第七章 仿生物材料
生物仿生材料的制备和应用研究
生物仿生材料的制备和应用研究现代科技发展的热点之一便是生物仿生技术。
仿生技术是指借鉴生物体结构、功能和过程，从而实现人造物的优化和创新。
生物仿生材料是一种重要的仿生技术之一，可运用于制备高性能的新型材料。
在本文中，我将介绍生物仿生材料的制备和应用研究的相关内容。
一、生物仿生材料的概念及背景生物仿生材料是指通过对生物体的结构、功能和过程进行研究，获得仿生材料，以模拟、创造或改进与生物系统互动的人工材料。
生物仿生材料因其类似自然材料的特点，在材料领域拥有着广泛的应用前景。
生物仿生材料的涉及领域较广，涵盖了类似生物材料和仿生结构的制备和应用研究。
其中有关材料的学科主要包括材料科学、生物学、化学等学科。
目前，生物仿生材料已经应用到领域包括医学、环境、航空航天、军事等领域。
二、生物仿生材料的制备方法1. 生物仿生制备法从自然界中提取某些物质，再仿照其组织结构和材料特性制备仿生材料。
生物仿生制备法适用于某些具有特殊结构和特性的生物物质。
2. 仿生纳米制备法仿生纳米制备法是将材料晶粒尽可能的缩小，使其具有与自然界生物类似的纳米级微结构和材料特性。
这种制备方法利用了生命物质的生物学和化学学特性，自然激发作用力或生物体育识别等特性来制备材料。
3. 生物智能仿生制备法生物智能仿生制备法是指将生物体及其生物力学、形态学等特性的研究结果应用到人工材料中。
通过分析和模拟生物体各种功能，从而对人造物的设计、制备和优化，达到与自然界同样的效果。
三、生物仿生材料的应用研究1. 医学领域生物仿生材料施用在医学领域十分广泛。
它可以制备高性能骨支架、人工关节等医用材料。
生物仿生材料的特性与人体组织的特性十分相似，所以在医学领域的应用前景十分广阔。
目前，国内各大医院、研究机构均在积极研发和应用生物仿生材料。
2. 环境领域生物仿生材料具有一定的环境响应能力，可以制备环境修复材料。
利用仿生材料的特性，可以减少污染物的含量及其对环境的危害。
仿生材料借鉴生物构建新材料
仿生材料借鉴生物构建新材料仿生材料（Biomimetic Materials）是一种通过借鉴生物结构和功能，在材料科学领域进行创新设计的新型材料。
通过对生物界种种精妙的结构和功能的深入研究，人们发现了许多具备优异性能的生物材料，这些材料的独特特性激发了科学家们对于材料的灵感。
仿生材料的应用范围非常广泛，可以应用于医学、能源环保、航空航天等多个领域。
本文将从仿生材料的定义和特点、仿生材料的制备方法以及仿生材料在各个领域的应用等方面进行探讨。
一、仿生材料的定义和特点仿生材料是一种通过模仿、借鉴生物体的结构和功能来构建的新型材料。
生物界中的种种精巧的结构和功能在材料科学中具有重要意义。
生物体内的结构和功能来源于漫长的进化过程，自然界中存在着许多经过千百万年磨练而得到优化的结构和机能。
仿生材料就是借鉴了这些自然界的优秀设计，经过合成或改进而制成的材料。
仿生材料具有以下优秀的特性：1. 层次结构：仿生材料能够模仿生物体内从宏观到微观的层次结构，并通过精细调控这些结构来获得特定的性能。
2. 高效能：生物体内的结构和原理都经过了长时间的演化，不断优化和改进。
仿生材料在模仿生物结构的同时，也借鉴了生物体的性能优势，具有较高的效能。
3. 可控制性：由于仿生材料是通过人工合成或调控而成，因此其结构和性能具有很高的可控性。
这意味着可以根据需求设计出具备特定功能的材料。
二、仿生材料的制备方法制备仿生材料的方法多种多样，常见的包括以下几种：1. 生物体复制法：通过直接复制生物体的结构，制备出与之相似的材料。
比如，可以通过先制备出生物体的模板，再使模板与所需的材料反应，最后将模板去除，得到与生物体结构相似的材料。
2. 生物体组织工程法：通过培养细胞或组织，使其在特定条件下自行构建出仿生材料。
这种方法常用于仿制生物组织或器官。
3. 生物体分离法：将生物体中所需的结构或成分提取出来，再利用这些结构或成分重新组装成材料。
这种方法常常用于提取生物体中的天然材料或制备生物材料的特定组分。
生物材料学中的仿生材料和组织工程技术
生物材料学中的仿生材料和组织工程技术随着科技的不断进步，生物材料学逐渐成为一门重要的学科。
生物材料学研究的是在医学上应用的各种材料。
最近多年，人们开始研究仿生学和组织工程技术，尝试着将仿生材料和组织工程技术应用到医学领域中，为人类医学健康事业的发展做出贡献。
一、仿生材料仿生材料指受到生物体的结构和物理机制启发而开发的人工材料。
仿生材料常见于机器人、医学、音响等领域。
比如，仿生人造肌肉在医学领域有广泛的应用，能够为残疾人提供肢体功能替代品。
仿生神经网络则在人工智能的领域大有应用，能够实现智能化的控制和运动。
在医学领域中，仿生材料的应用范围主要是仿生组织、仿生器官和仿生材料制作。
仿生组织是通过模仿生物体的结构，将相关的材料和技术应用到体内，进而实现人工细胞的替代。
具有良好的生物相容性和可塑性。
仿生器官主要是将生物体某一器官的材料、结构和功能特点模拟出来的人工组织。
仿生材料则是利用仿生学的思想，开发出新的材料以用于治疗和支持人类的健康。
二、组织工程技术组织工程技术是一项新的、快速发展的生物医学技术，主要解决体内组织器官、神经、肌肉等的损伤和缺陷。
通过采用材料、细胞、生理学、生物化学等多种学科的知识，在体外培养和建立健康细胞种群、器官组织和器官系统，进而应用到体内。
组织工程技术通过建立健康细胞系、器官组织和器官系统，使其成为生物工程领域的中心。
组织工程技术可以用于工程、医学和食品方面。
在医学方面，通过利用细胞、材料和支用结构，使体内的新细胞生长和生成。
这些组织可以用于人体再生医学、临床治疗和生物学研究。
在食品方面，组织工程技术可以利用普通组织和细胞培养技术生产蛋白质和细胞代谢物。
三、仿生材料和组织工程技术的结合随着生物技术发展和未来应用的需求，仿生材料和组织工程技术在未来的趋势中将会有着巨大的市场需求和发展空间。
仿生材料和组织工程技术的结合，将会形成生物医学在基础和应用两个方面重要的研究领域。
组织工程技术已经成为医学领域中不可或缺的一部分。
生物仿生材料的制备及其应用
生物仿生材料的制备及其应用随着科技飞速发展，生物仿生技术也越来越受到人们的关注，生物仿生材料是其中的重要组成部分。
生物仿生材料是利用生物界中各种生物体的特殊结构、组织和材料特性，模拟其功能和形态，开发出具有更高性能的新材料。
近年来，生物仿生材料的制备和应用取得了显著的进展。
本文将从制备方法和应用角度探讨生物仿生材料的发展现状及前景。
一、生物仿生材料的制备方法1.仿生法仿生法是将仿生材料的形态和功能完全模拟生命体的方法，在制备仿生材料时，通过仿生学原理和方法，将生命体的特殊结构和功能在材料层面上再现。
仿生法包括生物拓扑学、生物空间结构仿真、表面微纳米结构化等技术。
2.生物制备法生物制备法是利用生命体自身的生物反应机制，在其基础上制备仿生材料。
生物制备法主要包括生物矿化、生物聚合、生物结晶等技术。
3.仿形法仿形法是以某种形态为模板，在其基础上制备仿生材料的方法。
仿形法主要包括模板共聚法、模板溶胶法、模板刻蚀法等技术。
二、生物仿生材料的应用领域1.仿生材料在医学领域的应用仿生材料在医用领域具有很大的应用前景。
目前，仿生材料已经被应用于人工关节、仿生骨、仿生肝、仿生皮肤等医疗器械和材料的研发中。
其中，仿生骨作为关注的热点之一，其仿生结构可以提高骨的生物相容性，促进自体骨细胞生长和重建。
2.仿生材料在能源领域的应用能源是一个世界性难题，仿生材料在能源领域的应用也备受瞩目。
近年来，仿生材料在太阳能电池、燃料电池等能源转换系统中的应用增长迅猛。
仿生材料可以借鉴仿生原理，提高传感器、能量存储和转化的效率，拓展新型能源技术的应用前景。
3.仿生材料在环境保护领域的应用仿生材料在环境保护领域也有重要的应用。
其主要应用于以污染物为目标的生物传感器、仿生膜、仿生纳米材料等环境治理领域。
仿生材料具有良好的生物相容性、指示灵敏度高等特点，可以在减少环境损伤和提高治理效率方面发挥重要作用。
结语生物仿生材料的制备与应用有着广阔的前景，未来随着科技的不断发展，仿生技术的应用将越来越广泛，对人类社会的发展有着巨大的促进作用。
第七章 仿生材料
环境协调化的发展阶段，复合材料的仿生设 计与探索正好体现了这一特点。
总结生物体的有用规律，建立模型，为复合 材料的研究和设计提供依据是一种有效的方 法。随着材料科学和仿生学的发展，作为交 叉学科的仿生材料学经过不断积累和发展， 在材料科学家、生物学家、医学专家的密切 配合下，材料的仿生制备研究必将成为当今 材料科学研究最活跃的前沿领域之一。
二、骨骼的分级结构与多孔结构
骨骼主要有松质骨和密质骨两种。 骨骼是一种典型的、复杂的复合材料。 在骨的生长过程中，伴随骨的增长和增粗， 体内每块骨的形态结构都在进行不断的改建， 使之与自身的生长相一致。松质骨中最初形 成的骨小梁排列方向乱，支持功能差，经改 建后骨小梁的方向与各骨所承受的压力和张 力方向——致，从而增强了骨的坚固性。同 时骨骼的机械性能源于其结构，在骨的多级 结构中，羧基磷灰石(通常是含碳的磷
器官材料的规律而设计制造的人工材料。 生物仿生材料学是一门新型的交叉学科， 包括了材料科学与工程、分子生物学、生 物化学、物理学及其他学科内容。
一、仿生材料研究内容
目前，仿生材料学的研究内容主要包括以 下几个方面： (1)天然生物材料的结构、物理性质和化学 性质分析（如骨、木、珍珠、皮肤等）；
(2)模仿生物体组成、结构及性能的材料制备 与开发； (3)利用生物加工技术制备材料的力学行为分 析； (4)在模仿过程中受到启发，以所得到的新概 念，进行新型合成材料的设计； (5)仿生材料和结构在新领域中的应用，如在 机器人和航空结构等方面； (6)在生物结构的力学分析指导下，对现有结 构设计的优化； (7)生物材料及结构在进化过程中，所用设计 标准的分析； (8)模仿生物体所进行的某些系统的开发。
纤维是细长的空心管子，对于结定的强度和刚度 要求，它所需的材料比实杆少。离中心线越远， 材料受力越大，空心管子的材料受力几乎都集中 在离中心线很远的边缘上，因此，比一根同样重 的实心杆的刚度大很多。
仿生材料的原理和应用
仿生材料的原理和应用1.引言仿生学（Biomimetics）是一门将生物学、工程学和设计学相结合的学科，通过研究生物体的结构、功能、行为等特点，来发现和应用自然界中已经存在的优秀设计和解决问题的方法。
仿生材料就是受到生物体结构、功能和行为特点启发而设计、制造出来的材料。
本篇文档将介绍仿生材料的原理和应用。
2.仿生材料的原理仿生材料的原理基于对生物体的深入研究，其核心思想是将生物体的特点和优势转化到人工材料中。
主要原理如下：2.1 结构仿生原理结构仿生原理是通过研究生物体的结构，将其优秀特点应用于材料的设计和制造。
例如，蜂巢的结构具有优秀的强度和轻量化特点，因此可以借鉴蜂巢的结构设计出轻巧但坚固的材料。
2.2 功能仿生原理功能仿生原理是根据生物体的功能特点，将其应用于材料中。
例如，蓝藻的光合作用机制可以将太阳能转化为化学能，可以借鉴蓝藻的光合作用机制来设计太阳能电池。
2.3 行为仿生原理行为仿生原理是研究生物体的行为特点，将其应用于材料的设计和制造。
例如，蜘蛛的丝网具有高强度和高韧性，可以借鉴蜘蛛丝网的特点来制造高强度的纤维材料。
3.仿生材料的应用仿生材料具有广泛的应用前景，以下列举了一些常见的应用领域：3.1 医疗领域仿生材料在医疗领域有着重要的应用。
例如，仿生人工心脏瓣膜可以替代患有心脏疾病的患者的瓣膜；仿生义肢可以帮助失去肢体功能的人恢复正常生活；仿生组织工程材料可以用于修复受损组织和器官。
3.2 工程领域仿生材料在工程领域的应用非常广泛。
例如，仿生材料可以用于建筑结构的设计，通过借鉴生物体的结构和功能特点来提高建筑物的强度和稳定性；仿生飞行器可以模仿鸟类的飞行方式，提高飞行器的机动性和效率。
3.3 纺织领域仿生材料在纺织领域也有重要的应用。
例如，仿生纺织材料可以模仿蜘蛛丝的结构和性能，增加纺织品的强度和韧性；仿生纺织材料还可以模仿藻类的光合作用机制，将太阳能转化为电能，用于智能纺织品的制造。
生物仿生材料的制备及应用
生物仿生材料的制备及应用生物仿生材料是以生物体的形态、结构、性质、功能为蓝本，通过模拟生物体的构造及生理机制，利用生物及化学手段制备的材料。
这种材料具有极高的仿真度和复杂度，综合了生物科学、化学、物理等多学科的知识。
因此，在现代科技领域中，生物仿生材料有着广泛的应用前景。
1. 生物仿生材料的制备生物仿生材料的制备是一项复杂而有挑战性的工程，需要科学家们从生物体中提取相关物质，经过化学或物理处理后，经过复杂的流程制备出仿生材料。
其中，仿生材料的制备需要涉及到许多生物科学知识、化学知识和物理知识。
在制备生物仿生材料时，主要包括以下几个方面：（1）生物模板选择：首先需要确定你所仿生的物种，对具有典型特征的生物组织进行分离、纯化，以及处理成适合的形态和结构。
（2）化学和物理修饰：仿生材料的性能直接取决于材料的化学和物理特性。
所以，在制备仿生材料时，需要利用化学或物理手段控制材料性能。
比如，在一些仿生材料中加入阳离子或阴离子，可以有效增强其抗菌性能。
（3）仿生材料制备：采用制备材料的多种方法，如自组装、微纳米制备、模板法等方法加工制备。
2. 生物仿生材料的应用生物仿生材料的应用领域十分广泛。
以下是其中的几个应用领域：（1）医疗领域：生物仿生材料可以作为载体，用于修复或替代严重损伤的人体组织。
例如，生物仿生材料可以用于人工骨骼、人工关节和人工心脏瓣膜等医疗器械的制备。
（2）能源领域：生物仿生材料可以用于电池、太阳能电池等能源领域。
如生物仿生光合作用体系，可以实现太阳能转化效率的提高。
（3）环保领域：生物仿生材料可以制造高效、低成本的环保材料，如过滤材料、自净功能材料、吸附材料等。
总的来说，生物仿生材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它不仅在医疗、能源和环保等领域，有着重要的应用，而且还在制造业、军工等领域中有着巨大的发展空间。
我们期待未来，在科技领域中有更多的生物仿生材料被发展出来，创造更多的人类福利。
仿生材料的合成与应用
仿生材料的合成与应用摘要随着科技的不断发展，仿生学的研究越来越深入，仿生材料的合成与应用也成为研究的重要内容。
仿生材料以其与自然生物类似的结构和功能，具有广阔的应用前景，被广泛应用于医学、能源、材料科学等领域。
本文将讨论仿生材料的合成与应用，介绍一些典型的仿生材料及其应用领域。
1. 仿生材料的定义仿生材料是指通过模仿自然生物体结构、性能、功能等特点，利用现代生物学、材料科学、化学等多学科交叉技术，合成的具有一定结构、性能和功能的人造材料。
仿生材料与自然生物体类似，具有自愈合、光触发、温度响应、生物相容、敏感性等独特的物理和化学性质。
2. 仿生材料的合成2.1 生物仿生材料的合成生物仿生材料的合成主要是通过生物合成法、生长法、自组装法、离子交换、物理电化学合成法等途径进行。
这些方法能够制备出一系列包括有机和无机的仿生材料，其中既有三维结构，也有二维结构。
此外，利用DNA、蛋白质和多糖等生物大分子和其相互作用能够制备出一系列具有特殊性质的生物仿生材料，如基于核酸的仿生材料、蛋白质仿生材料等。
2.2 化学仿生材料的合成化学仿生材料的合成主要利用了化学反应的方法，在化学反应过程中，通过对单一材料的结构进行调控，合成出具有仿生特性的材料。
其中，生态友好、易于制备、低成本的仿生材料是发展趋势之一。
通过选用具有替代原料、绿色催化剂、催化剂再生等方法来解决化学方法合成中的环境问题。
同时，化学合成与生物仿生材料合成水平高低不等且具体问题需通过多学科的交叉融合，才能得到更好的解决。
3. 仿生材料的应用3.1 医学应用仿生材料在医学领域的应用非常广泛，常见的例如仿生义肢、仿生人工心脏、仿生生物控制系统等等。
此外，仿生材料也被广泛应用于医疗器械的制造和组织工程学的研究。
比如，利用仿生纤维结构制备的仿生骨组织器官，仿生花环水泵、仿生静脉等等。
3.2 能源领域仿生材料在能源领域的应用也很广泛。
在太阳能利用方面，仿生材料的合成与应用被用于太阳能电池、太阳能聚光器、光电子器件等方面。
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§6-1 仿生物材料的环境性能 生物材料的成分、 §6-2 生物材料的成分、结构和性能 §6-3 仿生物材料的制备与应用
§6-1 仿生物材料的环境性能
人工制造的具有生物功能、生物活性， 或与生物体相容的材料称为仿生物材料。 目前的仿生物材料主要包括两类：一类 是天然生物材料，即通过由天然生物过 程形成的材料，如结构蛋白、生物软组 织、生物复合纤维及生物矿物等；另一 类是指人造的生物医用材料，包括一些 人造器官、人体植入材料、组织工程材 料等。
四、可降解塑料的发展前景
首先要利用纤维素、淀粉、甲壳素等天然高分子材料 制取生物降解塑料，进一步开发改良天然高分子的功 能与技术。 其次要利用分子设计、精细合成技术合成生物降解塑 料。通过对具有生物降解性的合成高分子生物降解机 理的分析，制取生物降解塑料。同时对这类高分子与 现有通用聚合物、天然高分子、微生物类聚合物等的 嵌段共聚进行研究开发。 再次，通过微生物的培养获得生物降解塑料。寻找能 降解高分子塑料的微生物，研制新的高分子材料，并 分析其合成机理，同时通过现有方法及基因工程的手 段研究高效的培养微生物的方法。
三、仿生智能材料
仿生智能材料一般指能模仿生命系统，同时具 有感知和驱动双重功能的材料。感知、反馈和 响应是这类材料的三大要素。仿生智能材料的 性能不仅与材料的成分、结构和形态有关，而 且与材料所处的环境有关，可响应环境的刺激 和变化，使无生命的材料具有越来越多的生物 特性。 目前主要有智能高分子凝胶材料、智能药物释 放体系以及仿生薄膜材料等。
§7-3生物降解材料的开发及应用
一、生物降解材料的研究开发现状 二、可降解塑料的应用趋势 三 、 可降解塑料用于生物医学和组织工 程的前景 四、可降解塑料的发展前景
一、生物降解材料的研究开发现状
一、生物降解材料的研究开发现状
淀粉塑料
淀粉塑料
二、可降解塑料的应用趋势
（1）在工农业生产中，可用于制造农用薄膜，建筑薄
三、仿生智能材料
智能高分子凝胶材料是目前发展最快的一类仿 生智能材料。其智能化特征在于当这种材料受 到环境刺激时会随之响应，其结构、物理性质、 化学性质可以随外界环境变化而变化 。 智能药物释放体系主要是为了在分子水平上控 制药物在体内的活性、空间分布和作用时间而 开发的一些药物释放载体材料和响应系统。 仿生薄膜材料主要是模拟生物膜的选择性渗透 功能，实现信号传递、物质分离或调整环境性 能等一系列智能化的操作过程。
二、生物降解塑料的分类
1．淀粉填充型 2．微生物合成型 3．化学合成型 4．天然物质利用型
§7-2 材料的环境降解机理
所谓降解指高分子聚合物材料在热、机 械、光、辐射、生物及化学物质作用下， 分子中化学键断裂，并由此引发的一系 列材料老化、性能劣化的过程。该过程 包括多种物理和化学的协同作用。根据 其降解机理大致可将材料的环境降解分 为光降解和生物降解，以及光生物共降 解等。
一、光降解机理
光降解是指高分子材料在日光照射下发 生劣化分解反应，在一段时间内失去机 械强度，其实质是在紫外线照射下的一 种快速光老化反应过程。由于受光照时 间、天气、地域的限制，光降解塑料属 于一类不完全降解型的高分子材料，光降解塑料的方法通常有两种，一 种是在塑料中添加光敏剂；另一种是采 用含羰基的光敏单体与常规的结构单体 共聚，用光敏单体的加入量控制聚合物 的降解时间。
第八章 环境工程材料
§8-1 环境净化材料 §8-2 环境修复材料 §8-3 环境替代材料
§8-1 环境净化材料
一、大气污染控制材料 二、水污染控制材料 三、其他污染控制材料
一、大气污染控制材料
自然界中局部的质能转换和人类所从事 种类繁多的生活、生产活动，向大气排 放出各种污染物。当污染物的排放量超 过了大气环境所能承受的容量极限时， 大气质量发生恶化，影响人类的生活、 工作、健康、精神状态，破坏设备财产 及生态环境等，此类现象称为大气污染。
二、水污染控制材料
1、氧化还原材料在污水处理中的应用 氧化还原属于一种污水化学转化处理工艺。用 于氧化还原处理的材料包括氧化剂、还原剂及 催化剂等。常用的氧化还原材料有活泼非金属 材料如臭氧、氯气等，含氧酸盐如高氯酸盐、 高锰酸盐等；常用的还原材料有活泼金属原子 或离子；常用的催化剂有活性炭、粘土、金属 氧化物及高能射线等。
2．含氮氧化物的废气净化 氮氧化物主要来自各种大型燃油锅炉的 燃烧过程；城市机动车尾气排放，特别 是柴油车和柴油发动机；硝酸生产和各 种硝化过程；冶金企业中的炼焦、烧结、 冶炼等高温过程和金属表面的硝酸处理 等。目前氮氧化物污染的主要防治技术 是废气物理化学方法脱硝处理
一、大气污染控制材料
①催化法处理含氮氧化物废气 目前，用于选择性催化还原法处理含氮氧化物废气的 催化剂有三大类：以γ-氧化铝为载体的催化剂、铁铬 催化剂和以铜为主要组分的混合催化剂。 ②吸收法处理含氮氧化物废气 为了提高氮氧化物的吸收效率，可采用氧化吸收法、 吸收还原法及配位吸收法。采用氧化吸收法时先将组 分中的一氧化氮氧化为二氧化氮，再用碱液吸收除去。 吸收还原法的原理是用还原剂将氮氧化物还原成氮气。 配位吸收法的原理是，先将氮氧化物与某些化合物反 应生成配位化合化物，再将所生成的配位化合物分离， 通过加热，释放出氮氧化物，从而得到高浓度的氮氧 化物。
一、大气污染控制材料
1、低浓度二氧化硫烟气净化 根据大气污染控制技术的原理和流程来分类， 烟气脱硫方法大致分为下列3类： ①用各种液体和固体物料优先吸收或吸附二氧 化硫； ②在气流中将二氧化硫氧化为三氧化硫，再冷 凝为硫酸； ③在气流中将二氧化硫还原为单质硫，再将单 质硫冷凝分离出来。
一、大气污染控制材料
§6-2 生物材料的成分、结构和性能 生物材料的成分、
§6-3 仿生物材料的制备与应用
一、生物陶瓷及其复合材料 二、组织工程材料 三、仿生智能材料
一、生物陶瓷及其复合材料
生物陶瓷材料指在成分上与生物体具有 相容性的一类仿生物无机陶瓷材料
生物陶瓷及其复合材料
二、组织工程材料
组织工程材料是用于代替某些生物体组 织器官或恢复、维持以及改善其功能的 一类仿生物材料。 常见的组织工程材料包括组织引导材料、 组织诱导材料、组织隔离材料、组织修 复材料和组织替换材料。
二、生物降解机理
生物降解是通过微生物的作用将高分子塑料分 解成水、二氧化碳及其他低分子化合物 。 生物降解塑料的降解机理主要是通过各种细菌 及酶将高分子材料分解成二氧化碳、水、蜂巢 状的多孔材料和低分子的盐类，它们可被植物 用于光合作用，不会对环境造成污染。生物降 解塑料的降解过程一般分为两步，第一步是填 充在其中的淀粉被真菌、细菌等微生物侵袭， 渐渐消失，在聚合物中形成多孔破坏结构，增 大了聚合物的表面积；第二步是剩下的高分子 聚合物在细菌和酶的作用下进一步发生各种分 解反应，使分子链断裂成低分子量碎片，达到 被微生物代谢的程度。
二、组织工程材料
组织引导材料的功能主要是引导组织再生和生 长，从而控制新生组织的质量。 组织诱导材料是通过在材料表面连接活性配体， 使材料释放生物信息，诱导细胞和组织的生长 和修复 组织隔离材料主要是用于隔离植入体与宿主的 生物接触，避免宿主对植入体的异体排斥和免 疫排斥 组织修复材料经常用于骨骼和牙齿的修复
§6-1 仿生物材料的环境性能
§6-1 仿生物材料的环境性能
§6-1 仿生物材料的环境性能
宿主反应指将材料植入生物体后，材料本身对 生物活体的作用。包括材料植入部位的邻近组 织对材料的局部反应，以及远离材料植入部位 的组织和器官，乃至整个活体系统对材料的全 身反应。 材料反应指将材料应用于生物体中，生物活体 环境对材料的各种作用，包括材料在生物环境 中被腐蚀、吸收、降解、磨损、膨胀和浸析等 失效作用。
三、可降解塑料用于生物医学和组织 工程的前景
天然可降解高分子材料是组织工程支架材料的 发展方向，其原因是天然可降解性生物材料本 身来自于生物体，其细胞亲和性和组织亲和性 得到保证。同时，最终降解产物为多糖或氨基 酸，容易吸收而不产生炎症反应。而且，通过 酶降解可解决降解速度匹配问题。如甲壳糖难 于降解，可通过酶解达到提高降解速度的目的。 另外，需要开发新的工艺技术解决材料在高孔 隙率下的成型问题 。
二、水污染控制材料
水在自然循环过程中，进入水体的污染物超过了水体自净化能力 和消纳能力，从而使水体丧失了规定的使用功能，这类现象称为 水污染。 废水排放引起的水体污染主要有以下几种类型： 需氧型污染：废水中有机物被微生物吸收利用时，消耗水中的溶 解氧，从而影响水生生物的正常循环，降低水的质量。 毒物型污染：废水中有毒物质排入水体后，导致水生生物中毒， 并通过食物链危害人体健康。对生物圈来说，由重金属引起的毒 物型污染，其毒性危害尤其严重。 富营养型污染：氮、磷含量较高的废水排入水环境，会大量滋生 藻类及其他水生植物，使水中的需氧量猛增，恶化水质。 感官型污染：废水中许多污染物使人感到很不愉快，如颜色、嗅 味、泡沫、浑浊等，尤其对旅游环境有较大的影响。 其他类型的水污染还有生物污染、酸碱盐污染、油类污染、热污 染等。
第七章 环境降解材料
所谓环境降解材料，一般指可被环境自 然吸收、消化、分解，从而不产生固体 废弃物的一类材料。 人工合成的环境降解材料，目前主要有 两类，一类是仿生物材料中的生物降解 磷酸盐陶瓷材料，另一类就是目前产量 最大、用途最多的生物降解塑料。
环境降解材料
§7-1 概 述 §7-2 材料的环境降解机理 §7-3生物降解材料的开发及应用 生物降解材料的开发及应用
二、水污染控制材料
3．稀释中和材料在污水处理中的应用 ． 所谓稀释中和处理指废水排放前，其PH值超过 排放标准，通过加入一些稀释中和剂，调节酸 碱度，使废水水质的PH值达到排放标准。稀释 中和处理一般有3个目的，其一是使废水在合 适的PH值指标范围内，减少对水生生物的影响； 其次是工业废水排入城市下水道系统前，通过 调节酸碱度避免对管道系统造成腐蚀；第三是 在生物处理前，需将废水的PH值维持在6.5-8.5 的范围内，以确保生物处理的最佳活性 。