,移植后可以替代人体内

的真正骨骼了且人体内的组织细胞不会出现坏死现象, 并能继续生长; 不仅如此,这种骨骼在手术前的二至三小时就可制作完成。以前需安装金属假肢的、或做人体骨骼手术的患者, 则要等待较长时间,才能找到较为合适的金属假肢或

人体骨骼。用陶瓷制造骨骼是通过计算机系统为患者专门定做的因此它完全适合患者。这项新技术依靠X 射线来确定骨骼尺寸和形状，它的精细度达到0.1毫米; 制定骨骼之后还可在骨骼上钻一些小孔以便手术医生将新骨骼与病人原先之骨骼连接起来。此外这种人造骨骼所用的材料与人体骨骼非常相似,有助于患者更加活动自如。外科手术医生寄希望于这项新技术，, 因为金属假肢尚不尽人意,移植骨骼也有缺陷; 但陶瓷骨骼能否长期保持其坚固性、仍需实践予以检验。

1.2.3人造“懒骨头”

现在日本医学科学家发明了一种人造骨,其工作特点颇具智能,可为病人减少定时服用钙制剂及定期测定血钙的痛苦,有人戏称“懒骨头”。此种骨的工作原理是, 将药物预先装入人造骨骼中,完成植入手术。该骨不仅可支撑体重同时当体内血钙浓度降低时人造骨即释放钙离子入血; 而当血钙升高时钙离子即在人造骨表面形成一神奇薄膜堵塞其表面的微孔阻止药物释放入血。

1.2.4磷酸钙和骨胶原人造骨骼

日本物质和材料研究机构与有关大学合作开发出新的人造骨骼,是用由骨

骼的无机成分磷酸钙和有机成份骨胶原组成的复合材料制成的，其强度与弹性均接近于真正的骨骼。把它移植到缺损部位能很快被吸收并长出新的骨骼来。在狗身上做实验表明大约3 个月就可以再生出新的骨骼来。这一科研成果目前仅处于动物实验阶段, 尚需进行实用化研究开发，才能达到临床试验水平。

1.2.5钛骨骼

金属钛的合金材料是目前医学界公认的人造骨骼替代材料,钛被人们赞誉

为“新生物金属”，现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。钛无毒，又与人体组织和血液有良好的相容性。因此钛是一种理想的生物材料。钛骨头、钛制心脏起搏器不受雷雨天气的影响；钛义齿在头面部M AI检查中不须拆除修复体。1973 年在国内首先开始研制成功钛制人工关节，此项目在19 7 8 年获全国科学大会奖。金属钛具有良好的生物相容性和弹性模量，但其抗磨性能较差。金属钛有强度和良好的韧性很接近生物骨骼的要求，但植入人体或生物体后往往难以产生理想的生物相容性缺乏生物活性,只是简单的机械物理结合，使这种材料的应用受到很大的限制。

1.2.6海草人造骨

德国基尔市的科学家成功制成了一种新型的可代替骨头的生物材料，它是生长在海赫尔果兰岛边浅水处的某些海草。这些海草形成的钙化骨骼含有碳酸钙，其表面有布满直径5-10 微米的小孔，与天然骨头差不多。利用这种多孔材料可以制成性能几乎与人的骨头完全一样的人造骨，是理想的骨组织替代物,尤其适用于假牙。

1.2.7生物玻璃人造骨

生物功能玻璃主要是指能够满足和达到生理和生物功能的玻璃。近年来开发出一些具有生物活性、机械强度高的生物功能玻璃。它具有与周围骨质结合牢固(生物活性），植入没有排异反应，对人体无毒(生物亲和性),机械强度较自然骨骼高，且在人体内无强度疲劳现象容易灭菌成型加容易等特点。能玻璃多为含钙和磷的向晶玻璃。将这样的玻璃植入骨骼后自玻璃表面溶出的钙离子与体液中存在的磷酸根离子结合生成磷酸钙层借此与骨头表面新后骨的磷酸钙层牢固结合在一起。生物玻璃主要在人造骨、人造牙、人造关节等方面。这种玻璃的临床使用会为人类生活带来更多快乐和幸福大大提高人们的生活质量。

2、生物无机材料的运用——医学传感器

２.1基于壳聚糖、纳米金、纳米普鲁士蓝、L-半胱氨酸修饰

的葡萄糖传感器

在金电极表面修饰带正电荷的L-半胱氨酸, 再利用静电吸附作用固定纳米普鲁士蓝(nano-PB), 然后利用壳聚糖-纳米金复合膜将葡萄糖氧化酶(GOD)固

定于修饰电极表面, 制成新型的葡萄糖传感器。通过交流阻抗技术, 循环伏安法和计时电流法考察了电极的电化学特性。在优化的实验条件下, 该传感器在葡萄糖浓度为3.0×10－6～1.0×10－3mol/L 范围内有线性响应, 检测下限为1.6×10－6 mol/L。此外该传感器具有响应快、稳定性好和选择性良好的特点, 能有效排除常见干扰物质如抗坏血酸、尿酸等对测定的影响。

2.2 基于纳米氧化铝、壳聚糖无机、有机复合纳米材料的辣

根过氧化酶生物传感器

以纳米氧化铝/壳聚糖无机- 有机生物复合膜为基质吸附纳米金- HRP, 构建了新型酶传感器, 将其用于H2O2的电化学检测。运用循环伏安法( CV) 研究了该传感器的性能, 并对实验条件进行了优化。在优化实验条件下, 传感器对H 2O2 在0、3~ 270 μm ol/L浓度范围内与电流呈线性关系, 检出限为0、1 μm ol/L。除高浓度的抗坏血酸有轻微干扰外, 其他可能的共存物质如葡萄糖和各种氨基酸, 以及生物相关的常见阴、阳离子对检测H 2O2 无明显干扰。酶促催化反应的表观米氏常数为0、 13 mm o l/L。该传感器的稳定性和重复性良好, 用于测定医用消毒水中H 2O2 的含量, 结果满意。该生物传感器具有快速、简单、成本低等优点, 可推广应用到其它酶生物传感器的构建。

3、无机活性元素支架材料对骨祖细胞来源的成骨细胞生物学特性的生物诱导作用

应用颌骨术后缺损骨创面周围骨松质分离培养鉴定成骨细胞, 并将其与无机活性元素支架材料在体外复合生长, 探讨无机活性元素支架材料对骨祖细胞来源的成骨细胞生物学特性的生物诱导作用。方法: 应用组织块贴壁法分离培养出成骨细胞, 并用碱性磷酸酶( Burstone 偶氮偶联法) 染色法、茜素红染色法、透射电镜、流式细胞仪等对其碱性磷酸酶活性、钙结节形成情况、细胞的超微结构、细胞生长周期进行鉴定, 然后将体外培养的成骨细胞与无机活性元素支架材料体外复合生长, 对复合体进行形态学、扫描电镜、细胞增殖能力、细胞周期变化的测定, 评价细胞与材料的相容性。结果: 颌骨术后缺损骨创面周围骨松质分离出的成骨细胞具有较强的碱性磷酸酶活性且有大量的钙结节形成, 透射电镜观察其具有良好的分泌细胞特性, 此成骨细胞与无机活性元素支架材料体外复合培养14 d, 分布于支架材料的成骨细胞增殖良好, 分泌细胞外基质并形成钙结节, 细胞周期未见明显改变。结论: 颌骨术后缺损骨创面周围骨松质中含有大量的骨祖细胞, 具有较强的向成骨细胞分化和繁殖能力。无机活性元素支架材料均具有较好的细胞相容性, 与成骨细胞共同培养有望获得具有三维立体结构的组织工程骨。

4、多孔无机材料的应用

多孔无机材料是一类具有规则孔结构的固态化合物，可以是晶体或是无定形的，由于其内部孔腔尺寸分布范围宽和拓扑学结构的多样性成为一类性能优异的新型功能材料。多孔无机材料具有离子交换、择形吸附和催化等与生化过程密切相关的独特性能，被广泛地应用在吸附、非均相催化、各类载体和离子交换等领域，受到全世界研究者的普遍关注。文章综述了近年来多孔无机材料在生物医学和医药领域中的研究状况及发展前景，目前对于多孔无机材料在生物医学和医药领域中的研究致力于固定化酶、模拟酶、生物传感器、缓/控释药物载体、抗菌助剂及抗癌药物助剂等诸多方面的应用。

5、稀土无机纳米晶荧光生物标记材料

稀土掺杂无机纳米晶由于其高光化学稳定性，几乎无毒性，长荧光寿命和可调谐荧光法师波长等优势, 有望成为新一代的荧光生物标记材料,应用于超

敏生物监测、D N A 测序、肿瘤细胞的监测和成像等领域, 荧光生物标记分析的关键技术是提高检测的灵敏度和性噪比。在科技部863 计划“国家自然科学基金”中科院的“百人计划”、福建省杰出青年等项目的支持下, 福建物质结构研究所中科院光电材料化学与物理重点实验室陈学元研究小组发展了荧光生物标记的检测技术,显著提高了检测灵敏度, 在稀土无机纳米经济时间分辨

荧光共振能量传递(TR 一FRE T )生物编辑材料研究方面取得了新进展, 即基于稀土离子的长荧光寿命特性, 借助于时间分辨检测技术,通过设置合适的延迟

时间和门控时间抑制各种来自样品及仪器的背景信号对待检测物荧光信号的干扰,从而大大提高检测灵敏度和信噪比，该研究小组采用异步暑热法制结合成了表面氨基功能化的立方相十纳米颗粒,成功的实现了基于无机纳米晶的跟一FRET 高效均相检测,对亲和素蛋白的检测极限为4.８n M 研究成果即将发表在《德国应用化学》上，同时,该小组还合成了水溶性砌光双模荧光标记材料GdF3:Ｌｎ３＋, 平多色发光纳米晶,并实现了对亲和素蛋白的时间分辨光致发光异

相检测,其检测极限低至74 ｐＭ,该材料有望成为双功能的时间分辨荧光标记

和磁共振成像造影剂。

结论：生物无机材料在医学上有着广泛的应用。能用于生物体的材料都必须具备一定的生物亲和性，以便医学上的检测和治疗。它主要在医疗器械和医用传感器上应用较多。

参考文献

[1] 瘐晋【文献出处】医疗保健器具, Medical Devices and Health Care, 编辑部邮箱 2003年 04期

[2] 福建物质结构研究所网站; 稀土, Chinese Rare Earths, 编辑部邮箱 2011年 04期

[3] 王海君; 张可勇; 刘亚琴; 齐齐哈尔医学院药学系; 中国组织工程研究与临床康复, 编辑部邮箱 2008年 41期

[4]李庆涛; 南都学坛, Academic Forum of Nan Du, 编辑部邮箱 1994年 03期

[5]付萍; 袁若; 柴雅琴; 殷冰; 曹淑瑞; 陈时洪; 李宛洋; 西南大学化学化工学院重庆市现代分析化学重点实验室; 化学学报, Acta Chimica Sinica, 编辑部邮箱 2008年 15期

[6]张卫军; 卢丽敏; 万其中; 张晓兵; 湖南科技学院生命科学与化学工程系; 湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室; 分析测试学报, Journal of Instrumental Analysis, 编辑部邮箱 2010年 04期

[7]闫博; 赵林; 谭欣; 天津大学化工学院; 传感技术学报, Chinese Journal of Sensors and Actuators, 编辑部邮箱 2008年 08期

致谢：由于部分内容来源于非专业网站，无法查明论文的作者和出处，对此，

感谢这些作者对本文的帮助。感谢老师的论文写作指导。

2014生物无机化学考试练习题

生物无机化学习题（2014-12-22） 1．写出十种生命必须元素的符号 2．写出组氨酸和半胱氨酸英文简写符号，画出这两种氨基酸侧链基团与金属离子配位的可能的模式。 3．哺乳类动物体内的血红蛋白和肌红蛋白的生理功能有什么不同？简述产生这种不同之处的原因。 4．举出四种不同的无机药物的名称（结构式、分子式或商品名均可），并说明它们的用途。 5．很多双原子分子具有生理作用，而它们生理作用有一部分通过和金属离子配位而实现的。画出双原子分子和金属离子配位的几种可能的模式。NO是美国《科学》杂志1992年命名的明星分子，可以在体内发挥信息传递的作用。用分子轨道法预测NO和金属离子结合的模式。 6．A）写出组氨酸和半胱氨酸英文简写符号，画出这两种氨基酸侧链基团与金属离子配位的可能的模式。 B) 画出多肽片段[gly-asp-ala-cys]结构图，预测哪个氨基酸侧链易和Fe3+结合，为什么？ 7．芳香环之间的弱相互作用有哪两种常见构型？用Hunter-Sanders规则予以定性解释，并说明这些弱相互作用的生物学上的意义。 8．画出下列几种金属-双氧物种的结合方式,并指出氧合血兰蛋白的活性中心采取的是哪一种构型 1) ”end-on” bent MO2 superoxo 2) trans-μ2-1,2-peroxo 3) cis-μ2-1,2-peroxo 4) μ2-η2,η2-peroxo 9．A）写出顺铂和金诺芬的分子式，指出它们的在医学上的用途。 B）指出下列疾病是由于什么金属离子（过量或缺乏）引起的？日本水俣病，贫血，门凯氏病(Menkes disease), 威尔逊氏病(Wilson disease) 10．CO与人血红蛋白的结合能力比氧气和血红蛋白结合能力大210倍，而CO与血红素的结合能力要比氧气与血红素的结合能力大25000倍！请解释这种现象的生物学意义，并从生物无机化学的角度解释产生这种现象的原因。 11. 血红素是血红蛋白的载氧活性部位。画出血红素的结构图。实验表明：氧合

无机非金属材料知识点

无机非金属材料知识点一、重要概念 1、无机非金属材料 ①以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 ②是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 2、陶瓷 ①从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 ②从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 ①狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质 ②一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。玻璃转变温度：热膨胀系数和比热等物理性质的突变温度。具有Tg的非晶态材料都是玻璃。 4、水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 6、复合材料复合材料是两种或两种以上物理、化学性质不同的物质组合而成的一种新的多相固体材料。通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 ①可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） ②弱塑性原料：叶蜡石、滑石 ③非塑性原料：减塑剂：石英助熔剂：长石

3、坯料的成型的目的将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度 4、陶瓷的成型方法 ①可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷） ②注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型 ③压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷） 5、烧结将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相好处：降低烧结温度，促进烧结 6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相 ①晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相 ②玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。玻璃相在陶瓷中的作用：粘结：粘结晶粒，填充空隙，提高致密度降低烧成温度，促进烧结 ③气相：气孔；降低强度，造成裂纹。 7、陶瓷力学性能的特点 ①硬度：高②强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高 ③塑性：塑性极差④韧性：韧性差、脆性大 8、陶瓷热学性能的特点 ①导热性：差，良好的绝热材料 ②热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。陶瓷抗热震性一般较差 9、结构陶瓷 ①概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。 ②常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4…陶瓷 ③应用：…… 10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】 ①相变增韧：相变可吸收能量；体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生

生物无机化学的认识

生物无机化学的认识生物无机化学是无机化学、生物化学、医学等多种学科的交叉领域。其研究对象是生物体内的金属（和少数非金属）元素及其化合物，特别是衡量金属元素和生物大分子配体形成的生物配合物，如各种金属酶、金属蛋白等。侧重研究它们的结构-性质-生物活性之间的关系以及在生命环境内参与反应的机理。生物无机化学虽然听起来有些不实用，其实在生活中，我们经常可以看到一些运用了生物无机化学的地方。比如农业方面，我们熟知的化肥，就运用了生物无机化学的知识，农作物的生长发育，不仅需要常量营养元素，还需要如铁、锰、铜、锌、钼等微量元素，这些微量元素和氮、磷、钾同等重要，不可代替。同样，在我们熟知的一些保健品，像“脑白金”、“黄金搭档”等等，都是补充我们人体内的微量元素的保健食品。以我们最熟悉的钙来说，从小我们的父母就给我们补钙，喝牛奶、吃钙片等等方式，可见钙对于我们的重要性。人体缺钙，就容易腿软、抽筋、蛀牙，但钙多了也不行，人体内的钙过量容易得佝偻病。所以，微量元素虽然重要，但是也不能过多。生物无机化学无疑正在迅速发展。生物无机化学主要分为两部分：一是研究生物体本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素对机体的影响。含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象，做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物，与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性，但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白，确定其结构、性质。现在热门的蛋白有硒蛋白，因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用，主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面，但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中，顺铂药物目前仍在临床上使用，主要有四种铂配合物：顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来，人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物，与卡铂结构类似的有机锡化合物，以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面，从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来，人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手，所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大

无机纳米材料简介

无机纳米材料简介无机纳米材料是纳米材料从物质的类别来划分出的一种纳米材料。指其组成的主体是无机物质。无机纳米材料主要包括：纳米氧化物、纳米复合氧化物、纳米金属及合金，以及其他无机纳米材料。一、纳米氧化物：纳米氧化物指的是粒径达到纳米级的氧化物，比如纳米二氧化钛（T25），纳米二氧化硅（SP30),纳米氧化锌（JE01),纳米氧化铝（L30)，纳米氧化锆，纳米氧化铈，纳米氧化铁等等。纳米氧化物的基本技术指标包含：粒径，含量，比表面积，pH, 以及一些金属成分的含量。纳米氧化物在催化领域的应用纳米催化剂具有表面效应，吸附特性及表面反应等特性，因此纳米催化剂在催化领域的应用十分广泛。实际上，国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。我国目前在纳米材料的研究应用水平在某些方面处于世界领先地位，已实现产业化的SiO2(如VK-SP30)、CaCO3、TiO2(如VK-T25)、ZnO等少数几个品种，这些制备出来的纳米材料在催化领域中主要用于两个方面：一是直接用作主催化剂，二是作为纳米催化剂载体制成负载型催化剂使用。国际现在企业主要有杜邦，德固赛，国内的有杭州万景等企业生产纳米氧化物系列的产品。 2.1 石油化工催化领域由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制，又由于尺寸小,比表面积大，表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等，从而导致表面的活性部位增加。另外，随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶,这样就增加了化学反应的接触面。利用纳米微粒的高比表面积和高活性这些特性，可以显著提高催化效率。例如，纳米Ni粉可将有机化学加氢和脱氢反应速度提高15倍；超细Pt粉、碳化钨粉是高效的加氢催化剂；在甲醛氧化制甲醇反应中，使用纳米SiO2，选择性可提高5倍，利用纳米Pt催化剂，放在TiO2担体上，通过光照，使甲醇水溶液制氢产率

无机功能材料

1.课堂上主要介绍了哪些无机功能材料？答：纳米材料超导材料功能薄膜材料功能转换材料梯度材料生物医用材料功能陶瓷磁性材料储氢材料 2.纳米材料有哪些基本性质？答：物理性能：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应化学性能：表面活性及敏感性、催化性能表面效应：纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能及表面张力随着增加，物理、化学性质发生变化。小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据轨道和最低被占据的分子轨道能级，能隙变宽的现象。宏观量子隧道效应：颗粒的一些宏观物理量，如微磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，称其为宏观量子隧道效应。 3.超导材料有哪些特性？以及超导材料的分类？超导体主要具有三个特性: 零电阻性超导材料处于超导态时电阻为零,如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

完全抗磁性超导材料处于超导态时，只要外加磁场小于临界磁场，磁场不能透入超导体内，超导材料内部的磁场恒为零。超导悬浮，就是利用超导体的完全抗磁性。约瑟夫森效应当两超导体之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，而且频率与电压成正比。超导体的分类没有唯一的标准，最常用的分类如下：由物理性质分类：可分成第一类超导体（若超导相变属于一阶相变）和第二类超导体（若超导相变属于二阶相变）。由超导理论来分类：可分成传统超导体（若超导机制可用BCS理论解释）和非传统超导体（若超导机制不能用BCS理论解释）。由超导相变温度来分类：可分成高温超导体（若可用液态氮冷却就形成超导体）和低温超导体（若需要其他技术来冷却）。由材料来分类：它们可以是化学元素（如汞和铅）、合金（如铌钛合金和铌锗合金）、陶瓷（如钇钡铜氧和二硼化镁）或有机超导体（如富勒烯和碳纳米管，这可能都包括在化学元素之内，因为它们是由碳组成）。 3.功能薄膜介绍了哪些？哪些类别？以及制造方法？答：按化学组成分：无机膜有机膜复合膜按相组成分为：固体薄膜液体薄膜气体薄膜胶体薄膜按晶体形态分：单晶膜多晶膜微晶膜纳米晶膜超晶格膜按薄膜的功能及其应用领域分：电学薄膜光学薄膜硬质膜、耐蚀膜、润滑膜有机分子膜装饰膜、包装膜

生物无机化学与健康

生物无机化学与健康生物无机化学是近年来在无机化学和生物学的边缘上发展起来的一门新兴科学。生物无机化学与人类的健康息息相关，而人的健康又与生物无机化学中的微量元素有密切关系, 它们对维持机体的平衡和健康, 各自发挥着至关重要的作用。本文仅阐述锌这种微量元素对人的健康作用。锌( Zn) 是人体必需的营养元素, 正常人体内含锌量为2~ 3 g , 绝大部分组织中都有极微量的锌分布, 其中肝脏、肌肉和骨骼中含量较高。血浆中锌的浓度是10~ 20 mol/ L,其中60%与血清白蛋白结合, 30% ~ 40%与α-巨球蛋白结合, 少量与氨基酸结合。Zn 对生长发育、免疫功能、消化功能、生殖功能和物质代谢等均有重要作用。锌在人体内的含量对身体健康至关重要, 缺乏或过量均会对人体造成危害。本文主要概述锌对人体健康的生理效应及缺乏的防治途径, 以期对日常生活中合理科学的补充锌提供一些理论依据。一、锌的生理效应 1、锌影响正常的生长发育锌可通过直接作用于中枢神经系统和改变受体对神经递质的反应性而控制食欲, 由此改变味觉、嗅觉等功能, 导致厌食和体重减轻。锌参与基因表达和内分泌功能, 并在DNA、RNA 合成和细胞分化中发挥重要作用。同时, 锌还参与促进骨骼生长的激素, 对骨骼生长发育起着积极的作用。另外, 锌还参与生长激素合成和分泌。因此, 促生长因子C 不仅有赖生长激素的刺激, 而且需要有锌的存在。据报道, 锌对生长激素的合成及噬菌体T4 转为噬菌体T3 均有直接作用, 故对身高的影响较为明显。因此, 缺锌将影响儿童正常的生长发育。目前, 锌与行为的关系日益受到重视,资料指出,人体缺锌将引起昏睡、表情淡薄、性行为减退, 探究行为减少以及学习能力降低, 脑中锌的含量远高于机体其他部位。近几十年来研究发现, 锌缺乏和不足可以影响脑发育和智能。低锌或高锌明显影响幼脑的发育及脑功能, 急性锌缺乏使实验动物和人脑功能受损。锌对脑发育的影响主要发生在神经系统发育的初期( 胚胎期及出生后一定时期内) , 这也正是神经系统发育成熟的关键时期。在这一时期, 锌对神经细胞的增殖、DNA 的复制用户蛋白质合成影响较大, 之后, 锌主要影响神经细胞的蛋白质合成, 进而影响细胞结构和功能。锌对小儿神经系统的发育有不可忽略的影响, 如果缺乏或减少就会影响大脑中一些生要酶( 如细胞色素氧化酶、多巴胺- B羟化酶和过氧化物岐化酶) 的活性, 使脑的结构发生改变, 从而产生智力低下、反应迟钝、学习能力下降。长期的锌缺乏与儿童生长限制有关已得到充分证实。缺锌对生长发育期儿童影响是最突出, 出现的症状有: 生长迟缓、脑垂体调节机能障碍, 食欲不振,嗅觉与味觉减退, 创伤难愈合, 易感染, 肝脾肿大、贫血症、嗜睡症。还造成性器官发育不全, 性机能降低。缺锌还能影响脑垂体使相应的促性腺激素、生长激素等分泌不足而间接作用于生殖系统。 2、锌异常影响免疫功能, 减弱抵抗力锌是参与免疫功能的一种重要元素, 能增强体液及细胞的免疫功能。缺锌可以通过对与锌有关的酶不良影响而造成生长停滞、散在性全身性皮肤病变、腹泻、脱发、精神障碍、男性机能减退和易感染，由于反复感染能造成继发的免设功能受损。缺锌也可短暂地损伤B 淋巴细胞,从而影响体液免疫应答。缺锌还能造成迟发性皮肤过敏反应受到损伤。与此同时，大量的锌也能抑制吞噬细胞的活性和杀菌力,从而降低人体的免疫功能, 使抵抗力减弱, 对疾病异感性增加。锌是淋巴细胞凋亡的一个重要调节因子, 缺锌使胸腺萎缩, 淋巴细胞减少, 且因凋亡机制改变淋巴细胞产物, 使前细胞丧失。锌摄入量不足会很快消弱细胞核抗体介导的免疫,使人体对病菌的抵抗力下降, 白细胞杀菌趋向性降低,同时会降低人体中“T”细胞的功能, 出现伤口不能愈合、身体瘦弱、食欲不好、易患感冒等状况。可见, 锌在完善人体

无机纳米材料在生物医学的应用

无机纳米材料在生物医学的应用班级：材料科学与工程（1）班姓名：何丽莉学号：201473030107

摘要：主要介绍了几种介绍了介孔二氧化硅、纳米碳等非金属类纳米材料，以及磁性铁、氧化铈、银纳米粒子、金纳米粒子、镍等金属类纳米材料，比较了不同来源无机纳米材料的发展、特点、优势，明确了无机纳米材料具有环境友好、成本低、生物相容性好及低毒性等特点，综述了无机纳米材料在生物医药、临床诊断、疾病预防等生物医学方面的研究与应用。关键词：无机纳米材料生物医学 Abstract: This paper mainly introduces several kinds of the mesoporous silica, nano carbon and other non metal nano materials, and magnetic iron, cerium oxide, silver nanoparticles, gold nanoparticles, nickel and other metal nano materials, compared the development of different sources of inorganic nano materials, features, advantages, the inorganic nano material is environmentally friendly low cost, good biocompatibility and low toxicity characteristics, the application of inorganic nano materials in the biomedical, clinical diagnosis, disease prevention research and application in biomedicine. Keywords: inorganic nano materials biomedicine

生物医学无机材料

学校：新乡医学院三全学院专业：生物医学工程班级：51班姓名：任淑敏学号：20095235123

生物医学无机材料综述 -纳米材料在医学中的应用【摘要】目的综述纳米技术在医学的应用与研究。方法以文献复习与综合方法进行分析。结果纳米技术的学科交叉性特别明显，在新的生物材料、生物活跃分子的有效传递，纳米级敏感器和传统生命系统监测生命运转情况、营养运输、血液循环及烧创伤修复调控。纳米技术结合分子生物医学工程，将促进临床诊断、治疗的进步。结论纳米技术的应用，将对临床诊治、烧创伤处理及中医药基础研究发挥重要作用。【关键词】纳米材料基因疗法生物医学工程纳米技术内容十分广泛。2002年2月美国“国家纳米技术倡议” （National Nanotechnology Initiative）以国家科学基金会、国防部、商业部、能源部、运输部、财政部、科学与预算办公室和宇航部等部门形成报告并称纳米技术将对21世纪的经济、国防与社会产生重大影响，可与信息技术或生物技术一样，引导下一个工业革命，应放在科学技术优先地位。纳米技术之所以被如此重视，是因为当物质小到1-100nm时，由于其量子效应，物质的局域性及巨大的表面与界面效应，使物质的很多性能发生质变，能在分子、原子水平上制造材料和器件，这些变化渗透到很多领域，可引导“新的工业革命”。在自然界，植物通过叶片把光能转化为化学能的光合作用就是纳米工厂的典型例子；人类的遗传基因序列做到了原子级的结构精确和完美，如果有一个原子错位就可以导致遗传上的缺陷，人类细胞的再生和自我组合，脑细胞超前记忆能力，神经系统的信息传递和反馈等都是纳米的完美典范。对人类来说，应用生物学来实现科学技术上纳米及控制和操纵而仅仅才是开始。 21世纪是生物和医药研究突飞猛进的年代。纳米技术其学科交叉性特别明显，在新的生物材料、生物活性分子的有效传递，纳米级敏感和传感系统等方面在其生物结构及其过程将会取得突破性进展。尤以纳米级敏感器可监视生命器官运转情况、营养运输、血液循环及血脂浓度等。其未来突破重点为以下几个方面。 1、纳米技术与材料应用快速有效决定基因序列，基因和药物的体内的走向传送和定位传递，使临床诊断和治疗过程效率得以提高。已有一种具有超高灵敏性激光单元子分子探测术，可通过人的唾液、血液、粪便及呼出的气体及时发现体内只有亿万分之一的各种治病或带病游离因子。根据不同的诊断和监测目的，利用纳米级微小探测针技术，在体内植入传感器，定位于体内不同的部位，也可随血液、淋巴在体内运行，将体内各种生物信息反馈于体外装置。中国医科大学第二临床学院已能应用纳米级的微粒技术制成超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体的研究，用该技术可发现直径3mm以下的肝脏肿瘤，故对早期诊断肝癌十分有利。瑞士苏黎世研究室研究出一种纳米DNA装置，即将一股DNA链固定到另一个超微固体上，另外放置于能互补的DNA链。根据DNA互补原理形成双螺旋结构，并使这一超微结构弯曲产生足够的能量。按此原理，软片上的DNA链能与人相应的DNA分子形成互补，用以识别癌细胞，如此可使癌在分子水平或几个癌细胞大小，即能得到早期诊断。

无机纳米材料在聚合物改性中的作用

无机纳米材料在聚合物改性中的作用摘要：通过添加填料、组分对聚合物改性，能使聚合物的的刚性、耐热性、耐候行及化学特性得到一定程度的改善。随着高新技术的飞速发展，对材料的要求越来越高，特别是对聚合物材料的强度、韧性、耐热性等方面的要求更是愈来愈苛刻，愈来愈趋于综合化，但是大量研究及生产实践证实，在相同的填充条件下，超细填充体系的力学性能高于普通填料填充体系，即超细体系的填充改性效果更好，改性效率更高，因此超细填料获得了广泛的应用。纳米粒子的出现是制造技术的一大突破它的出现对高性能陶瓷、合金、塑料等复合材料的研制和开发产生了重大影响。由于纳米材料的纳米尺寸效应、大的比表面积、表面原子处于高度活化状态、与聚合物强的界面相互作用产生声、光、电、磁等性质，将其应用于聚合物的改性，开发新型的功能复合材料具有十分重要的意义。 1 纳米SiO2： 1．1 纳束SiO2／UP 玻璃钢虽具有质量轻、强度高、耐腐蚀等特点，但其耐磨性、硬度、耐热性、耐水性等性能仍需进一步改善。因此，人们开始研究利用纳米材料卓越的特殊功能来改善玻璃钢材料的性能缺陷。未明等通过在UP中加入纳米SiO2，得到了耐磨性、硬度、强度、耐热、耐水等性能得到大幅度提高的玻璃钢。通过实验发现：当向UP中添加3～5的纳米SiO2后，其耐磨性可提高1 ～2倍；奠氏硬度从原来的2级左右提高到2.8 ～2.9级,接近天然大理石的硬度；拉伸强度从133 k g/c m 增加至277 k g/c m ,即大大增加了材料的韧性；耐水性能也明显改善。此外研究者还对纳米SiO2改性UP的改性机理进行了探讨，认为：( 1 ) 由于纳米SiO2颗粒尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能高、表面严重配位不足，因此表面活性极强，易于与树脂中的氧起键合作用，提高分子在高分子键的空隙中，而其又具有较高的流动性，故使添加纳米SiO2的树脂材料强度、韧性、延展性均大大提高，即表现在拉仲强度、抗冲击性能等方面的提高。( 2 ) 由于纳米SiO2其分子状态是三维链状态的羟基，与树脂中氧键结合或镶嵌在树脂键中，可增强树脂硬度。由于纳米SiO2的小尺寸效应，使材料表面光洁度大大改善，摩擦系数减少，加入纳米颗粒的高强性，因此使材料耐磨性大大提高，且表面光洁度好。( 3 ) 由于纳米SiO2颗粒小，在高温下仍具有高强度、高韧、稳定性好等特点，可使材料的表面细洁度增加，使材料更加致密，同时也增加材料的耐水性和热稳定性。葛曷一等通过比较不同粒径粒料对不饱和树脂改性作用的差异，得出微米级粒料对不饱和树脂无增韧作用；纳米级粒料对UP具有一定的增韧教果，粒径相同，比表面积越大的粒料对UP的增韧作用越大，作者通过研究发现，加入3%的比表面积较大的纳米SiO2可使UP的冲击韧性提高60%，由此说明，比表面积大的纳米材料表面缺陷少，非配对原子多，表面活性高，与UP发生物理或化学结合的可能性大，增强粒子与UP的界面结合．因而可承担一定的载荷，吸收大量冲击能，具有增强增韧的功效。从纳米SiO2加入量超过3%后，UP冲击韧性开始下降可以推断复合材料的韧性受超微细粉粒料的加入量影响可能与UP基体层厚度L和UP/粒料的L1有关。当2L1

生物无机化学的应用

生物无机化学的应用化学化工学院12化本3班洪璐2012364353 生物无机化学是建立在生物学与无机化学基础上的一门新兴的边缘学科。其研究对象从广义来讲，是在分子水平上探讨无机元素及其化合物与生物体的相互作用。生物无机化学的任务之一是应用无机化学的理论和实验技术研究生物体系中无机金属离子的行为，从而阐明金属离子和生物大分子形成配合物的结构与功能的关系。另一任务是用比较简单的化学模型对复杂的生物催化现象进行模拟研究，即模型研究。近10余年来，生物无机化学的研究主要集中在金属离子活化酶的领域及金属蛋白的结构、性质、功能和升华反应机理方面。用最新的升华理论设计某些金属离子的配合物的催化反应模型，以探索生命金属元素在生物体中的存在方式、状态及对生命运动的作用机理，诸如基因转移、氧化还原或水解过程。 1 微量金属离子在医学中的应用生物无极化学的研究成果表明：人体必需的金属离子主要是以配合物的形式存在于人体内，它是控制体内政策代谢活动的关键因素。但是，人体必需的金属元素在体内的存在量有严格的浓度范围，眼中地缺乏或过量都会引起疾病。 1.1 微量元素铜锌与癌症研究表明，90%以上的癌症与环境有关。病人癌组织的微量元素谱往往发生变化，其中铜锌与癌症的关系最为重要。对肝癌、胃肠道癌、女性生殖器官肿瘤等多种患者的血清分析都得出一致的结论：恶性肿瘤患者血清Zn/Cu比值明显低于常人，而进行手术摘除恶性组织或药物治疗后，患者血清中Zn/Cu比值回升。因此，有人认为血清中的Zn/Cu可反映肿瘤恶性程度及判别患者愈后状况。 1.2 微量元素与眼科目前，微量元素与眼科研究主要集中于微量元素在白内障发生、发展中所起的作用。白内障者晶体中Zn、Cu含量较正常晶体含量少，Ca、Se含量增加，血清中锌含量减少，Mg、Ca含量增加。 1.3 微量元素钴和铁钴是维生素B12分子的一个必要组成部分。维生素B12能促进血红球的增加和肌肉蛋白的合成。根据实验，如果草饲料中缺少钴，将会引起严重的脱毛症，然而，只要在饲料中加

生物无机化学汇总

生物无机化学姓名：崔慧慧学号：C14201008 专业：无机化学

碳酸钙的仿生合成摘要：碳酸钙矿物材料广泛分布于大自然，具有环境协调性和相容性。生物矿化过程形成的材料具有特定的生物学功能，因此人们通过不同途径进行仿生合成，尤其是碳酸钙的仿生合成。本文主要介绍了碳酸钙仿生合成的方法，如加入添加剂、双模板法等，制备得到不同形貌和不同晶型的的碳酸钙晶体。通过研究不同方法合成碳酸钙为真正意义上的生物矿化提供一定的理论依据。关键字：生物矿化碳酸钙仿生合成 Abstract:The materials through Biomineralization have a specific biological function, so people try to synthesis it by finding different ways, especially the biomimetic synthesis of calcium carbonate. In this paper, many methods of biomimetic synthesis of calcium carbonate are mainly introduced, such as adding additives, dual template method and so on, to obtained different morphogenesis and polymorphism of calcium carbonate. We study the different methods of calcium carbonate, in order to provide certain theoretical basis for biomineralization. Key words: biomineralization calcium carbonate 一、生物矿化及仿生合成生物矿化广泛存在于大自然中，生物体经过长时间进化，会在身体的某些部位生成矿物组织，这些矿物组织在某些方面形成了性能优异的生物材料。生物矿化的种类已超过60种，它们的组成各异，并赋有特定的生物学功能。生物矿化的优点是它的过程是一个天然存在的高度控制过程，受生物机体内在机制调制，可以实现从分子水平到介观水平上对晶体形状、大小、结构、位向和排列的精确控制和组装，从而形成复杂的分级结构。生物矿化的一个重要特点就是自组装的有机聚集体或超分子模板通过材料复制而转变为有序化的无机结构，因此有机基质在生物矿化过程中具有非同寻常的作用，有机基质在水溶液环境中通过自组装过程形成胶束、反胶束、囊泡、微乳液、泡沫、溶致液晶等结构，为生物矿物的形成提供微环境或模板；有机基质也可以作为可溶性添加剂，在晶体生长过程中，能吸附在特定的晶面上或能结合与其电荷相反的游离离子，从而改变晶体的生长速[1]。生物矿化可分为四个阶段，有机大分子预组织。在矿物沉积前构造一个有组织的反应环境，该环境决定无机物成核的位置；界面分子识别。在已形成的有

生物无机化学复习题目(含答案)

2014级生物无机化学复习题目（黄老师部分） 1、什么是生命必需元素？简述作为生命元素必须满足哪些条件？必需元素可以这样定义：它们的缺乏会导致生物组织严重的、不可逆的损伤。必需元素应该满足以下几个条件： ①这些元素在不同组织中均有一定浓度； ②除去这些元素会造成生物组织在生理或结构上的不正常； ③这些元素的存在能够使生物生理或结构的不正常现象消失或预防不正常现象的产生； ④这些元素应有专门的生理功能。 2、根据生物学功能分类，简述并举例金属蛋白主要涉及哪几种类型？ ①具有催化功能的蛋白质——酶。生命体内的化学反应几乎都是在生物催化剂的催化下完成的，而酶是生物催化剂中最重要的一类物质。金属酶的结构、功能、催化机理及其模拟构成了生物无机化学的主体部分。 ②具有运输功能的蛋白质。这类蛋白质在生物体系中结合并携带着特殊的分子或离子从一个部位到另一个部位，如：运铁蛋白、载氧蛋白等。 ③具有营养储存功能的蛋白质。它们将氨基酸、金属离子等营养物质储存并使之用于生物体的生长、发育等过程，如：铁蛋白。 ④具有结构功能的蛋白质。它们作为机体的支架和结构成分参与细胞组织的形成。细胞膜、线粒体、叶绿体、头发、指甲等都有蛋白质或脂质组成。 ⑤具有防御功能的蛋白质。它们能够起到抵御有害物质的侵袭、保护生物体的作用。免疫球蛋白、超氧化物歧化酶等属于这类蛋白质。 ⑥具有调控功能的蛋白质。它们能起到调节或控制细胞生长、分化以及遗传信息的表达作用，如：胰岛素、锌指蛋白等。 3、蛋白质由多少种氨基酸组成？在结构上的主要区别是什么？根据侧链的不同，主要可以分为哪些类型？氨基酸与金属离子配位的主要基团有哪些？参与组成蛋白质的氨基酸有20种。这些氨基酸的区别在于各自不同的侧链基团。根据侧链的不同，这些氨基酸可以被分为以下几种： ①含非极性、脂肪族侧链的氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸； ②含极性、不带电荷的侧链的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷酰胺酸； ③含芳香族侧链的氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸 ④带正电荷侧链的氨基酸：赖氨酸、精氨酸； ⑤带负电荷侧链的氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸。 4、DNA的主要结构形式有几种？其中B型在结构上有什么特点？ DNA的主要结构形式有B型、A型和Z型。最常见的结构为B型，其结构特点是： ①两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴，向右盘旋形成右手双螺旋结构； ②分子以大沟和小沟交替缠绕； ③平行的碱基对之间的平均距离为3.4 A； ④碱基中的糖环采取C2’向内的折叠形式； ⑤双螺旋的骨架是由磷酸和脱氧核糖组成的，位于外侧；碱基位于双螺旋结构内侧，配对平行，与轴垂直。 ⑥碱基按互补配对原则进行配对：A与T配对，之间形成2个氢键；C与G配对，之间形成3个氢键。

无机非金属材料在生物医学的应用

所谓无机非金属材料（inorganic nonmetallic materials），就是指是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。传统的无机非金属材料在其化学组成上主要属于硅酸盐范畴。无机非金属材料种类繁多，具体可分为陶瓷，水泥，耐火材料，复合材料，非金属矿物材料等。其生产过程特点：一是共性，即有关原料，粉制备，成型等一系列过程。二是个性，即每种无机非金属材料都具有各自的特性。无机非金属材料在生物医学方面的应用主要是在以生物陶瓷材料，以及陶瓷基复合材料等的应用为主。生物陶瓷材料主要包括生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷和生物复合材料三类。其应具有生物相容性，力学相容性；与生物组织有优异的亲和性；灭菌性并具有很好的物理、化学稳定性等。这类无机非金属材料在医学方面的应用主要介绍：生物惰性的氧化铝陶瓷，氧化锆陶瓷；生物活性的羟基磷灰石(HAP),生物活性玻璃，微晶化生物活性玻璃；生物陶瓷的性能要求：第一，生物相容性要求生物相容性是指植入人体内的生物医用材料及各种人工器官、等医疗器械，必须对人体无毒性、无致敏性、无刺激性、无遗传毒性和无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。第二生物力学与生物学性能要求材料的力学性能与机体组织的生物力学性能相一致，不产生对组织的损伤和破坏作用。第三，具有良好的加工性和临床操作性生物陶

瓷植入的目的，是通过人工材料替代和恢复各种原因成的牙和骨缺损，就要求植入的生物陶瓷具有良好的加工成形性，且在临床治疗过程中，操作简便，易于掌握。第四，具有耐消毒灭菌性能生物陶瓷材料是长期植入体内的材料，植入前须进行严格的消毒灭菌处理。生物惰性陶瓷主要是指其化学性能稳定，生物相容性好的陶瓷材料。AL203陶瓷是以α- Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其具有良好的机械强度，高的耐磨损等性能。其成型的工艺与陶瓷材料成型工艺大体相同，主要是粉末的制备，成型以及烧结。而在医用方面的氧化铝陶瓷材料则是α- Al2O3多孔陶瓷材料，其制备过程中对孔径的控制要求极为严格。因此多采用的是溶胶凝胶法改善氧化铝多孔陶瓷孔径分布的控制、相变、纯度及显微结构。用溶胶一凝胶法制备氧化铝多孔陶瓷的工艺为：采用铝粉在氯化铝溶液中水解，得到铝溶胶，并直接将成孔剂与之混合，进行成型、烧成制得产品。这样被用于制作人工髋关节、人造膝关节、人工牙根和骨骼固定螺钉及修补角膜等。但由于氧化铝陶瓷同样具有脆性大，机械加工困难等特点，其用于医用还需进一步的研究应用。现有在羟基磷灰石引用AL203来达到人工骨的修复。其特点是利用羟基磷灰石良好的生物活性和生物相容性以及AL203的高强度，高机械性能特点来提高其综合的力学性能，能够很好的弥补AL203的不足。很好的满足了人工骨的修复需求。氧化锆陶瓷是以稳定的立方型氧化锆ZrO2为主晶相的陶瓷。具有优异的力学（最高的断裂韧性）和耐磨和耐腐蚀性等性能。其主要应

生物医用无机材料

类骨纳米磷酸钙矿物的合成目录第一章综述 (1) 1.1生物医用无机材料的发展概况 (1) 1.2生物医用无机材料的基本条件与要求 (1) 第二章类骨纳米磷酸钙矿物仿真合成 (3) 2.1类骨纳米磷酸钙粉体的模板法 (3) 2.2微纳米生物活性玻璃的模板法 (4) 2.3 微生物模板法制备磷灰石中空微球 (5) 第三章结语 (6)

第一章综述生物医用无机材料是生物医用材料的重要组成部分，人体硬组织的缺损修复及重建已丧失的生理功能方面起着重要的作用。尽管此类材料的研究起步较晚，且仍然存在着这样或那样的问题，但由于其良好的物理、化学及生物学相容性能、在短短的二十几年间已取得了大量的研究成果，但是，迄今为止仍没有一种材料能完全满足人体的生理功能要求。本章重点介绍研究比较成熟和临床使用比较广泛的生物医用天机材料，目的是通过对前人工作的了解进而开拓新的思路，开发出新型的生物医用无机材料，以满足人们生活水平不断提高的需要。 1.1生物医用无机材料的发展概况无机材料很早就用于人体，近年以来、由于世界各国认识到研究开发生物医用无机材料的重要性，加大资金投入，使更多的材料应用于临床。上世纪60年代和70年代是生物陶瓷材料研究比较活跃的—个时期。多孔氧化铝陶瓷，玻璃碳和热解碳，羟基磷灰石陶瓷，以及单晶氧化铝陶瓷等的出现和临床应用取得了良好的效果。针对临床应用中提出的很多问题，加大部分材料是生物惰性材料，与人体骨组织完全不同，不能与骨组织结合等，1969年美国Florida大学的L.Hench教授，成功地研究了一种生物玻璃，可用于人体硬组织的修复，能与生物体内的骨组织发生化学结合，从而开创了一个崭新的生物医用材料研究领域——生物活性材料，它具有良好的生物相容性，人体组织可长入并同其发生牢固的键合。目前，随着纳米材料与技术的发展，又一类生物医用材料——纳米生物医用无机材料正引起人们的重视。从无机医用材料与金属、高分子医用材料的不同特性可以看出，尽管无机材料有自身的缺点，但也明显表现出许多优良特性。生物陶瓷材料的研究与临床应用，已从短期的替换和境充，发展成为永久性牢固植入，从生物惰性材料发展到生物活性材料、生物可降解材料及多相复合材料。现在生物医用无机材料已广泛用于人工牙齿(根)、人工骨、人工关节、固定骨折用的器具、人工眼等。生物医用无机材料的研究方兴未艾，它在未来的生物医用材料中必将占有重要位置。 1.2生物医用无机材料的基本条件与要求（一）良好的生物相容性由于植入材料的化学组分、分子及其部分结构在生物环境下被释放进入生物

无机材料包括哪些

无机：无机，化学名词。原指化合物是跟非生物体有关或从非生物体而来，一般指除碳酸盐和碳的氧化物外不含碳原子的化合物。无机材料：无机材料指由无机物单独或混合其他物质制成的材料。通常指由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和/或氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物。分类：无机材料一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。传统的无机材料是指以二氧化硅及其硅酸盐化合物为主要成分制备的材料，因此又称硅酸盐材料。新型无机材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。无机非金属：具有机械功能、热功能和部分化学功能为无机非金属结构用材料，分为氧化物和非氧化物，结构包括单晶、多晶、玻璃、复合材料和涂层及薄膜。鼓励开发具有较大市场、产业化技术较成熟和经济效益好的新型无机结构材料。高性能结构陶瓷高性能结构陶瓷具有比强度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优越性能。由于技术进步，结构陶瓷的性能提高，使其对传统金属材料的

优势日益显示出来，国际上使用结构陶瓷部件已经形成很大的市场。本年度重点支持：（1）航空、汽车、火车等交通车辆用的陶瓷零部件；（2）现代工业用耐高温、耐磨损、耐腐蚀等高性能陶瓷结构件；（3）可替代进口和特殊用途的高性能陶瓷结构件；（4）电子陶瓷高温烧结用高级窑具材料与制品。无机非金属功能材料无机非金属功能材料是指具有电导性、半导体性、光电性、压电性、铁电性、耐腐蚀、化学吸附性、吸气性、耐辐射性等许多功能的一类材料。这类材料品种多,具有技术含量高、产品更新换代快、附加值高、经济效益明显的特点。本年度重点支持：电子功能陶瓷材料微电子工业是世界经济发展的一个热点。我国已将微电子产业列入“十五”的发展重点，电子功能陶瓷是微电子器件的基本材料之一，用途广泛。本年度重点支持：（1）大规模集成电路用新型封装材料和高频绝缘用新型高性能绝缘陶瓷；（2）可代替进口的新型微波陶瓷和陶瓷电容器用介电陶瓷与铁电陶瓷；（3）大规模集成电路用高性能贴片元件专用电子陶瓷原料与制品。敏感功能陶瓷材料

无机非金属材料在生物医学中的应用

无机非金属材料在生物医学中的应用西南交通大学材料科学与工程学院-李森-20085650 【摘要】介绍无机非金属材料在生物医学各个领域中的应用和发展前景等。【关键字】无机非金属生物材料，惰性无机非金属生物医用材料，表面生物活性陶瓷材料，可吸收和降解生物陶瓷材料，临床应用，前景。【正文】一、无机非金属材料以及无机非金属生物医用材料的特点无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。陶瓷不生锈、不燃烧，而且抗腐蚀，强度也比较好，可以大大弥补金属材料和有机材料的缺陷。陶瓷不仅可以制成具有优良生物惰性的材料，而且也可以制成具有优良生物活性的材料。生物医用材料根据在生物体内的活性，分为三类：惰性生物陶瓷材料，主要是氧化铝陶瓷材料、碳质材料等，植入体内后与周围组织之间形成纤维包膜；表面生物活性陶瓷材料，如生物医用玻璃和玻璃陶瓷、羟基磷灰石等，植入体内后材料能与周围组织形成牢固的化学键结合（骨性结合）；可吸收和降解生物陶瓷材料，主要是磷酸三钙陶瓷材料，植入体内后会逐渐被降解、吸收，从而被新生组织替代。目前，约有40余种生物陶瓷材料在医学、整形外科方面制成了50余种复制和代用品，发挥着非常重要的作用。