生物医学信息学的认知

第一篇：生物医学信息学的认知

生物医学信息学的认知

今天，有幸听到我们院里的张建华张老师给我们讲授了关于生物医学信息学的知识，使我们对生物医学工程以及对生物医学信息学有了一些新的认识。

生物医学信息学，按其字面意思，可以分为生物信息学和医学信息学。生物信息学是研究生物信息的采集，处理，存储，传播，分析和解释等各方面的一门学科，它通过综合利用生物学，计算机科学和信息技术而揭示大量而复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。生物信息学研究重点主要体现在基因组学和蛋白质组学两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。其研究方向很广泛，主要包含这样几个主要方向。

1、序列比对。也就是，从相互重叠的序列片断中重构DNA的完整序列。在各种试验条件下从探测数据中决定物理和基因图存贮，遍历和比较数据库中的DNA序列，比较两个或多个序列的相似性，在数据库中搜索相关序列和子序列，寻找核苷酸的连续产生模式，找出蛋白质和DNA序列中的信息成分。

2、蛋白质结构比对和预测。

3、基因识别非编码区分析研究

4、分子进化和比较基因组学。

5、序列重叠群装配。

6、遗传密码的起源。

7、基于结构的药物设计。

8、生物系统的建模和仿真。

10、生物图像。由于生物信息含量的巨大与复杂，因此，人们想出了用数据库来存储和分析生物信息。其研究方法也以数据库为核心，包括数据库的建立；生物学数据的检索；生物学数据的处理；生物学数据的利用：计算生物学。

生物信息学，由于其是基于分子生物学与多种学科交叉而成的新学科，现有的形势仍表现为各种学科的简单堆砌，相互之间的联系并不是特别的紧密。在处理大规模数据方面，目前没有行之有效的一般性方法；而对于大规模数据内在的生成机制也没有完全明了，这使得生物信息学的研究短期内很难有突破性的结果。因此，对于未来，生物信息学还有一段路要走。

医学信息学，是医学和计算机科学的结合科学，是医学发展的必经阶段，也是一门新兴交叉学科。在信息学中，大致可以分出三个不同的研究层次：基础计算机科学、应用方法信息学以及应用信息学。医学信息学其研究内容在实际临床也有许多应用。比如，电子病历，这个系统可支持使用者获得完整、准确的资料；提示和警示医疗人员；给予临床决策服务；连接管理、书刊目录、临床基础知识以及其他设备。另外，还有医学影像的分析与鉴定，远程医疗等等。随着计算机的普及，这也更加完善了医学信息学的功能。当然，医学信息学领域还有许多空白等待着我们去填补，我们仍面临着一些挑战。但我相信，随着科技的发展，人类社会的进步，这些问题将会被一一解决。在不久的将来，医学信息学将在医院管理、教学和科研、疾病的预防、诊断和治疗等方面发挥巨大和不可替代的作用，并将带动整个医学界的革新。

生物医学信息学涉及范围很广泛，其研究方向也很多。在实际研究中，我们应该加大研究的深度和广度。在某一领域，应该往更深入方面发展，拓宽其范围，逐渐填补其领域中的空白，创造出更高效的产品，从而能利用其成果更好地为人类服务。

注：部分内容摘自百度百科。

第二篇：常用生物医学材料

常用生物医学材料

南华大学

电气学院

20104320135

李闯

摘要： 医用硅橡胶(silicone rubber)是美容外科中应用较广的生物材料(组织代用品).它是高分子有机化合物聚硅酮的一种橡胶样固体形态,又称二甲基硅氧烷。随着生物医学和材料的发展,各种人工制备的生物材料植入骨内替代骨移植,临床应用效果好.这些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,对骨形成具有明显的诱导作用,被泛称为人工骨(artificial bone)。人工骨与医用硅橡胶同为如今最常用的两类生物医学材料。

关键字：人工骨，植入，移植，相容性，人工制备，医用硅橡胶，美容，整容

一：医用硅橡胶

1·生物相容性：由于其结构对称性,分子主链呈螺旋状，使硅氧单键的极性相互抵消,且侧链的R一般都是低极性或非极性基团,所以整个大分子极性很低,使硅橡胶表现出疏水性、耐氧化以及抗老化性。

此外,主链中Si2O键和侧链中的C2Si键的极性都近似于离子键,在正常使用温度(250°C以下)不发生裂解、氧化等反应,故又具有优异的耐热性,可用作医疗器械、人造脏器和药物缓释体系,对人体有良好的生物相容性。2·生物功能性：是指生物材料具有在其植入位置上行使功能所要求的物理和化学性质：（1）可检查、诊断疾病;（2）可辅助治疗疾病;（3）可满足脏器对维持或延长生命功能的性能要求;（4）可改变药物吸收途径,控制药物释放速度，满足疾病治疗要求。

3、无毒性

4、耐生物老化

5、物理和力学稳定性

6、易加工成型,材料易得,价格适当,便于消毒灭菌

7、在生产、加工过程中防止引入对人体有害的物质

应用

1·作为人造器官

硅橡胶模拟制品可长期埋置于人体内，作为人体内某个部分不可缺少的元件。包括脑人工肺、视网膜植入物、人工脑膜、人工手指、手掌关节、人造鼓膜、人工心脏瓣膜附件、人工肌腱以及用于消化系统和腹外科制品的各种导管等。

2·在整容和修复方面的应用（1）人工颅骨的修复:（2）尼龙、聚酯纤维等增强后作人造皮肤;（3）提高视力的隐性眼镜;（4）)修补前额、鼻、勃颈等;（5）治疗外耳的缺损;

（6）现在争议一直很大的人工乳房

3·在医疗器械上的应用

硅橡胶可作为导管短期置入人体的某个部位,作为抢救和治疗的重要辅助材料和手段，如为肝功能不全、烧伤等病人进行补液用的静插管, 还可用于胎儿吸引器的吸头,医用电极板基质,生物传感器的包装材料等 4·在药物缓释体系的应用

硅橡胶可作为药物缓释体系的载体，如包封药物胶囊，包封的药物包括抗生素,镇静剂,安眠药,抗癌药,麻醉剂等.硅橡胶还可作为消泡剂治疗某些疾病，如用于抢救急性肺水肿,可迅速疏通呼吸道,改善缺氧状况,减少或避免因泡沫阻塞气流通过而窒息的死亡。

医用硅橡胶的副作用：

(1)由于其分子结构的低极性造成的疏水性,使其仍对人体有一定的异物反应,今后的发展要求是对其表面进行改性,提高其亲水性。

(2)抗张力强度不够，易破裂和撕裂,要解决其机械强度低的性质，就要对其采用物理和化学方法改性。

(3)对皮下避孕埋植系统而言,以硅橡胶为载体的长效皮下埋植剂在放置有效期满后必须取出,增加了使用者的痛苦和花费,这样就引发了可生物降解埋植剂的研究。

二：人工骨

人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。人工骨材料主要有高分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯等、无机材料如磷酸三钙、羟基磷灰石、氧化铝生物陶瓷等。

1·由于人骨的各种生物学特性，故对人工骨的要求也很苛刻，具体对人工骨的性能要求如下：

由于对活骨化学、生物特性的不断了解, 人们更有能力设计和开发出模仿这些特性的材料, 理想的骨移植替代材料应当具有成骨性、生物相容性、可吸收降解、可提供结构支撑、临床使用方便、价格低廉。根据其具体用途, 一些特性要比其它的特点更重要。骨移植物和其替代物可依据其骨传导、骨诱导和成骨特性分类(见表1)。同种异体骨移植物与自体骨移植物的特性比较(见表2)。复合材料移植物是具有骨传导性的基质与骨诱导和成骨活性物质的组合, 有可能替代自体骨。

人工骨容易商品化获得, 使用方便, 但目前单一的人工骨多为骨传导材料或复合骨诱导因子材料, 其机械性能较差, 难以起到机械支撑作用, 尚不能用于修复重建大段骨缺损和关节缺损, 仅用于填充植骨或脊柱融合。一些人工骨制备成注射剂型, 能够采用非手术或微创的方法提高骨修复效果, 方法操作简单、创伤轻微, 对血运和关节肌肉功能干扰小。避免了局部血供的进一步破坏, 大大减少了感染和手术并发症的发生可能, 而且恢复快, 符合现今微创外科的趋势。在此仅介绍两种最常用人工骨临床应用及相关问题。

1·医用硫酸钙

Osteoset是一种医用硫酸钙骨移植替代物,(于1996年6月通过美国食品与药品委员会论证, 并在同年获得欧洲CE商标, 此后已在成千例病人中使用, 并且证明是安全有效的。Osteoset颗粒有两种型号, 小颗粒在小的骨缺损中使用较为理想, 直径分别为4.8mm和3.0mm, 颗粒分别重100mg和30mg。为了方便使用, 各种尺寸颗粒均用小瓶包装, ˜射线灭菌。Osteoset2T内含4 %的妥布霉素, 妥布霉素亦称妥布拉霉素(To2bramycin), 为氨基糖甙类抗生素, 抗菌谱与庆大霉素相似。主要用于各种革兰氏阴性杆菌感染(绿脓杆菌、变形杆菌、克雷氏菌、沙门氏菌、葡萄球菌包括金黄色葡萄球菌), 对绿脓杆菌较庆大霉素约强2～3倍, 比多粘菌素B也较强, 对庆大霉素耐药的绿脓杆菌也常敏感, 对其它革兰氏阴性菌的作用则低于庆大霉素, 对金葡菌的作用约与庆大霉素相等。适用于感染性骨缺损, 引起肾毒反应者较庆大霉素为低。

2· 自固化磷酸钙水泥

自固化磷酸钙水泥(Calcium Phosphate Cement , CPC)是Brown和Chow于20世纪80年代早期研制出来的快速凝固型、非陶瓷型羟基磷灰石(HAP)类人工骨材料, 由数种磷酸钙粉末和固化液两部分在使用时按比例调和而成。调和物呈膏体状, 能根据填充部位的要求随意塑形, 在体内条件下发生固化反应, 约4h后自然转变成含微孔的HA晶体。在固化过程中基本不放热, 不会造成组织灼伤。一般ACPC固化的抗压强度为30～50MPa , 它与反应物中的添加成分或制备方法等因素无关。上世纪90年代中期国内研制成功了自固化磷酸钙水泥(CPC)人工骨材料, 并进行了商品化开发, 商品名瑞邦骨泰。其剂型分为普通型骨泰、载药型骨泰和注射型骨泰。

参考文献 1· 中国矫形外科杂志

2004年12月第12卷第23、24期

2·史文红、赵成如.医用硅橡胶及其制品[J ].中国医疗器械信息，2009,15（11）3·温变英.生物医用高分子材料及其应用[J ].化工新型材料,2001 ,29(9):41 4·医用高分子材料—硅橡胶

5·贡长生、张克立.新型功能材料[M].北京:化学工业出版社,2001.

第三篇：生物医学材料

钛及钛合金在生物医学上的应用及研究进展

摘 要:简单介绍了钛及钛合金和其作为生物医学材料的优点,简述了钛及钛合金的物理性能、化学性能，同时阐明了其生物相容性原理。综述了国内外生物医学钛合金材料的应用和研究进展。

关键词: 医用钛合金；生物医学材料；生物相容性；应用和发展 引言

金属材料是最早用于临床的生物医学材料,可用于传统的人体硬组织缺损、创伤、骨科、牙科疾病等的各种修复,矫形及内、外固定治疗等。从20世纪中叶以来,以钛合金为主的生物医学金属材料开始在人体硬组织植入，特别是在人体软组织的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效。极大地促进医用了钛合金材料在外科植入物和矫形器械产品中的应用和推广。近年来钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性在临床上得到了越来越广泛的应用。而具有典型代表性的医疗器械产品的问世,无疑是医学领域的一个里程碑,具有划时代的意义

[2，3]

[1]。

2钛及钛合金作为生物材料的优点

2.1钛及其合金的物理性能

纯钛有4个牌号，还有20余种合金，为临床选择使用提供了余地，钛熔点1668士4℃，沸点3553℃，具有α、β俩种同素异形体，882℃转变时伴随5 ％的相变体膨胀。导热系数0.036cal/cm.s.k，接近牙釉质导热系数0.002cal/cm.s.k，作为口腔修复体时可保护牙髓。钛的强度比不锈钢高，且有较高韧性和抗疲劳能力，即使在有裂纹和缺陷时也需要用极高的载荷才能使其断裂。合金化虽然可以提高其强度，但降低其断裂韧度(Klc)2.2钛及其合金的化学性能

钛在空气中或氧化条件下其表面生成一层钝化膜(主要由TiO2、Ti3O2=TiO组 成)，温度升高，时间延长使钝化速度增大，膜厚度增加，而且该钝化膜有自修复功能。通过生化试验，动物实验和临床观察均证明钛对于血液、体液等有极好 的耐腐蚀性能[4，8]

[4-7]

[4]。

。2.3生物相容性

普通金属材料力学性能优良、易加工，但组成与人体组织成分相距甚远，因而很难与生物组织亲合，一般不具有生物活性。作为生物医学材料的钛及钛合金满足了2个基本条件：①无毒性；②耐生理体液腐蚀。

钛及钛合金的缺点是硬度较低，耐磨性差。如果将钛制品表面进行高温离子氮化处理，纯钛及钛合金硬度分别提高 7倍和 2倍，氮化后钛材的年腐蚀率仅 为非氮化的三分之一。动物实验结果表明，生物组织对表面渗氮处理钛材反应轻微且无毒性。[9]3钛及其合金在生物医学领域的应用

近年来，钛及其合金以整形外科、牙科及各种医疗器械为中心，在医学领域得到空前的快速发展。3.1人体矫形

钛合金弹性模量比不锈钢更接近于人体骨骼，因此钛合金肘关节、踩关节等被广泛用于人体矫形手术中。每年世界上大约有1亿病人由于臂关节和膝关节 炎症而进行替换治疗。钛制膝盖板比用不锈钢膝盖板轻许多且腐蚀问题得到了 改善。德国在20世纪80年代开发了钛合金精铸假肢，推动了钛功能假肢的发展，从此，钛合金精铸假肢在各国很快得到了推广应用。目前，钛制假肢正在逐渐取代钢制假肢[10]。

3.2介入性治疗

介入性治疗是近几年来得到快速发展的一种先进的非手术临床诊疗技术。该技术通常是在X射线图像监视下，几利用穿刺插管技术将特制导管、支架等沿血管或体内其它管腔输送到体内病变处，就地治疗

[11]

。过去支架通常以316L不锈钢制成，但这种支架的纵向柔韧性不太令人满意，而钛镍形状记忆合金支架具有偏置式力学效应和形状记忆效应，目前正被广泛研究并投人临床湘瓜合金制成的血管支架，不仅与316L不锈钢有相当的强度，而且具有良好的冷加土成形性、更适合人体要求的纵向柔顺性3.3牙科

从钛合金植入人体那一刻起 ,牙齿种植用金属材料就发生了一系列的改变。

[12]

。钛与人体骨骼上皮组织、结缔组织都具有良好的亲和性，力学性能也可与其它各种类型牙科用合金相媲美，且密度小，制成的义齿体感舒适义齿通过表面处理，还可满足人们对义齿美观的要求。3.4循环系统医疗器械

钛通常被用在制作心率调节器和除颤器，它可以作为载体工具替代心脏本身某些功能，如心脏瓣膜。美国活性金属公司提供了一种钛材，用以制造主动脉瓣膜，外科医生把这种心脏瓣膜放在适当位置而不必进行缝合。在心脏起搏器中，密封的钛盒能有效防止潮气渗入密封的电子元器件

[14]

[13]

。不仅如此，钛

。人工肺关键部位使用的微孔钛片作为气体扩散元件将氧气扩散到体外循环的病人血液中，将静脉血变成动脉血。3.5 面部治疗

当人体面部组织遭到严重破坏时，局部组织修复需要用外科植入件进行。钛合金具有良好生物相容性和所需强度，因此，是人体面部组织修复的理想材料。纯钛网作为骨头托架已用于颗骨再造手术3.6手术器械

钛医疗器械具有良好的抗腐蚀能力，反复的清洗、消毒表面质量不受影响；无磁性，能够排除对微小、敏感植入电子器械的破坏威胁；质轻、用来替代不锈钢重量大为减轻，使医生操作过程中更加灵活，降低医生的疲劳程度。因此，目前已用来制作手术刀片、止血钳、剪刀、电动骨钻、镊子等。

[9]

[15]。

参考文献：

[1],张玉梅，郭天文，李佐臣.钛及钛合金在口腔科应用的研究方向[J],生物医学工程学杂志，2000，17(2)：206-208 [2] 汶建宏,杨冠军,葛鹏,毛小南,赵映辉.钛合金的研究进展[J].钛工业进展,2008,25(1):33-40 [3] 徐雄.生物医用钛合金应用及发展

[4] Eylon.D著.张祖光,李湘杰.译.钛在能源与工业中的应用.机械工业出版社，1989：9.[5] 郭天文.口腔科铸钦理论与技术.世界图书出版西安公司,1997.[6](英)邓肯著,周光爵,译.钛的应用与选择.冶金工业出版社,1988.[7] 钛科学与工程.第七届学术会议(上、下册)，1991:1.[8] 范德辉,莫宣学，翁润生，秦飞.钛及钛合金在医学上的应用研究[J],口腔材料器械杂志，1998，8(1)：46-48 [9] 黄甫强.牛金龙.钛合金在医学领域的应用[J],稀有金属快报，2005,24(1)：33-34 [10] 李世普.生物医用材料导论[M].湖北：武汉工业大学出版社，2000 程奎；翁文剑；葛曼珍；生物陶瓷涂层[J].材料科学与工程，1998.16(3):8-12 [11] 顾汉卿，许国风.生物医学材料学[M].天津:天津科技翻译出版公司,1993 [12] 高敬,姚丽.国内外钛合金研究发展动态[J].世界有色金属，2001，（2）：4-7 [13] 杨遇春译.世界铁的应用趋势[J],现代材料动态,2002,(2):1-2 [14] 宁兴龙.钛工业进展[J],1996,(3):1-3

[15] 张新平，等.钛及钛合金在牙科领域中研究现状[J],稀有金属材料与工程，2002,31(4):246-251

第四篇：生物医学材料

如何发展广东省的生物医学材料

[摘要]广东省发展生物医学材料从“确立重点开发产品；构建生物医学材料产业的新技术体系；加强对外合作与交流；充分利用资本市场解决资金不足的问题”4方面进行培育。同时开展相关研究使我省生物材料的研究水平有较大提高。

[关键词]广东省；生物医学材料 ；发展；纳米生物材料领域；组织工程和再生医学材料领域；材料的制备方法学和质量控制体系研究

(department of chemistry , foshanuniversity , student ID :2009234110)Abstract: Guangdong Province the development of biomedical materials from the established focus on developing products;build a new technical system of biomedical materials industry;strengthen international cooperation and exchanges;take full advantage of the capital market to solve the problem of insufficient funds “four aspects of nurturing.Related studies of biological materials in the province level has improved greatly.Key words:guang dong province;Biomedical Materials;developing;The field of nano-bio materials;Tissue engineering and regenerative medicine materials in the field;Preparation of methodological materials and quality control system

生物医学材料是指一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。随着我国经济的持续增长，中国生物医学材料领域这片“热土”引起国际上一些主要研究机构和越来越多的世界500强企业的关注，日本和韩国的生物医学材料领域近年来也呈现出强劲增长态势。有人预言，未来10年，生物材料将步入“亚洲世纪”。生物医学材料的发展历程世纪初, 第一次世界大战以前所使用的材料为第一代生物医学材料。代表材料有石膏金 属、橡胶以及棉花等物品。这一代的材料大都已被现代医学所淘汰。第二代生物医学材料的发展是建立在医学、材料科学(尤其是高分子材料学)、生物化学、物理学以及大型物理测试技术发展的基础上的, 研究人员也多由材料学家和医生来担任。代表材料有经基磷灰石、磷酸三钙、聚经基乙酸、聚甲基丙烯酸轻乙基醋、胶原、多肤、纤维蛋白等。这类材料与第一代生物医学材料一样, 其研究思路仍旧是从改善材料本身的力学性能和生化性能, 使其在生理环境下能够长期地替代生物组织。第三代生物医学材料川是一类具有促进人体自身修复和再生作用的生物医学复合材料。它是在生物体内各种细胞组织、生长因子、生长抑素及生长机制的结构和性能的基础上建立的叫, 由具有生理“ 活性” 的组元及控制载体的“ 非活性” 组元构成, 有较理想的修复再生效果。它通过材料之间的复合、材料与活细胞的融合、活体组织和人工材料的杂交等手段, 赋予材料特异的靶向修复、治疗和促进作用, 从而使病变组织大部分甚至全部由健康的再生组织取代。骨形态发生蛋白材料是第三代生物医学材料中的代表。

我国生物医学材料的发展前景

我国自上个世纪70年代开始进行生物医学材料的研究，国家“九五”、“十五”、“十一五”等各类科技计划和产业发展规划都对生物医学材料研究给予了支持。我国《生物产业发展“十一五”规划》明确提出：加快发展生物医学材料、生物人工器官、临床诊断治疗设备，建设若干国家工程中心和工程实验室，加强自主创新，在一批关键技术或部件上实现重点突破，实现产业化。《促进生物产业加快发展的若干政策》明确提出，加快发展生物医学材料、组织工程和人工器官、临床诊断治疗康复设备。

但是，国内大约70%的生物医学材料市场仍然被国外产品占据，在更高端的生物医学材料产品领域，国外产品甚至占据95%以上的市场份额。如果要要发展广东的生物医学材料，要改变这种状况在很大程度上取决于我省在生物医学材料核心关键技术领域的突破，除产品创新外，应特别关注材料制造技术。

国内生物医学材料与国外同类产品相比, 存在4 个突出的问题:1.仿制品多, 缺乏自主知识产权;2.销售价格低, 但档次和质量也低;3.企业生产规模普遍偏小, 难以形成规模效应;4 研发投入少, 产品技术含量较低。与此同时, 外商的大批涌人, 不仅带来了大量具有竞争力的产品, 同时还展开专利权、商标权等知识产权方面的竞争。

2000 年底国内公司在我国注册生产的生物医学材料及制品只有53 种,而国际医疗器械生产公司在我国注册生产、销售的品种多达30 多种。因此, 建议从以下几个4个方面培育，发展广东省的生物医学材料。

.确立重点开发产品

复合材料作为硬组织修复材料的主体, 有效地解决了材料的强度、韧性及生物相容性的问题, 是生物医学材料新品种开发的重点, 在临床上得到了广泛的应用哪〕。目前研究较多的是合金、碳纤维、无机材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的复合以及血液净化剂的开发。这些生物医学材料应该作为广东省今后重点开发的产品。构建生物医学材料产业的新技术体系

生物医学材料产业的新技术体系必须以生物医学材料企业为技术创新的主体, 充分发挥科研院所、大专院校的带头作用, 实行产、学、研结合, 成立学科齐全、队伍精干、人才结构合理的生物医学材料科研队伍, 开发有自主知识产权的生物医学高新技术产品。加强对外合作与交流

加强对外合作与交流必须积极参加国际间的技术交流与合作, 学习国外先进的技术和管理经验, 及时掌握生物医学材料技术在国际上的发展状况和趋势, 积极引进、消化和吸收国外的先进技术,强化“ 产品国际化” 的意识, 在新产品开发上要紧紧跟随甚至超越国际潮流, 增强我国生物医学材料产品的竞争力, 缩小与发达国家之间的差距。充分利用资本市场解决资金不足的问题与我国大多数高新技术产业类似, 生物医学材

料产业也面临着发展资金不足的问题。通常可采取下列措施解决: 充分利用股票市场帮助我国生物医学材料企业筹集资金;º 鼓励生物医学材料企业发行企业债券;» 创造良好的市场氛围, 吸引国外资本和民间资本进入生物技术领域;通过其他风险资本筹集资金。

期待突破

广东省发展生物医学材料首先应有所突破的是生物医学材料先进制造技术领域。据相关专家表示，生物医学材料制造技术的高低既制约着生物医学材料的产品精度和质量，也控制着产品生产成本，决定了产品的竞争力。其次是生物医学材料表面/界面科学与工程领域。生物医学材料的表面性质直接关系到材料与体内组织的反应及其相互作用，决定着植入或替代产品在体内修复的成败。对于复合生物医学材料而言，界面既是核心问题，又是热点前沿，界面特征决定着材料最终的整体力学性能。令人兴奋的是，经过两代生物材料工作者的努力，我国上海硅酸盐研究所、四川大学、西安交通大学等在医用金属材料表面改性领域，尤其是在发展生物活性涂层技术方面已取得长足进步。其他课题组和团队通过对各类复合生物材料的界面设计和构建，显著提高了生物材料（尤其是无机—有机复合生物材料）的整体力学和生物学性能。此外，一些课题组在构建智能或仿生生物材料表界面方面也形成了自己的特色。

第三是纳米生物材料领域。纳米生物材料一直是生物医学材料的前沿和重要领域，作为医用植入和修复材料，其在力学及细胞生物学性能上具有优势。预计在完成安全性评价后，纳米生物材料将首先在硬组织修复材料领域获得应用。这主要是因为人的骨组织本身就是纳米结构的材料（由纳米级羟基磷灰石和有机高分子物质构成）。而作为纳米生物材料的另一个应用途径，诊断检测试剂正显示出重要前景。第四是组织工程和再生医学材料领域。组织工程和再生医学的临床应用离不开生物材料科学和技术的突破。目前组织工程领域面临暂时的困境，这与科学问题有关，如种子细胞、生长因子及体外构建问题等；更与研究发展生物相容性好的细胞特异性材料及支架的先进制造技术密切相关。只有在上述领域取得整体突破，组织工程才有望在未来5～10年内造福大众。

再者是组织诱导材料领域。组织诱导材料是我国科学家首先提出并拥有我国自主知识产权的生物材料，其广泛应用和被国际接受有赖于相关机理的进一步阐明。

最后是医学材料生物相容性评价和产品标准领域。随着基于新原理的产品的不断涌现、大众对产品质量的深度关切，人们对材料生物相容性、安全性、有效性及时效性等的评价方法和产品标准提出了更高要求，并期待突破。

在产业化方面，生物医学材料及其制品占世界市场的份额不足2%，主要依靠进口，产品技术结构和水平基本上处于初级阶段。结合我国国情和学科发展趋势，按照”有所为，有所不为，重点突破"的原则，我们建议，应在五个方面开展重点研究。

一是生物结构和生物功能的设计和构建原理研究。着重研究具有诱导组织再生的骨、软骨及肌腱等基底材料和框架结构的设计及其仿生装配；

二是表面/界面过程-材料与机体之间的相互作用机制研究。从细胞和分子水平深入研究材料与特定细胞、组织之间的表面/界面作用，揭示影响生物相容性的因素及本质。

三是生物导向性及生物活性物质的控释机理研究。研究可自控或靶向释放蛋白、基因等特异性生物活性物质的材料的设计以及生物导向性原理；用于组织细胞和基因治疗的半渗透聚合物膜的设计、自装配及特异性细胞密封技术。

四是生物降解/吸收的调控机制研究。研究生物降解/吸收材料的分子结构和生物环境对其降解的影响、降解/吸收速度的调控、降解/吸收及代谢机制，以及降解产物对机体的影响。其目标是为组织工程化人工器官生物材料及药物控释材料的自成、改性方法提供理论基础，实现材料参与生命过程和构建生命组织的目的。

五是材料的制备方法学和质量控制体系研究。主要研究生物医用材料及修复体的计算机辅助设计；

通过上述研究的开展，将使我省生物材料的研究水平有较大提高，为我国生物医用材料科学及其产业的发展奠定坚实的基础。

[1]武汉生物工程学院学报, Journal of Wuhan Bioengineering Institute, 编辑部邮箱 2007年 03期

[2]应用科技, Applied Science and Technology, 编辑部邮箱 2002年 07期

[3]孙雪, 奚廷斐.第三代生物医学材料与再生医学国内外市场需求的变化与发展[J」.中国临床康复,2005,9（26）：105-110

[4]王正平, 叶贤富.生物医学材料的应用及进展[J].应用科技,2002,29（7）：69-72

[5]黄传勇, 孙淑珍, 张中太.生物陶瓷复合材料的研究[J].中国生物医学工程学报, 2009,19(3):23-25

[6]师昌绪.跨世纪材料科学技术的若干热点问题[J].自然科学进展,1999,9(1):25-28

[7]贺亚敏, 黄培林, 吕晓迎.新型生物医学材料—类金刚石膜的研究进展仁[J].国外医学生物医学工程分册,2002,25(2):73-77

[8]孙越, 郭贤权, 何炳林.血液灌流级吸附剂[J] 中国修复重建外科杂志,2006,20(2):189一193.[9]孙雪,奚廷斐.生物医用材料和再生医学的进展[J].中国修复重建外科杂志,2006,20

(2):189一193.[10]袭迎详, 王迎军.可降解生物医用材料的降解机理「J].硅酸盐通报,2000,19(3):4一45.[11]顾其胜, 侯春林, 徐政.实用生物医用材料学〔M.上海:上海科学技术出版社,2 005:11一22.[12]郑学斌.人体硬组织替代材料的研究进展[J〕.物理,2003,32(3):159一164.[13]詹亚歌, 蔡海文, 向世清, 等.高分辨率光纤光栅温度传感器的研究[J〕.中国激光,2005,32(1):53一56.[14]李玉宝.生物医学材料学[ M 」.北京:化学工业出版社,2003:80.[15] 李世普.生物医用材料导论[ M 〕.武汉:武汉工业大学出版社

[16]何天白，胡汉杰.功能高分子与新技术.化学工业出版社,2001

[17]奚廷斐.生物材料进展

（一）B.生物医学工程与临床，2004,8(3):184-189.[18] 傅远飞.羟磷灰石类生物材料研究进展[ J].口腔材料器械杂志, 2000, 9(1): 35-37.[19] 陈克正, 刘兴斌.纳米微粒在生物医学领域的应用研究进展[ J].青岛化工学院学报,2000,21(1):39-42.[20] 曾晟宇, 赵乃勤.金属生物材料表面改性研究的进展[ J].材料保护,2000,33(1):5-7.[21] 师昌绪.跨世纪材料科学技术的若干热点问题[J].自然科学进展, 1999, 9(1):25-28.[22] 陈贻瑞, 王建.基础材料与新材料[ M].天津: 天津大学出版社, 1999.[23] 于思荣.生物医学钛合金的研究现状及发展趋势[J].材料科学与工程,2000,18(2):131-134.[24] 于思荣.金属系牙科材料的应用现状及部分元素的毒副作用[J].金属功能材料, 2000,7(1):1-6.[25] M ITSUO N.Mechanical proper ties of biomedical titanium alloys[ J].Materials Sciencend Engineering A, 1998,243:231-236.[26] MATTHEW D.Biomedical alloys [ J ].Advanced Matterials & Processes , 1998, 154(1):63-65.[27]Reis R I , Roman I S.Biodegradable system in tissue engineering and regenerative medicine [M].Florida : CRC PRESS ,2005:509-548

[28]Hang J ,Xu X Y, chenX S, teal.Biodegradable electeospun fibers for drugdelivery [J].Journal of controlled Release,2003,92(3):227-231

[29]Hench LL.J Am ceram soc 1998,81:`705

第五篇：农业信息学

名词解释

信息：事物之间相互联系、相互作用的状态的描述。

信息技术：是指计算机硬件技术、计算机软件和通信技术的总称。

信息系统：是由计算机硬件、网络和通讯设备、计算机软件、信息资源、信息用户和规章制

度组成的以处理信息流为目的的人机一体化系统。

农业信息：是指人们利用农业生产资源进行农产品生产、加工和营销等活动的一切消息、情

报、数据等地总称。

农业信息技术：包括农业信息的获取技术（如遥感技术）、处理技术（如数据的并行处理技

术）、模拟技术（如作物生长模拟）、自动识别技术、人工智能技术等等。

农业信息系统：一般由农业生物信息、农业环境信息、农业技术知识信息和农业经济信息等

四个信息子系统构成。

农业信息学：农业科学与信息科学相互交叉融合形成的一门学科。可以定义为：以农业科学

为基本理论基础，以农业信息为对象，以信息技术支撑，研究农业信息的采集、处理、分析、存储、传输及其运动变化规律，为农业生产服务的科学和技术。

信息再生：指运用信息技术和科学方法对本原信息进行加工处理而产生出新的信息的工作过

程。

数据库：存放数据的仓库（顾名思义/不准确的含义）尽管数据库技术已发展成熟，但还没

有一个普遍接受的、严格的定义。

数据库系统：基于数据库的计算机应用系统。

数据模型：是数据特征的抽象，在数据库系统中，数据模型是它的核心与基础。数据模型描

述数据的结构，定义在其上的操作以及约束条件。它从概念层面上描述了系统的静态特征、动态特征和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象

框架。

关系模型：用关系表示（不需用指针）实体和实体之间联系的模型称为关系模型。

农业专家系统：也叫农业智能系统，是一个拥有大量权威农业专家的知识、经验、资料、数

据与成果构成的知识库，并能利用其中的知识模拟农业专家解决问题的思维方法

尽心判断、推理，求得解决农业生产问题答案的智能程序系统。

农业模拟模型：利用系统分析方法和计算机模拟技术，对农业系统中的生物与非生物过程及

其与环境和农业技术措施之间的动态关系进行定量描述和预测。

系统分析法：是把将要研究的目标当做一个统一的整体，并把这个整体分解为若干个子系统，揭示影响子系统的各项因素及相互关系，并进行数量化描述，以此为基础，对

获取的信息进行综合整理、分析、判断和加工，选择出最优的因素组合，优化

系统或设计新系统。

精确农业：是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量的实施一整套现代化农事

农业物流：是指以农业生产为核心而发生的一系列物品从供应地向接受地的实体流动和与之

有关的技术、组织、管理活动。

电子商务：广义上讲，电子商务是电子工具再商务活动中的应用。

狭义上上讲：电子商务是在技术、经济高度发达的现代社会里掌握信息技术和商

务规则的人、系统化应用电子工具高效率、低成本地从事以商品交换为中心的葛

洪活动的总称。

物联网：物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体

验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

农业信息化：其内涵应包括农业资源环境信息化、农业生产管理信息化、农业市场流通信息

化、农业科技与教育信息化、农业产业经营信息化。

简答

1、信息有哪些主要性质特征

真实性、时效性、不完全性、等级性、层次性、对性习惯、价值性、共享性、寄载性

2、什么是信息量？如何度量信息量？

信息量是指从N个相等可能事件中选出一个事件所需要的信息度量或含量，也就是在辨识

N个事件中特定的一个事件的过程中所需要提问“是或否”的最少次数.信息的度量是利用概率来度量信息。

3、农业信息有哪些主要特征？

1,农业生物的自身特性：农业生产的种子、种苗、种禽等原材料．都是由农业自身提供的．这

些农业生物有机体有其自身的生长、发育特性和自然再生产的规律．从事农业生产经营活动，必须掌握农业生物信息，符合农业生物自然再生产的规律．2,农业依赖环境的特性：农业生

物依赖农业环境而生长、发育、繁衍后代．光、热、水、气、风、霜、雨、雪、土壤质地以

及地形地貌等环境信息，对农业生产经营起着促进或制约作用．3,农业生产的季节性：春种、夏管、秋收、冬藏，农业生产具有强烈的季节性．按农时组织农业生产经营，要求掌握农时

信息，提供农时信息．4,农业生产的地域性：农人们按照农业生物适地适生的信息．做到因

地制宜的组织农业生产经营活动．5,农业生产的周期性：农业生物有其自身的生命周期．农

业生产是遵循生物体生命周期规律的有目的的生产活动．为此，人类应掌捏农业生物的生命

信息，生命周期的连续信息，以获取农业经济效益和生态效益。6,农业生产的系统性：农业

生产是生物、环境、经济、技术和人类共同参与活动的系统工程，各方面的信息同时存在，相互渗透，共同作用，推动或制约整个系统的运行.7,农业生产的分散性：我国农付地域宽广，由几亿农民从事农业，产生信息的信源分散；将

信息传输至信宿．也同样分散．要在广大农村建立信息网络，收集和传输信息，其难度较大．

4、农业信息收集有哪些主要途径？

主要有两类途径：

（1）关系途径：沿着各种与信源相关的事物进行收集，如人际关系。

（2）技术途径：利用各种技术直接或间接收集信息，如网络技术等。

5、农业信息收集有哪些主要方法？

收集信息的方法主要可分为人工收集法和技术收集方法，1.人工收集法：信息收集者人工地进行收集，如实验、考察、手工查阅文献等。

2.技术收集法：通过各种技术手段自动收集，包括计算机技术、微电子技术（传感器）、感、卫星技术等等。

6、简述农信息整理加工的基本要求和基本内容。

基本要求：应符合真实、标准、及时、合适、有效等要求。

基本内容：

（1）原始信息的汇集、筛选、分析、鉴别

（2）信息变换、载体结合、信道选配

（3）信息分类、排序、编码、录制、储存

（4）信息再生、转化、进入终端显示、利用等

7、简述数据额模型的三要素。

（1）数据结构——描述数据额的静态特征，包括对数据结构和数据间联系的描述、通常按照数据结构的类型来命名数据模型：

层次结构——层次模型网状结构——网状模型关系结构——关系模型

（2）数据操作——描述数据的动态特征和，一组定义在数据上的操作（包括操作的含义、操作符、运算规则及其语言等），主要操作：检索和更新（插入、删除、修改）

（3）数据的约束条件——完整性规则的集合，数据库中的数据必须满足这组规则。约束条

件的主要目的是使数据库与它所描述的现实系统相符合。

8、简述E-R数据模型。

E-R模型是一种重要的数据模型，它结构简单，语义表现力丰富，描述力强，同时又能方便的转换为其他经常使用的网状、层次或关系模型，所以，再数据库设计中得到广泛应用。

9、简述数据库系统的开发流程。

目前信息系统开发经常采用周期法，该方法将整个信息系统的开发过程分为若干阶段，预先规定每个阶段的目标和任务，按一定准则顺次完成。AMIS的开发可采用生命周期

法，其开发过程分为下图所示的六个阶段，即可行性研究、系统分析、系统总体方案设

计、系统技术方案分析、系统实施、系统评价与维护。同时，再每个阶段都进行及时讨

论和信息反馈。

10、简述农业专家系统的开发流程。

包括知识获取，即从农业领域专家收集整理归纳有关的专业知识和经验、数据，并经农

业专家系统开发人员消化、整理、归纳写成一条符号表示的形式；确定知识表示和推理方法；

建立知识库；编写推理程序，然后调试、运行和修改等步骤。

11、写出SAS统计分析软件进行多重比较的程序。

DATA A;

DO I=1 TO 5;

DO J=1 TO 10;

INPUT X @@;

OUTPUT;

END;

END;

DROP J;

CARDS;

…

PROC ANOVA;

CLASS I;

MODEL X=I;

MEANS VLSD;

RUN.12、简述3S技术及其基本原理。

3S技术是指遥感技术、地理信息技术、和全球定位系统。是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采

集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现在信息技术。

遥感技术原理：直接接触目标物，在距地物几公里到几百公里、甚至上千公里的飞机、飞船、卫星上，使用光学或者电子光学仪器接受地面物体反射或者辐射的电磁波信号，并以图像胶

片或数据磁带形式记录下来，形成数字影像。该影像传输到地面，经过各种校正后，进行影

像分类、翻译，最后获取所需要的信息。

地理信息技术原理：是在计算机硬件、软件及网络等支持下，对有关空间数据进行获取、存

贮、查询检索、处理、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。

全球定位系统原理：共24颗卫星，其中3颗备用，分布在6个轨道面上。轨道面对地球赤

道面的倾角为55°，各轨道平面升交点赤经相差60°，相邻轨道上卫星的升交距相差30°，轨道平均高度约20200km，均为近圆形轨道，运行周期11h58m。

13、地物空间数据矢量化的方法有哪些？

矢量结构是通过记录坐标的方式来表达点线面等地理实体。获取方法：（1）手工数字

化法；（2）手扶跟踪数字化法；（3）数据结构转换法。

（栅格数据结构：栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组

织中的符复合数据表示地理要素的非几合属性特征。获取方法：1手工网格法2扫描数字化

法3分类影像输入法47数据结构转换法。）

14、简述农业模拟模型的研制步骤。

（1）模型选择与系统定义。弄清研究目的、研究水平和研究对象。

（2）资料来源。①自己积累或文献资料②从同行专家处获取③补充试验或支持研究

（3）模块设计与模型设计。编程语言的选择、算法编程、界面编程、输入输出内容

和形式。

（4）模型检验与改进。①敏感性分析分析模型对主要参数和变量反应的灵敏度②

校正调整模型的参数和关系，使得模型符合特定的环境和资料参数③核实

将模拟结果与实际结果进行相关回归分析；将实际结果与模拟结果按同一时间

坐标绘1:1图进行比较；检查模拟结果与实际结果的平均误差。

15、简述农业信息服务的基本原理和基本内容。

基本内容：1.农业资源信息服务2.农业教育服务3.农业咨询服务4.农业物流服务

16、实现精确农业的关键技术有哪些？

精确农业的支持技术除地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）

外，还包括决策支持系统（DSS）和变量投入技术（VRT），以上几个关键技术互相补充，共同构建精确农业的技术体系。

综合题

1、结合专业，谈谈学习农业信息学的意义（不能少于300字）

2、结合专业，谈谈在我国如何实现农业的信息化。