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生物醫學范文第1篇

1．1數據來源

以中國知網(CNKI)的《中國科技成果數據庫》為數據源，采用“名稱+關鍵詞+成果簡介”的組合檢索策略，以“生物*醫用*金屬”、“生物*醫用*高分子”、“生物*陶瓷”、“生物*復合材料”、“生物*醫學*衍生物”為檢索詞，對2000－2010年間我國科技成果產出進行檢索與數據清洗，得到1772條題錄。

1．2方法

使用TDA、Excel2010和Origin等統計與繪圖軟件為分析工具，從科技成果計量分析的角度，對相關科技成果數量進行數值模擬與計算，研究我國尤其是中國科學院系統生物醫學材料科技成果的年度分布、科技成果產出機構分布等，并進行對比分析、描述和數據挖掘等深入研究。

2結果

2．1科技成果產出數量趨勢

我國生物醫學材料科技成果數量的縱向變化規律，反映了生物醫學材料的受關注程度和發展速度。2006－2009年是生物醫學材料科技成果的高峰時期，與我國的生物醫學材料技術研發投入主要分布在近5年即“十一五”相吻合。中國科學院系統在該領域的發展趨勢與全國基本一致。圖1我國生物醫學材料技術成果產出年度分布

2．2我國科技成果產出內容分析

統計結果表明，生物復合材料在近年發展最為迅猛，從2006年開始取得跨越式發展，至2010年累計取得411項成果;而醫用金屬(188項)、醫用高分子(177項)、生物陶瓷(189項)、生物醫學衍生物等材料(209項)的發展速度低于生物復合材料，比較平穩。統計結果顯示，從2000－2010年，中國科學院系統生物醫學材料科技成果也主要集中在生物復合材料方面，共計62項;其他4種生物醫學材料科技成果產出相對較少，分別為生物醫學衍生物37項，陶瓷材料31項，醫藥高分子32項，醫用金屬材料35項。

2．3科技成果產出地區分布

分析我國主要省市在生物醫學工程領域的科技成果產出，有助于挖掘不同地區間研發力量的差異，合理配置資源，進行深入研發。重點對我國北京市、上海市、江蘇省等7個省市進行了技術領域構成計量分析，結果發現各主要省市生物復合材料研發成果仍然占據主體，生物醫用金屬材料科技成果的產出以北京市、天津市與江蘇省較多，生物陶瓷技成果的產出以上江蘇省與湖北省較多，詳見圖2。表明這些省市在生物醫學工程某些關鍵材料的研究方面已占據先機。

2．4科技成果產出機構分析

2．4．1生物醫用金屬材料科技成果產出機構分析

醫用金屬材料是一類生物醫用的金屬和合金，是臨床應用最廣泛的植入材料，主要用于骨和牙等硬組織的修復和替換，心血管和軟組織的修復以及人工器官制造中的結構元件［5］。檢索結果顯示，2000－2010年間共有醫用金屬材料相關的科技成果278項，大部分科研機構只有零星的成果產出，只有少數機構多年來保持著可觀的科技成果產出。科技成果數量排名前3位的機構有中國科學院、南開大學、四川大學，分別完成科研成果36，12，6項;其他科研單位如浙江大學、上海交通大學、清華大學等成果數量達到5項;其他均少于5項。在中國科學院系統，山西煤炭化學研究所(5項)、金屬研究所(4項)在醫用金屬材料上也取得較多科技成果。表明我國各主要機構的生物醫用金屬材料技術科技成果數量不均衡。

2．4．2生物醫用高分子科技成果產出機構分析

醫用高分子材料是指在生理環境中使用的高分子材料［6－7］。2000－2010年間共檢索出醫用高分子材料相關的科技成果263件，科技成果數量排名前5位的是中國科學院、浙江大學、武漢大學、清華大學、江南大學，分別獲得科研成果32，8，5，5，5項，其成果數量占相關成果總數的21%;其他單位的成果數量均在5項以下。在中國科學院系統，醫用高分子材料科技成果數量排名前3位的是微生物研究所、上海藥物研究所、上海有機化學研究所，所獲成果數量分別是4，3，3項，這10項科技成果占中國科學院總產出量的31%。

2．4．3生物陶瓷科技成果產出機構分析

生物陶瓷包括精細陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和單晶［8］。2000－2010年間共檢索到生物陶瓷相關的科技成果323項，多個科研機構在生物陶瓷研究中取得了較好的研究成果，科技成果在5項以上的機構有10個，其中中國科學院、武漢理工大學、清華大學、四川大學、上海交通大學分別完成科研成果33，18，13，11，10項，前5名機構成果數占總成果數的26%。在中國科學院院系統，生物陶瓷科技成果數量最多的有上海硅酸鹽研究所、過程工程研究所貢獻了20項科技成果，占中國科學院總產出量的65%。

2．4．4生物復合材料科技成果產出機構分析

生物復合材料是由兩種或兩種以上不同生物相容性優良的材料復合而成的生物醫學材料，可以最大限度地模仿人體組織與器官的功能，進而實現組織的修復與再生，是最有發展潛力和應用前景的組織與器官替代和修復材料［9］。2000－2010年間共檢索到生物復合材料相關的科技成果582項，可謂成果豐碩。多個科研機構取得了眾多成果，成果數量在10項以上的機構有9個，其中中國科學院、清華大學、四川大學、上海交通大學、暨南大學分別獲得63，24，18，17，13項，上述前5名機構的成果數占總成果數的23%。在中國科學院系統，生物復合材料科技成果數量排名前5位的是上海硅酸鹽研究所(12項)、長春應用化學研究所(8項)、生態環境研究中心(5項)、金屬研究所(5項)、蘭州化學物理研究所(4項)，總共貢獻了20項科技成果，占中國科學院總產出量的55%。

2．4．5生物醫學衍生物科技成果產出機構分析

生物衍生材料是經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫學材料。由于它具有類似天然組織的構型和功能，在人體組織的修復和替換中具有重要作用，主要用作皮膚掩膜、血液透析膜、人工心臟瓣膜等［10］。2000－2010年間共檢索到相關科技成果326項，獲得5項以上科技成果的機構10余個。其中排名前5名的是中國科學院、南開大學、中國海洋大學、武漢大學、中國藥科大學，分別獲得科研成果36，13，9，8，6項，累計成果數占總成果數的23%。中國科學院系統中，成果數量排名前5的是上海有機化學研究所(4項)、長春應用化學研究所(4項)、上海應用物理研究所(4項)、生物物理研究所(3項)、上海原子核研究所(2項)，總共貢獻了17項科技成果，占中國科學院總產出的46%。

生物醫學范文第2篇

生物醫學工程在國際上做為一個學科出現，始于20世紀50年代，特別是隨著宇航技術的進步、人類實現了登月計劃以來，生物醫學工程有了快速的發展。在我國，生物醫學工程做為一個專門學科起步于20世紀70年代，中國醫學科學院、中國協和醫科大學原院校長、我國著名的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物醫學工程專業的創建、1980年中國生物醫學工程學會的成立，有力地推進了我國生物醫學工程的發展。目前，我國許多高校科研單位均設有生物醫學工程機構，從事著生物醫學的科研教學工作，在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。

顯微鏡的發明“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來，其意思是用刀剖割，肉眼觀察研究人體結構。17世紀LeeWenhock發明了光學顯微鏡，推動了解剖學向微觀層次發展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進一步觀察研究其細胞形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現，醫學領域相繼誕生了細胞學、組織學、細胞病理學，從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。

普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細胞的超微細結構、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡，使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體，研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電子顯微鏡的發明都是醫學工程研究的成果，它們對推動醫學的發展起了重要作用。

影像學診斷飛躍進步影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域之一。50年代X光透視和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法，而今天由于X線CT技術的出現和應用，使影像學診斷水平發生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水平。即計算機體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計算機技術處理人體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫生的信息量，遠遠大于普通X線照片觀察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經問世，能快速掃描和重建圖像，在臨床應用中取代了多數傳統的CT，提高了診斷準確率［1］。醫學工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonance)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(MRI)，它不僅可分辨病理解剖結構形態的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾病在早期價段的改變，有利于臨床早期診斷。可以認為MRI工程的進步，促進了醫學診斷學向功能與形態相結合的方向發展，向超快速成像、準實時動態MRI、MRA、FMRI、MRS發展。根據核醫學示蹤，利用正電子發射核素(18F，11C，13N)的原理，創造的正電子發射體層攝影(PET)，是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體把PET列為十大醫學生物技術的榜首。PET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫瘤學、心臟病學、神經病學、器官移植，新藥開發等研究領域的重要價值［2］。影像學診斷水平的不斷提高，與20世紀生物醫學工程技術的發展密切相關。

介入醫學問世介入醫學是一種微創傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964年)是最早使用介入技術治療疾病的創始人，他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行擴張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(InterventionalRadiology)，這是醫學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功地進行了首例冠狀動脈球囊擴張術獲得成功以后，介入性診療技術由于其創傷小、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發展，高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相繼問世，使介入性診療技術發生了飛速進步，臨床應用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、非血管管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證，并使診療效果明顯提高，患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視為與藥物診療、手術診療并列的臨床三大診療技術之一，也有人把介入診療技術稱之為20世紀發展起來的臨床醫學新領域--介入醫學［3，4］。

人工器官的應用當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時，現代臨床醫療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀50年代以前，風濕性心臟瓣膜病的治療，除了應用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難修復改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技術，在心臟停跳狀態下切開心臟，進行更換人工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科之所以能達到今天這樣的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材料、新技術的結果［5］。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病晚期患者的生命，腎病治療學也因此有了很大進步。

現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關節、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用，使千千萬萬的患者恢復了健康。可以說，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射醫學、超聲醫學、激光醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程醫療技術等先進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果，綜上可見，20世紀生物醫學工程的發展，顯著提高了醫學診斷和治療水平，有力地推動著醫學科學的進步。

21世紀生物醫學工程展望縱觀醫學新技術誕生和發展的歷史，從倫琴發現X線到今天X射線診療技術的發展，從朗茲萬發現超聲波到今天B超診斷的廣泛應用，從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發明CT到今天CT成像系統的應用，都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的醫學新技術。循著20世紀醫學發展的軌跡，我們有理由預測21世紀新的醫學診療技術可能在以下10個方面有重大突破和創新：

(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠程醫療信息網絡化，診療用機器人將被廣泛應用。［6］

(2)介入性微創，無創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技術，納米技術和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。

(3)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著PET的問世和應用，形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑型心血管、腦血管影像診查系統將在21世紀問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發展，生物機械結合型、生物型人工器官將有新突破，人工器官將在臨床醫療中廣泛應用。

(5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展，植入型藥物長效緩釋材料，藥物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育材料、生物止血材料將有新突破。

(6)未來醫療將由治療型為主向預防保健型醫療模式轉變。為此，用于社區、家庭、個人醫療保健診療儀器，康復保健裝置，以及微型健康自我監測醫療器械和用品將有廣泛需求和應用。

(7)除繼續努力加強生物源性疾病防治外，對精神、心理、社會源性疾病的防治診療技術和相應儀器設備的研制受到越來越多的重視與開發，研制精神分析、心理安撫、生物反饋型診療技術和設備將是生物醫學工程的新起點。

(8)創傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創傷防護裝置、生命急救系統是未來生物醫學工程的重要課題。

(9)即將迎來的21世紀是分子生物學時代，有關分子生物學的診療新技術將快速發展，遺傳、疾病基因診療技術，生物技術和微電子技術相結合的DNA芯片、雪白芯片和診療系統將被廣泛應用。

生物醫學范文第3篇

組織工程基質材料研究進展 閆玉華，周文娟，李世普，萬濤

組織工程用高度多孔生物可降解支架的制備 羅丙紅，盧澤儉

人工血管基因修飾的研究進展 王繼亮，王國斌

組織工程骨修復中的局部基因療法 易靜，湯雪明

血液密度測量及其在基礎醫學和臨床中的應用 呂霞付，蔡紹皙

微囊化細胞移植的研究進展 周薇，王正榮

α穩定分布噪聲下誘發電位潛伏期變化的自適應檢測 邱天爽，王宏禹，李小兵，張旭秀，鮑海平，張楊

腦電逆問題的研究進展 鄭旭嬡，萬柏坤

聯合療法與放療的比較 高悅，楊國勝，王健琪，范曉宇，王華

常用蛋白交聯方法及其對膠原的影響 曹正國，李成章

訓練特倫德倫伯格癥步態的微處理器步態分析系統

由心磁圖信號的ST段偏移計算的總電流矢量檢查心肌異常的方法

在慢性聲刺激期間心率變異性的24小時節律變化

由運動心磁圖計算的電流比分布圖檢查心肌異常的方法

小型的經腹胎兒和母體心電圖長時間記錄器

連續心輸出量監護系統

磁共振圖像中非均勻場的校正 李音

微電極技術與腦運動性信息傳導的研究 宋毅軍，田心

信息融合技術及其在醫療監護系統中的應用 陳鵬慧，吳寶明

隱馬爾可夫模型的原理與實現 劉河生，高小榕，楊福生

肝臟組織工程學中的胚胎干細胞 胡安斌，鄭啟昌

骨組織工程種子細胞的研究進展 郭宗科

骨組織工程材料的表面修飾和細胞粘附 劉剛，胡蘊玉

聚氨酯的血液相容性評價 胡國棟

聚乳酸制備研究進展 李曹，王遠亮

基因納米粒子在血管再狹窄的基因治療中的應用 李大偉，冷希崗

人工神經網絡在基因組信息學中的應用 陳志宏，嚴壯志

胚胎干細胞向神經細胞誘導分化的研究 沈干，叢笑倩，劉曉音，汪錚，曹誼林

植入式裝置與體外程控裝置數據交換技術的進展 曹妮妮，金捷，孫衛新，狄亮

磁感應斷層成像及其實驗室設計 李世俊，秦明新，董秀珍

生物芯片及其在生物醫學工程中的應用 劉偉庭，郭希山，王鐘，陳裕泉，王立人

電磁場對骨組織和成骨細胞的作用 趙云山，張西正，郭勇

載藥納米微粒的臨床應用研究進展 肖延齡，李伯

組織工程中生物材料表面修飾的研究 郝杰，鄭啟新

骨髓間充質干細胞分離培養的研究進展 王運濤

脂肪組織工程研究進展 梁偉中

高強度聚焦超聲"切除"腫瘤過程中的空化效應 顧惠瓊

睡眠監護技術的發展 葉志前，鄭濤，裘利堅

軟骨組織工程種子細胞及預防其老化的研究進展 何黎升，高瞻，陳富林

Platelet-rich Plasma(PRP)在骨組織再生中的應用 劉興文

獨立分量分析及其在腦電逆問題中的應用 高諾，朱善安

哺乳類動物心室肌細胞的Luo-Rudy模型及計算機仿真研究的進展 金印彬，楊琳，闊永紅，張虹，黃詒焯，蔣大宗

3D-EIT圖像重建的研究進展 王妍，任超世

血漿蛋白對生物材料細菌粘附影響研究進展 李艷星，黃云超，熊素華

生物人工肝的臨床應用及其生物成分研究中的幾個熱點問題 舒桂明

共同培養在生物人工肝中的應用 黃艷欣，劉晨

有限元分析法研究脊柱生物力學的新進展 高允海

磁共振譜成像(MRSI)技術的研究進展 錢勇先，黃敏，林家瑞

生物電流檢測和組織功能成像的新技術 劉軍，李光，陳裕泉

心臟建模仿真研究進展 霍梅梅，夏靈

基于突變理論的心臟運動數學描述 劉，李迪，孫堯

骨組織力學信號轉導的研究 王昊，張西正，張永亮，郭勇

心室輔助裝置的內皮化 李暉

基因工程的下游技術 周思翔，華慧，王正榮

軟骨組織工程種子細胞的來源、培養和評價 孫安科，裴國獻

角朊細胞培養技術最新進展 李政

異種煅燒骨材料的研究進展 趙銘，鄭啟新

腦磁源成像技術的研究進展 胡凈，胡潔，汪元美

數據挖掘技術在生物醫學領域的應用 余輝，呂揚生

誘發電位的非線性動態提取方法 耿新玲，田心

用于組織工程化培養生物反應器的研究進展 吳金輝，張西正，郭勇，武繼民，李瑞欣

一種新型醫用成像技術--微波激勵熱聲CT 吳石增，于陽，宋濤

上皮干細胞發育調控與臨床應用的研究進展 平浩

組織工程化人工皮膚的構建與應用 劉德伍，劉德明

生物人工肝研究進展 李津榮

肝細胞的低溫保存及應用研究進展 劉鴻凌，王英杰

體外循環中的肝素涂層技術 楊劍，易定華

人工髖關節翻修術中骨缺損的修復與重建 肖聯平

光纖納米生物傳感器的研究進展 李逸塵，潘愛英，姜信誠

納米控釋系統的應用 劉源崗，王士斌，翁連進

磷酸鈣骨水泥藥物緩釋載體研究進展 楊莽，張彩霞，陳德敏

BMPs載體及緩釋系統研究新進展 尹紹雅，常祥平

軟骨組織工程種子細胞的基礎和應用研究進展 張艷，崔磊，曹誼林

破骨細胞細胞骨架的研究進展 李青南，陳槐卿

由豬肝細胞組成的人工肝支持系統的安全性問題 劉青，段鐘平

用于生物人工肝的肝細胞組織化培養 吳宇澄，趙衛紅，余多慰

生物人工肝中肝細胞來源及培養的新進展 胡安斌，田源

癌熱療中超聲無創測溫方法的研究 吳水才，白燕萍，南群，夏雅琴

腫瘤熱療的熱劑量學應用研究 王偉，李迎新

生物醫學范文第4篇

半導體量子點(Quantumdots,QDs)指的是尺度在幾埃與幾十埃之間的半導體納米晶體[1]。量子點是一類不同于本體又異于分子、原子特性的新型材料[2],具有量子效率和消光系數高、激發光譜寬、發射光譜窄、發射光的顏色隨粒徑變化、光化學穩定性好等特點[3]。早期半導體量子點的應用研究主要集中在微電子和光電子領域,直到20世紀90年代,隨著半導體量子點合成技術的進步,其作為熒光探針應用于生物醫學領域的前景逐漸展現出來[4]。1998年,量子點作為生物探針的生物相容性問題得以解決,其在生命科學的應用迅速發展。目前,用于生物探針的量子點主要由第二副族和第六主族的元素組成,如硒化鎘(CdSe)、硫化鋅(ZnS)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)等[5]。在生物醫學領域,對生命現象的觀察和研究已深入到單細胞、單分子水平,量子點因在光學特性、表面修飾和生物功能化等方面具有的優勢而在這些研究中得到了廣泛應用[6]。

1量子點的制備方法

量子點的光譜性質與其晶體結構及單分散性密切相關,因此,制備方法和工藝是決定其熒光性能的關鍵因素。量子點的化學制備方法按溶劑的不同分為以下兩種:在有機相中合成和在水相中合成。

1.1在有機相中合成

在有機溶劑中合成的量子點是基于有機物與無機金屬化合物或有機金屬化合物之間的反應而形成的,其光化學穩定性強、熒光效率高、合成方法成熟[7]。Stodilka等[8]在甲苯中合成CdSe量子點,然后再用ZnS進行包裹,得到CdSe/ZnS核殼結構的量子點。Murray等[9]利用高溫反應在有機相中合成出具有較強熒光性能的CdSe量子點,以二甲基鎘(CdMe2)和三辛基硒化膦(SeTOP)作為反應前體、三辛基氧化膦(TOPO)作為配位溶劑,將前體的混合溶液快速注入劇烈攪拌的高溫TOPO中,待CdSe晶核形成后降溫,使其不再成核,再升溫使之緩慢生長,進而通過控制反應時間來控制量子點的大小。楊衛海等[10]以液體石蠟為高溫反應溶劑、油酸和油胺為混合穩定劑,采用高溫熱解法一步合成了高質量的CdSe量子點。王香等[11]以Se和ZnO粉末為原料,在十六胺(HDA)、月桂酸(LA)和三辛基膦(TOP)有機溶劑體系中合成了膠體硒化鋅(ZnSe)和ZnS量子點,合成的量子點分散性好、純度高。然而,在有機相中合成的方法所選用的溶劑毒性大,合成條件苛刻,而且合成的量子點沒有水溶性,難以直接應用于生物體系[12]。

1.2在水相中合成

水溶性是量子點應用于生物體系的關鍵因素。在水溶液中合成量子點,不僅解決了量子點的水溶性和生物相容性問題,而且原料成本低、合成方法簡單、重復性高、綠色環保、量子點表面電荷和表面性質可控、可直接用于生物標記,因而成為當前研究的熱點[13]。萬異等[14]在水相中以巰基丙酸(MPA)作為穩定劑,合成出具有不同熒光發射波長的CdTe量子點,并考察了反應條件對CdTe量子點熒光性能的影響。楊旭等[15]以檸檬酸(CA)和MPA為穩定劑,采用低溫水熱技術合成了單分散的鈷離子摻雜的ZnS量子點。趙旭升等[16]采用一步合成法在水相中合成了PbS量子點,所合成的量子點單分散,粒徑為3~5nm,熒光量子效率高達11.8%。Xia等[17]以MPA作為配體,在水相中合成了CdTe/CdSe核殼結構的量子點,該量子點對某些金屬離子如銅離子等顯示了很高的靈敏度。王超等[18]以MPA為穩定劑在水相中合成了銅摻雜的ZnSe量子點,不僅克服了有機相合成量子點的生物相容性的問題,且避免了鎘等重金屬元素的使用。

2量子點的表面修飾

最初使用的量子點發光效率較低、易光化學降解和聚集,有機方法制備的量子點材料毒性大、生物相容性差、難以與生物細胞偶聯[19],因此有必要對量子點表面進行修飾來提高它的光學特性及與生物大分子連接的能力。目前采用的表面修飾方法主要包括巰基化合物修飾、硅烷化修飾和聚合物修飾等。Chan等[20]首次提出用巰基乙酸(TGA)修飾量子點,成功地解決了量子點與生物分子偶聯問題。宋冰等[21]用十八胺(ODA)對CdS量子點表面進行修飾,起到了鈍化表面的作用,減弱了CdS表面缺陷造成的電子空穴復合,從而減小了CdS量子點通過表面態發生輻射躍遷的幾率,有效地減弱了表面態發光。研究者還通過核殼結構對量子點進行表面修飾,在提高量子點穩定性和生物相容性方面取得了良好效果。曾慶輝等[22]采用連續離子層吸附技術合成了水溶性的CdTe/CdS核殼量子點,這種核殼結構量子點具有更好的化學和光學性質穩定性、更高的量子效率,且易于生物標記。Hu等[23]先在CdSe/ZnS量子點表面包裹一層親水的二氧化硅(SiO2),然后用疏水的十八硅烷包裹,再與雙親性的聚乙烯-聚乙二醇分子進行組裝,形成了多重功能化核殼結構,大大提高了所合成量子點的生物相容性。

3量子點熒光探針在生物醫學領域的應用

量子點應用最廣泛的領域是作為熒光探針對生物體系進行研究,已用于腫瘤的檢測和診斷、DNA分子的檢測、蛋白質的測定等方面。

3.1腫瘤的檢測和診斷

通過制備能與特殊分子結構和基團結合的量子點,或將量子點與特異性的抗體鍵合,然后注入人體內,利用其專一性的結合和熒光特性,可以作為一種高效、穩定的新型熒光標記物應用于腫瘤的檢測與診斷。Wu等[24]用巰基乙胺修飾的CdSe量子點對人肝癌細胞進行檢測,通過觀察其熒光圖像及利用實時細胞電子傳感系統對其追蹤,發現CdSe很容易與細胞質膜結合進入癌細胞,并使癌細胞的新陳代謝速度明顯減慢,為癌細胞的檢測與治療提供了新的方法。付志英等[25]用經羊抗小鼠免疫球蛋白(IgG)和聚乙二醇修飾的功能化的CdTe量子點熒光探針對胃癌細胞相關抗原進行了檢測,與傳統方法相比,不僅光穩定性得到很大提高,靈敏度也有所提高。Shi等[26]用縮氨酸修飾的CdSe/ZnS量子點對乳腺癌細胞進行檢測,量子點可以和癌變細胞快速結合,檢測時間大大縮短,且靈敏度較高。黃宇華等[27]用ZnS量子點熒光探針對裸鼠舌鱗癌移植癌組織切片中bcl-2蛋白進行分析,檢測結果定位準確、特異性強,為舌鱗癌的檢測提供了新的依據。陳軍等[28]研究CdTe量子點的濃度對口腔鱗癌細胞活性的影響發現,量子點濃度在20nmol•L-1時,在幾小時至1~2d內,口腔鱗癌細胞的生長都沒有受到影響,甚至在較高濃度下的數小時內,活性也沒有發生明顯的變化,因此CdTe量子點可以用于對口腔鱗癌活細胞的觀察。Hu等[29]發現水相合成的CdTe/CdS量子點與IgG結合可以有效地提高對癌胚抗原(CEA)檢測的靈敏度,與熒光素Cy3(環磷酰胺)標記的IgG相比,量子點使熒光強度大大增強。#p#分頁標題#e#

3.2DNA分子的檢測

目前多采用熒光探針法進行DNA分子的檢測。熒光探針法與傳統的同位素法相比,具有檢測快速、重復性好、用樣量少、無輻射等特點。Han等[30]巧妙地將不同數量、不同熒光特征的量子點組合進內部鏤空的高分子小球中,從而形成具有不同光譜特征和亮度特征的微球。這種量子點熒光微球標記物的發射熒光能力和穩定性都很強,可以編成密碼標記不同的探針。根據微球上量子點的種類和它們之間熒光強度的比例,可以確定特異的DNA序列,同時獲得固定探針DNA和游離探針DNA的熒光信息。Patolsky等[31]通過熒光共振能量轉移研究了在CdSe/ZnS量子點表面進行調節聚合反應以及DNA復制的動力學過程。Dubertret等[32]利用膠束包覆的ZnO量子點與特定的DNA序列連接,通過熒光實驗對比,可以方便地識別與其互補的DNA序列。

3.3蛋白質的測定

量子點與生物體或生物大分子通過特殊的相互作用鏈接,作為熒光探針標記細胞內的不同部位或組分,可同時觀測到不同顏色的熒光,并可基于熒光共振能量轉移原理進行蛋白質非特異性檢測和定量分析[33,34]。蛋白質對量子點熒光探針有熒光增強或猝滅作用,如邱婷等[35]研究了用TGA修飾的水溶性量子點CdSe/ZnS與不同蛋白質的非特異性相互作用,發現牛血清白蛋白(BSA)、卵清蛋白、血紅蛋白和免疫球蛋白均能增強量子點的熒光,而細胞色素C卻使量子點的熒光猝滅,同時探討了量子點與蛋白質相互作用導致熒光強度變化的原因。馬金杰等[36]研究了不同巰基試劑修飾的CdTe量子點與BSA的相互作用,認為用巰基乙酸、L-半胱氨酸、還原型谷胱甘肽三種巰基化合物修飾劑包覆的CdTe量子點與BSA的非特異性相互作用均為靜態猝滅過程。Liu等[37]用經二巰基丁二酸(DMSA)修飾過的CdTe量子點檢測人免疫球蛋白(IgG),檢出限低至0.05ng•mL-1。許國峰等[38]通過制備鏈霉親和素修飾的CdTe量子點探針,建立了基于量子點探針的增強顯色可視化檢測方法,并結合蛋白質芯片分析技術,為反相蛋白芯片的制備提供了新的方法。

3.4其它方面

量子點熒光探針還可用于生物體內藥物的檢測。凌霞等[39]研究了CdTe量子點與廣譜抗菌藥物帕珠沙星的相互作用。結果表明,隨著帕珠沙星濃度的增大,CdTe量子點的熒光強度線性降低,可對體內藥物的剩余量進行測定。曹鳳歧等[40]基于CdS納米粒子的熒光強度增幅與諾氟沙星濃度成正比的作用機理,測定諾氟沙星的檢出限為1.5×10-3μg•mL-1。Chert等[41]采用量子點熒光探針法成功地將量子點標記的抗體用于殺蟲劑毒死蜱的定量檢測,大大提高了檢測的靈敏度。支援等[42]采用免疫磁珠磁性分離、免疫量子點熒光標記聯合應用的檢測方法,快速分析了乳品中阪崎腸桿菌的含量,有望應用于醫療衛生、食品安全等檢測領域。

生物醫學范文第5篇

英文名稱：Journal of Biomedical Engineering

主管單位：四川省科學技術協會

主辦單位：四川大學華西醫院;四川省生物醫學工程學會

出版周期：雙月刊

出版地址：四川省成都市

語

種：雙語

開

本：大16開

國際刊號：1001-5515

國內刊號：51-1258/R

郵發代號：62-65

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1984

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CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

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