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納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用范文第1篇

【關(guān)鍵詞】納米金；生物醫(yī)學(xué)技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀

1前言

如今納米技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，成為了科學(xué)研究的熱點(diǎn)，納米金是指直徑0．8～250mm的締合金溶膠，它屬于納米金屬材料中研究最早的種類，納米金具有良好的納米表面效應(yīng)、量子效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)，它具有很多良好的化學(xué)特性，比如抗氧性和生物相容性。

2納米金在病原體檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近些年來(lái)生物醫(yī)學(xué)界對(duì)于流行病學(xué)的研究和對(duì)病原微生物的診斷已有了不小的進(jìn)展，傳統(tǒng)的分離、培養(yǎng)及生化反應(yīng)逐漸被時(shí)代所淘汰，運(yùn)用納米金的免疫標(biāo)記技術(shù)作為新的高通量的、操作簡(jiǎn)單的檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于臨床病原體的檢測(cè)，這種檢測(cè)技術(shù)快速且準(zhǔn)確，十分適合在臨床上使用。1939年，兩位科學(xué)家Kausche和Ruska做了一個(gè)小小的納米金實(shí)驗(yàn)，他們將煙草花病毒吸附在金顆粒上，并在電子顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)金離子呈高電子密度，就此打下了納米金在免疫電鏡中的應(yīng)用基礎(chǔ)。從1939年后生物醫(yī)學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，納米金標(biāo)記技術(shù)也廣受世人關(guān)注，成為了現(xiàn)代社會(huì)四大免疫標(biāo)記技術(shù)之一。作為一種特殊標(biāo)記技術(shù)，納米金在免疫檢測(cè)領(lǐng)域受到了廣泛的應(yīng)用，使用納米金粒子做探針，觀察抗原抗體的特異性反應(yīng)，放大檢測(cè)信號(hào)，由此檢測(cè)抗原的靈敏性。納米金技術(shù)具有良好的檢測(cè)靈敏性，在早期還支持診斷并監(jiān)控了急性傳染性病毒，根據(jù)這一特性，秦紅設(shè)計(jì)了快速檢測(cè)黃熱病病毒的技術(shù)，在納米金顆粒上標(biāo)記上金SPA－復(fù)合物的標(biāo)志，通過(guò)免疫反應(yīng)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)病毒抗體與納米金顆粒結(jié)合，并形成了人眼可見(jiàn)的紅線。這種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)有:不需要器材、簡(jiǎn)單、迅速、廉價(jià)、高效，極大地推動(dòng)了黃熱病病毒檢測(cè)技術(shù)的更新，在黃熱病的防控事業(yè)上有著深遠(yuǎn)意義。利用納米金作為免疫標(biāo)記物來(lái)檢測(cè)的除了黃熱病病毒，還有致病寄生蟲(chóng)。我國(guó)的民族種類多樣，一些少數(shù)民族人民由于自身的文化特點(diǎn)，喜食生食或半生食物，這就形成了寄生蟲(chóng)病的傳播，我國(guó)經(jīng)濟(jì)大發(fā)展后，人民的生活水平得到了提高，但還是喜食半生動(dòng)物肉或者內(nèi)臟，造成了食源性寄生蟲(chóng)病發(fā)病率的上升，嚴(yán)重影響人民身體健康。目前我國(guó)的臨床診斷寄生蟲(chóng)病技術(shù)包括三方面:病原學(xué)檢查、免疫學(xué)檢查以及影像學(xué)檢查。運(yùn)用納米金檢測(cè)技術(shù)，不僅縮短了取材時(shí)間、縮小了取材范圍，而且檢出率高、創(chuàng)傷性小，受到了患者的廣泛歡迎。

3納米金在核酸、蛋白質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

納米金粒子具有特殊的表面等離子體共振現(xiàn)象，被應(yīng)用在核酸構(gòu)建和分析檢測(cè)蛋白質(zhì)領(lǐng)域中，可以把生物識(shí)別反映轉(zhuǎn)換為光學(xué)或電學(xué)信號(hào)，因此人們將其與DNA、RNA和氨基酸相結(jié)合，在檢測(cè)核酸和蛋白質(zhì)方面收效頗豐，并且這種檢測(cè)方法制備簡(jiǎn)單，同時(shí)還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如良好的抗氧化性和生物相容性，下面具體講一下納米金檢測(cè)技術(shù)在核酸和蛋白質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用。首先是在核酸檢測(cè)中的應(yīng)用。美國(guó)首先利用納米金連接寡核苷酸制成探針檢測(cè)核酸，將納米金做標(biāo)記與靶核酸結(jié)合形成超分子結(jié)構(gòu)，由此來(lái)檢測(cè)核酸。利用納米金技術(shù)檢測(cè)特定病原體和遺傳疾病首先要做的就是檢測(cè)核酸的特定序列，在芯片點(diǎn)陣上整齊排列納米金顆粒，利用TaqDNA連接酶識(shí)別單堿基突變，等待連接后，就可以經(jīng)過(guò)一系列步驟得出單堿基突變結(jié)果，得到所需信息。在臨床應(yīng)用中使用納米金技術(shù)的表現(xiàn)有高靈敏檢測(cè)谷胱甘肽和半胱氨酸的新型電化學(xué)生物傳感器，這種機(jī)器對(duì)于谷胱甘肽和半胱氨酸的檢出限值更低，在檢測(cè)及預(yù)防糖尿病、艾滋病等疾病方面具有很大的臨床優(yōu)勢(shì)。其次是在蛋白質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用。納米金與蛋白質(zhì)的作用方式非常多樣，有物理吸附方式、化學(xué)共價(jià)結(jié)合方式以及非共價(jià)特異性吸附等等方式，在此背景下，我們可以利用納米金檢測(cè)并治療疾病和檢測(cè)環(huán)境污染。

4納米金在生物傳感器制備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前納米金在生物傳感器檢測(cè)中的應(yīng)用受到了人們的普遍關(guān)注，如上文所說(shuō)，納米金具有特殊的表面等離子體共振現(xiàn)象，這是制備生物傳感器的基礎(chǔ)。利用這種特性，科學(xué)家們做了許多實(shí)驗(yàn)，比如拉曼光譜試驗(yàn)，使用Uv－Vis光譜和拉曼光譜儀測(cè)試金納米顆粒的表征，得出結(jié)論是可以根據(jù)納米金顆粒的不同形貌制作不同濃度分子的探針，受外周環(huán)境介電特性和顆粒尺寸大小的影響，納米金顆粒會(huì)表現(xiàn)出不同的形貌特征，比如吸收光譜、發(fā)生藍(lán)移。納米金是屬于一種非常微小的貴金屬，作為貴金屬，它具有很好的導(dǎo)電性能，利用納米金進(jìn)行免疫檢測(cè)時(shí)會(huì)大量聚集納米金，從而增強(qiáng)反應(yīng)體系的電導(dǎo)，順利通過(guò)電導(dǎo)檢測(cè)免疫反應(yīng)。利用納米金的高檢測(cè)靈敏性可以進(jìn)行電化學(xué)免疫傳感器的制備。

5其他領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前納米技術(shù)的研究中，納米金在生物醫(yī)學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用研究是重要研究課題，除了上文中說(shuō)到的病原體檢測(cè)、核酸以及蛋白質(zhì)檢測(cè)還有生物傳感器制備中的應(yīng)用，納米金技術(shù)同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于腫瘤的診斷與治療、藥物載體以及CT成像。納米金具有特殊的組成結(jié)構(gòu)，它可以輕易被修飾并負(fù)載化合物，可以用于檢測(cè)并治療腫瘤，還可以被用于肺癌的檢測(cè)及治療，目前的大量數(shù)據(jù)都表明納米金技術(shù)在診斷并治療肺癌上有極大的優(yōu)勢(shì)。

6結(jié)語(yǔ)

21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最關(guān)鍵的技術(shù)之一就是納米金標(biāo)記技術(shù)，作為一種十分精細(xì)的技術(shù)，它幾乎不影響生物分子的活性，就這一點(diǎn)而言，它是非常好的標(biāo)記物。我們可以想見(jiàn)，納米金技術(shù)因其自身的諸多優(yōu)點(diǎn)，必會(huì)獲得更大的生物醫(yī)學(xué)發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn):

［1］艾桃桃．納米金在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用［J］．陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，04:63～68，95．

［2］王英澤，黃奔，呂娟，梁興杰．納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀［J］．生物物理學(xué)報(bào)，2009(03):168～174．

［3］李家萌，曹穎，趙媛，楊毅梅．納米金在生物醫(yī)學(xué)技術(shù)應(yīng)用的研究現(xiàn)狀［J］．中國(guó)寄生蟲(chóng)學(xué)與寄生蟲(chóng)病雜志，2016(02):1～5．

納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用范文第2篇

【關(guān)鍵詞】納米 電子學(xué) 趨勢(shì)

隨著納米技術(shù)的廣泛運(yùn)用，已經(jīng)延伸到社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域。目前已經(jīng)研究出的納米電子技術(shù)產(chǎn)品多種多樣，這些納米技術(shù)的產(chǎn)品不但性能優(yōu)良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科學(xué)家對(duì)于納米電子技術(shù)的研究還不夠深入，那么以后的還需要從新型電子元器件以及碳納米管等方向入手進(jìn)一步研發(fā)。

1 納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 納米電子材料的應(yīng)用

現(xiàn)階段納米材料主要有納米半導(dǎo)體材料、納米硅薄膜以及納米硅材料等類型。在這些納米電子材料中，可以說(shuō)納米硅材料最有發(fā)展前景，同時(shí)還符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)于電子技術(shù)的實(shí)際需求。通過(guò)對(duì)納米硅材料與其他納米電子材料進(jìn)行比較后，可以看出納米硅材料具有以下特點(diǎn)：首先，納米硅材料在不斷研發(fā)的背景下其成本處于逐漸降低的趨勢(shì)，其次，該材料還具有能耗低、準(zhǔn)確性高以及不易受外界影響的特點(diǎn)。最后，由于納米硅材料中分子與分子所存在的距離較小，因此可以一定程度的提升納米電子材料的反映速度，最終達(dá)到提升工作效率的目標(biāo)。

1.2 納米電子元件的應(yīng)用

可以說(shuō)納米電子元件是以集成元件以及超大規(guī)模集成元件為基礎(chǔ)的。其具體研發(fā)歷程是在上個(gè)世紀(jì)50年代美國(guó)研究者對(duì)集成電路進(jìn)行研發(fā)之后而開(kāi)始的，然后經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后逐漸從中型、大型轉(zhuǎn)變?yōu)槌笮偷募呻娐泛吞卮箢愋偷募呻娐?。在此背景下，其納米電子元件的尺寸越來(lái)越小，現(xiàn)階段的電子元件尺寸在0.1到100nm范圍之內(nèi)。

1.3 應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

特別是在納米技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中，其納米電子技術(shù)逐漸應(yīng)用到醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)在醫(yī)學(xué)治療的過(guò)程中，可以利用納米電子技術(shù)的特點(diǎn)在細(xì)微部分的檢測(cè)與觀察方面。在普通顯微鏡無(wú)法觀測(cè)的物品可以通過(guò)納米電子技術(shù)進(jìn)一步剖析。與此同時(shí)，還可以將電化學(xué)的信息檢測(cè)流程中融入納米傳感器的方式對(duì)生化反應(yīng)進(jìn)行診斷。同時(shí)，在納米電子技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，產(chǎn)生了很多方面的高科技醫(yī)學(xué)產(chǎn)品，例如伽馬刀、螺旋CT以及MRI等。可以說(shuō)生物醫(yī)學(xué)以及電子學(xué)的融合對(duì)于納米電子技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義，納米電子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的電子設(shè)備集成化具有很大的發(fā)展空間，在未來(lái)的發(fā)展中，可以將納米電子元件的尺寸控制在分子與原子的大小之間，進(jìn)而就會(huì)將微小生物體的研究帶到一個(gè)新的領(lǐng)域。

2 納米電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析后可以看出納米電子技術(shù)在未來(lái)發(fā)展具有很大的空間，對(duì)此主要可以從新型電子元器件、石墨烯以及碳納米管等方向入手。

2.1 新型電子元器件

對(duì)納米電子技術(shù)的當(dāng)前模式分析后，可以斷定在未來(lái)十年內(nèi)必然會(huì)經(jīng)過(guò)飛速發(fā)展的歷程。特別是當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于新型電子元器件的需求逐漸增多的背景下，還需要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)新型電子元器件進(jìn)行擴(kuò)展與完善。對(duì)此，可以從單電子器件、共振隧穿電子器件、納米場(chǎng)效應(yīng)晶體管、納米尺度MOS器件、分子電子器件、自旋量子器件、單原子開(kāi)關(guān)等新型信息器件的方向入手，在保證了納米電子技術(shù)朝著良好的方向發(fā)展的同時(shí)，還可以延續(xù)摩爾定律以及CMOS的研究成果。

2.2 碳納米管

可以說(shuō)碳納米管是納米電子技術(shù)的發(fā)展重要方式，碳納米管的本質(zhì)是一種一維的納米材料，其最大的特點(diǎn)是具有重量輕以及完美六邊形的結(jié)構(gòu)。因此在實(shí)際的運(yùn)用中，碳納米管具有良好的傳熱性能、光學(xué)性能、導(dǎo)電性能、力學(xué)性能以及儲(chǔ)氫性能等。與此同時(shí)，碳納米管在納米電子方面具有重要的作用，并作為現(xiàn)階段晶體管中主要的材料，對(duì)此有效的碳納米管可以對(duì)集成電路的效率進(jìn)行提升。

2.3 憶阻器

所謂憶阻器就是就是經(jīng)過(guò)了繼電阻器、電容器以及電感元件發(fā)展之后而發(fā)展的一種模式。并且憶阻器是模擬信號(hào)的方式來(lái)對(duì)非線性動(dòng)態(tài)納米元件而組成的具有交叉開(kāi)關(guān)模式的納米電子技術(shù)。憶阻器的屬性不但與CMOS類似，更主要的是其具有功率低、體積小以及不受外界因素影響的特點(diǎn)，進(jìn)而在未來(lái)的發(fā)展中可以有效的代替硅芯片等材料。

2.4 石墨烯

同時(shí)，石墨烯作為新型的納米材料來(lái)說(shuō)，不但具有超薄的特征，最主要的是其質(zhì)地還是非常堅(jiān)硬的。并且在正常狀態(tài)下石墨烯電子的傳輸速度要比其他類型的納米電子材料快，正是由于多方面的因素使得對(duì)于石墨烯的研究具有重要的意義。石墨烯和其他導(dǎo)體具有很大的區(qū)別，進(jìn)而在碰撞的過(guò)程中其能量不會(huì)有損失。在對(duì)石墨烯的未來(lái)進(jìn)行研究與設(shè)想后，根據(jù)專家預(yù)計(jì)在10年后可成功研制性能優(yōu)異的石墨烯類型的導(dǎo)體材料與晶體管。

2.5 納米生物電子

最后，納米電子技術(shù)還可以與生物技術(shù)進(jìn)行有效的融合，也可以認(rèn)為納米生物電子是以多個(gè)領(lǐng)域?yàn)楹诵墓餐ㄔO(shè)的。在對(duì)納米電子技術(shù)帶入生物領(lǐng)域的過(guò)程中，利用納米電子技術(shù)的自身特點(diǎn)可以制造出關(guān)于納米機(jī)器以及附屬的納米生物醫(yī)用的材料產(chǎn)品等，進(jìn)而可以在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中取得一定的成果，最終達(dá)到為人類健康做出巨大貢獻(xiàn)的目標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，在電子科學(xué)不斷發(fā)展的背景下，其納米電子技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)際的重視。通過(guò)對(duì)納米電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，可以發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，也就是說(shuō)納米電子技術(shù)完全融入到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中指日可待。通過(guò)采用納米電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一種高效、科學(xué)而環(huán)保的生物材料、電子晶體管以及醫(yī)學(xué)設(shè)備等，最終達(dá)到改善人們的生活現(xiàn)狀的目標(biāo)，讓人們切切實(shí)實(shí)地體驗(yàn)納米時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]葉原豐，王淮慶，郝凌云.碳納米管在電子器件中的應(yīng)用[J].金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（02）.

[2]許高斌，陳興，周琪，王鵬. 碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2010（10）.

[3]余巧書(shū).納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望[J].電子世界，2012（12）.

[4]劉長(zhǎng)利，沈雪石，張學(xué)驁，劉書(shū)雷.納米電子技術(shù)的發(fā)展與展望[J].微納電子技術(shù)，2011（10）.

[5]杜晉軍，李俊，洪海麗，劉振起.納米電子器件的研究進(jìn)展與軍事應(yīng)用前景[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（04）.

納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用范文第3篇

縱觀當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域跨學(xué)科組織，公認(rèn)的跨學(xué)科研究和教育的先驅(qū)和典范當(dāng)數(shù)美國(guó)哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院(MIT)合作成立的“哈佛-MIT健康科學(xué)技術(shù)學(xué)部”(TheHarvard-MITDivisionorHealthSciencesandTechnology，HST)，現(xiàn)又稱為懷特健康科學(xué)技術(shù)學(xué)院［2］。HST是哈佛大學(xué)和MIT在生物醫(yī)藥工程等學(xué)科方面進(jìn)行合作而成立的跨學(xué)科組織。哈佛大學(xué)充分利用MIT交叉學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，以通過(guò)跨領(lǐng)域合作改善人類健康為研究宗旨，主要在生物醫(yī)學(xué)成像、生物醫(yī)學(xué)信息與綜合生物學(xué)、再生和機(jī)能生物醫(yī)學(xué)技術(shù)等研究領(lǐng)域進(jìn)行合作。這些領(lǐng)域的合作研究將對(duì)生物和健康知識(shí)的進(jìn)步發(fā)揮出至關(guān)重要的作用。MIT自20世紀(jì)60年代進(jìn)入大規(guī)模的跨學(xué)科研究時(shí)代，如今已擁有70余個(gè)跨學(xué)科研究中心和研究組織，如雷達(dá)研究組織、HST、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生物學(xué)研究所(ComputationalandSystemBiologyInitiative，CSBi)等［3］，并在5個(gè)學(xué)院內(nèi)部以及學(xué)院之間構(gòu)成不同形式、不同層次相互交叉的跨學(xué)科研究體系，為美國(guó)重大戰(zhàn)略性科學(xué)和技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。其中，2003年成立的CSBi，作為MIT最具代表性的虛擬跨學(xué)科組織，是MIT最大的跨學(xué)科組織之一，其教育與科研成果在美國(guó)乃至全世界都達(dá)到了領(lǐng)先地位。CSBi主要通過(guò)特定的技術(shù)平臺(tái)把MIT的三個(gè)關(guān)鍵學(xué)科領(lǐng)域，即生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工學(xué)三者交叉融合而展開(kāi)大型跨學(xué)科項(xiàng)目合作研究，運(yùn)用跨學(xué)科研究方法對(duì)復(fù)雜的生物現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)分析與計(jì)算機(jī)建模，同時(shí)培養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域跨學(xué)科人才。在世界大學(xué)跨學(xué)科研究領(lǐng)域，美國(guó)斯坦福大學(xué)“Bio-X”研究中心(又名“Bio-X”跨學(xué)科研究計(jì)劃)，已經(jīng)成為跨學(xué)科研究的典范，尤其是開(kāi)啟了生物學(xué)交叉學(xué)科研究的一個(gè)新時(shí)代，在生命科學(xué)跨學(xué)科研究領(lǐng)域已成為一個(gè)著名“品牌”［4］。

美國(guó)斯坦福大學(xué)“Bio-X”研究中心創(chuàng)立于1998年的一個(gè)跨學(xué)科研究和教育項(xiàng)目，主要涉及生物工程、生物醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)三大領(lǐng)域，跨越文理學(xué)院、工程學(xué)院和醫(yī)學(xué)院三大學(xué)院。其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)由生命科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的多學(xué)科交叉研究機(jī)構(gòu)［5］。Bio-X研究中心將基礎(chǔ)、應(yīng)用和臨床科學(xué)中的邊緣研究結(jié)合在一起，進(jìn)行從分子到機(jī)體各個(gè)層次的生物物理學(xué)研究，以實(shí)現(xiàn)生物工程、生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域新的發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新。發(fā)展至今，研究中心已取得包括成功破譯人類遺傳基因密碼，發(fā)展觀測(cè)人體細(xì)胞在人體中如何活動(dòng)的技術(shù)等眾多的開(kāi)創(chuàng)性成果，使硅谷的這所名牌大學(xué)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和教學(xué)方面處于領(lǐng)先地位。在歐洲，英國(guó)1990年已設(shè)立了包括牛津的分子科學(xué)與分子醫(yī)學(xué)等17個(gè)研究中心［6］。2001年，牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)牽頭成立了由英國(guó)政府的工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)、生物科學(xué)技術(shù)研究委員會(huì)、醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)和國(guó)防部共同組成的納米技術(shù)跨學(xué)科研究伙伴機(jī)構(gòu)(IRC)，開(kāi)展了前沿生物納米技術(shù)方面的研究。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)以工程、自然科學(xué)、生命與食品科學(xué)、醫(yī)學(xué)與運(yùn)動(dòng)科學(xué)等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，建立了與生命科學(xué)、營(yíng)養(yǎng)和食品科學(xué)、生命技術(shù)學(xué)、生物信息學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的強(qiáng)有力的跨學(xué)科合作。

縱觀世界一流大學(xué)跨學(xué)科組織建設(shè)與管理，具有以下共性特點(diǎn):①政府、學(xué)校宏觀政策的支持是跨學(xué)科組織發(fā)展的保障基石。如美國(guó)國(guó)家科學(xué)院協(xié)會(huì)2004年發(fā)表了《促進(jìn)交叉學(xué)科研究》報(bào)告;哈佛大學(xué)就曾明文對(duì)該?？鐚W(xué)科動(dòng)議項(xiàng)目的政策扶持作了規(guī)定。②組織結(jié)構(gòu)與管理合理，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科組織的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的組織合作，如MIT與哈佛大學(xué)共同合作的“哈佛－MIT健康科學(xué)技術(shù)學(xué)部”。③注重跨學(xué)科研究和教育的協(xié)同發(fā)展，如美國(guó)的HST就是主要通過(guò)研究影響疾病與保健的基礎(chǔ)原理，開(kāi)發(fā)新的藥物與儀器，致力于培養(yǎng)醫(yī)師-科學(xué)家，通過(guò)跨領(lǐng)域合作改善人類健康。④提供跨學(xué)科研究經(jīng)費(fèi)，如美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)作為美國(guó)聯(lián)邦政府最大的生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)對(duì)多學(xué)科、跨學(xué)科和多機(jī)構(gòu)聯(lián)合的醫(yī)學(xué)研究項(xiàng)目的資助，如2007年就給9個(gè)科學(xué)研究聯(lián)合體提供了2．1億美元的研究經(jīng)費(fèi)［7］。⑤多樣化的激勵(lì)措施，重視獎(jiǎng)金發(fā)放和提供實(shí)踐機(jī)會(huì)等。

2我國(guó)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科組織建設(shè)與發(fā)展

我國(guó)學(xué)科交叉研究萌生于20世紀(jì)50年代，而80年代初召開(kāi)“首屆交叉科學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)”，基本就被認(rèn)定為我國(guó)跨學(xué)科研究的全面展開(kāi)。到20世紀(jì)90年代，我國(guó)大學(xué)關(guān)于跨學(xué)科研究的建制開(kāi)始引人關(guān)注。特別是我國(guó)“985”二期工程，為突出重大科學(xué)問(wèn)題和現(xiàn)實(shí)問(wèn)題引導(dǎo)，凝聚了不同學(xué)科背景的研究者開(kāi)展跨學(xué)科研究，著力建設(shè)了一批創(chuàng)新平臺(tái)。目前“985工程”科技創(chuàng)新平臺(tái)與基地是我國(guó)大學(xué)跨學(xué)科研究的重要組織形式，其中就包括大批生物學(xué)與醫(yī)學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)的實(shí)體機(jī)構(gòu)。2000年，北京大學(xué)成立了生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科研究中心。多年來(lái)，該中心將基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)應(yīng)用和臨床科學(xué)的前沿研究結(jié)合在一起，形成了以單細(xì)胞原位實(shí)時(shí)微納米檢測(cè)與表征研究，數(shù)字化診療儀器技術(shù)研究，醫(yī)學(xué)信號(hào)與圖像分析研究，大氣壓低溫等離子體生物學(xué)效應(yīng)及醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究等四大主要研究方向，建立了跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室和研究平臺(tái)，組織了30余個(gè)跨學(xué)科研究項(xiàng)目，取得了系列跨學(xué)科研究成果［8］。

同時(shí)，該中心注重各有關(guān)學(xué)科優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互合作，對(duì)來(lái)自生命科學(xué)、物理化學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，以及來(lái)自電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、臨床醫(yī)學(xué)等眾多應(yīng)用和工程學(xué)科的研究生，開(kāi)展生物醫(yī)學(xué)工程跨學(xué)科前沿領(lǐng)域的研究和人才培養(yǎng)，形成了新的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)，培養(yǎng)出了具有交叉學(xué)科背景的新型人才。2006年，北京大學(xué)成立了前沿交叉學(xué)科研究院。生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科研究中心至此成為前沿交叉學(xué)科研究院的研究中心之一。2010年，基于系統(tǒng)生物學(xué)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及其廣闊的應(yīng)用前景和重大的現(xiàn)實(shí)意義，北京大學(xué)建立了系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究所。該研究所注重復(fù)雜系統(tǒng)的研究和學(xué)科交叉，并且與環(huán)境因素相結(jié)合，主要針對(duì)重大疾病，如腫瘤、心腦血管疾病、代謝性疾病等研究領(lǐng)域作為重點(diǎn)和突破點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)生物學(xué)研究［9］。2004年，清華大學(xué)順應(yīng)跨學(xué)科研究趨勢(shì)，改革科研體制，通過(guò)將分散于全校各院系的有關(guān)生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及相關(guān)的工程學(xué)科統(tǒng)一組織和協(xié)調(diào)起來(lái)，重點(diǎn)支持和建立了包括“清華大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)研究院”在內(nèi)的若干研究所(或研究平臺(tái))，加強(qiáng)和促進(jìn)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的發(fā)展及其與其它工程學(xué)科間的交叉合作［10］。

同年，復(fù)旦大學(xué)組建生物醫(yī)學(xué)研究院。作為國(guó)家“985工程”二期建設(shè)的科技創(chuàng)新平臺(tái)，目前研究院以“轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”為目標(biāo)，形成了包括疾病系統(tǒng)生物學(xué)、出生缺陷與發(fā)育生物學(xué)、疾病發(fā)生的分子機(jī)制、創(chuàng)新藥物和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等主要研究方向和研究團(tuán)隊(duì)，建設(shè)了功能蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、癌癥研究、心血管研究、分子與細(xì)胞生物學(xué)、藥物與結(jié)構(gòu)以及公共技術(shù)平臺(tái)等10個(gè)技術(shù)平臺(tái)，建立了基礎(chǔ)科學(xué)與臨床需求的緊密聯(lián)系，為重大科研項(xiàng)目的實(shí)施和跨學(xué)科合作研究工作的開(kāi)展提供了有力支撐［11］。此外，研究院重點(diǎn)把學(xué)校所屬上海醫(yī)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院、化學(xué)系、藥學(xué)院、公共衛(wèi)生學(xué)院及相關(guān)附屬醫(yī)院等院系等有機(jī)地穿插在一起，在疾病蛋白質(zhì)組學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)、腫瘤學(xué)、干細(xì)胞生物學(xué)、分子藥理學(xué)等專業(yè)培養(yǎng)研究生，開(kāi)展跨學(xué)科研究生教育。2000年，上海交通大學(xué)成立“Bio-X生命科學(xué)研究基地”。2005年，與神經(jīng)生物與人類造化學(xué)研究室重組成立“Bio-X生命科學(xué)研究中心”(現(xiàn)改為研究院)，是繼美國(guó)斯坦福大學(xué)后的世界第二個(gè)、中國(guó)第一個(gè)Bio-X研究中心［12］。2007年，學(xué)校又成立了系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究中心。

該中心是集生物、醫(yī)學(xué)、物理、工程、數(shù)學(xué)、信息、計(jì)算等不同學(xué)科，集研究、教育、開(kāi)發(fā)及服務(wù)于一體的生物醫(yī)學(xué)研究與開(kāi)發(fā)的公共技術(shù)平臺(tái)。中心立足于以系統(tǒng)生物學(xué)的方法為基礎(chǔ)，致力于在生物整體水平、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)以及單細(xì)胞分析領(lǐng)域開(kāi)展多學(xué)科交叉融合的系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究。同年，隨著原上海第二醫(yī)科大學(xué)的并入，上海交通大學(xué)成立了Med-X研究院。Med-X研究院主要依托學(xué)校臨床醫(yī)學(xué)學(xué)科和理工科優(yōu)勢(shì)，涉及生物醫(yī)學(xué)工程、生物學(xué)、影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)與工程四個(gè)研究領(lǐng)域，以解決臨床醫(yī)學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)導(dǎo)向，進(jìn)行前沿性醫(yī)學(xué)科學(xué)研究，開(kāi)發(fā)高尖端領(lǐng)先性醫(yī)療技術(shù)產(chǎn)品，構(gòu)建國(guó)際化、多學(xué)科交融、多資源共享、多方位服務(wù)的開(kāi)放式醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究平臺(tái)，建立醫(yī)療技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)－技術(shù)轉(zhuǎn)化－臨床應(yīng)用體系［13］。

3我國(guó)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科組織建設(shè)困境與借鑒

從建設(shè)與管理實(shí)踐看，我國(guó)依托大學(xué)建立的跨學(xué)科研究中心正在遭遇重重困難和種種挑戰(zhàn)，并突出體現(xiàn)在跨學(xué)科研究的管理體制和運(yùn)行機(jī)制的障礙與缺失，跨學(xué)科研究的組織結(jié)構(gòu)障礙與沖突，學(xué)科文化障礙與跨學(xué)科研究范式的缺失，跨學(xué)科研究的資源配置障礙與沖突，跨學(xué)科研究評(píng)價(jià)(利益)的障礙與沖突等方面。在管理體制和運(yùn)行機(jī)制上，大學(xué)教師的跨學(xué)科研究意識(shí)還不強(qiáng);大學(xué)現(xiàn)行的學(xué)術(shù)管理體制和運(yùn)行機(jī)制對(duì)跨學(xué)科研究缺乏支撐力和推動(dòng)力;行政權(quán)力與學(xué)術(shù)權(quán)力的失衡，競(jìng)爭(zhēng)與合作的失衡，缺乏系統(tǒng)的執(zhí)行架構(gòu)和機(jī)制;缺乏跨學(xué)科研究改革與創(chuàng)新的切實(shí)措施和效率最大化的管理模式。在組織結(jié)構(gòu)上，各學(xué)科仍相對(duì)封閉，跨學(xué)科研究的合作機(jī)制與條件缺失，學(xué)科間未能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，跨學(xué)科組織內(nèi)各要素尚不能完全產(chǎn)生協(xié)同作用，妨礙了跨學(xué)科組織系統(tǒng)的有序運(yùn)行。在研究資源上，資源投入的主體和方式較為單一，力度小，持續(xù)性差，分散度較高，

納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用范文第4篇

【關(guān)鍵詞】 3-D打?。?全膝關(guān)節(jié)置換； 臨床應(yīng)用

3-D打印技術(shù)，是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。最早起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，隨著智能化的發(fā)展，3-D打印技術(shù)逐步成熟，并應(yīng)用于各行業(yè)，影響著人們的生活。近年來(lái)，3-D技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)行業(yè)有廣泛的報(bào)道，蘇格蘭科學(xué)家 Faulkner-Jones等利用細(xì)胞打印出人造肝臟組織[1]。本院將3-D打印技術(shù)運(yùn)用于全膝關(guān)節(jié)置換，取得良好的臨床效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本組6例患者，男3例，女3例，68～81歲，平均74.6歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合骨關(guān)節(jié)炎診斷標(biāo)準(zhǔn)。（2）所有病例手術(shù)前均全面體檢及輔助檢查，并經(jīng)1位資深主任醫(yī)師手術(shù)治療，手術(shù)后住院2周以上。（3）所有骨關(guān)節(jié)炎病例均為Holden Ⅳ級(jí)病例（即嚴(yán)重硬化、關(guān)節(jié)間隙消失）。

1.2 方法

1.2.1 術(shù)前準(zhǔn)備 術(shù)前行關(guān)節(jié)X線片、膝關(guān)節(jié)CT掃描。術(shù)前有內(nèi)科疾病的請(qǐng)相關(guān)內(nèi)科科室會(huì)診、治療。待病情平穩(wěn)，無(wú)明顯手術(shù)禁忌證時(shí)進(jìn)行手術(shù)。

1.2.2 方法 CT掃描范圍：包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)。所需的解剖結(jié)構(gòu)包括：獲得軸向平面的所有切片髖關(guān)節(jié)影像（髂前上棘至恥骨聯(lián)合）；膝關(guān)節(jié)影像（膝關(guān)節(jié)上下100 mm，包括脛骨結(jié)節(jié)附著的髕韌帶）；踝影像（踝關(guān)節(jié)以下至跟骨中央）。切片厚度和間距：建議軸向平面切片1.25 mm×1.25 mm或1 mm×1 mm，當(dāng)需要增加層厚時(shí)，層厚不得低于2 mm。視野（FOV）使用同一的視野，在掃描過(guò)程中不要改變，需要仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)腿以獲得股骨頭、膝關(guān)節(jié)和踝。切片時(shí)，不要隨意改變X和Y軸的坐標(biāo)原點(diǎn)，即所有CT切面具有同一個(gè)坐標(biāo)系，數(shù)據(jù)格式：DICOM，CT設(shè)備通用格式。圖像通過(guò)計(jì)算機(jī)建模軟件（CAD）建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，后通過(guò)成快速成型文件格式STL將三維數(shù)字化模型輸入3-D打印機(jī)。打印機(jī)將打印出膝關(guān)節(jié)模型，術(shù)前根據(jù)模型畸形的矯正程度，假體安放位置評(píng)估、模擬操作，并制定合適的假體。本文對(duì)患者左腿手術(shù)進(jìn)行股骨假體設(shè)計(jì)及脛骨假體設(shè)計(jì)。術(shù)中根據(jù)術(shù)前測(cè)量截骨量進(jìn)行截骨，并安放定制的假體，記錄手術(shù)時(shí)間及假體的匹配度。

1.3 術(shù)后處理 術(shù)后3 d使用抗生素預(yù)防切口感染，術(shù)后24～48 h拔除引流管，3 d后下床行膝關(guān)節(jié)功能鍛煉。

2 結(jié)果

患者平均手術(shù)時(shí)間為45 min，較過(guò)去減少；出血量減少；下床時(shí)間為術(shù)后3 d，術(shù)中假體使用與術(shù)前定制假體匹配，截骨及假體放置均一次成功。隨訪3個(gè)月～1年，未出現(xiàn)關(guān)節(jié)感染、假體松動(dòng)現(xiàn)象?；颊呦リP(guān)節(jié)HSS評(píng)分均大于85分，屈伸活動(dòng)功能好，改善明顯。

3 討論

3.1 3-D打印技術(shù)的原理 3-D打印技術(shù)是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。其基本原理為：（1）設(shè)計(jì)過(guò)程：首先通過(guò)計(jì)算機(jī)建模軟件（CAD）建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，后通過(guò)成快速成型文件格式STL將三維數(shù)字化模型輸入3-D打印機(jī)。（2）打印過(guò)程：打印機(jī)通過(guò)讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料利用激光束或熱熔噴嘴等方式，在平面方向X-Y方向黏結(jié)成截面形狀，然后在Z坐標(biāo)方向?qū)⒏鲗咏孛孢M(jìn)行逐層疊加，粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)實(shí)體。與傳統(tǒng)的“切削去除”材料方法（如3-D雕刻）不同，3-D打印采用“逐層增加”材料的方式來(lái)制作三維實(shí)體[2]。

3.2 3-D打印技術(shù)在外科中的應(yīng)用 3-D打印技術(shù)作為一種新發(fā)展的技術(shù)，發(fā)展迅速，目前已在工業(yè)制造、生物醫(yī)療等得到了長(zhǎng)足發(fā)展，并取得了一定的成效，近年來(lái)已逐漸應(yīng)用于骨科領(lǐng)域，完善了骨科復(fù)雜手術(shù)的術(shù)前準(zhǔn)備，使手術(shù)由復(fù)雜變簡(jiǎn)單化。它通過(guò)采集術(shù)前CT、X線等影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)CAD計(jì)算機(jī)軟件處理，輸入快速成型機(jī)器，制成實(shí)體硬組織一致的模型，有助于術(shù)前準(zhǔn)確了解硬組織的細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)及病變與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，提示截骨線、骨塊移動(dòng)的位置信息等，起到指導(dǎo)手術(shù)的作用[3]。在口腔頜面部應(yīng)用上，Levine等[4]將該技術(shù)應(yīng)用于下頜骨重建術(shù)、正頜手術(shù)、頜面部創(chuàng)傷修復(fù)和顳頜關(guān)節(jié)重建術(shù)等70余例手術(shù)，取得良好的重建及手術(shù)效果。Mazzoni等[5]通過(guò)打印導(dǎo)板，術(shù)前模擬引導(dǎo)手術(shù)，并在術(shù)前及術(shù)后和CT影像進(jìn)行手術(shù)的傳統(tǒng)術(shù)中下頜骨4個(gè)解剖位點(diǎn)（髁突外側(cè)點(diǎn)、下頜骨正中點(diǎn)、下頜骨牙弓曲度和髁突空間位置）進(jìn)行術(shù)中具置與術(shù)前規(guī)劃的偏差，認(rèn)為在導(dǎo)板引導(dǎo)下的個(gè)性化骨板植入術(shù)可大大縮短手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)精確性，尤為在髁突空間位置和下頜骨牙弓曲度作用明顯。將該技術(shù)應(yīng)用于脊柱及復(fù)雜骨盆手術(shù)應(yīng)用研究方面，有報(bào)道取得良好的手術(shù)效果。Guarino 等[6]將3-D打印技術(shù)應(yīng)用于10例小兒脊柱側(cè)凸及3例復(fù)雜骨盆骨折，結(jié)果表明該技術(shù)提高復(fù)雜骨盆骨折分類的準(zhǔn)確性及椎弓根釘植入的準(zhǔn)確性，減少醫(yī)源性脊髓損傷幾率，并縮短手術(shù)時(shí)間。Sun等[7]分別將3-D打印技術(shù)應(yīng)用于骨盆腫瘤患者，在打印的骨盆模型上切除半骨盆，然后設(shè)計(jì)個(gè)性化人工半骨盆假體，取得了滿意臨床效果。而在一些特異性高的手術(shù)上，3-D打印技術(shù)不僅可以模擬骨骼實(shí)體，還可以根據(jù)手術(shù)要求制備個(gè)體化手術(shù)器械。Lee等[8]應(yīng)用該技術(shù)制備了個(gè)體化股骨假體和股骨髓腔導(dǎo)向器，使手術(shù)更精準(zhǔn)，成功為2例石骨癥患者施行人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。在關(guān)節(jié)外科應(yīng)用上，3-D打印技術(shù)因其可以為患者“量身定制”個(gè)體化模型，使關(guān)節(jié)置換中假體型號(hào)的選擇、假體安放位置的準(zhǔn)確性以及畸形的矯正程度等技術(shù)難題得到解決。這使得關(guān)節(jié)嚴(yán)重畸形、軟組織嚴(yán)重?cái)伩s的患者的術(shù)前手術(shù)方案的制定簡(jiǎn)單化、準(zhǔn)確化，從而提高關(guān)節(jié)外科復(fù)雜高難度手術(shù)的成功率，使手術(shù)更精確、更安全。Won等[9]報(bào)道利用該技術(shù)成功為21例髖關(guān)節(jié)嚴(yán)重畸形患者制定手術(shù)方案術(shù)中明顯縮短了手術(shù)時(shí)間、出血量，術(shù)后影像學(xué)提示假體匹配良好。Sciberras等[10]首次將該技術(shù)應(yīng)用于1例復(fù)雜髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)，根據(jù)3-D打印技術(shù)制作的假體，進(jìn)行詳細(xì)的術(shù)前評(píng)估和模擬操作，手術(shù)獲得了成功。He等[11]利用3-D打印技術(shù)制備了半膝關(guān)節(jié)和人工骨模具，分別通過(guò)快速鑄造和粉末燒結(jié)成型技術(shù)制備出個(gè)體化鈦鋁合金半膝關(guān)節(jié)和多孔生物陶瓷人工骨，并將組裝后的復(fù)合半膝關(guān)節(jié)假體植入患者體內(nèi)，術(shù)后隨訪表明該復(fù)合半膝關(guān)節(jié)假體與周圍組織、骨骼匹配良好，并且具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

本院應(yīng)用3-D打印技術(shù)應(yīng)用于全膝關(guān)節(jié)表面置換術(shù)，有利于制定最佳手術(shù)方案，指導(dǎo)開(kāi)展個(gè)體化關(guān)節(jié)外科手術(shù)，術(shù)前有效確定植入物的類型、大小和位置，使手術(shù)操作更精準(zhǔn)，手術(shù)一次性完成，減少了操作、術(shù)中使用工具數(shù)量，從而減少了手術(shù)時(shí)間，取得了良好的臨床療效。這與報(bào)道的臨床實(shí)踐相符合[12]。

3.3 3-D打印技術(shù)目前存在的缺點(diǎn) 3-D打印技術(shù)可以將抽象的三維數(shù)字模型轉(zhuǎn)變成為直觀、立體的實(shí)物模型，降低了高難度手術(shù)的術(shù)前準(zhǔn)備、減少了手術(shù)時(shí)間、提高了手術(shù)的成功率，作為一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，其顛覆了傳統(tǒng)醫(yī)療模式。但3-D打印目前仍然存在使用上的缺點(diǎn)。（1）因該項(xiàng)技術(shù)尚未得到廣泛推廣，3-D打印的使用費(fèi)用高，包括3-D打印設(shè)備的購(gòu)置、運(yùn)行，打印材料及相關(guān)專業(yè)人員費(fèi)用，大多數(shù)患者不能承擔(dān)其費(fèi)用，在部分地區(qū)僅用于醫(yī)學(xué)研究。（2）打印材料不能滿足臨床醫(yī)學(xué)的需求。目前大多打印的假體因其材料使用有限，不具有生物相容性、可降解性，大多僅用于模型供術(shù)前準(zhǔn)備，而不是作為實(shí)體安放于體內(nèi)。（3）3-D技術(shù)因打印模型的個(gè)體化，使得在打印部分要求較高的模型時(shí)，耗時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，且該項(xiàng)技術(shù)要求院內(nèi)學(xué)科合作，這使得急診手術(shù)在3-D打印技術(shù)中不占優(yōu)勢(shì)。

3.4 3-D打印技術(shù)在關(guān)節(jié)外科應(yīng)用中的展望 盡管3-D打印在目前存在部分缺點(diǎn)，但其在未來(lái)關(guān)節(jié)外科發(fā)展中必會(huì)起到?jīng)Q定性的作用。目前在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3-D打印技術(shù)已被應(yīng)用于器官模型的制造與手術(shù)分析策劃、個(gè)性化組織工程支架材料和假體植入物的制造，以及細(xì)胞或組織打印等方面[13]。3-D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用于組織工程骨和軟骨研究領(lǐng)域，在關(guān)節(jié)外科修復(fù)重建領(lǐng)域展示了良好的應(yīng)用。采用3-D打印技術(shù)制備的組織工程支架材料不僅具有與缺損組織相匹配的解剖外形，同時(shí)也具有滿足細(xì)胞黏附、增殖的內(nèi)部三維多孔結(jié)構(gòu)[14]。Billiet等[15]應(yīng)用該技術(shù)輔以微米、納米技術(shù)，可根據(jù)需要設(shè)定特定的孔隙率、交聯(lián)，顯著提高支架的生物學(xué)及力學(xué)性能，使其有利于細(xì)胞黏附、增殖、分化，從而促進(jìn)骨組織生長(zhǎng)及骨折愈合等。Lee等[16]和Woodfield等[17]將3-D打印的骨軟骨支架應(yīng)用于動(dòng)物實(shí)體，取得良好的效果。Xu等[18]利用靜電紡絲和噴墨打印相結(jié)合的方法制作組織工程軟骨。將活細(xì)胞和支架材料一同打印是3-D打印技術(shù)在關(guān)節(jié)外科基礎(chǔ)研究領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)步性標(biāo)志，但如何實(shí)現(xiàn)細(xì)胞在支架內(nèi)按照預(yù)制組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)分布、如何構(gòu)建營(yíng)養(yǎng)通道血管、如何提高打印組織的機(jī)械性能等，都是未來(lái)研究方向[18]。隨著3-D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，自體“生物型人工關(guān)節(jié)”將在未來(lái)成為可能。

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