生物材料学-第一章绪论

合集下载

生物资源学第一章绪论

植物资源的分类系统
• 1989年王宗训在《中国资源植物利用手册》中将植 • 物资源分为:纤维植物、淀粉及糖类植物、油脂植物、鞣
料植物、芳香油植物、树脂植物、树胶植物、保健饮料食品植物、甜味剂植物、色素植物、饲料植物、农药用植物、皂素植物、寄住植物等14类；
•
在《植物资源学》中将植物分为成分功用
• 例如：退化森林或单一人工林中生物多样性低，容易爆发虫、鼠害，树木长势也差。在环境污染严重的今天，生物多样性还起着美化环境、清除污染的作用。某些细菌、植物可以吸收工业污水中的铀、砷和其它有毒金属物质。此外，生物多样性对一个国家、地区的旅游、文化、艺术等事业的影响也是很大的。
全球每年出现的新物种名约万个
第二节生物资源的特性
1、生物资源的系统性
个体—种群—群落—生态系统：相互关联制约个体进入其他群落，引起物种入侵
2、生物资源的可更新性（再生性）
生物资源与非生物资源的最大区别在于生物资源可以不断的更新，即通过繁殖使其数量和质量恢复到原来的状态。
动物：松鼠、狐等中、小型哺乳动物更新周期为3-4年水生浮游动物：20-60天；鱼类:几个月-几年不等
非消费使用价值：光合作用固定太阳能、基因交流、水土保持、调节气候等；
选择价值：为防止野生生物的灭绝而采取的生物的、经济的、社会的手段；如保护生物多样性、建立自然保护区等；
存在价值：有些物种和栖息地，尽管不能直接从其中获得好处和利益，但是仍然期望后代能够从这些物种的存在获得更多好处。
植物：草本植物100天、木本植物几年-上百年水生浮游植物：1天
生物资源的特性
3、生物资源的地域性
不同的生物资源分布在不同的区域相同的生物资源分布在不同的区域：数量、质量都

绪论及第一章

如：Al2O3陶瓷、稳定ZrO2陶瓷、具有生物活性的表面涂层(生物微晶玻璃、生物活性玻璃)的相应材料等
如：Al2O3陶瓷、氟聚合物／金属基复合材料、生物活性玻璃、自固化磷酸盐水泥和玻璃水泥、活性涂层材料等
3)耳鼻喉代用材料
如：Al2O3陶瓷、生物活性玻璃及生物活性微晶玻璃、磷酸盐陶瓷
4)人工肌腱和韧带
生物陶瓷——主要是用于人体硬组织修复和重建的生物医学陶瓷材料。生物陶瓷的类型和特点惰性生物陶瓷材料可吸收生物材料生物活性陶瓷可治疗癌症的生物陶瓷
在生物体内与组织几乎不发生反应惰性生物陶瓷：或反应很小。如：氧化铝陶瓷、碳、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等。
生物陶瓷
活性生物陶瓷：在生理环境下与组织界面发生作用，
表1
几种主要的不锈钢的组成、性能和组织
◆
◆
铁素体和马氏体不锈钢的耐蚀性随含碳量的降低和含铬量的增加而提高。
3Cr13和 4Crl3型马氏体不锈钢用于医疗器械，如刀、剪、止血钳、针头等。 00Cr18Ni10型奥氏体不锈钢可制作各种人工关节和骨折内固定器；在口腔科常用于镶牙、矫形和牙根种植等器件的制作。
形成化学键结合。如：羟基磷灰石等陶瓷及生物活性玻璃，生物活性微晶玻璃。
可被吸收的生在生物体内可被逐渐降解，被骨组物降解陶瓷：织吸收，是一种骨的重建材料。
如：磷酸三钙等。
各类生物医用材料性能比较
各种生物陶瓷在临床上的应用： 1)能承受负载的矫形材料，用在骨科、牙科及颌面上 2)种植齿、牙齿增高

生物材料的开发和利用可追溯到3500年前，那时的古埃及人就开始利用棉纤维、马鬃作缝合线缝合伤口；印第安人则使用木片修补受伤的颅骨。2500年前，中国和埃及的墓葬中就发现有假牙、假鼻和假耳。人类很早就用黄金来修复缺损的牙齿，并沿用至今。1588 年人们用黄金板修复颚骨。1775年就有用金属固定体内骨折的记载。1851年发明了天然橡胶的硫化方法后，有人采用硬胶木制作了人工牙托的颚骨。器官移植取得巨大进展，但有难题：排异、器官来源、法律、伦理等。因此医学界对生物医学材料和人工器官的要求日益增加。

生物工艺学知识点

生物工艺学知识点第一章绪论1、生物工艺学biotechnology：又称为生物技术,它是应用自然科学及工程学原理,依靠生物作用剂biologicalagents的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术;特点：多学科和多技术的结合、生物作用剂生物催化剂的参与、应用大量高、精、尖设备;;2、生物催化剂是游离的或固定化的细胞或酶的总称;生物催化剂特点：优点：①常温、常压下反应②反应速率大③催化作用专一④价格低廉缺点：稳定性差控制条件严格易变异细胞生物反应过程实质是利用生物催化剂以从事生物技术产品的生产过程processengineering;3、生物技术研究的主要内容：基因工程DNA重组技术,geneengineering、细胞工程cellengineering、酶工程enzymeengineering、发酵工程fermentationengineering、蛋白质工程proteinengineering、第二章菌种的来源1、工业生产常用的微生物细菌、酵母菌、霉菌、放线菌、担子菌、藻类;2、分离微生物新种的过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定;含微生物材料的预处理方法：物理方法加热；化学方法pH；诱饵法;诱饵技术：将固体基质加到待检的土壤或水中,待其菌落长成后再铺平板;分离的效率影响因素：1培养基的养分；2pH；3加入的选择性抑制剂;3、高产培养基成分的选择准则：制备一系列的培养基,其中有各种类型的养分成为生长限制因素C、N、P、O；使用一聚合或复合形式的生长限制养分；避免使用容易同化的碳葡萄糖或氮NH4+,它们可能引起分解代谢物阻遏；确定含有所需的辅因子Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+加入缓冲溶液以减小pH变化;4、代谢控制发酵MetabolicControlfermentation：用人工诱变的方法,有意识地改变微生物的代谢途径,最大限度地积累产物,这种发酵形象地称为代谢控制发酵,最早在氨基酸发酵中得到成功应用;5、菌种的衰退表观现象有哪些目的产物的产量下降营养物质代谢和生长繁殖能力下降发酵周期延长抗不良环境的性能减弱6、菌种的衰退的原因菌种保藏不当提供不了当的条件或不利的条件经诱变得到的新菌株发生回复突变7、菌种的复壮方法：纯种分离通过寄主体进行复壮淘汰已衰退的个体8、菌种的保藏的原理根据菌种的生理生化特点,人工创造条件,使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低,以减少其变异;一般可通过保持培养基营养成分在最低水平,缺氧状态,干燥和低温,使菌种处于“休眠”状态,抑制其繁殖能力;9、菌种的保藏方法：A斜面冰箱保藏法B沙土管保藏法C石蜡油封存法D真空冷冻干燥保藏法E液氮超低温保藏法第三章菌种选育1、常用菌种选育方法1自然选育:是指在生产过程中,不经过人工处理,利用菌种的自发突变spontaneousmutation而进行菌种筛选的过程;特点：自发突变的频率较低,变异程度不大;所以该法培育新菌种的过程十分缓慢; 2诱变育种:是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群,促进其突变率大幅度提高,然后采用简便、快速和高效的筛选方法,从中挑选少数符合育种目的的突变株,以供生产实践或科学研究使用;诱变育种的理论基础是基因突变;常用诱变剂：物理诱变剂、化学诱变剂碱基类似物、与碱基反应的物质、在DNA分子中插入或缺失一个或几个碱基物质、生物诱变剂3分子育种DNA重组、基因工程：用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来,在离体条件下切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后导入某一受体细胞中,让外来的遗传物质在其中进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术;4杂交育种Hybridization：常规杂交育种Hybridization：一般是指人为利用真核微生物的有性生殖或准性生殖或原核微生物的接合、F因子转移、转导和转化等过程,促使两个具有不同遗传性状的菌株发生基因重组,以获得性能优良的生产菌株;原生质体融合技术：通过人工方法,使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合,并产生重组子的过程,亦称为“细胞融合”cellfusion;原生质体融合的基本过程：原生质体形成、原生质体融合、原生质体的再生;3、工程菌的不稳定性表现质粒的不稳定质粒的丢失、重组质粒的DNA片段脱落、表达产物的不稳定第三章微生物的代谢调节1、微生物代谢调节方式代谢流向的调控分为代谢物的合成和代谢物的降解；通过快速启动蛋白质的合成和有关的代谢途径,平衡各代谢物流和反应速率来适应外界环境的变化;代谢速度的调控分为酶量粗调酶合成的诱导和酶合成的阻遏和酶活细调酶活性的激活、酶活性的抑制反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢；影响催化一系列反应的多个酶反馈抑制是酶活性水平调节,产生效应快;只对是一系列反应中的第一个酶起作用底物对酶的影响称为前馈;产物对酶的影响称为反馈;2、微生物初级代谢调节包括酶活调节、酶合成调节、遗传控制1酶活性的调节细调：一定数量的酶,通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率;酶活调节的影响因素包括：底物和产物的性质和浓度、压力、pH、离子强度、辅助因子以及其他酶的存在等等;特点是反应快速;酶活性的调节包括：酶活性的激活和酶活性的抑制反馈抑制2酶合成的调节：通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制;这类调节在基因转录水平上进行,对代谢活动的调节是间接的、缓慢的3酶合成的阻遏：在某代谢途径中,当末端产物过量时,微生物的调节体系就会阻止代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的合成,从而彻底地控制代谢,减少末端产物生成,这种现象称为酶合成的阻遏;末端代谢产物阻遏:由于某代谢途径末端产物的过量积累而引起酶合成的反馈阻遏;分解代谢物阻遏：当细胞内同时存在两种可利用底物碳源或氮源时,利用快的底物会阻遏与利用慢的底物有关的酶合成;这种阻遏并不是由于快速利用底物直接作用的结果,而是由这种底物分解过程中产生的中间代谢物引起的,所以称为分解代谢物阻遏过去被称为葡萄糖效应;3、改变细胞膜通透性的方法A限制培养基中生物素浓度在1～5mg/L,控制细胞膜中脂质的合成；B加入青霉素,抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联；C加入表面活性剂如吐温80或阳离子表面活性剂如聚氧化乙酰硬脂酰胺,将脂类从细胞壁中溶解出来,使细胞壁疏松,通透性增加；D控制Mn2+、Zn2+的浓度,干扰细胞膜或细胞壁的形成；E可以通过诱变育种的方法,筛选细胞透性突变株;5、人工控制微生物代谢的两种手段：1生物合成途径的遗传控制2发酵条件的控制6.谷氨酸棒杆菌生物素缺陷型生产谷氨酸的调控第四章微生物次级代谢与调节1、次级代谢产物：某些微生物在生命循环的某一个阶段产生的物质,它们一般是在菌生长终止后合成的;其生物合成至少有一部分是与核内和核外的遗传物质有关,同时也与这类遗传信息产生的酶所控制的代谢途径有关;微生物产生的次级代谢物有抗生素、毒素、色素和生物碱等;2、初级与次级代谢途径相互连接次级代谢物通常是由初级代谢中间体经修饰后形成的修饰初级代谢中间体的三种生化过程生物氧化与还原、生物甲基化、生物卤化3、前体：指加入到发酵培养基中的某些化合物,它能被微生物直接结合到产物分子中去,而自身的结构无多大变化有些还具有促进产物合成的作用;中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质,他们均被进一步代谢,最终获得该途径的终产物;4、次级代谢物生物合成的原理①一旦前体被合成,在适当条件下它们便流向次级代谢物生物合成的专用途径;②在某些情况下单体结构单位被聚合,形成聚合物;这些特有的生物合成中间体产物需做后几步的结构修饰,修饰的程度取决于产生菌的生理条件;有些复杂抗生素是由几个来自不同生物合成途径组成的;第五章发酵培养基1、培养基通常指人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成所需产物的营养物质和原料,同时,培养基也为微生物等提供除营养外的其它生长所必需的环境条件2、发酵培养基的要求①培养基能够满足产物最经济地合成②发酵后所形成的副产物尽可能的少③培养基的原料应因地制宜,价格低廉；且性能稳定,资源丰富,便于采购运输,适合大规模储藏,能保证生产上的供应;④所用培养基应能满足总体工艺的要求,如不应影响通气、提取、纯化及废物处理等;3、工业上常用的碳源：葡萄糖、乳糖、淀粉、蔗糖工业上常用的氮源：无机氮源：氨水,铵盐,硝酸盐等;有机氮源：玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液等;生理酸性物质,如硫酸铵;生理碱性物质,如硝酸钠;提供生长因子的农副产品原料：1玉米浆2麸皮水解液3糖蜜4酵母：可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉;产物促进剂是指那些非细胞生长所必需的营养物,又非前体,但加入后却能提高产量的添加剂;4、发酵培养基的设计和优化方法正交试验设计、均匀设计、响应面分析正交试验设计：利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法;它是由试验因素的全部水平组合中,挑选部分有代表性的水平组合进行试验,通过对这部分试验结果的分析,了解全面试验的情况,找出最优的水平组合;正交实验数据分析,见教材P112-114例题,表4-16,同时确定因素的主次顺序、各因素的优水平、各因素水平的最优组合;小数点后保留一位;第六章发酵培养基灭菌和空气净化在发酵工业生产中,为了保证纯种培养,在生产菌种接种培养前,要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道等进行灭菌,还要对生产环境进行消毒,防止杂菌和噬菌体的大量繁殖;1.微生物热阻：微生物在某一特定条件下主要是温度和加热方式下的致死时间;2.对数残留定律中各符号的意义;3.理论灭菌时间的计算间歇实罐灭菌时间的计算连续灭菌的灭菌时间计算：4.灭菌温度的选择：随着温度升高,灭菌速率常数增加的倍数大于培养基中营养成分的分解速率常数的增加倍数;即当灭菌温度升高时,微生物杀灭速度提高,培养基营养成分破坏的速度减慢;5.影响培养基灭菌的因素：所污染杂菌的种类、数量、灭菌温度和时间,培养基成分、pH值、培养基中颗粒、泡沫等对培养基灭菌也有影响;6.无菌空气：指通过除菌处理使空气中含菌量降低至一个极低的百分数,从而能控制发酵污染至极小机会;此种空气称为“无菌空气”;7.介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层,将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中,而达到除菌的目的;是大多数发酵厂广泛采用的方法;按除菌机制可分为：绝对表面过滤和深层介质过滤;介质过滤除菌的机理：空气流通过这种介质过滤层时,借助惯性碰撞、拦截滞流、静电吸附、扩散等作用,将其尘埃和微生物截留在介质层内,达到过滤除菌目的;第七章种子的扩大培养1、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程;这些纯种培养物称为种子2、种子扩大培养的目的与要求1种子扩培的目的①接种量的需要②菌种的驯化③缩短发酵时间、保证生产水平2种子的要求①菌种细胞的生长活力强,移种至发酵罐后能迅速生长,延迟期短②生理性状稳定③菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求④无杂菌污染⑤保持稳定的生产能力;3、种子罐级数：是指制备种子需逐级扩大培养的次数,取决于菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度、所采用发酵罐的容积;种子罐级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响;级数大,难控制、易染菌、易变异,管理困难,一般2～4级;4、种子制备分两个阶段：实验室种子制备阶段生产车间种子制备阶段5、种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间;接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例;通常接种量：细菌1-5%,酵母菌5-10%,霉菌7-15%,有时20-25%青霉素生产的种子制备过程：安瓿管→斜面孢子→大米孢子→一级种子→二级种子→发酵第八章发酵工艺控制1、微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本身的性能和合适的环境条件;2、发酵过程的代谢变化从产物形成来说,代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化培养基和培养条件和产物形成速率这三者之间的关系;在分批培养过程中根据产物生成是否与菌体生长同步的关系,将微生物产物形成动力学分为①生长关联型和②非生长关联型;3、发酵方式1补料－分批发酵：指分批培养过程中,间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法;优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度;低基质浓度的优点：①可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②克服养分的不足,避免发酵过早结束;2半连续发酵：是指在补料－分批发酵的基础上,间歇地放掉部分发酵液的培养方法;优点：①可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②克服养分的不足,避免发酵过早结束；③缓解有害代谢产物的积累;3连续发酵：指培养基料液连续输入发酵罐,并同时放出含有产品的发酵液的培养方法;在这样的环境中培养,菌的生长就受到所提供基质的限制,培养液中的菌体浓度能保持一定的稳定状态;与传统的分批发酵相比,连续培养有以下优点：①维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②避免培养基积累有毒代谢物；③可以提高设备利用率和单位时间的产量,节省发酵罐的非生产时间；④便于自动控制;4、发酵控制参数按性质分类：物理参数、化学参数、生物参数按检测手段分类：①直接参数：⑴在线检测参数⑵离线检测参数②间接参数5、发酵热发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量;Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q显-Q辐射生物热biologicalheat是菌体生长过程中直接释放到体外的热能,使发酵液温度升高;搅拌热agitationheat是搅拌器引起的液体之间和液体与设备之间的摩擦所产生的热量;6、发酵过程pH值的一般变化规律1生长阶段：菌体产生蛋白酶水解培养基中的蛋白质,生成铵离子,使pH上升至碱性；随着菌体量增多,铵离子的消耗也增多,另外糖利用过程中有机酸的积累使pH 值下降;2生产阶段：这个阶段pH值趋于稳定;3自溶阶段：随着养分的耗尽,菌体蛋白酶的活跃,培养液中氨基氮增加,致使pH又上升,此时菌体趋于自溶而代谢活动终止;7、引起发酵液pH值异常波动的因素pH值的变化决定于所用的菌种、培养基的成分和培养条件pH下降：①培养基中碳、氮比例不当;碳源过多,特别是葡萄糖过量,或者中间补糖过多加上溶氧不足,致使有机酸大量积累而pH下降；②消泡剂加得过多；③生理酸性物质的存在,铵被利用,pH下降;pH上升：①培养基中碳、氮比例不当;氮源过多,氨基氮释放,使pH上升；②生理碱性物质存在；③中间补料氨水或尿素等碱性物质加入过多;8、临界氧浓度criticalvalueofdissolvedoxygenconcentration：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度;如对产物形成而言便称为产物合成的临界氧浓度;呼吸强度又称氧比消耗速率,是指单位质量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量,以QO2表示,单位为mmolO2／g干菌体·h;耗氧速率又称摄氧率,是指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量,以r表示,单位为mmolO2／L·h;9、引起溶氧异常下降,可能有下列几种原因：①污染好气性杂菌,大量的溶氧被消耗掉,可能使溶氧在较短时间内下降到零附近,如果杂菌本身耗氧能力不强,溶氧变化就可能不明显；②菌体代谢发生异常现象,需氧要求增加,使溶氧下降；③某些设备或工艺控制发生故障或变化,也可能引起溶氧下降,如搅拌功率消耗变小或搅拌速度变慢,影响供氧能力,使溶氧降低;10、泡沫的形成及其对发酵的影响在大多数微生物发酵过程中,通气、搅拌以及代谢气体的逸出,再加上培养基中糖、蛋白质、代谢物等表面活性剂的存在,培养液中就形成了泡沫;形成的泡沫有两种类型：一种是发酵液液面上的泡沫,气相所占的比例特别大,与液体有较明显的界限,如发酵前期的泡沫；另一种是发酵液中的泡沫,又称流态泡沫fluidfoam,分散在发酵液中,比较稳定,与液体之间无明显的界限大量的泡沫引起的负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液,增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行,菌体呼吸受到阻碍,导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难;泡沫的消除调整培养基中的成分如少加或缓加易起泡的原料或改变某些物理化学参数如pH 值、温度、通气和搅拌或者改变发酵工艺如采用分次投料来控制,以减少泡沫形成的机会;采用菌种选育的方法,筛选不产生流态泡沫的菌种,来消除起泡的内在因素;采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫;常用的消泡剂有4大类：天然油脂类、脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类11、造成染菌的主要原因设备渗漏空气带菌种子带菌灭菌不彻底技术管理不善第十章下游加工过程概论1、下游技术工程downstreamprocessing：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料,经提取分离、加工并精制目的成分,最终使其成为产品的技术;2.发酵液的特点1含水多,产物含量低；2含菌体蛋白；3溶有原来培养基成分；4相当多的副产物和色素；5易被杂菌污染或使产物进一步分解；6易起泡,粘性物质多;3、整个下游加工过程应遵循下列四个原则1时间短；2温度低,选择在生物物质的温度范围内；3pH适中;4严格清洗消毒包括厂房、设备及管路,注意死角;4、一般下游加工过程可分为4个阶段1培养液发酵液的预处理和固液分离；2初步纯化提取；3高度纯化精制；4成品加工;5、下游加工过程的一般流程第十二章发酵液的预处理和固液分离方法1、改善发酵液过滤特性的物理化学方法：调酸等电点、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等;2、凝聚——指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层电排斥作用降低,电位下降,而使胶体体系不稳定的现象；常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝Al2SO4318H2O明矾；氯化铝AlCl36H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3絮凝——指在某些高分子絮凝剂存在下,基于桥架作用,使胶粒形成较大絮凝团的过程;工业上使用的絮凝剂可分为三类：1有机高分子聚合物,如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物；2无机高分子聚合物,如聚合铝盐、聚合铁盐等；3天然有机高分子絮凝剂,如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等;目前最常见的高分子聚合物絮凝剂有机合成的聚丙烯酰胺polyacrylamide类衍生物3、杂蛋白的去除方法有沉淀法、变性法、吸附法4、固液分离的方法：重力沉降、浮选、旋液分离、介质过滤、离心;5、根据过滤机理,过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤;第十三章细胞破碎1、细胞破碎的阻力：细菌破碎的主要阻力:肽聚糖的网状结构,网状结构越致密,破碎的难度越大,革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细菌的坚固；酵母细胞壁破碎的阻力:主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度；霉菌细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构,其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高;2、常用破碎方法机械法：珠磨法固体剪切作用、高压匀浆法液体剪切作用、超声破碎法液体剪切作用、X-press法固体剪切作用;非机械法：酶溶法酶分解作用、化学渗透法改变细胞膜的渗透性、渗透压法渗透压剧烈改变、冻结融化法反复冻结-融化、干燥法改变细胞膜渗透性3、破碎率的测定方法1直接测定法2目的产物测定法3导电率测定法第十四章沉淀法Precipitation1、固相析出技术：通过加入某种试剂或改变溶液条件,使生化产物溶解度降低,以固体形式沉淀和晶体从溶液中沉降析出的分离纯化技术;结晶法：在固相析出过程中,析出物为晶体称为结晶法;沉淀法：在固相析出过程中,析出物为无定形固体称为沉淀法;常用的沉淀法：盐析法、有机溶剂沉淀法和等电点沉淀法等;2、盐析Saltinducedprecipitation：在高浓度的中性盐存在下,蛋白质酶等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低,产生沉淀的过程;原因如下：1无机离子与蛋白质表面电荷中和,形成离子对,部分中和了蛋白质的电性,使蛋白质分子之间的排斥力减弱,从而能够相互靠拢；2中性盐的亲水性大,使蛋白质脱去水化膜,疏水区暴露,由于疏水区的相互作用导致沉淀；Ks盐析法：在一定pH和温度下,改变体系离子强度进行盐析的方法；β盐析法：在一定离子强度下,改变pH和温度进行盐析；常用的盐析用盐：硫酸铵、硫酸钠,磷酸盐,柠檬酸盐;3、有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出;原理：1降低了溶质的介电常数,使溶质之间的静电引力增加,从而出现聚集现象,导致沉淀;2有机溶剂的水合作用,降低了自由水的浓度,降低了亲水溶质表面水化层的厚度,降低了亲水性,导致脱水凝聚;常用的有机溶剂沉析剂：乙醇：沉析作用强,挥发性适中,无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更强,用量省,但毒性大,应用范围不广；4、等电点沉淀：调节体系pH值,使两性电解质的溶解度下降,析出的操作称为等电点沉淀;原理：蛋白质是两性电解质,当溶液pH值处于等电点时,分子表面净电荷为0,双电层和水化膜结构被破坏,由于分子间引力,形成蛋白质聚集体,进而产生沉淀;第十五章膜过滤法1、膜过滤法指以压力为推动力,依靠膜的选择性,将液体中的组分进行分离的方法;基本原理是筛孔分离过程;在压差的推动下,原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,所得到的液体一般称为滤出液或透过液,而大的粒子组分被膜截留;包括微滤MF、超滤UF、纳滤NF和反渗透RO四种过程;在工业上用得最广的膜材料是醋酸纤维素和聚砜;浓差极化：当溶剂透过膜,而溶质留在膜上,使膜面浓度增大,并高于主体中浓度,这种浓度差导致溶质自膜面反扩散至主体中,这种现象称为浓差极化;在超滤中,为减少浓差极化,通常采用错流操作;膜的污染：膜在使用中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现象;污染原因：膜与料液中某一溶质的相互作用；吸附在膜上的溶质和其它溶质的相互作用;。

生物材料第一章

细胞外基质
细胞外基质(Extracellular Matrix , ECM)：是在机体发育过程中由细胞分泌到细胞外空间的各种生物大分子,组装形成高度水合的凝胶或纤维性网络。分布：细胞和组织之间、细胞周围，或形成细胞的基膜，将细胞与细胞、细胞与基膜互相联系，构成组织与器官，使其形成有机整体。
4.3 按材料的生物性能分类
（1）生物惰性材料（2）生物活性材料（3）生物降解材料（4）生物复合材料
24
4.4 按材料的医学用途分类
（1）硬组织材料：人工骨、人工关节和牙齿等（2）软组织材料：人工皮肤、人工器官、人工食道等（3）心血管材料：人工心脏、人工瓣膜、人工血管（4）血液代用材料：右旋糖酐、羟乙基淀粉（5）分离或透过性膜材料：人工肾、人工肝的透析膜（6）黏合剂、缝合线、药物载体材料：线型脂肪酸聚酯、聚乙烯醇、胶原和纤维素等
生物材料的定义是根据它们的用途，而非它们的化学成份。
实例：眼内透镜组成：聚甲基丙烯酸甲酯（简写 PMMA）
1949年，英国的一位医生率先将一枚PMMA人工晶体植入患者眼内. 人工晶体或称假晶体，也叫作眼内眼镜。多用在白内障手术后，代替摘除的自身混浊晶体
博士伦storz一体式人工晶体
博士伦水凝胶折叠式 Alcon公司Acrysof蓝人工晶体光滤过型晶体
化学组成：（1）胶原、弹性蛋白；（2）纤连蛋白、层粘蛋白等；（3）蛋白聚糖等糖蛋白和透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素及硫酸类肝素等氨基聚糖功能：天然ECM在组织和器官中起骨架作用,使细胞聚集 ,构筑组织,控制组织结构,调控细胞表型； ECM也是生长因子的储存库,生长因子由此控制释放至相邻细胞。使组织具有弹性和抗压性

《生物材料学》课程教学大纲

《生物材料学》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：生物材料学英文名称：Biomaterials Science二、课程代码及性质课程代码:0816473课程性质:专业选修课,选修课三、学时与学分总学时：40（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2.5四、先修课程材料科学基础、金属材料学、陶瓷材料学、高分子科学基础五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1. 系统掌握生物材料学方向的专业知识，具备应用这些知识分析、解决生物材料学复杂问题的能力；2. 掌握各种典型生物材料，具备独立进行生物材料选用的能力；3. 理解不同典型生物材料的使用要求，掌握典型生物材料的优缺点,具备运用所学知识进行各种生物材料的选用、性能检测等能力；4．了解生物材料的发展前沿，掌握其发展特点与动向。

七、教学重点与难点：教学重点：生物材料与生物组织的相互作用、医用金属材料、医用无机非金属材料、医用高分子材料、生物材料表面改性等内容。

教学难点：(1) 生物材料与生物组织的相互作用。

(2) 生物矿化的机制。

八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成;(2)安排适量的课堂讨论环节,使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。

教学手段：(1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;(2)收集典型生物材料实物,在课堂上进行针对性讲授。

九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。

（2）具体内容各章节的具体内容如下：第一章绪论 (4学时)1.1 生物材料概述1.2生物材料分类1.3生物材料的特征与评价第二章生物材料与生物组织的相互作用(4学时)2.1 氨基酸与蛋白质2.2 结构蛋白与结缔组织2.3 骨组织2.4 牙组织2.5 体液2.6 宿主反应第三章医用金属材料(4学时)3.1 金属植入材料3.2 医用金属材料的特性与要求3.3 常用医用金属材料3.4 齿科用金属3.5 其他金属3.6 医用金属材料的腐蚀3.7 金属与合金表面涂层处理3.8 医用金属材料研究进展第四章医用无机非金属材料(4学时) 4.1 氧化铝陶瓷4.2 低温热解碳4.3 羟基磷灰石4.4 生物玻璃4.5 珍珠第五章生物矿化(4学时)5.1 引言5.2 生物矿物的种类与功能5.3 矿化生物材料的成分5.4 天然生物矿物5. 5 生物矿化的一般原理第六章医用高分子材料(4学时)6.1 概述6.2 高分子材料的生物相容性6.3 生物吸收性高分子材料6.4 高分子材料在医学领域的应用第七章药物载体材料(4学时)7.1 简介7.2 药物释放载体7.3 高分子药物载体7.4 天然生物降解材料7.5 人工半合成高分子材料7.6 合成生物降解材料7.7 水溶性高分子7.8 智能型药物载体7.9 靶向药物制剂7.10 药物控制释放机制7.11 纳米药物与制剂第八章组织工程(4学时)8.1绪论8.2组织工程的概念8.3组织工程的基本原理和方法8.4组织工程研究的国内外概况8.5组织工程的三大要素8.6组织工程的应用第九章生物材料表面改性(4学时)9.1 表面改性的意义与方法9.2 表面形貌的改变9.3 生成表面转化层9.4 表面施加涂层9.5 表面引入活性基团、接枝单体和结合化学分子9.6 表面生物化第十章生物材料安全性评价和管理 (4学时) 10.1 生物医学材料的安全性评价10.2 生物医学材料的监督与管理10.3 生物学评价进展概况（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第1章思考题：1.生物材料的分类与种类有哪些?2.生物材料的性能要求有哪些?第2章思考题：1.生物材料与生物组织相互作用包括哪些内容?2.生物材料植入生物体后的宿主反应包括哪些内容?第3章思考题：1. 医用金属材料的特性与要求有哪些?2.典型的医用金属材料有哪些?3. 医用金属材料的腐蚀特性有哪些?第4章思考题：1. 典型的医用无机非金属材料有哪些?2. 羟基磷灰石的制备技术有哪些?3.生物玻璃的特点有哪些?第5章思考题：1. 生物矿物的种类与功能有哪些?2. 生物矿物的一般原理是什么?第6章思考题：1. 高分子材料生物相容性包含的内容有哪些?2.生物降解高分子材料的种类与合成方法有哪些?3.生物高分子材料的典型应用领域有哪些?第7章思考题：1. 药物载体材料的特点和性能要求有哪些?2. 药物控制释放机制有哪些?第8章思考题：1. 组织工程的基本原理和方法包括哪些内容?2.组织工程的三大要素指的是什么?第9章思考题：1. 生物材料表面改性的意义有哪些?2. 生物材料表面改性的方法有哪些?3. 表面生物化的实现方法有哪些?第10章思考题：1.生物医学材料的安全性评价内容有哪些?2. 生物医学材料的开发程序流程包括哪些内容?讨论（思考题及作业）要求：1、每章节学习结束后，学生都要按上课教师的具体要求以书面的形式做一定数量的思考题，作为平时的作业成绩（按约10%计入课程总成绩）。

上海交通大学普通生物学课件第1章：绪论

2020/12/18
19 在人满为患的日本
人口问题 2020/12/18
新生命的诞生使人们欢欣鼓舞
同时，人口问题却又是人类社会面临的极大挑战。
20
粮食问题联合国粮农组织水稻研究所（菲，马尼拉）绿色革命
研究人员培育的“超级水稻”在产量和蛋白质含量两方面均优于寻常品种
2020/12/18
2020/12/18
15
比较方法：
比较解剖学：脊椎动物各类群的器官和器官系统的形态，结构进行解剖，加以比较，为生物进化论提供证据。
比较胚胎学：研究各类动物胚胎发育的过程并加以科学比较。为系统发生和进化论提供证据。
2020/12/18
16
假说和实验
实验是人为地干预、控制所研究对象的条件下进行的观察。
27
美国
其他发达国家工业化早期农业社会（晚）农业社会（早）狩猎时期
原始人 2020/12/18
随人人均类消文耗明热发能展剧，增。
28
2020/12/18
北美酸雨地区
29
1979-1984南极上空臭氧洞
2020/12/18
30
2020/12/18
到1987年臭氧洞显著增大
31
鹰体内DDT浓度 25ppm
水中 DDT浓度 3 x 10－6ppm
2020/12/18
DDT经食物链浓缩 107 倍
32
DDT灾难
5
二、生物学的历史和发展从传统生物学到现代生命科学
——生命科学能够迎接21世纪的挑战
生物学经历了三个发展阶段： ➢ 描述生物学阶段（19世纪中叶以前） ➢ 实验生物学阶段（19世纪中到20世中叶） ➢ 创造生物学阶段（20世纪中叶以后）

生物技术概论绪论

返回
生物技术树

生物技术是一门多学科互相渗透的综合性学科生物技术有广阔的应用前景
各行业的财政支持
1% 4% 13% 8% 5% 农业（植物）农业（动物）化学/食品健康其他能源/环境
69%
现代生物技术的应用（一）
1、在农业生产上的应用

转基因技术生产培育抗逆作物：如抗寒、抗盐、抗病虫害
杂交水稻

利用不育系，保持系和恢复系培养出的高产水稻

解决了全中国人的粮食危机
转基因抗虫水稻

在水稻中转入抗虫基因如Bt 基因培育成抗虫水稻 Bt基因：苏云金杆菌 (Bacillus thuringiensis,Bt)毒蛋白是苏云金杆菌在形成芽孢时产生的一种蛋白质，以结晶出现，称为伴孢晶体 (parasporal protein crystal)。这种毒蛋白对鳞翅目昆虫有特异的毒性作用。
1、先进的工程技术手段：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程以及生物分离工程 2、改造生物体：获得优良质量的动物、植物或微生物品系 3、生物原料：指生物体的某一部分或生物生长过程中产生的能利用的物质，如淀粉、糖蜜、纤维素等有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。 4、为人类生产出所需产品：粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。 5、达到某种目的：包括疾病的预防、诊断与治疗和食品的检验以及环境污染的检测和治理等。
1、基因工程细胞（细菌）的构建 1）目的基因的分离 2）高效表达工程菌株/细胞株的构建 3）表达产物的鉴定 4）工程菌株/细胞株培养和遗传稳定性研究 2、实验室小量生产 1）表达产物有效成分的纯化 2）有效成分理化和生物学特性的鉴定 3）产品制备工艺和质量检定的条件和方法 3、中试生产（培养规模、产率、纯化得率、纯度、效价） 1）其表达量不能低于小试水平 2）连续三批的产量要能够做临床前研究、质量检定和Ⅰ-Ⅱ期临床试验用 3 ）中试确定后不能再做大的变动，要有详细的操作规程和质量指标（效价、纯度、理化特性）

材料结构表征与应用第一章-绪论-课件

1表面成分分析（可作深度分析）
2表面能带结构分析
3表面结构定性分析与表面化学研究
约0.4~2nm（俄歇约0.5~2.5nm(金属
电子能量
及金属氧化物)；
50~2000eV范围内）约4~10nm(有机化
（与电子能量及样合物和聚合物)。
品材料有关）
1表面能带结构分析 2表面结构定性分析与表面化学研究
第一章绪论
方法或仪器
分析原理
透射电镜（TEM）透射与衍射
检测信号
基本应用
透射电子与衍射电子
1形貌分析（显微组织、晶体缺陷） 2晶体结构分析 3成分分析（配附件）
扫描电镜（SEM）电子激发二次电子；电子吸收和背散射
二次电子、背散射电子和吸收电子
电子探针（EPMA）
电子激发特征X X光子射线
第一章绪论
材料分析是通过对表征材料的物理性质或物理化学性质参数及其变化(称为测量信号或表征信息)的检测实现的。即材料分析的基本原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量信号形成了各种不同的材料分析方法。
材料结构的表征（或材料的分析方法）就其任务来说，主要有三个，即成分分析、结构测定和形貌观察。
7、拉曼光谱分析：是一种散射光谱分析方法。
第一章绪论
分析方法
基本分析项目与应用
原子发射光谱分析（AES）
原子吸收光谱分析（AAS） X射线荧光光谱分析（XFS）紫外、可见（分子）吸收光谱分析（UV、 VIS）
元素定性、半定量、定量分析。对于无机物分析是最好的定性、半定量分析方法。元素定量分析
约0.4~2.0nm(光电子能量 10~100eV范围内)。

材料科学基础专有名词英文翻译

Fundamentals of Materials Science 材料科学基础名词与术语第一章绪论metal: 金属ceramic：陶瓷polymer：聚合物Composites：复合材料Semiconductors: 半导体Biomaterials: 生物材料Processing：加工过程Structure: 组织结构Properties：性质Performance：使用性能Mechanical properties: 力学性能Electrical properties：电性能Thermal behavior：热性能Magnetic properties：磁性能Optical properties：光性能Deteriorative characteristics：老化特性第二章原子结构与原子键Atomic mass unit （amu）：原子质量单位Atomic number：原子数Atomic weight：原子量Bohr atomic model: 波尔原子模型Bonding energy: 键能Coulombic force: 库仑力Covalent bond：共价键Dipole （electric）：偶极子electronic configuration：电子构型electron state：电位Electronegative: 负电的Electropositive：正电的Ground state：基态Hydrogen bond: 氢键Ionic bond: 离子键Isotope: 同位素Metallic bond：金属键Mole：摩尔Molecule：分子Pauli exclusion principle：泡利不相容原理Periodic table：元素周期表Polar molecule：极性分子Primary bonding: 强键Quantum mechanics：量子力学Quantum number：量子数Secondary bonding：弱键valence electron：价电子van der waals bond：范德华键Wave—mechanical model: 波粒二象性模型第三章金属与陶瓷的结构Allotropy：同素异形现象Amorphous：无定形Anion: 阴离子Anisotropy: 各向异性atomic packing factor（APF): 原子堆积因数body—centered cubic (BCC）: 体心立方结构Bragg’s law：布拉格定律Cation：阳离子coordination number：配位数crystal structure：晶体结构crystal system：晶系crystalline: 晶体的diffraction: 衍射face—centered cubic （FCC)：面心立方结构第五章晶体缺陷Alloy：合金A metallic substance that is composed of two or more elements。

《生物材料检验》教学大纲.doc

《生物材料检验》教学大纲卫生检验专业用四川大学华西公共卫生学院卫生检验教研室编20130722一、课程基本信息课程名称：生物材料检验(Analysis of Biological Materials)课程号：501096020课程类别：专业课学时：24学时二、教学目的及要求《生物材料检验》是高等学校卫生检验专业的一门专业课，是卫生检验专业学生必修考试课程。

本课程通过课堂讲授、讨论等方式进行教学。

要求学生了解有毒有害物质进入机体后的生物转化代谢过程；掌握生物样品中有毒有害物质的生物监测指标的检测方法、原理及注意事项。

在教学过程中理论联系实际，重视学生自学能力、专业知识的应用能力、学科理念和创新能力的培养，并简要介绍本学科的发展新动态。

三、教学内容第一章绪论基本术语、生物材料检测的技术路线、毒物代谢•般机制和排泄途径、检验指标的选择及分类、检验结果的评价、一样品的收集与保存、生物材料样品的预处理、生物材料检验方法的质量保证、标准物质及其在生物材料检验中的应用、生物材料样品正常参考值的制订、人体生物样品正常参考值及其意义。

U ! 第四章芳香炷及其代谢产物的测定第二章金属元素的测定铜铁锌（代谢和生物监测指标、样品采集及保存、血清中铜铁锌的测定、头发和骨中铜锌的测定）；钙镁（代谢和生物监测指标、凰和骨中钙和镁的测定）;镒（代谢和生物监测指标、血和尿中■的测定）;铝（代谢和生物监测指标、业和头发中铝的测定）;铅（代谢和生物监测指标、尿铅和血铅的测定、血液中游离原吓仲木的测定）镉（代谢和生物监测指标、血和尿中镉的测定）;汞（代谢和生物监测指标、丞和发中汞的测定）;铭（代谢和尘物监测指标、犀铭的测定）。

基底改进剂的基本知识：种类、作用第三章非金属化合物及其代谢产物的测定一氧化碳（代谢和生物检测指标、样品采集及保存、血中相氧血红蛋白的测定、终末呼出气中•氧化碳浓度测定）；二硫化碳（理化特性、代谢和生物监测指标、样品采集和保存、尿中2-硫代嗟哇烷-短酸的测定、呼出气中二硫化碳测定）；硒（理化特性、代谢和生物监测指标、样品采集和保存、血和尿中硒的测定）;碘（理化性质、代谢和生物监测指标、样品采集及保存、血和尿中碘的测定）;砰（代谢和生物监测指标、尽和发中砰的测定）;氟（代谢及生物监测指标、尿氟的测定）;其他生物材料中氟的测定。

生物材料知识点(全)(1)

生物材料知识点（全）(1)生物材料知识点（仅供参考）第一章、绪论1. 生物材料、生物材料检验、生物监测、正常值、生物接触限值的定义；生物材料(biological material)是生物体的体液(血液)、排泄物(尿液、呼出气)、毛发和试验动物脏器组织的总称。

生物材料检验(analysis of biological material)是研究生物材料中化学物质或其代谢产物或由化学物质引起机体产生的生物学效应指标变化的分析测定方法。

生物监测是指定期(有计划)地检测人体生物材料中化学物质或其代谢产物的含量或由它们所导致的无害生物效应水平，以评价人体接触化学物质的程度及对健康的影响。

生物监测评价的是毒物的内剂量水平。

环境监测强调空气、水等生产环境中毒物的含量水平，估计毒物进入体内的接触水平，评价的是毒物的外剂量水平。

环境监测和生物监测的结果应该是相关的。

两者相辅相成，共同提供评价职业有害因素对人体危害的基础资料。

正常值(normal reference range)是指正常人(无明显肝、肾及血液系统疾病，无职业有害因素接触史)的生物样品中某种成分的含量或生化指标值。

常通过对某地区的正常人抽样调查所得结果进行统计分析，取95%上限值( 职业接触只引起升高的时候)或97.5%和2.5%上下限之间值(过高或过低均有一定的危害的时候)。

（本底值）生物接触限值(biological e_posure limit, BEL)是为保护作业人员健康，对生物材料(尿、血、呼出气)中污染物或其代谢产物所规定的最高容许浓度，或某些生物效应指标改变所容许的范围。

其值相当于健康工人吸入或接触最高容许浓度的毒物时，生物材料中被测物的含量水平。

2. 生物材料检验指标的选择原则：特异性好；具有良好的剂量-效应关系；稳定性好；有准确可靠的检测方法 3. 生物材料检验指标的分类生物材料检验指标主要有以下三个方面：(1) 生物材料中化学物质原形的检验： (2) 生物材料中化学物质代谢产物的检验： (3) 生物效应指标的检验： 4.生物样品的选择原则(1)选用的生物材料中被测物的浓度与环境接触水平或与健康效应有剂量相关关系； (2)样品和待测成分(指标)足够稳定以便于运输和保存； (3)采集生物样品对人体无损害，能为受检者所接受。

生物工程(新)-第一章绪论

传统的酶工程主要是指天然酶制剂在工业上的大规模生产与应用。随着科学的发展，尤其是基因工程技术的日趋完善，为酶工程赋予了新的内容，特别是利用DNA操作技术，修饰改造酶分子的结构或活性位点、酶与底物作用位点，重组酶的生产，模拟酶的人工设计与合成等成为新的内容。
4 细胞工程
利用工程学原理进行细胞生物学的基础研究和制造使用活细胞的产品，如组织工程和生物加工工程。前者是利用移植的细胞、骨架、DNA、蛋白质或蛋白质片段替代或修复已受伤或损坏的组织和器官；后者是利用活细胞生产生物医药产品。细胞工程的核心技术：细胞培养与繁殖目的：获得新性状、新个体、新物质
生物技术是指，人们运用现代生物科学、工程学和其他基础学科的知识，按照预先的设计，对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能，用来发展商业性加工、产品生产和社会服务的新兴技术领域。
特征： 21世纪最具潜力的高新技术多学科、交叉、综合的技术影响最为深远最广泛的技术
2 生物技术与生物工程的关系
生物化学微生物学
四分类
传统生物技术：酿酒、制醋、做酱
工业生物发酵技术：抗生素发酵、氨基酸发酵等现代生物技术：基因工程
生物工程的上中下游
上游：菌种，基因工程，分子生物学，遗传学
中游：微生物发酵工程，动植物细胞、海洋生物培养
下游：生化分离工程
五生物技术的应用领域
医药：
生物制药；基因治疗；人工器官
5
发酵工程
现代发酵工程主要指利用微生物、包括利用DNA重组技术改造的微生物在全自动发酵罐或生物反应器中生产某种商品的技术。现代发酵工程是生物代谢、微生物生长动力学、大型发酵罐或生物反应器研制、化工原理等密切结合和应用的结果。

医用材料生物学基础-蔡伟第一章绪论

哈尔滨工业大学材料学院材料物理与化学
二OO六年十月
第一章绪论
一、课程设立的目的、意义
1
第一章
绪论
一、课程设立的目的、意义二、课程特点三、课程主要内容
四、成绩考核
五、相关概念的回顾与解释
第一章绪论 2
一、课程设立的目的、意义

医用材料的研究基础
材料研究的基础
医用材料的定义、目标
医用材料的分类与发展
医用材料的应用举例

社会效益、经济效益、市场前景

第一章绪论
未来发展的趋势与挑战
一、课程设立的目的、意义 3
一、课程设立的目的、意义

医用材料的研究基础
材料研究的基础（生物体环境）
医用材料的定义、目标
医用材料的分类与发展
医用材料的应用举例

第一章绪论
社会效益、经济效益、市场前景未来发展的趋势与挑战
医用材料的应用举例

社会效益、经济效益、市场前景未来发展的趋势与挑战
一、课程设立的目的、意义 14
第一章绪论
医用材料的分类与发展（生物材料的定义）
生物医用材料
第一章绪论
诊断
治疗
现代诊断系统先进控制释放系统通用生物医用材料组织工程生物医用材料
修复、置换、增进组织器官功能
1.
使用性能组成结构（工程）（化学）合成与制备工艺
性质
（物理学）
第一章绪论
一、课程设立的目的、意义
12
现在未来－－生物材料的发展方向与设计原则

材料研究更重要的是从生命科学的角度进行探讨和创造类似人体生命结构的新型材料，在充分理解生命机体（天然材料）及生命机体/人造材料相互作用的基础上的合理设计。