浅析生物医学工程专业人才培养模式的不足与改进

生物医学工程（Biomedical Engineering，BME）是将工程学与生物、医学紧密结合而形成的新兴交叉学科，旨在利用工程技术手段开发各类以高新技术为特征的现代医疗器械及系统，为疾病的诊断、监测、控制、预防和治疗提供有效的解决方案。生物医学工程主要研究领域包括：人工器官及生物材料、医疗仪器及设备、电子信息技术、医学影像技术等。从其研究领域可以看出，生物医学工程是现代工程技术与生物医学相结合形成的交叉学科，涉及生物、电子、信息、材料、药学等多个领域，具有很强的交叉性和综合性，同时由于生物医学工程在我国的发展时间较短，如何培养出兼具工程技术研发和生物医学基础能力的专业人才。已成为本学科发展的重要课题之一。

琥珀酰明胶注射液及其明胶原料的特性

目的为保障琥珀酰明胶注射液临床用药的安全性,研究了该注射液及其明胶原料的特性。方法分别采用紫外可见分光光度法、热失重分析（TGA）和差示扫描量热技术（DSC）测定明胶的含量、含水量与玻璃化温度（θg）。另外,采用流变仪、激光粒度测定仪及凝胶渗透色谱法（GPC）对琥珀酰明胶注射液的流变性质、粒度分布稳定性及相对分子质量与分布进行了测试。结果该明胶含水量的质量分数为14.53%（均为结合水）,在240℃以后发生氧化裂解;DSC测定得到该明胶的θg为50~59℃。琥珀酰明胶注射液属于牛顿流体,黏度为2.266 mPa.s;其相对数均分子质量（M-n）为2.067 3×104,相对重均分子质量（M-w）为4.426 9×104,分布系数（D）为2.141;琥珀酰明胶注射液在输注期间,平均粒径有增长的趋势,但均在1μm以下。结论具有上述热特性的明胶原料制备的琥珀酰明胶注射液具有确定的相对分子质量、稳定的相对分子质量分布指数,且在输注期间,粒度分布稳定,保证了制剂的质量。

注射用琥珀酰明胶的制备

目的制备注射用琥珀酰明胶,以提高其稳定性及运输贮藏的便易性。方法合成琥珀酰明胶,并用IR、1H-NMR及UV光谱方法对其进行表征,采用喷雾干燥和冷冻干燥工艺制备注射用琥珀酰明胶,同时对所制备产品的再分散性质进行了初步考察。结果合成条件为:明胶质量浓度为200 mg.L-1,琥珀酸酐质量浓度为10 mg.L-1,pH值为10,温度90℃,时间2 h。冷冻干燥法制备的注射用琥珀酰明胶与琥珀酰明胶对照品的1H-NMR、IR及UV谱图均相符。以质量浓度50 mg.L-1的甘露醇为冻干保护剂制备的产品外观蓬松饱满,复溶时间短。配成输液后渗透压为288 mmol.L-1,pH值为7.19。结论运用丁二酰化法合成琥珀酰明胶,以质量浓度50 mg.L-1甘露醇为冻干保护剂,利用冷冻干燥法可相对较稳定地制备拥有较好外观及溶解度的注射用琥珀酰明胶,且配制成输液后渗透压及pH值符合静脉用药要求。

生物活性玻璃混悬型软膏剂的制备

目的制备具有高比表面积的介孔生物活性玻璃的软膏剂。方法采用有机模板法制备介孔生物活性玻璃,以模拟生理体液（simulated body fluid,SBF）验证其矿化性能,以扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、红外光谱（frontier infrared spectroscopy,FT-IR）、比表面积孔径分析仪对矿化前后的生物活性玻璃进行表征。以十八醇-丙二醇（fatty alcohol-propylene glycol,FAPG）为基质制备软膏剂,对软膏的p H值、黏度以及对高温、高湿的稳定性进行测定。结果制得的介孔生物活性玻璃粒径为6μm,大小均一,表面具有孔径为6 nm的介孔孔道结构,比表面积为768.5 m2·g-1,在SBF溶液中表面可矿化形成碳酸羟基磷灰石层。制得的软膏剂p H值为5.21,黏度为9～69 Pa·s,在高温或高湿环境放置10 d后,软膏的p H值、外观及生物活性玻璃的结构均无明显变化。结论制备的介孔生物活性玻璃同市售的45S5相比比表面积显著提升,对于更快地促进皮肤与软组织的再生具有重要的意义,以其制成的软膏剂p H值适中,黏度适宜,对高温高湿具有较好的稳定性。

葡萄糖敏感型二氧化硅载胰岛素体系的制备与初步评价

目的制备葡萄糖敏感型二氧化硅载胰岛素体系,对其葡萄糖响应性释放胰岛素及降血糖效果进行初步评价。方法采用有机模板法制备介孔二氧化硅载体,以透射电镜、比表面积与孔径分析仪、动态光散射仪对该载体进行表征;以胰岛素为模型药物,采用吸附平衡法载药;以3-羧基苯硼酸接枝壳聚糖制备葡萄糖敏感材料,通过氢键作用将葡萄糖敏感材料包覆于载药二氧化硅表面制得葡萄糖敏感载药体系;以HNMR、IR、TG等对葡萄糖敏感材料的结构及包覆量进行考察。采用高效液相色谱法对载药体系的载药量及药物的累计释放度进行测定;建立糖尿病小鼠模型,考察载药体系的体内降血糖效果。结果制备的介孔二氧化硅载体孔径为13 nm,对胰岛素载药量为27. 4%;经计算葡萄糖敏感材料的包覆量为10. 7%;释放介质中无葡萄糖时,载药体系基本不释药、葡萄糖质量浓度为10 g·L-1时,1 h内累计释药量增至42. 7%;制得的葡萄糖敏感型胰岛素二氧化硅载药体系按30 IU·kg-1胰岛素计量给药,6 h血糖降低22. 7%。结论设计制备的葡萄糖敏感型二氧化硅载胰岛素体系具有葡萄糖响应性释药功能及一定的体内降血糖效果。

介孔二氧化硅载体对蛋白药物载药释药及提高酶降解稳定性的初步研究

目的根据模型蛋白的空间尺寸设计介孔二氧化硅载体,初步探索不同孔径载体对蛋白药物载药、释药及稳定性的保护作用。方法以表面活性剂P123为胶束模板,以正硅酸乙酯为硅源,制备介孔二氧化硅,利用透射电镜、氮气吸附-脱附等手段表征载体;以溶菌酶(lysozyme,LYS)和牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)为模型蛋白,采用SDS-PAGE电泳分析测定不同孔径载体对LYS和BSA酶降解的保护程度。结果制备出三种孔径(7、17、22 nm)介孔二氧化硅载体,三种载体对LYS和BSA的载药量均为40%左右,LYS和BSA在三种载体中的总释放度均随孔径的减小而减小,7 nm和17 nm载体分别对LYS和BSA的保护作用最强。结论介孔二氧化硅可用于高效装载蛋白药物并提高其稳定性,载体孔径尺寸越接近蛋白药物的大小,对其保护作用越强。

一种纳米二氧化硅组织粘合剂的制备与初步评价

目的设计并制备具有较高比表面积的二氧化硅纳米粒,初步探究其对生物组织的粘合效果。方法以正辛烷作为油相,以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,构建一种水包油的非均相反应体系;在该体系中,以正硅酸乙酯为硅源,以L-赖氨酸为水解缩合催化剂,制备二氧化硅纳米粒;采用扫描电镜、动态激光散射仪、比表面积和孔径分析仪对所合成的纳米粒进行表征。以N,N-二甲基丙烯酰胺为单体,过硫酸钾、四甲基乙二胺作为氧化还原引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,制备聚N,N-二甲基丙烯酰胺仿生水凝胶;使用市售、自制二氧化硅纳米粒粘合聚N,N-二甲基丙烯酰胺仿生水凝胶以及Wistar大鼠右侧肝叶截面,采用机械牵拉的方法测试不同比表面积纳米粒对聚N,N-二甲基丙烯酰胺仿生水凝胶及大鼠肝脏的粘合能力。结果制备出比表面积为493.1 m^2·g^(-1)的二氧化硅纳米粒,其对聚N,N-二甲基丙烯酰胺水凝胶和大鼠肝脏的粘合力分别为8.63×10^(-3) N·cm^(-2)·mg^(-1)和8.17×10^(-3) N·cm^(-2)·mg^(-1),显著高于比表面积为98.9 m^2·g^(-1)市售二氧化硅纳米粒的粘合能力。结论初步研究结果表明:具有高比表面积二氧化硅纳米粒可用于对生物组织的粘合,比表面积越大,对仿生凝胶和生物组织粘合能力越强。