生物醫學工程的前景精選(九篇)

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第1篇：生物醫學工程的前景范文

20世紀60年代，美國一些著名大學先后開啟了生物醫學工程學科的建設，相繼啟動了生物醫學工程專業人才的培養。美國的生物醫學工程教育特點是在技術產業化需求驅動建立起來的具有其自身特性，且反映了生物醫學工程學科建設與發展的前沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的特色，但在課程設置上大致可以分為科學基礎課程、專業核心課程、關注領域課程、設計課程、人文與社會科學課程、專業選修課程及其他選修課程等六類。不同學校本科課程的主要差異體現在專業選修課程及其他選修課程的設置上，各個學校根據自身的生物醫學工程領域的研究方向和研究水平特點開設一些相應的選修課程，并培養學生在相應方向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫學工程本科教育的基本特點。

我國生物醫學工程專業教育起步于20世紀80年代，主要發源于著名工科院校的信息技術類專業和力學專業，進而逐漸形成的生物醫學工程專業教育，后來，一些醫學院校在醫學物理和醫用計算機技術的基礎上相繼開展了生物醫學工程專業教育，于是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫學工程學科。上述兩類院校的生物醫學工程學科建設發展模式各具側重，遵循了共同的學科基礎，在培養生物醫學工程專業人才的應用層面上有顯著特點。相對來說，工科院校的生物醫學工程培養模式注重工程技術的開發和功能拓展，醫科院校則注重醫學與工程結合、工程技術在醫學中的綜合應用。

1.中國生物醫學工程學科發展思路

生物醫學工程是一種交叉學科，交叉的學科基礎及其融合的緊密程度決定了生物醫學工程學科的發展水平，交叉的學科發展推動著生物醫學工程學科的發展，并且使得生物醫學工程學科研究領域變得十分廣泛，而且處在不斷發展之中。

1.1 學科發展軌跡

在中國，基于電子信息工程發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物醫學儀器、生物醫學信號檢測與處理、生物醫學信息計算分析、生物醫學成像及圖像處理分析、生物醫學系統建模與仿真、臨床治療與康復的工程優化方法、手術規劃圖像仿真以及圖像導引手術及放療優化等；有基于力學發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物流體力學、生物固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度的細胞生物力學等；基于化學材料工程發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物材料學、組織工程與人工器官、物理因子的生物化學效應等。

1.2 學科發展特點

作為交叉學科的生物醫學工程學科，其發展的關鍵在于交叉學科間的交叉融合。構建一種良好的交叉結構，對推動交叉學科的發展具有至關重要的作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫學工程這樣的交叉學科的描述有一個形象的說法：交叉學科如同在不同學科之間建立起連接橋梁，如果在河兩岸沒有堅實的基礎，橋是無法建立好的，對于生物醫學工程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說，它的發展要求具有堅實的交叉學科基礎和交叉學科緊密融合深度。那么在生物醫學工程學科構建良好的交叉結構，需要選取具有理論支撐和技術支撐的主干學科進行交叉，凝練學科方向，不能大而全，過于寬泛。

目前，醫學儀器和醫學成像技術具有良好的應用和發展前景，應該成為生物醫學工程學科的重點發展方向。醫學儀器和醫學成像設備能有力推動醫療產業的發展。醫療儀器和醫學成像設備是現代醫療器械產業中的主流產品，在產業發展中起著主導和引領作用。其發展水平已成為一個國家綜合經濟技術實力與水平的重要標志之一。產業化驅動也是學科發展的一種動力，也為學生未來職業發展奠定良好的基礎?；卺t療衛生健康事業的需求和生命科學發展的大趨勢，生物醫學工程學科應大力促進醫學儀器和醫學成像方法的學科建設，從而提升整個學科的發展水平。

生物醫學工程學科的建設離不開一流的學術研究和學術成果的應用。一流的學術研究不但能提升學科的發展水平，而且能開拓學科縱深發展，產生良好的經濟效益和社會效益，進而增強學科服務社會發展的能力。學術研究的前瞻性和創新性將確保學科建設的發展動力和趨勢以及學科發展的活力。

交叉學科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高，交叉學科存在的必要性就越小。如何減小生物醫學工程學科可替代性的程度是需要深入思考的，是需要提升學科的特異性的。生物醫學工程學的學術研究主要包括應用理論研究和理論應用研究，應用理論研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學問題，開展新理論、新方法的研究。理論應用研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學和技術問題，借助理工科的相關理論和方法開展應用基礎研究和應用研究。應用理論研究是理論驅動型的學術研究，理論應用研究是應用驅動型的學術研究。理論驅動型和應用驅動型是生物醫學工程學科學術研究的兩種主要模式。理工科大學具有良好的理論創新基礎和強大的交叉的學科背景，開展理論驅動型研究具有自身優勢。醫學院校具有豐富的醫學資源，面臨著大量需要應用理工知識解決的醫學問題，開展應用驅動型研究，將很好地實現與醫學的應用融合，具有較好的臨床應用價值，有力推進醫學的進步與發展。各自的學術優勢將有利于生物醫學工程學科特色發展，從而增強其不可替代的程度，實現學科可持續創新發展。

1.3 學科體系

作為一級學科的生物醫學工程，包含學科的理論體系和技術體系，且該體系離不開所交叉的學科的理論體系和技術體系的支撐，此外生物醫學工程學科理論體系和技術體系既要有學科自身的特色，又要具有可持續發展和一定程度上的不可替代性，這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫療衛生、生物科學所涉及的重大、重要技術理論問題及基礎應用開展學術研究。實現良好的學術研究定位，形成自己的理論體系和技術體系。

2.大數據時代的生物醫學工程學科發展

守正創新是生物醫學工程學科發展的必由之路，人類已進入大數據時代，所謂大數據（bigdata），或稱海量數據，是指由于數據容量太龐大和數據來源過于復雜，無法在一定時間內用常規工具軟件對其內容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘和分析處理的數據集。大數據具有“4V”特征：①數據容量（volume）大；②數據種類（variety）多，常常具有不同的數據類型和數據來源；③動態變化快，如各種動態數據，非平穩數據，時效性要求高；④科學價值（value）大，盡管目前利用率低，卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預測價值。大數據是需要新的分析處理模式才能挖掘分析出其蘊藏的重要特征信息[6。

人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現的生物醫學大數據發生源，這種源源不斷的生物醫學大數據的檢測、處理與分析，將給生物醫學工程學科的建設與發展帶來新的機遇和挑戰。模式識別、人工智能、數據挖掘和機器學習的發展將帶動大數據處理技術的進步。生物醫學大數據廣泛涉及人類醫療衛生健康相關的各個領域：臨床醫療、基礎醫學、公共衛生、醫藥研發、臨床工程、心里、行為與情緒、人類遺傳學與組學、基因和蛋白質組學、遠程醫療、健康網絡信息等，可謂包羅萬象，紛繁復雜。生物醫學大數據中蘊藏了種種有科學價值的信息，研究有效的大數據挖掘的新理論、新技術和新方法，對生物醫學大數據進行關聯和融合計算分析，充分挖掘生物醫學大數據中的信息關聯和特征關聯和數據空間映射關聯，既能為疾病的預防、發生發展、診斷和治療康復提供系統化的全新的認識，有利于深入疾病機理研究分析，開展個性化診療。還可以通過整合系統生物學與臨床數據，更準確地預測個體患病風險和預后，有針對性地實施預防和治療。

生物醫學工程學科所面臨的生物醫學大數據主要包括多模態醫學影像數據、多種類醫學信號數據以及基因和蛋白質組學的生物信息數據。生物醫學大數據在生物醫學工程學科領域內有著廣泛深遠的應用前景，從三個方面應用將推動生物醫學工程學科的發展。

（1）開展多模態影像大數據計算分析。醫學影像學科的發展從早期看得到，到看得清，目前的看得準，未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才有利于臨床早期干預，提高治療預期。醫學影像大數據計算分析在影像診斷、手術計劃、圖像導引、遠程醫療和病程跟蹤將發揮越來越大的作用。

建立新的醫學影像大數據計算分析模型和數值計算方法，挖掘多模態影像數據的特征數據和特征關聯，將會提供強有力的影像診斷分析手段，極大地推動影像技術的發展，具有重要的臨床應用價值和科學價值。

（2）開展多種類醫學信號大數據計算分析。醫學信號大多直接產生于生理和病理過程中的信號，能在不同層面上表達生理和病理相關機制特征。融合多種醫學信號的大數據計算分析，能對生理病理過程進行更好更全面的闡釋，不僅能深入了解生理病理的狀態特征和過程特征，而且能實現個體健康監測和管理?？梢院芎玫亻_展回顧性研究和前瞻性研究，推進系統化的醫學應用研究。實現強大的多種醫學信號數據的特征挖掘及特征關聯計算分析。大數據挖掘能夠增加準確度和發現弱關聯的能力，能更好地認識生理病理現象和本質。

（3）開展基因和蛋白質組學的生物信息大數據計算分析?；蚪M學、蛋白質組學、系統生物學和比較基因組學的不斷發展涌現了海量的需要計算分析的生物信息數據，已進入計算系統生物學的時代。開展生物信息大數據計算分析，可以拓展組學研究及不同組學間的關聯研究。從環境交互、個體生活方式、心里行為等暴露組學，至細胞分子水平上的基因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、基因蛋白質調控網絡，再到人類健康和疾病狀態的表型組學等不同層面不同方向上實現大規模的關聯計算分析，可以全面闡述生命過程機制，挖掘生命過程特征及關聯特征。

3.結論

第2篇：生物醫學工程的前景范文

【關鍵詞】生物醫學工程；產業化；營銷理念

現代生物醫學工程崛起于20世紀60年代。隨著人工器官的概念正式被承認，并成為生物醫學工程的主要研究方向之一，生物醫學工程研究開始迅速拓展，研究方向日益增多，其研究內容正在逐漸擴展。有報告指出，生物醫學工程與物理科學已在過去的近半個世紀中推動了生物醫學領域的革命性進步并將繼續對醫學實踐產生重大影響。生物醫學工程作為一個充滿活力和前景的學科，已經在學術方向、研究內容和人才隊伍等諸多方面呈現出日漸繁榮的趨勢，我國已超過100多所院校設立有生物醫學工程專業。但筆者通過調研發現，生物醫學工程專業的學生在專業知識的學習上豐富扎實，關于營銷方面的認知卻非常少，畢業后愿意從事營銷工作的學生更是寥寥無幾。事實上，作為現代醫療器械生產技術創新和進步主要原動力的生物醫學工程非常需要營銷理念的支撐，從而推動生物醫學工程研究發展的科學化、市場化。

一、生物醫學工程學科的研究需要營銷理念

所謂營銷觀念要求企業一切計劃與策略應以消費者為中心，正確確定目標市場的需要與欲望，比競爭者更有效地提供目標市場所要求的滿足，貫徹“顧客至上”的原則，將管理重心放在善于發現和了解目標顧客的需要，并千方百計去滿足它，使顧客滿意。生物醫學工程學科研究主要包括生物力學、生物材料、組織工程、生物醫學影像、生物電子學等分支，其進步和發展對人類健康和生活質量的提高具有非常重要的意義，從根本上說是為了滿足人類社會的健康發展，那么人類疾病的預防、診斷、治療以及人體功能輔助和衛生保健都有哪些需求必須成為生物醫學工程研究的重心。

（一）在專業知識的傳授中增強營銷理念的引導

學習本身就是一個基于真實問題情景下的探索、學習和解決實際問題的過程，選擇適當、可行性強的題目促進學生的思考，因此，在傳授專業知識的同時，引入營銷思考模式，培養學生在已知的知識和經驗基礎上發現新知識，提高發掘潛在消費的意識，從而能夠深入探索，找到滿足潛在消費的研究途徑，實現學習科研的新突破。

（二）在專業知識學習的同時多引入社會實踐課程

學校知識的學習最終是為了服務社會，投入社會實踐，滿足社會的發展需求。作為科研型較強的學科同樣也離不開科研價值的實現，那么了解當下生物醫學工程發展情況應該成為學生必修的知識。例如我校生物醫學工程學生成立了生物醫學科學發展調研隊，在假期走訪附近的各個醫院和醫療器械公司，考察研究了不同等級醫院和市場上的醫療設備，從而對醫療設備有了全面立體的了解，認識到醫療設備對于病人的重要性。

（三）在專業知識的傳授中結合市場需求培養專業性人才

高校作為人才輸出的賣方，要重視市場需求研究，積極分析就業市場動態，預測社會對生物醫學工程人才的具體需求，建立科學的質量評價體系，根據市場反饋信息，設計和調整生物醫學工程專業人才的知識、能力和素質結構，加強實踐環節的設置比例，使理論和實踐教學有機結合，實現高等教育和社會的接軌，把生物醫學工程職業教育貫穿于教學的全過程，從而使學生盡早樹立職業發展意識，確定個人職業發展目標，主動提高自身技能，提高知識轉化率。

二、培養生物醫學工程專業學生就業營銷理念

中國生物醫學工程理事長樊瑜波在2012年世界醫學物理與生物醫學工程大會上說：“目前，我國醫療器械產業市場規模約4000億元，并以每年20%的速度遞增，是名符其實的朝陽產業?！蹦壳?，我國有生產類的醫療器械公司1.5萬家、營銷類的30多萬家，產業的飛速發展對專業人才需求旺盛。但愿意到公司發展的學生卻很少，愿意去從事營銷類行業的學生更是少之又少。因此，轉變生物醫學工程專業學生的就業觀念，培養和提高其營銷理念非常重要。

（一）在專業授課的基礎上增加國家政策信息和產業化發展現狀

據介紹，未來的三年內，中央將考慮支持基層醫療機構進行基本設備配備，加強省市縣三級疾控中心試驗能力建設、公共衛生專業防治機構建設和職業衛生防治機構建設，并配備必要設備；基層醫療衛生機構健康教育設備配置也被列入中央考慮項目內容，醫療衛生人才培養基地的設備建設也被納入考慮范圍。生物醫學工程是一門綜合了生物、醫學、工程學等學科的新興交叉學科，是現代醫學發展強大的推動力，小到血壓計、大到手術機器人，與百姓生活關系密切。

在當代世界經濟中，醫療器械是其中發展最快、最為活躍的工業門類之一。從世界醫療器械市場的分布來看，美國仍占主導地位，是世界醫療器械市場第一出口大國，也是其出口增長最快的七大產業之一?？梢灶A計，醫療器械產業將成為21世紀世界經濟的一個支柱性產業。在授課的內容上增加生物醫學工程產業化發展現狀，使學生多了解當下醫療器械發展現狀，使同學認識到產業化發展能夠不斷激勵生物醫學工程技術本身的高速發展，從而使得生物醫學工程學科能夠在產業化的發展中不斷提高和進步。

（二）在專業課教學中增加營銷實踐環節提高學生的營銷興趣度

筆者對2012年河南省醫藥衛生類大中專畢業生冬季雙向洽談會上招聘生物醫學工程專業用人單位信息作了簡要的統計，因為招聘會的醫藥衛生類限制，有百分之六十七以上的用人單位為醫院，其次為醫療科技有限公司，醫院以維修為主，醫療科技公司以營銷為主，而這兩種發展方向對學生的吸引力都不強。因此，作為培育生物醫學工程專業人才的基地加強學生在第二課堂例如到醫院實習、參與公司的營銷團隊進行實習學習顯得尤為重要。

要開展多種模式建立與用人單位暑期實習合作等項目，使學生將所學的基礎理論、基本知識和基本技能綜合運用于實踐，提高學生的實踐能力，培養學生具有開拓精神和創造才能。加強務實教育教學，專業的教學要與企業的實際生產過程相一致，職業技能訓練要適應行業企業勞動組織和技術發展需要，努力提高學生的職業素質和專業技能水平，使學生畢業時能夠達到技術和管理人員需要掌握的基本要求和技術工人上崗前應有的崗位規范要求，掌握直接從事某一種專業領域所必需的專業技術知識和操作技能。

生物醫學工程作為一門新興的學科，它的產業化發展已經顯現鋒芒，必將為未來醫學的快速發展帶來動力和希望。因此培養生物醫學工程專業人才刻不容緩。如何轉變生物醫學工程學生的就業觀念和發展眼光，增強該專業學生的營銷意識和營銷觀念必須成為我們關注的焦點之一，以培養出高素質的市場化專業化人才。

參考文獻：

[1]劉昌勝.生物醫學工程[M].上海：華東理工大學出版社，2012.

[2]國家自然科學基金委員會生命科學部.生物醫學工程學[M].北京：科學出版社，2012.

[3][美]菲利普·科特勒，凱文·萊恩·凱勒.營銷管理[M].北京：中國人民大學出版社，2012.

[4]吳健安.市場營銷學[M].北京：清華大學出版社，2010.

作者簡介：

第3篇：生物醫學工程的前景范文

根據《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》有關要求，為貫徹落實《生物產業發展“*”規劃》，促進我國生物產業持續、快速、健康發展，保障廣大人民群眾身體健康，國家發展改革委決定于20*－20*年組織實施生物醫學工程高技術產業化專項?，F將有關事項通知如下：

一、專項的主要內容

生物醫學工程是指綜合應用生命科學和工程科學的原理與方法，系統研究人體的結構、功能及生命現象，研發用于防病、治病的材料、植入器械、人工器官以及生物醫學信號檢測、圖像顯示和疾病診治裝置的總稱。專項根據我國生物醫學工程產業的技術發展基礎和特點，重點支持具有我國自主知識產權和國內外重大市場前景的生物醫學工程產品產業化項目，以及產業化相關技術開發及產業化重大技術支撐條件建設。專項支持的重點領域為：

（一）新型醫用植入器械及人工器官的產業化，包括：表面生物活化改性的人工關節；表面抗凝血、抗組織增生改性的血管支架、人工機械心瓣膜及其他介入治療器件；人工腎、人工肝等體外循環人工器官等。

（二）組織工程產品產業化，包括：組織工程骨、肌腱、血管、皮膚、角膜等組織工程產品。

（三）數字化醫學影像診斷設備和系統的產業化，包括：計算機斷層掃描系統（CT）、磁共振系統（MRI）、數字化X射線機、彩色超聲影像系統等。

（四）微創診療設備和新型腫瘤治療裝置的產業化，包括：新一代多品種內窺鏡、微型攝像及介入手術裝置、腫瘤物理治療設備等。

二、專項實施目標

通過實施專項，加快生物醫學工程高技術成果的產業化，形成一批生物醫學工程新產品，扭轉高端產品依賴進口局面，滿足廣大人民群眾醫療需要。培育和壯大生物醫學工程產業，扶持自有品牌，加速產業結構調整，提高中高檔產品比例，提高產業整體水平，提升產業在國際分工中的地位。培育具有較強國際競爭力的大型企業和企業集團，促進產業集聚式發展。引導、推動產業持續、快速發展，做大產業規模，促使我國生物醫學工程產業在2010年達到1000億元以上的規模。

三、專項實施的原則

為確保專項實施能夠取得應有的效果，在專項的組織實施過程中，重點把握以下原則：

（一）以市場為導向。面向提高廣大人民群眾醫療健康水平的重大需求，推進新型生物醫學工程產品、特別是已經具備一定技術基礎產品的產業化進程。

（二）鼓勵自主創新。著重推動具有我國自主知識產權和自有品牌產品的產業化；加速發展我國具有技術基礎和優勢的產業領域。

（三）促進產學研聯合。重點支持合作關系清晰、合作實體明確、合作任務落實的產學研合作項目。

（四）培育龍頭企業，促進產業集聚。重點扶持具有潛在國際競爭力的大型企業和企業集團，促進項目向國家生物產業基地集聚。

四、具體要求和進度安排

（一）專項項目應按照我委頒布的《國家高技術產業發展項目管理暫行辦法》（國家發展改革委令第43號），開展項目組織、資金申請報告編制和申報工作。

（二）主管部門要嚴格審查項目的產業化基礎和申報單位的建設條件。申報單位（包括技術依托單位）應是行業或區域有實力、影響力的大企業，應具備較強的技術開發、經營管理、資金籌集等方面的能力。

（三）項目需要提供有關部門出具的醫療器械或相關生產許可文件。項目應是近3年取得注冊證書的新產品，并在全國具有比較優勢。

（四）項目主管部門應對資金申請報告及相關附件（如銀行貸款承諾、自有資金證明、生產許可文件等）進行認真核實，并負責對其真實性予以確認。

第4篇：生物醫學工程的前景范文

關鍵詞：3D打??；生物醫學工程；發展現狀

前言

三維打?。═hree Dimension Printing，簡稱3DP）屬于一種快速成型（Rapid Prototyping，簡稱RP）技術，它由計算機輔助設計（CAD）數據通過成型設備以材料逐層堆積的方式實現實體成型?！叭S打印”在技術界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分層制造”等[1]。三維打印起源可追溯于上世紀八十年代，1984年查爾斯?赫爾發明了將數字資源打印成三維立體模型的技術，并于1986年成立了3D Systems公司，開發了第一臺商用立體光敏3D打印機，1988年，斯科特?克倫普發明了熔融沉積成型技術（FDM）并于1989年成立了Stratasys公司，隨后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先進的兩家3D打印公司。我國清華大學顏永年教授于1988開始研究3D打印成型技術，華中科技大學王運贛教授以及西安交通大學盧秉恒院士等，紛紛于上世紀90年代起就開始涉足3D打印成型技術的研究。

1998年，清華大學的顏永年教授又將3D打印成型技術引入生命科學領域，提出生物制造工程學科概念和框架，并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印設備，為制造科學提出了一個新的發展方向--生物制造。生物制造的一個重要手段即是生物3D打印。生物三維打印是以活細胞（living cells）、生物活性因子（proteins and bio-molecules）及生物材料 （biomaterials）為基本成形單元，設計制造具有生物活性的人工器官、植入物或細胞三維結構，是制造科學與生物醫學交叉融合的新興學科，它是目前3D打印技術研究的最前沿領域，也是3D打印技術中最具活力和發展前景的方向[2，3]。

1 3D打印技術的分類

目前比較典型的3D打印快速成形技術主要分為三種[4]：

1.1 粉末粘結3D打印光固化材料3D打印與熔融材料3D打印

粉末粘結3D打印是目前應用最為廣泛的3D打印技術，其工藝過程如下：首先，在工作平臺上均勻鋪灑單位厚度的粉末材料；其次，依據實體模型離散層面的數字信息將粘結劑噴射到粉末材料上，使粉末材料粘結，形成單位實體截面層；再次，將工作臺下降一個單位層厚；最后，重復第一步至第三步，逐層堆砌，形成三維打印產品。其存在缺點是，通過粉末粘連成形的零件精度和強度偏低，一般需要后續工藝提高其強度，但后續處理工藝會導致零件體積收縮，變形嚴重。

1.2 光固化3D打?。ü饷羧S打?。?/p>

該技術使用液態光敏樹脂作為原料制作零件模型，光敏材料三維打印成形基于噴射成形技術和光固化成形技術，噴頭沿X方向往復運動，根據零件的截面形狀，選擇性噴射光固化實體材料和光固化支撐材料形成截面輪廓，在紫外光照射下光固化材料邊打印邊固化，層層堆積至制件成形完畢。但其應用于骨骼類產品打印的主要缺點是，當前具有生物活性的骨骼類材料如羥基磷灰石，生物玻璃等材料自身不是光敏性材料，需與光敏材料混合使用，因此影響產品的生物活性在打印后將受到很大影響。

1.3 熔融材料3D打印成形

熔融材料三維打印成形基于熔融涂覆成形（FDM）專利技術，分別加熱兩種絲狀熱塑性材料至熔融態，根據零件截面形狀，選擇性涂覆實體材料和支撐材料形成截面輪廓，并迅速冷卻固化，層層堆積至制件成形完畢，其原理與光敏材料3D打印成形類似 [16]。目前熔融材料三維打印成形，可采用由磷灰石和骨骼所需的有機鹽配置而成的骨水泥，不需要額外添加紫外光照射固化所需的光敏介質，有利于保證材料后續的生物相容性和生物活性。但由于擠壓式噴頭的噴嘴處壓力大，容易造成阻塞現象，因此對噴嘴和材料漿料的粒徑要求較高。

除三維打印外，應用比較廣泛的商業化快速成形工藝還包括立體光刻成形（SLA）、選擇性激光燒結成形（SLS）堆疊、實體制造（LOM）、熔融堆積成形（FDM）等，但這些工藝大多需要配備價格昂貴的激光輔助系統，且成型工藝實質上還是類似于上述三種材料疊加-固化技術。因此，三維打印技術被認為是最具生命力的快速成形技術，發展潛力巨大，在醫學中的應用前景廣闊，其推廣應用將對傳統的醫療產品生產模式帶來顛覆性的影響。

2 三維仿生重構建模技術的發展

基于醫學圖像的三維重構建模技術是生物3D打印技術的重要研究內容之一。3D打印生物構件的實現首先需要在計算機環境下有效重構和建模，生成可用于驅動打印噴頭的指令數據進而操控成型設備實現產品成型。隨著醫學影像技術的發展，人體組織的二維斷層圖像數據可以方便地獲取以進行醫學診斷和治療。但是，二維斷層圖像只是表達了某一截面的解剖信息，醫生可以憑經驗由多幅二維圖像去估計病灶的大小及形狀，“構思”病灶與其周圍組織的三維幾何關系，可三維打印設備卻無法根據這些斷點數據進行立體三維成型，因此，基于醫學圖像的三維重構建模技術是生物3D打印技術的重要前驅步驟。

由于CT或MRI等檢測設備掃描得到的二維圖像信息不能直接用于快速成型，只有通過專用軟件將二維斷層圖像序列重建為三維虛擬模型，并生成為快速成型機可以接受的STL（Stereo Lithography）格式圖形文件，才能最終制造出生物產品三維實體模型。近十多年來，歐美等發達國家的科研機構對于醫學圖像三維重建的研究十分活躍，其技術水平正從后處理向實時跟蹤和交互處理發展，并且已經將超級計算機、光纖高速網、高性能工作站和虛擬現實結合起來，代表著這一技術領域未來的發展方向。

在市場應用領域，國外已經研制了三維醫學影像處理的商品化系統，其中，比較典型的有比利時Materialise公司的Mimics、美國Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在國內，中國科學院自動化研究所醫學影像研究室自主開發的3D Med是基于普通微機的三維醫學影像處理與分析系統，系統能夠接收CT、MRI等主要醫療影像設備的圖像數據，具有數據獲取、數據管理、二維讀片、距離測量、圖像分割以及三維重建等功能。清華大學計算機系研發的人體斷面解剖圖像三維重構系統能給外科手術中的影像診斷提供一定的參考。中國科技大學在應用Delphi開發三維重構軟件的研究上取得了很好的成果。國內企業也研發了一些三維醫學影像處理系統。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高級圖像處理軟件”于2005年4月投入市場。它能對二維醫學圖像進行快速的三維重建，并能對臨床影像的數據進行科學有效的可視化和智能化挖掘和處理，為臨床提供更多有價值的信息。但目前國外優秀軟件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的價格非常昂貴，且其技術嚴格保密。國內的產品大多沒有自主知識產權和成熟的商業應用模式。

3 3D打印技術在生物醫學工程中的應用

3D打印技術在生物醫學工程中應用廣泛，其應用領域大致包括：體外器官模型、仿生模型制造；手術導板、假肢設計；個性化植入體制造；組織工程支架制造；生物活體器件構建以及器官打印；藥物篩選生物模型等。如圖1所示為3D打印在生物醫學工程中的各種應用情況[5-7]。

3.1 體外器官模型、仿生模型制造。該類應用主要用于醫療診斷和外科手術策劃，它能有效地提高診斷和手術水平，縮短時間、節省費用。便于醫生、患者之間的溝通，為診斷和治療提供了直觀、能觸摸的信息，從而使手術者之間、醫生和病人之間的交流更加方便。

3.2 手術導板、假肢設計。該類應用便于訂制精確的個性化假體，實現個性化醫療需求。根據患者缺損組織數據量身訂制的假肢，可提高假肢設計的精確性，提高手術精確度，確?；颊叩墓δ芑謴?，減少患者的痛苦。

3.3 個性化植入體制造。人體許多部位的受損組織，需要個性化定制。如人類面部頜骨（包括上下頜骨） 形態復雜， 極富個性特征， 形成了個體間千差萬別的面貌特點。人類的頭顱骨，需要準確與顱內大腦等軟組織精確匹配扣合，人體的下肢骨、脊柱骨等會嚴重影響患者今后的步態及功能恢復。因此這類修復體可通過3D打印技術實現個性化訂制和精確 “克隆”受損組織部位和形狀。

3.4 組織工程支架制造。如通過3D打印技術設計和制備具有與天然骨類似的材料組分和三維貫通微孔結構，使之高度仿生天然骨組織結構和形態學特征，賦予組織工程支架高度的生物活性和骨修復能力。

3.5 生物活體器件構建以及器官打印。此方面的應用大多涉及活體細胞的生物3D打印技術。細胞三維結構體的3D構建可以通過活細胞及其外基質材料的打印構建活體生物器件。如英國赫瑞瓦特大學和一家干細胞技術公司合作，首次將3D打印拓展到人類胚胎干細胞范圍。這一突破使得利用人類胚胎干細胞來“打造”移植用人體組織和器官成為可能。美國康奈爾大學研究人員最近在其發表的研究論文中稱，他們利用牛耳細胞在3D打印機中打印出人造耳朵，可以用于先天畸形兒童的器官移植。

3.6 藥物篩選生物模型。藥物篩選指的是采用適當的方法，對可能作為藥物使用的物質（采樣）進行生物活性、藥理作用及藥用價值的評估過程。作為篩選，需要對不同化合物的生理活性做大規模橫向比較，因此有研究人員指出通過3D打印技術，精確設計仿生組織藥物病理作用模型，可以使人們開在短時間內大規模高通量篩選新型高效藥物。最近，四川大學聯合加州大學圣地亞哥分校等科研機構，通過3D打印技術設計了一款肝組織仿生結構藥物解毒模型（如圖1-c），該研究成果發表在最近一期的Nature Communications上，受到3D打印研究領域的廣泛關注。

3D打印在生物醫學工程中應用：（a）3D打印磷酸鈣骨組織工程支架； （b）3D打印細胞、活體器官構件；（c）3D打印肝組織仿生結構藥物解毒模型。

4 結束語

三維打印技術正處在蓬勃興起的階段，3D打印技術在生物醫學工程中得到了廣泛的應用，其應用以及發展現狀表明：3D打印在體外器官模型、組織工程與再生醫學、個性化醫療以及新藥研發等方面展現出廣闊的應用前景。抓住生物材料及植入器械的三維打印技術新一輪發展浪潮，發展我國生物三維打印技術，對發展我國生物材料醫療器械產業步入國際先進水平具有十分重要的意義。

參考文獻

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第5篇：生物醫學工程的前景范文

關鍵詞 醫工理交叉基金 醫工理結合 臨床需求 產業化 科研管理

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A

Explore Scientific Research Management for the Medical-engineering Cross Projects in University

ZHOU Jing, LV Fenglin, WU Xueping

(Office of scientific R&D, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240)

Abstract In this paper, focused on the macro strategy of creating world-class university, a strong impetus for the combination of medical engineering research and improvement of scientific research management, investigate the establishment and management model of medical-engineering cross fund. Based on the great requirement, cooperation and development for the combination of medical and engineering, this paper states the achievements and problems. At the same time, this paper supplies the proper proposes which can be wished to push on the development and management for the combination of medical and engineering efficiently.

Key words medical-engineering cross fund; medical-engineering combination; clinical needs;industrialization; scientific research management

0 引言

科技的發展推動社會的進步與變革，學科間的相互交叉與滲透成為了科技發展的新方向和新生力量，如生物醫學工程的發展，將生物醫學與工程學的科學研究、應用需求緊密結合，促其二者相輔相成、相互推動。隨著現代醫學向著綜合化、社會化和技術化的研究趨勢發展，一方面，醫學與其它學科的相互滲透成為必然，出現了醫學與理學、工學、文學的結合；另一方面，臨床器械、醫療設備的發展顯示出了對理工學科的迫切需求。美國的生物醫學工程得到了快速成長和發展，擴展生物醫學研究的基礎，發展各學科間交叉的方法，建立與物理學家、數學家和生物醫學工程師的通力合作，從基礎研究到轉化研究；從臨床治療到衛生保健；從功能基因組學的研究到生物材料的研發；從生物信息學的進步到醫療器械的開發；從生物電磁學到器官水平上的成像；從基因圖譜到康復醫學等等，無不彰顯醫學與理工學科相互交叉、融合、滲透的必要性。與此同時，在醫學與理工學科交叉融合的進程中，也面臨著種種挑戰與創新，畢竟醫學與理工學科大相徑庭，其顯著的差別在于四個不同的層次上：學科內容的不同、方法論的不同、認識論的不同和科研價值觀的不同，致使醫學與理工學科的合作也需要克服重重障礙。因此，醫學與理工學科的交叉融合既是機遇，又是挑戰。

目前國內的醫學發展中，自行生產的醫療器械遠不能滿足臨床需求的矛盾已日益凸顯，加強、加深醫學與理工學科的合作已成為當務之急。高校作為國家科技研究與發展的中堅力量，尤其是綜合型高校，同時具備醫學和理工學科的雙方面優勢，積極組織開展醫工、醫理的合作研究更是重要之舉。在學校大力推進醫工理結合的科研進程中，如何管理，如何充分調動起醫工理結合研究的積極性，如何有效推動醫工理的科研發展，如何將醫工理的交叉融合落到實處，成為了學校在管理醫工理科研項目過程中至關重要且需要不斷思考和完善的問題。既要認識到醫學與理工學科間的迥異差別，又要清楚醫學研究與理工科前沿技術的相互需求，在管理醫工理交叉科研項目中，既要借鑒其它類科研項目成功有序的管理經驗，又要形成適宜其發展的獨特的管理模式。真正做到醫學與理工學科間的強強聯合，共同攻關；交叉融合，優勢互補；相互推動，共創佳績。

1 醫工理交叉基金的管理模式

1.1 研討科研需求 制定項目指南

針對促進學校醫工理學科的融合，提高學校醫工理交叉領域的技術創新能力，培養一批在醫工交叉學科的優秀科研人才，為進一步培育和孵化具有競爭國家重點科技項目和國際競爭力的前沿科研項目奠定基礎。學校以醫工理交叉基金的啟動為主線，通過科研項目帶動，有效組織和整合醫工理學科資源。例如，首先邀請各學科領域的專家和領軍人才探討科研需求和未來發展方向，制定項目指南，確定項目的主要資助方向；其次，專家與科研管理人員一起探討項目的申報要求和申請條件，針對主要資助方向，形成引導類的重大、重點項目和自由選題類的面上項目等，再依據項目要求，制定不同需要的申請條件，旨在涵蓋重點研究方向，涉及不同年齡層次的科研人員，體現醫工、醫理、醫管等學科的交叉，從人員合作、科研合作等各方面促進醫工理的交叉融合與發展，形成系統、規范的項目申報指南。

1.2 自找合作伙伴 專家評審遴選

在項目的申報過程中，鼓勵各附屬醫院、醫學院、各理工科院系的教師、醫生、科研人員，根據自己的科研專長、研究興趣、參照項目指南，自己尋找志同道合的合作伙伴，通過溝通交流，相互了解、學習，形成科研思路與臨床試驗相結合的合作團隊，共同撰寫項目申報書。例如醫療器械的開發，臨床醫生可以與機械動力方向的教授進行合作；超聲圖像的改進可以與電子、軟件方面的專家合作等等。然后，科研管理部門會根據申報書的研究方向進行匯總、分類后組織醫工理學科領域的專家進行項目的評審與遴選，由合作的雙方共同進行答辯。專家小組依據科研需求優先、雙方優勢聯合、具備科研潛力、結合臨床實際、具有產業化前景的原則遴選和審批。

1.3 實地考察調研 進行項目的全過程管理 探索質量管理體系

學校特設立醫工理交叉項目旨在促進強強學科的優勢聯合并順應科技發展的需要，因此對醫工理項目的管理需要效率與質量兼顧，需要對執行過程中的各個環節進行規范、有效的監督、管理和引導。學校設立醫工推進辦，協同科研管理部門定期對各附屬醫院進行實地考察，聽取醫工結合過程中存在的問題、需求和想法，既能走近科研人員，又能近距離了解到他們在彼此合作中以及在學科交叉間出現的各類問題。在項目執行過程中，設計表格，進行中期檢查，對完成進遲緩的項目進行督促；在項目完成后，統計進行結題驗收，組織專家對各項目的完成情況予以打分評價，采取對完成優秀的項目進行適當的鼓勵支持，對未達標的項目進行警告和督促。并在此基礎上發現具有研究潛力的種子項目，進行孵化、培育。

2 醫工理交叉項目管理中的問題探討

2.1 管理中遇到的問題

（1）醫工理的實質性融合不到位。由于醫學和理工學科存在著根本上的差別，學科方向迥然不同，雙方不熟悉更不了解對方的知識和技術。在相互合作的過程中不能很好的了解對方的知識背景和研究需求，會造成合作主動性的缺乏，存在溝通上的障礙，甚至容易出現雙方研究結果的相互脫節，導致醫學與理工學科難于實現真正的融合，仍然不能夠很好的解決臨床需求。

（2）需強化對成果的臨床應用性、產業化前景的關注。醫工理結合的最重要的目標之一是運用理工科的技術手段解決臨床需求，因為需要在結合的同時強化成果的產業化發展，否則，目標仍未能實現。在實際的合作中，由于缺乏合作基礎，學科之間的共識不足，理工科對醫學的臨床問題認識也不全面，研究的成果不能很好的對接臨床需求，因此，也會造成難以產業化的癥結。

（3）醫工理交叉過程中對交叉人才培養的推動力不夠。醫工理結合過程中，培養交叉型人才也是至關重要的一環，使之具備多學科知識背景，能夠更好的利用理工科知識解決醫學問題，完善臨床需求。目前，理工科學院與醫學院及各附屬醫院，對此方面的關注程度有待提升，尚未制定相關的政策，使之成為培養交叉型人才的有力推手。

2.2 對策及推進辦法

（1）建立互動平臺，科研信息共享。加強學科間的溝通與交流，例如定期開展雙方的學術交流沙龍，設立專門的網頁進行信息共享，并且教務處和研究生院相互配合，推動在醫院開設理工類課程，在理工科院系適當開設臨床醫學課程等。既促進對雙方研究領域的認識，加深對各方研究中的空白和需求的理解，又有利于擴大開展合作研究。

（2）整合優勢資源，發掘科研潛力。充分發揮理工科院系的傳統優勢和醫科的臨床優勢，提倡“理工科的研究提品樣品，醫院提供臨場試驗”的研發合作，加大力度推進醫療設備、器械、材料、醫用軟件（如三維導航軟件）等方面的合作研究，研發具有臨床應用價值的產品。同時學校成立MED-X研究院，作為凝聚醫工結合力量的橋梁和紐帶，牽頭推動形成醫工理合作的大團隊，培育具有科研潛力、具備產業化前景的大項目。

（3）完善管理體制，強化人才培養。建立健全的管理體制、形成高效的管理模式，有的放矢、目標明確，以醫工理的實質性融合為目標，以科研項目的合作為切入點，聚焦相互的合作、發展與推動，從交叉型人才培養、加強互動為抓手，逐步擴大融合、整合優勢資源，鼓勵廣泛參與，形成大跨度、大團隊式的交叉研究，真正通過理工學科的知識體系和技術研發實現醫學臨床需求的解決。如醫學院實施“4+4”模式的研究生招生，即招收具有理工科背景的本科生進行醫學博士的培養，著力培養醫工知識相互融合的交叉型人才。

3 醫工理交叉科研管理的發展與展望

醫學與工程的結合推動了學科的進步與醫療器械事業的發展。由于醫療檢測設備、醫療器械的迅速革新及臨床醫學、再生醫學、轉化醫學的快速發展，醫學迫切需要相關的理學、工學學科的技術支撐，實現醫工理學科的融合是未來臨床醫學發展的必然趨勢。

在推動醫工結合的科研發展中，更要完善從科研項目的申報立項到過程監督的管理流程，形成規范的管理機制、建立起有效的管理模式，為實現醫學與理工學科結合的觀念創新、醫工合作科研的體制創新和醫工科研管理的過程創新奠定堅實基礎。

參考文獻

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第6篇：生物醫學工程的前景范文



關鍵詞：納米材料生物醫學應用

1應用于生物醫學中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨特的孔狀結構［1］，利用這一結構特性，將藥物儲存在碳納米管中并通過一定的機制激發藥物的釋放，使可控藥物變為現實。此外，碳納米管還可用于復合材料的增強劑、電子探針（如觀察蛋白質結構的AFM探針等）或顯示針尖和場發射。納米碳纖維通常是以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873K～1473K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫學領域中有廣泛的應用前景。類金剛石碳（簡稱DLC）是一種具有大量金剛石結構C—C鍵的碳氫聚合物，可以通過等離子體或離子束技術沉積在物體的表面形成納米結構的薄膜，具有優秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對纖維蛋白原的吸附程度降低，對白蛋白的吸附增強，血管內膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫學方面有重要的應用價值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微粒或高分子超微粒，粒徑尺度在1nm～1000nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩定性和優異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復合材料

目前，研究和開發無機—無機、有機—無機、有機—有機及生物活性—非生物活性的納米結構復合材料是獲得性能優異的新一代功能復合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復和移植等許多方面具有廣闊的應用前景。國外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細胞，有效抑制腫瘤生長，而對正常細胞組織絲毫無損，這一研究成果引起國際的關注。北京醫科大學等權威機構通過生物學試驗證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細胞。

此外，在臨床醫學中，具有較高應用價值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫學應用中的前景

2.1用納米材料進行細胞分離

利用納米復合體性能穩定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應的特性進行細胞分離在醫療臨床診斷上有廣闊的應用前景。20世紀80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細胞很快分離出來。目前，生物芯片材料已成功運用于單細胞分離、基因突變分析、基因擴增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細胞內部信號的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫院、挪威工科大學和美國噴氣推進研究所利用納米磁性粒子成功地進行了人體骨骼液中癌細胞的分離來治療病患者［6］。美國科學家正在研究用這種技術在腫瘤早期的血液中檢查癌細胞，實現癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進行細胞內部染色

比利時的DeMey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3nm～40nm），將金納米粒子與預先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對細胞和骨骼內組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復合物。借助復合粒子分別與細胞內各種器官和骨骼系統結合而形成的復合物，在白光或單色光照射下呈現某種特征顏色（如10nm的金粒子在光學顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標簽，為提高細胞內組織分辨率提供了各種急需的染色技術。

2.3納米材料在醫藥方面的應用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來說，血液中紅血球的大小為6000nm～9000nm，一般細菌的長度為2000nm～3000nm［7］，引起人體發病的病毒尺寸為80nm～100nm，而納米包覆體尺寸約30nm［8］，細胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進行局部的定向治療等。專利和文獻資料的統計分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場的引導下集中于病患部位，進行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進行免疫學的間接凝聚實驗，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對全身的作用。如美國麻省理工學院的科學家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎，能長時間配選精確劑量藥物的藥物投送系統，并已被批準用于人體。近年來生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質、多肽、基因等活性物質的口服釋放載體方面具有廣闊的應用前景。藥物納米載體技術將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來變革。

2.3.2納米抗菌藥及創傷敷料

Ag+可使細胞膜上蛋白失去活性從而殺死細菌，添加納米銀粒子制成的醫用敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細胞會“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫藥家能改變細胞基因，因而納米生化材料最有前景的應用是基因藥物的開發。德國柏林醫療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細胞部位完全被磁場封閉，通電加熱時溫度達到47℃，慢慢殺死癌細胞。這種方法已在老鼠身上進行的實驗中獲得了初步成功［11］。美國密歇根大學正在研制一種僅20nm的微型智能炸彈，能夠通過識別癌細胞化學特征攻擊癌細胞，甚至可鉆入單個細胞內將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學家利用納米材料，開發出一種可測人或動物體內物質的新技術?？蒲腥藛T使用的是一種納米級微粒子，它可以同人或動物體內的物質反應產生光，研究人員用深入血管的光導纖維來檢測反應所產生的光，經光譜分析就可以了解是何種物質及其特性和狀態，初步實驗已成功地檢測出放進溶液中的神經傳達物質乙酰膽堿。利用這一技術可以辨別身體內物質的特性，可以用來檢測神經傳遞信號物質和測量人體內的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應用

納米材料在生物醫學領域的應用相當廣泛，除上面所述內容外還有如基因治療、細胞移植、人造皮膚和血管以及實現人工移植動物器官的可能。

目前，首次提出納米醫學的科學家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹形分子的多聚物作為DNA導入細胞的有效載體，在大鼠實驗中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學的設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人。納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內容，第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合體，這種納米機器人可注入人體血管內，進行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細胞，監視體內的病變等）［12］；還可以用來進行人體器官的修復工作，比如作整容手術、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機體正常運行或使引起癌癥的DNA突變發生逆轉從而延長人的壽命。將由硅晶片制成的存儲器（ROM）微型設備植入大腦中，與神經通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經性疾病。第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細胞。第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。這種納米機器人一旦問世將徹底改變人類的勞動和生活方式。

瑞典正在用多層聚合物和黃金制成醫用微型機器人，目前實驗已進入能讓機器人撿起和移動肉眼看不見的玻璃珠的階段［13］。

納米材料所展示出的優異性能預示著它在生物醫學工程領域，尤其在組織工程支架、人工器官材料、介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液凈化、生物大分子分離等眾多方面具有廣泛的和誘人的應用前景。隨著納米技術在醫學領域中的應用，臨床醫療將變得節奏更快，效率更高，診斷檢查更準確，治療更有效。

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第7篇：生物醫學工程的前景范文

    藥物的可控釋放可克服傳統通過口服或注射藥物引起的血藥濃度波動大等缺點,因此,控制藥物釋放的最優化方法一直處于不斷的探索中。目前,常見的藥物載體通常選用生物相容性和安全性都較好的聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、導電聚合物等。其中,導電聚合物包裹藥物并通過電化學刺激進行可控釋放,這種方法由于具備一些優異的特性而引起關注,如制備相對簡單、藥物釋放可控,藥物可隨聚合物在不同的pH、溫度、電荷等條件下結構發生變化而釋放,等等。迄今為止,經導電聚合物包裹并通過電化學刺激實現有控釋放的藥物包括治療性蛋白質,主要有神經營養因子[4-6]、地塞米松[7]、肝磷脂[8]等。導電聚合物包裹藥物的方式及包裹藥物的種類現都處于不斷探索及試驗階段,早期的研究多是利用導電聚合物固有的氧化還原作用來包裹藥物并實現藥物的可控釋放[9],近年來的研究是采用導電聚合物納米管來控制藥物釋放,先采用生物可降解的高分子材料聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)納米纖維包裹藥物(如地塞米松等),然后在包裹有藥物的PLGA納米纖維的外層聚合生成PEDOT納米管,隨PLGA納米纖維的生物降解,PLGA包裹的藥物仍在PEDOT納米管內,最終PEDOT的電化學特性決定了包裹的藥物可有控釋放出來[10],如圖2所示[11]。導電聚合物應用于藥物釋放系統的前景應該是廣闊的,有望在腫瘤及心腦血管疾病治療中起到重要的作用。但目前仍存在一些不利因素,如大多數導電聚合物的水溶性較差,限制了其在藥物釋放系統中的應用。

    2應用于生物效應器

    導電聚合物從絕緣態轉變成導電態,需要從其分子鏈中遷移出或導入電子,這種電子遷移的過程稱為“摻雜”。導電聚合物的摻雜、去摻雜與聚合物中的電子和離子的轉移有關。伴隨著離子的摻雜和去摻雜,對應的是導電聚合物的體積改變(膨脹或收縮),離子摻雜過程會引起導電聚合物的體積增大,離子釋放過程引起導電聚合物的體積縮小。生物效應器是指可產生機械動力的一些生物設備或裝置。導電聚合物在電化學刺激下發生離子的摻雜、去摻雜及引起導電聚合物體積改變的特性,可以應用于生物效應器上,如用于構建人工肌肉[12-14]。人工肌肉的構建原理是:3層復合材料,其中內外兩層為導電聚合物材料,中間層為非導電材料,內外兩層處于相反的離子轉移狀態,如內層處于離子的摻雜狀態,外層則處于去摻雜狀態。這樣,內層的摻雜致使內層的導電聚合物體積增大,同時外層的去摻雜使外層的體積縮小,內外兩層產生的機械力量方向一致,其共同作用使整個3層復合材料向外層彎曲,模擬了生物系統中的肌肉收縮,如圖3所示。導電聚合物構建的人工肌有的特點是:可通過電子轉移控制、驅動電壓低、伸縮率大、伸縮率可控、對溫度沒有特別要求,可以在室溫或人體生理溫度下進行、易于合成、重量輕、可在溶液或體液中進行,等等,這些優異特性都決定了導電聚合物是構建人工肌肉較理想的材料。目前,聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)、PPy-PANI復合材料以及這些導電聚合物與碳納米管組成的復合材料,如PPy-碳納米管復合材料、PANI-碳納米管復合材料及PPy-PANI-碳納米管復合材料等都應用到了人工肌肉的構建中[15-16]。在這些材料構建的人工肌肉中,PPy-PANI復合材料構建的人工肌肉每次循環產生的機械動能最大[17-18]。

    3應用于組織工程

    導電聚合物應用于組織工程領域,是和導電聚合物具備良好的導電性、氧化還原性、三維立體結構及表面形貌等特性密不可分的,但更為關鍵的是其具備良好的生物相容性。將PC-12細胞培養在聚吡咯(PPy)薄膜上,長時間(達96h)電流(1mA)刺激PPy,沒有觀察到明顯的細胞毒性[19]。最近的研究進一步表明,PPy和PEDOT不論是薄膜還是納米管形貌,和培養的神經細胞之間的生物相容性好[7]。目前,導電聚合物應用于組織工程領域主要體現在神經工程領域。神經工程中的電極通常是由金、鉑等金屬材料或鍍金、鍍鉑的硅基材料做成的,這些電極植入神經組織后,其傳導神經電信號的功能將逐漸消退,甚至完全喪失。究其原因,是因為堅硬的金屬材料和柔軟的神經組織之間的機械模量的巨大差異,神經組織對植入金屬材料的免疫反應產生大量的膠質疤痕,最終使植入電極周圍有功能的神經細胞數量明顯減少。采用導電聚合物包裹或修飾神經電極,對改善神經電極電信號的傳導功能起到了重要作用。其作用的機理是:生物相容性較好的導電聚合物在堅硬的金屬電極表面和柔軟的神經組織之間建立了一個機械強度的緩沖區域,降低了神經組織的免疫反應,增加了電極的表面面積,降低了電荷傳導的電阻,使神經電信號傳導的信噪比大大增強。另外,穩定的氧化還原特性可以使導電聚合物在修飾神經電極的同時,還能包裹藥物或大分子物質,如地塞米松、細胞黏附分子、神經生長因子等。這些藥物或大分子物質的釋放,無疑能使導電聚合物包裹的電極不僅具有增強神經電信號的檢測和傳導功能,而且還具有抗免疫、促進神經生長和康復的功能[2-3,20-21]。已有的研究表明,應用于神經工程中的導電聚合物主要是PPy和PEDOT。

    4應用于生物傳感器

    生物傳感器是由固定化的生物物質(如酶、蛋白質、抗原、抗體、生物膜等)作為敏感元件與適當的化學信號換能器組成的生物電化學分析系統。導電聚合物具有良好的導電性能,可作為分子導線,使電子在生物活性分子和電極間直接傳遞,是構成生物傳感器一種較好的材料[22-23]。生物傳感器領域中最常用的導電聚合物是聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩。目前,采用導電聚合物構建的生物傳感器已廣泛應用于很多領域,如醫療衛生中的醫學診斷、環境監控及食品分析等方面[24]。在醫學診斷方面,基于導電聚合物制備的生物傳感器可以檢測血糖、尿素、乳酸及膽固醇等;固定有DNA分子的導電聚合物制備的DNA傳感器,可檢測一些遺傳性疾病、病原菌感染,以及分子生物學實驗中的cDNA克隆篩選等;導電聚合物制備的免疫傳感器可以用來監測有機氯殺蟲劑及除草劑,甚至包括一些細菌。已有相關的綜述闡述了導電聚合物在生物傳感器中的應用[25-26],在此不再贅述。值得特別一提的是,導電聚合物因具備良好的生物相容性,因此特別適合在活體條件下進行生物傳感,如將導電聚合物制備的生物傳感器應用于活體生物體液內藥物及機體代謝產物的連續檢測[27]。導電聚合物屬于智能材料體系,不但可以作為智能器件材料應用于生物傳感器,而且可廣泛地應用于傳感、驅動、顯示及信息儲存等方面。綜上所述,導電聚合物在生物醫學工程領域應用廣泛,但不同導電聚合物性質上的差異又決定了它們的應用各有所側重。其中,幾種主要導電聚合物的性質和應用。

第8篇：生物醫學工程的前景范文

關鍵詞：成都市；生物醫藥產業；政策建議

一、生物醫藥產業概述

（一）生物醫藥產業定義。目前，生物醫藥產業尚無統一的界定標準，一般意義講，它是指運用生物技術從事藥品、設備生產和提供相關服務企業的集合，主要包括生物制藥和生物醫學工程兩方面內容。生物制藥產業主要包括生物技術藥、化學制藥和中藥制藥等領域，其中中藥制藥是我國獨具特色的生物制藥子產業。生物醫學工程產業是指運用生物醫學工程技術進行產品開發、設計與生產的產業，主要包括生物醫用材料及植入器械、診斷試劑以及高新技術診療設備及系統等。

（二）生物醫藥產業特征。首先，生物醫藥產業具有“三高一長”的特征。生物醫藥產業是資本與技術高度密集型產業，具有高投入、高風險、高回報、長周期等特征。生物制藥是一個投入相當大的產業，主要用于新產品的研究開發及醫藥廠房和設備儀器方面。新藥的研發周期很長，從化合物篩選、臨床前研究、各期臨床試驗到批準上市往往需要10-15年時間，而且風險很大，成功率僅在百萬分之一，開發過程中一旦出錯，都可能導致項目失敗。但若研發成功也有著驚人的高回報。

其次，生物醫藥產業具有行業周期較弱的特點。醫藥產業與生命科學密切相關，很難說存在成熟期，是永遠成長和發展的產業。醫藥產品與服務是人類生存的必需品，有不可替代性和廣泛的剛性需求，因此，生物醫藥產業的發展與經濟景氣程度的關聯度較低，具有超強的抗經濟危機能力。在歷次的經濟衰退期，包括2008年的全球金融危機中，美國納斯達克醫藥類股票及標準普爾保健指數均有不錯的表現。

再次，生物醫藥產業高度依賴研發資源服務。與IT等高新技術產業不同，生物醫藥產業在研發階段更依賴基礎科學研究，研發團隊需要在產業化的不同階段適時引入在技術評估、資本運作、市場營銷等多種創新要素，加速成果轉化。

二、生物醫藥產業鏈條分析

（一）生物技術藥。上游：主要包括生物制品原材料和研發服務，有研發服務投入大、風險高、附加值高等特點，原材料生物制品制備領域成本相對較低，血液制品行業由于血漿資源的稀缺性較高，平均毛利率達10-15%；中游：主要包括基因工程藥物、單抗藥物、疫苗、血液制品等藥品的制造，制造環節科技含量與附加值較高，行業平均毛利率30%；下游：醫藥流通及服務環節，由于進入門檻較低，毛利率在5―8%。

（二）化學藥。上游：主要包括化工原料供應和化合物篩選，藥用輔料及包材的供應；中游：主要包括化學原料藥與藥物制劑的制造，化學合成藥產業中，大宗原料市場趨于飽和，毛利率低，特色原料藥和制劑藥增長速度較快，而且附加值高，特色原料藥和制劑產品的毛利率通常分別在50%、40%左右，化學合成新藥作為新產品，往往具有較高的附加值；下游：包括化學藥物流通及服務。

（三）現代中藥。上游：主要包括中藥材種植（養殖）、新藥研發，毛利率較高，達40%；中游：主要包括飲片炮制、配方顆粒加工、中成藥制造和植物提取物制造，其中中藥飲片加工行業毛利率約為30%，中成藥制造毛利率約為35%，配方顆粒毛利率達45%；下游：包括中藥材流通及服務。

三、國內生物醫藥產業發展現狀

近年來，在人口老齡化及經濟發展的雙重因素作用下，我國藥品市場高速擴容，2002～2012年，我國醫藥工業總產值的復合增長速度達到22.3%。目前，我國已成為世界第一大原料藥生產和出口國，世界第二大OTC藥物市場，世界第三大藥品市場。2012年，我國藥品市場規模達到9261億元，醫藥產業總產值達到 18147.9億元；預計到2020年，我國藥品市場規模將以年均12%的增速繼續擴容，到2020年市場規模將達到2.3萬億元。第一，從市場格局來說，我國正形成中藥、化學藥、生物藥三足鼎立的市場格局；第二，從各類藥品市場份額來看，西藥是藥品市場的主體，中成藥約貢獻20%以上，特別是在小醫院、基層醫療和零售；第三，從產業布局來看，生物醫藥“三高一長”的產業特點要求產業向經濟發達地區集聚、向專業智力密集區集聚、向園區集聚。目前我國生物醫藥產業初步形成了以長三角、環渤海為核心的集群發展態勢?！笆濉逼陂g，我國生物醫藥產業仍將進一步集聚于東部沿海地區科研院所集中和創新能力較強的省份，以及少數中西部的中心城市，區域發展不平衡有進一步強化的趨勢。其中，研發要素將進一步向上海、北京集聚；此外，西部地區的四川成都、重慶已經具備良好的產業基礎，成渝經濟圈在生物醫學工程領域創新活躍，是西部地區重要的生物醫藥成果轉化基地。

四、成都市生物醫藥產業發展現狀

成都具有良好的生物醫藥產業基礎，在生物制藥、現代中藥、生物醫藥材料等領域實力較為雄厚，擁有科倫、地奧等一批優勢企業?，F代中藥、疫苗、血液制品、大輸液產品的技術研發水平處于國內領先地位。近年來，成都生物醫藥產業增長顯著，年主營收入增速保持在20%以上。2012 年，全市共有生物醫藥企業600多家，其中規模以上209家，實現主營業務收入314億元，占全市規模以上工業比重4.1%；實現利稅65億元，同比增長18.6%。

從政府區域規劃角度看，成都市生物醫藥產業發展前景是可觀的，但是不可否認，當前成都市生物醫藥產業的發展仍面臨著不小的問題與挑戰。主要是以下幾個方面。第一，企業競爭力不強，盡管成都市高新區內聚集了200余家生物醫藥企業，但尚無真正核心的龍頭企業；第二，產業高端化不足。成都市生物醫藥企業大多處于化學藥仿制生產、中藥復方生產等產業鏈低端位置，在藥物研發試制、藥品檢測與鑒定、知識產權服務等高端環節仍舊較為缺失；第三，產業同質化競爭較為激烈。由于生物醫藥產業的高技術、高資本投入的產業特征，因而對于地域、能源、交通等因素要求不高。成都市內各個區域均有生物醫藥企業分布，導致企業同質化競爭明顯，更易造成企業間的惡性競爭；第四，產業機構亟待升級。成都市大部分企業研發創新不足，產學研合作也較為缺乏，導致一些研發成果產業化較慢，一些關鍵性產業化技術長期沒有突破，制約了產業向高技術、高附加值的下游深加工產品領域延伸，產品更新換代緩慢。

五、成都市生物醫藥產業發展對策建議

（一）明確發展思路，加強產業招商引資。要明確思路，將生物醫藥產業作為成都市重點主導產業進行重點扶持和培育。加強產業研究，充分發成都市在我國西部地區的區位、資源優勢，重點支持和發展成都市相關區域具有比較優勢或能實現突破性發展的產業領域。同時，要把“招商選資”作為成都市生物醫藥產業發展的一項長期工作。利用好國際產業鏈分工和產業外包轉移契機，“導入招商”與“存量招商”并舉，引進一批產業高端和產業鏈薄弱、缺失環節的關鍵企業。

（二）優化產業發展環境，促進產業聯動發展。要促進“產城一體”組團化發展，加強產業發展載體支撐。加大現有園區的土地整理、清理及置換工作力度，為產業發展預留后備載體空間，大力促進生物醫藥制造與“成都國際醫學城”醫療服務的融合、互動發展，延伸產業鏈條，以制造環節為主體，帶動總部經濟與生產業的快速發展。設立生物與醫藥產業發展的專項資金，加大對優質企業及項目的扶持力度。同市引導企業加大技術創新和技術引進力度，增強自主開發能力，鼓勵企業聯合高校、科研機構等圍繞重大關鍵技術及高端產品進行 “產、學、研、用”合作。

（三） 完善政府體制機制，改善政府職能。加強生物醫藥企業運行監測分析，對重點企業實行“一企一策”、“一事一議”。深化與周邊?。ㄊ校┛h的產業合作，主動出擊，吸引其他省市的優秀技術資源和優秀生物醫藥企業向成都市高新區、天府新區等區域進駐。支持企業積極申報新版GMP認證，對通過認證的企業基于資金補貼。

參考文獻：

[1] 國家發展與改革委員會《2010年醫藥行業分析報告》

第9篇：生物醫學工程的前景范文

關鍵詞： 醫用診斷儀器 示教儀 設計初衷 應用思考 發展前景

隨著社會的發展與進步，醫用診斷儀器在整個社會醫療衛生系統中起著相當重要的環節，它已經成為生命科學和醫學中一個不可或缺的組成部分。同時，在其滿足醫學進步與工作的需要時，作為生物醫學工程方面的一個相關分支，在高校對醫用診斷儀器進行教學時，又對醫用診斷儀器提出了新的要求。首先醫用診斷儀器是集醫學、數理化、電子學、機械學、分子生物學、精密儀器、超聲、計算機等于一體的綜合性儀器，它所涉及的知識面比較寬，內容較為復雜；其次，面對現代醫學和生命科學的飛速發展及醫用電子儀器的日新月異，其更新速度較快；再次，由于各個生產醫用診斷儀器的生產廠商不同，其原理與結構也有較大差異，真正綜合起來有一定困難。但是從醫用診斷儀器的教學需求來看，其對學生“實踐、動手、綜合”能力要求較為突出，在教學之中，既要教授理論方面知識，又要突出教學方面的動手性、應用性。因此，醫用診斷儀器示教儀應運而生，本文主要結合自己平時所接觸的相關醫用診斷示教儀，例如B型超聲診斷示教儀、數字腦電地形示教儀、心電示教儀、生命體征監護示教儀等儀器，談談對當前醫用診斷儀器示教儀的探索與想法。

一、醫用診斷儀器示教儀設計初衷與當前形勢

醫用診斷儀器示教儀是診斷和教學儀器相互結合的一類具有鮮明特色的示教儀。首先，它可以滿足實際診斷的基本需要，同時，作為其突出的一個特點，它的初衷是與教學診斷結合在一起，在其教學或者實驗過程中，結合相關教學資料，讓學生更快、更全面、更深入地掌握最實用的診斷設備知識和技術，擴大學生就業面，讓學生的學習達到事半功倍的效果。

結合市面上各種類型的醫用診斷儀器示教儀，可以看到此類產品需求量有固定的客戶群，整體發展前景較好。另外，現在市面上各種類型的醫用診斷儀器示教儀大多采用原理圖式，模塊化布局設計，在其圖上，信號的處理和信號的流向清晰、直觀。大多數情況下，通過面膜板上的固定元器件的插管，可以在教學中即時更換電參數相近的部件，可在顯示器上直接觀測到插入不同部件前后的差異，方便學生的學習與實驗測試。

二、醫用診斷儀器示教儀應用在教學中的思考

醫用診斷儀器示教儀具有鮮明特點，在教學中也有很大用途，學生在利用醫用診斷儀器示教儀進行學習的過程中，可以從其面膜板上直觀地看到原理圖與信號的流向圖，打破以往只是操作，接觸不到內部結構的局面，提高學生的學習興趣，也便于教師進行教學，同時，學生可以通過示波器對儀器相關信號進行測量，自己設置相應故障，這是它的一個突出特色。

但是，在實際教學過程中，即使是同一類型的儀器，例如B型超聲診斷儀，其生產廠家的不同、型號的差別等都會使其在內部結構上有較大差異，無法全面兼顧，廠商如何應對現在更新日益快的儀器？如何把握最核心最前沿的知識？教學又如何和最新前沿知識接軌？在其設計過程中，采取接插件的方法，可以讓學生直觀地看出各個不同現象，不過這類儀器本身一般都較為復雜，由于其特殊性，儀器系統存在不穩定性，如何改變這種現象，從特別向一般，從不定到穩定？最后，最重要的一點是，醫用診斷儀器示教儀其實服務的是以下三類主體：最核心的主體應是學生，學生由于年齡層次不一、接收層次，如何真正讓學生所用？如何保護好相應的精密的示教儀？同時如何達到教學的真正目的？直接的傳授者：教師是傳道授業解惑者，如何傳？如何和實際現實接軌？有沒有相應的考核措施？示教儀本身是企業和學校方面的相互結合，那么在傳授知識方面，是否可以以此為平臺，真正做到二者融為一體？最終隱含的主體：需要診斷的病人、或者會修儀器的操作者、維修者，所有教與學的目的，都是服務最后的隱含主體，在教學中，掌握他們所需的要求，如何真正做到學有所用？這幾者之間有什么關聯，有什么沖突？又有什么取舍？

三、醫用診斷儀器示教儀的希望與發展前景

醫用診斷儀器示教儀現在已經逐漸發展完善，前景也越來越樂觀。面對眾多優勢，我們應該好好維護這個發展趨勢，打造特色。

不過由于本身接觸及經驗有很大不足，我只能從下面幾個方面提出看法。關于示教儀可以通過教學、醫院、企業三者互相結合，找到所需點，使功能更加完善，更加為我們所需；從其性能方面來看，醫用診斷儀器示教儀本身的穩定性、安全性是最重要的，同時，可以通過模塊化處理，加入新的元素，與實際科研接軌，便于與時俱進；至于教學方面的資料，可以成為一個系統，和企業雙向合作，找到企業與教學的共同點，共同參與；再者，醫用診斷示教儀還可以更為廣泛地推廣，在進行教學的同時，多方向、前沿發展，對企業及學校有很大好處。

參考文獻：

[1]范繼田.安全用電實用組合示教儀.儀器自制與改進，2003（11）.