运动医学前景范例6篇

前言:中文期刊网精心挑选了运动医学前景范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。

运动医学前景

运动医学前景范文1

随着《学生体质健康标准》的全面实施,越来越多的大学生主动投入体育锻炼之中,在此背景下,“健康第一”的指导思想在高校体育工作中愈加重视起来。运动损伤是指在运动过程中,各种因素对人体组织或者器官造成一定伤害。运动损伤和运动项目关系密切,篮球作为一项身体接触频繁的运动项目,具有对抗性强、运动量大的特点,在篮球技术中包括许多如急停、急起、变向及快速传接球等动作,所以,在篮球运动中,参与活动的踝关节、膝关节、手腕、手指及腰背部容易发生运动损伤。为了更好地实施篮球教学,提升篮球教学水平,本文笔者根据多年的?@球教学实践经验,探讨了高校篮球教学中运动损伤的成因及预防措施,以期增强大学生运动损伤预防意识,减少运动损伤发生。

二、高校篮球教学中常见的运动损伤

1、膝关节损伤

膝关节损伤在篮球教学众多运动损伤中高居第一,因为篮球运动中的持球突破要求降低重心,下肢长时间处于屈膝位;此外,行进间上篮及急停跳投下落时脚着地时身体重量及惯性,瞬时使得膝关节遭受很大冲击力,致使膝关节出现损伤的机率较高。

2、踝关节损伤

篮球运动中的踝关节损伤也是一种常见的损伤,大都在拼抢篮板球或者跳投后落地时踩在他人脚上而出现急性扭伤。

3、腕关节、指间关节损伤

篮球运动中有效的转移球作为进攻的有效手段之一,大多数配合均依靠传接球来完成,快速的传接球,不仅需要速度快,且动作隐蔽,这给队友带来一定困难,猝不及防的传接球,致使腕关节和指关节在非正常状态下完成,来球的强力冲击容易造成以上两个关节的挫伤。

三、高校篮球教学中运动损伤的成因分析

1、准备活动不充分

准备活动目的是用于提高中枢神经系统的兴奋性,增强运动系统及呼吸系统的功能活动,促使人体从静止状态主动进入紧张的活动状态,克服机体的生理惰性,然而在高校篮球教学中很多大学生往往忽视准备活动的作用,准备活动不充分,甚至不做准备活动,身体各项机能尚未达到良好的状态,在此情况下直接进行剧烈运动,则很容易出现运动损伤。

2、自我保护意识及知识缺乏

在篮球比赛中,经常出现身体接触,篮球运动需要控制情绪的能力外,还应具有自我保护意识,如双脚落地时的支撑不合理,上篮时双脚习惯性前伸,撞击摔倒时的滚动缓冲不当均容易造成损伤。

3、对篮球技术特点及规则掌握不足

在篮球教学比赛中,由于学生的基本动作掌握不好,甚至与人体结构及力学原理抵触,从而造成损伤;也有部分大学生不熟悉篮球竞赛规则,把粗野动作视为勇敢顽强,将犯规动作认为合理接触,很容易增大运动损伤的发生率。

4、大学生的心理素质有待提升

大学生的性格、情绪、注意力和焦虑状态等也是他们在篮球教学比赛中出现运动损伤的原因,如有部分大学生在心情不好时参与教学比赛,发泄情绪则容易与别人发生冲突;而有的大学生情绪低落、动作准确性较差,则很容易出现碰撞现象;也有部分大学生在比赛中过于紧张,身体肌肉僵硬,做动作犹豫不决等等,这些心理因素的变化均会抑制大学生篮球技术的正常发挥,也是造成运动损伤的原因。

5、场地、器材等不符合要求

随着各高校对运动场地投入力度的加大,场馆设施已有明显改观,不过,仍有部分高校的篮球设施还比较落后,场地仍是水泥地面,或地面不平整,或场地上有石块等杂物,大学生在篮球课堂上很容易造成损伤。

四、高校篮球教学中预防运动损伤的对策

1、注重安全教育

在篮球教学中,促使大学生从思想方面高度重视预防运动损伤,只有掌握运动损伤的发生规律,并及时总结经验,才可以最大程度上减少或者避免运动损伤,最终确保大学生的身体健康。

2、科学安排准备活动

准备活动的内容及强度需根据教学内容及气候因素而定,同时要注意大学生的身体状况,尤其要加强对下肢易伤部位的活动,充分动员大学生神经系统及运动器官的功能,从而更好地进入教学基本部分,最终顺利完成教学任务。

3、组织教学要严谨

在高校篮球教学中作为篮球教师需合理有序地组织教学,强调纪律,并认真落实防范工作,有条不紊地实施篮球教学。此外,准确的示范动作在高校篮球教学中必不可少,这样大学生在模仿的过程中可以更准确的掌握技术动作,减少运动损伤的发生。

4、进一步规范篮球技术动作

在高校篮球教学中,运动损伤很多是由于大学生的技术动作不规范引起,因此,作为教师首先要提高自身的专业技能,准确完成每一个技术动作的示范,同时为大学生详细讲解该技术容易出现的运动损伤,帮助大学生掌握准确的技术动作,从而最大程度上预防由于技术不规范而引起的运动损伤。

5、加大身体素质练习力度

大学生身体素质较差是一个不争的事实,身体素质较差是发生运动损伤的一大诱因,所以,在篮球课堂上,作为体育教师应该意识到增强大学生身体素质的重要性,特有要有针对性的安排一些易伤部位的力量练习,从而有效避免运动损伤的出现。

6、课前认真完成对篮球场地及设备的安全检查

篮球教师需要在课前对篮球场地及设备实施安全隐患检查,对已损坏的器材设备及时报修,从而尽可能避免因场地器材的原因给大学生造成不必要的伤害。

运动医学前景范文2

关键词:教育康复学 专业建设 课程框架

分类号:G760

2012年,华东师范大学向教育部提出开设教育康复学本科专业的申请,2013年3月28日教育部教高[2013]4号文件,决定在本科专业目录中教育学一级学科下设置教育康复学,即教育康复学作为二级学科与特殊教育学并列。由于教育康复学科属国内首创,本文拟就教育康复学的建设背景、学科界定及其与相关学科的区分度、专业建设思路和发展前景四个方面进行叙述,以期为国内其他高等院校相关专业建设提供参考。

1、建设背景

1.1 特殊儿童自身对教育与康复的双重需要

随着社会的发展、科学的进步,儿童患病的类型也在发生改变,感染性疾病的发生率下降,遗传性疾病、先天畸形、早产、极低体重等儿童的存活率逐渐上升。这些儿童在生长发育过程中可能暴露出某些障碍或缺陷,甚至产生如脑瘫、智力障碍、孤独症等疾病。由于现有的医学手段尚无法治愈这些疾病,这些特殊儿童需要接受长期的康复治疗。到了受教育的年龄,他们只能带病接受教育。另外,随着特殊教育零拒绝理念的推行,与十多年前相比,特殊教育学校的教育对象发生了很大的变化,具体表现为:特殊儿童障碍程度加重,残障类型增多,多重障碍儿童增多等。面对这些特殊儿童,特殊教育学校原有的教育教学目标及教学计划难以实施,教育康复效果难以提高。针对目前特殊教育对象的现状,要切实提高我国的特殊教育水平,必须以科学发展观为指导进行改革。科学发展观的核心是以人为本,特殊教育改革自然就是要以特殊儿童的需要为本。综上,特殊儿童既有接受教育的需要,又有接受康复服务的需要。然而,长期以来,我国康复治疗服务主要由医院承担,而教育主要由特殊教育学校提供。近年来,人们开始反思这种康复与教育分离的模式。2012年,上海市副市长沈晓明教授指出这种相互分离的模式有两个弊端,一是残疾儿童个体很难同时兼顾学习与康复,二是康复治疗与学习完全分离,医生的康复治疗不能有效地为教师的教学服务,因此他认为有必要发展基于学校的康复治疗模式,并将其视为教育过程的一个部分。这一构想明确提出特殊教育学校必须承担起教育与康复的双重任务,而要实现该目标,必须对现有高等特殊教育师资培养机制进行改革,培养大批具有教育与康复双重知识和技能的师资。

1.2 社会对教育康复人才的大量需求

2006年第二次全国残疾人抽样调查统计公报显示,我国0~14岁的残疾人口为387万人,在校特殊儿童约39.9万人。据统计,2011年我国特殊教育专任教师41311人,师生配比为1:9.65,远低于发达国家特殊教育学校的师生比例。而在特殊教育学校中能为特殊儿童提供相关康复服务的专业人员更为缺乏。统计表明,在特殊教育学校教师中,能为特殊儿童提供相关康复服务的不足3%。就目前我国学前和学龄特殊儿童数量而言,如以每名专业人员服务40名儿童、每名儿童每周接受1个小时的康复训练来计算,我国共需要9.7万名教育康复专业人员。另外,对于绝大部分特殊儿童而言,每人每周接受1个小时的训练实际上是远远不够的。其次,对于许多存在多重障碍的儿童来说,可能需要多方面的专业人员为其提供综合康复服务。再者,由于特殊儿童存在较大的个体差异,往往需要对其实施个别化的教育和康复。因此,目前我国教育康复人员的需求与实际数量相比,存在巨大缺口。

依据现代康复医学的理念,特殊儿童所需的相关康复服务包括:听觉康复、言语语言康复、心理康复、物理康复、作业康复、艺体康复、康复辅具以及社会康复等。近年来,随着全社会对康复的需求不断增加,我国的康复医学也随之发展,国内的一些医学院校相继设立了相关专业。据本项目组统计,已有72家本科院校、113家高职高专院校开设了康复治疗学、运动人体科学、运动康复与健康等专业。但这些专业的内容主要以物理治疗为主,培养的康复治疗师尚不能满足目前医院的实际需要,更不用说满足目前特殊教育学校对教育康复人才的急迫需求。另外,从目前国内外康复治疗专业所属学科领域来看,相关康复治疗学既可归属于医学类,也可归属于教育学领域,例如香港大学的教育学院就下设言语听觉科学系。因此,本项目组认为大陆地区高等院校的教育学科必须打破专业壁垒,利用已有的专业基础,大力发展与建设教育康复学专业,培养能在特殊教育学校或康复机构为特殊儿童提供教育与相关康复服务的专业人才。

1.3 国家支持增设教育康复类专业

党的“十七大”提出“关心特殊教育”,“十”又提出“支持特殊教育”。近年来,党和政府出台了一系列关心与支持特殊教育的政策文件,大力培养特殊教育师资是其中的重要内容。2012年4月,发改委、教育部、中国残疾人联合会办公厅了《关于印发特殊教育学校建设二期实施方案暨编制专项建设规划的通知》(发改办社会[2012]896号),其中明确提出:“扩展特殊师范专业范围,研究增设教育康复类专业。”同年9月,教育部等五部委联合《关于加强特殊教育教师队伍建设的意见》(教师[2012]12号),在“加大特殊教育教师培养力度”中提出:“加强特殊教育专业建设,拓宽专业领域,扩大培养规模,满足特殊教育发展需要。改革培养模式,积极支持高等师范院校与医学院校合作,促进学科交叉,培养具有复合型知识技能的特殊教育教师、康复类专业技术人才。”这些政策性文件直接催生了教育康复学这门新学科,也为这一学科的建设和发展提供了强有力的发展平台。

2、学科界定及其专业区分度

2.1 教育康复学的学科界定

对教育康复学可有两种理解:其一,该学科是研究如何以教育的方式与手段对特殊儿童进行康复的一门学科;其二,教育康复学是整合教育、康复的手段和方法,为兼具教育和康复两种需求的人提供服务的一门综合学科,该学科是教育学(包括特殊教育学)与康复治疗学相结合的产物,是两门学科交叉的边缘学科。简而言之,前者将教育与康复解释为偏正关系;后者将教育与康复解释为并列且交叉融合的关系。这里我们倾向于后者,因为将教育康复学界定为特殊教育学与康复治疗学交叉的边缘学科更符合“医教结合”的内涵,符合目前国内特殊教育新形势下对师资培养的需求,有助于发展基于学校的康复治疗模式。

2.2 教育康复学与相关专业的区分

2.2.1 教育康复学与特殊教育学

首先,从历史发展来看,特殊教育起源于欧洲,至今大约有两百多年的历史,特殊教育的发展又催生并促进了特殊教育学的发展。而教育康复学则是基于目前我国特殊教育发展现实需求而设立的一门新兴学科,它有助于落实特殊教育“医教结合”的改革方针,有助于建立基于学校的康复训练模式。

第二,从学科定义上看,特殊教育学是研究特殊教育现象及规律、原则和方法的科学,一般以学前和学龄特殊儿童的教育为研究重点,特殊教育是使用一般或特别设计的课程、教材、教法、组织形式和设备对特殊儿童(青少年)所进行的达到一般的和特殊的培养目标的教育;教育康复学则是教育学(包括特殊教育学)与康复治疗学相结合的产物,是两门学科交叉的边缘学科,是大康复的重要组成部分。

第三,从培养目标上看,特殊教育学专业主要培养在特殊教育学校从事教育、教学的教师;教育康复学专业主要培养既能从事特殊教育集体教学任务,又能承担各类个别化康复训练的双师型人才。

第四,从课程设置与教学内容上看,特殊教育学专业主要以教育学为基础,以特殊教育基本原理、特殊教育史、特殊教育政策法规、特殊教育学校教材教法等为主要学习内容;而教育康复学专业主要以现代康复医学与特殊教育学为基础,以特殊儿童各类功能评估与康复训练、特殊儿童教育与教学方法为学习内容。

第五,从培养方式上看,国内目前特殊教育学专业的课程内容偏重理论层面,实验类课程相对较少;而教育康复学专业的课程内容则偏重操作层面,实验课程占有较大的比例。另外,学生除需要在各类特殊教育学校及康复机构见实习外,还需在医院康复科临床实习。

第六,从服务对象上看,特殊教育学以特殊儿童(学前、学龄及青少年)为主;而教育康复学在以特殊儿童为服务主体的基础上,兼顾有障碍的成人。

总之,传统的特殊教育学更多的是从哲学或理论层面去研究特殊教育的现象与规律;而新设的教育康复学则更多的是从实证与操作层面去研究特殊教育的现象与规律。两学科的并列设立,有助于促进各自“上天入地”式的纵深发展。

2.2.2 教育康复学与康复治疗学

基于学校的教育康复学与基于医疗系统的康复治疗学有明显的不同,如:从培养方向上讲,康复治疗学目前培养的专业人员大多在医院从事相关工作,而教育康复学培养的专业人员则多数将在康复机构、特教学校、儿童福利院等机构从事相关工作。从手段上讲,康复治疗学以药物、器械等为主要手段;而教育康复学则将康复训练和教育方法结合起来。从课程内容上讲,康复治疗学以物理治疗为主,而教育康复学中的康复涉及言语、听觉、语言、认知、心理、运动等更广泛的领域。从对象上来看,康复治疗学以成人为主,而教育康复学以儿童为主、兼顾成人。

3、专业建设思路

3.1 培养目标

根据以上对教育康复学的界定,专业培养目标为:培养在特殊教育学校、普通学校资源教室、康复中心与民政福利院等机构,既能从事特殊教育教学任务,又能承担各类康复训练任务的双师型人才。

3.2 课程设置

3.2.1 课程框架及主要课程

教育康复学本科课程体系将专业课程分为四个板块(不包括学校与学院设置的通识课程),即:专业基础课、专业核心课、专业拓展课程和实践课程。现介绍依据这四个课程板块设置的专业课程框架及主要课程,如图1所示。

3.2.2 课程设置说明

基于上述教育康复学的界定与专业培养目标,课程设置遵循如下基本原则。

(1)课程板块之间相互联系与融合。从整体而言,课程包括了教育与心理、康复训练两类课程。教育与心理类课程主要有:普通心理学、儿童发展心理学、特殊教育学概论、特殊教育学校课程与教学等课程;康复训练类课程主要有:康复听力学、言语语言障碍的评估与矫治、各类障碍儿童的教育与康复训练等。两类课程及各板块之间相互联系、相互渗透、相互融合。各课程内容之间有机衔接,呈阶梯式递进,前面课程是后面课程的基础,后面课程是前面课程的延伸与拓展。

(2)理论与实践结合。该原则具体体现在两方面:一是相关理论课程均有配套的实验课程,如:“言语障碍的评估与矫治”的实验课时约占总课时的三分之一;二是加强见、实习环节,包括在各类特殊教育学校、康复机构、医院康复科的见、实习。

(3)先分后总。即遵循综合康复的理念,先按言语、听觉、语言、认知、情绪行为、运动、学习能力七大康复板块no]设立专业核心课程,然后在此基础上,依儿童障碍类型设置拓展型课程,如:脑瘫、智障、自闭症、听障、学习困难等儿童的教育与康复训练。提出先分后总这一课程设置原则是基于以下几方面的考虑:第一,大多数特殊儿童均有一些共同的障碍,如言语障碍、认知障碍等;第二,无论哪一类特殊儿童均会表现出多种障碍,如脑瘫儿童除肢体运动障碍以外,还会有言语、语言、认知、情绪行为、学习能力等方面的障碍;第三,目前有部分高校特教专业课程按特殊儿童障碍类型设置课程,课程内容之间存在大量的交叉与重复。先分后总原则遵循的是先关注与处理各类特殊儿童的共同性问题,再关注与处理各类特殊儿童的特殊性问题,以期减少教学内容的重复,优化课程结构,提高教学效果。

3.3 培养形式与途径

沈晓明教授对特殊教育师资培养模式和课程体系的改革提出的建议值得思考。他认为以下几方面的教学改革势在必行:一是倡导师范院校和医学院校合作培养特殊教育专业人才;二是提高特殊教育专业中康复类课程的比例;三是通过双学位、联合培养硕士和博士研究生,造就一批教育康复的高层次人才。从某种意义上说,教育康复学的设立是目前特殊教育改革的产物,改革的精神与内容必须体现在人才培养模式上。以下分本科、硕士两个层次探讨教育康复专业人才培养的形式与途径,并以华东师范大学教育康复学专业规划为例说明。本科层次的人才培养拟与上海中医药大学康复治疗学专业合作,具体说,本科学生必须修满“156+60”个学分的课程,前156个学分由华东师范大学教育康复学专业承担,后60个学分(包括临床康复实习)由上海中医药大学承担,学生毕业时既可获得教育学(教育康复专业)的学位证书,也可获得上海中医药大学康复治疗学专业证书(相当于二专)。硕士研究生的培养也可与上海中医药大学联合培养,实施7年一贯制本硕连读的培养模式,如前三年在上海中医药大学学习医学与康复治疗学的课程,后四年在教育康复学专业学习心理与特殊教育类课程,硕士论文可由两校教师分别或联合指导。另外,除了让学生获得学位证书外,还将积极支持与鼓励学生获取相应的职业证书(例如,取得助听器验配师、言语康复师资格证等),提升康复技能,为今后的实践奠定坚实基础。

4、专业发展前景

运动医学前景范文3

关键词:图形实时绘制 自然景物仿真

计算机图形学(ComputerGraphics,简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说,计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看,图形主要分为两类,一类是基于线条信息表示的,如工程图、等高线地图、曲面的线框图等,另一类是明暗图,也就是通常所说的真实感图形。经过30多年的发展,计算机图形学已成为计算机科学中最为活跃的分支之一,并得到广泛的应用。本文将介绍计算机图形学的研究内容、发展历史,应用和图形学前沿的方向。

1 计算机图形学的发展简史

1950年,第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT)旋风号—(Whirlwind)计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似示波的阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形。在整个50年代,只有子管计算机,用机器语言编程,主要应用于科学计算,为这些计算机置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期并称之为:“被动式”图形学。1963年,伊凡•苏泽兰在麻省理工学院发表了名为《画板》的博士论文,它标志着计算机图形学的正式诞生。此前的计算机主要是符号处理系统,自从有了计算机图形学,计算机可以部分地表现人的右脑功能了,计算机图形学的建立意义重大。

2 计算机图形学的应用

2.1计算机辅助设计与制造

CAN/CAN是计算机图形学在工业界最广泛,最活跃的应用领域。计算机图形学被用来进行土建工程,机械结构和产品的设计,包括设计飞机、汽车、船舶的外形和发电厂、化工厂等的布局以及电子线路、电子器件等。有时,着眼于产生工程和产品相应结构的精确图形,然而更常用的是对所设计的系统,产品和工程的相关图形进行人—机交互设计和修改,经过反复的选代设计,便可利用结果数据输出零件表、材料单、加工流程和工艺卡,或者数据加工代码的指令。在电子工业中,计算机图形学应用到集成电路、印刷电路板,电子线路和网络分析等方面的优势十分明显。在网络环境下进行异地异构系统的协同设计,已成为CAD领域最热门的课题之一。现代产品设计已不再是一个设计领域内孤立的技术问题,而是综合了产品各个相关领域,相关过程,相关技术资源和相关组织形式的系统化工程。

CAD领域另一个非常重要的研究领域是基于工程图纸的三维形体重建。三维形体重建是从二维信息中提取三维信息,通过对这些信息进行分类,综合等一系列处理,在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体,恢复形体的点、线、面及其拓扑关素,从而实现形体的重建。

2.2科学计算可视化

目前科学计算可视化广泛应用于医学,流体力学,有限元分析,气象分析当中。尤其在医学领域,可视化有着广阔的发展前途。依靠精密机械做脑部手术是目前医学上很热门的课题,而这些技术的实现的基础则是可视化。当我们做脑部手术时,可视化技术技术将医用CT扫描的数据转化成图象,使得医生能够看到并准确的判别病人的体内患处,然后通过碰撞检测一类的技术实现手术效果的反馈,帮助医生成功完成手术。我们利用了可视化技术。天气气象站将大量数据,通过可视化技术转化成形象逼真的图形后,经过仔细的分析就可以清晰的预见几天后的天气情况。

2.3图形实时绘制与自然景物仿真

重现真实世界的场景叫做真实感绘制。真实感绘制主要是模拟真实物体的物理属性,简单的说就是物体的形状,光学性质,表面的纹理和粗糙程度,以及物体间的相对位置,遮挡关系等等。在自然景物仿真这项技术中我们需要过行消除隐藏线及面、明暗效应、颜色模型、纹理、光线跟踪,辐射度等工作。这其中光照和表面属性是最难摸拟的。而且还必须处理物体表面的明暗效应,以便用不同的色彩灰度来增加图形的真实感。自然景物仿真在几何图形、广告影视、指挥控制,科学计算等方面应用范围很广。除了建造计算机可实现的逼真物理模型外,真实感绘制还有一个研究重点是研究加速算法,力求能在最短的时间内绘制出最真实的场景。

2.4计算机动画

随着计算机图形和计算机硬件的不断发展,计算机动画应运而生。事实上动画也只是生成一幅幅静态的图象,但是每一幅都是对前一幅小部分修改,如何修改便是计算机动画的研究内容,这样,当这些连续播放时,整个场景就动起来。

早期的计算机动画灵感来源于传统的卡通片,在生成几幅被称作“关健帧”,连续播放时2个关健帧就被有机的结合起来了。计算机动画内容丰富多彩,生成动画的方法也多种多样,比如基于特征的图象变形,二维形状混合,轴变形方法,三维自由形体变形等。近年来人们普遍将注意力转向基于物理模型的计算机动画生成方法。这是一种崭新的方法,该方法大量运用弹性力学和流体力学的方程进行计算,力求使动画过程体现出最适合真实世界的运动规律。然而要真正到达真实运动是很难的,比如人的行走或跑步,要实现很自然的人走路的画面,计算机方程非常复杂和计算量极大,基于物理模型的计算机动画还有许多内容需要进一步研究。

2.5计算机艺术

用计算机从事艺术创作,计算机图形学除了广泛用于艺术品的制造,如各种图案、花纹及传统的油画、中国国画等。还成功的用来制造广告、动画片甚至电影,其中有的影片还获得了奥斯卡奖。这是电影界最高的殊荣。目前国内外不少人士正在研制人体模拟系统,这使得在不久的将来把历史上早已去世的著名影视明星重新搬上新的影视片成为可能。这是一个传统的艺术家无法实现也不可想象的。

运动医学前景范文4

LSD

其实,LSD诞生之初,霍夫曼是想寻找一种治疗偏头痛的新药。1938年他在实验室里首度合成了LSD,由于实验效果并不明显,就搁置在了一旁。5年之后,也就是1943年4月,霍夫曼决定重新研究LSD。在准备试剂的时候,他不小心粘了一些粉末在手指上,几分钟之后,他发现自己正在进入一种令人愉快的麻醉状态,眼前出现了一系列活动的图像,具有万花筒般的鲜艳色彩。几个小时之后,这种迷幻状态渐渐消失。霍夫曼认定这是LSD造成的结果,三天后再次亲身试药,结果陷入了更为错乱迷惘的状态。他不得不中断实验,回家休息。第二天早上醒来后,他的身体没出现任何不适,精神反而无比舒畅。

霍夫曼把这段非凡的体验写成了报告,LSD的神奇药效很快传遍生物学界,医学家认为它可以用来研究人脑的病变过程,心理学家则看中了LSD可以使人短暂失去自我意识的特点,开始在心理疗法时辅以LSD,以增强效果。

不过,此时的LSD研究仅仅限于学术界和少数心理诊所的范围,其大名即使在无奇不有的好莱坞也鲜有人知。1957年,派拉蒙公司总裁巴尼・巴拉班的女儿朱迪・巴拉班有次和朋友聊天,说起她的心理医生给她服用了一种神奇的小药丸LSD,朋友们还以为她在谈论坦克登陆舰(后者的英文缩写是LST,与前者只差一个字母)。巴拉班告诉朋友说,她的医生已经为加利・格兰特做了LSD治疗,格兰特感觉好极了,所以她也决定试一试。

格兰特夫妇与LSD

其实,加利・格兰特并不是好莱坞第一个尝试LSD的电影明星,但无疑是名气最大的一位。上世纪50年代,正是格兰特事业最辉煌的时期,他主演了一系列经典影片,比如《金玉盟》(1957年)、《捉贼记》(1955年)、《西北偏北》(1958年)等。尤其后两部片是与惊悚大师希区柯克合作,格兰特演来游刃有余,片子卖座,最得影迷珍贵。

但鲜有人知的是,格兰特当时的婚姻生活并不幸福。他离了两次婚,而且同前两位妻子结婚时间极短。第三任夫人贝西・德雷克是个无名演员,当年正在努力奋斗时被格兰特“发现”,1949年两人结了婚。

在外人眼中,顶着格兰特太太头衔的德雷克一定沉浸于幸福甜蜜的家庭生活,殊不知她也没能躲开婚姻的七年之痒。1956年,德雷克到西班牙探望正在拍《傲慢与激情》的丈夫,发现格兰特对跟他配戏的索菲亚・罗兰很有好感,不仅送花给罗兰,工作之余还陪她到情调浪漫的餐厅吃饭,片场内则与罗兰形影不离。所有迹象都在表明,格兰特爱上了别的女人,他们的婚姻已经无法挽回。

上个世纪50年代的好莱坞,电影明星的私生活还不像今天,被无处不在的小报记者和狗仔队窥探,闹得无人不知,无人不晓。当年加利・格兰特移情别恋闹婚变,受伤最大的人当然是德雷克,她患上了严重的抑郁症。这也是意料之中的事。她虽生在富贵之家,祖上经营饭店业,是芝加哥名门,但自祖父母乃至父母,婚姻都不幸福,都以离婚收场。早年她的父母分手之后,母亲一度精神崩溃进了医院。没想到自己如今也遭到同样的命运,绝望之情可想而知。德雷克向好友、电视女演员萨莉・布罗菲哭诉,寻求心理安慰。萨莉告诉德雷克,有种新药可以帮她摆脱心情,焕然一新。

这种神奇的药丸就是LSD。经过介绍,德雷克每周一次到心理医生哈特曼的诊所接受治疗。她记得第一次吃下一块含有LSD的蛋糕之后,思维完全紊乱,话也说不完整,感到天旋地转,仿佛被一面面哈哈镜包围了。她很害怕,因为从未有过类似的体验,担心自己疯了。但是清醒之后却神清气爽,虽然身体有些疲劳,一种健康新生的美妙感觉在心中洋溢。她后来向格兰特描述,各种奇形怪状的物体在她眼前漂浮,感觉灵魂仿佛离开了躯体,进入了一个极乐世界。

格兰特一开始很好奇德雷克会如何对心理医生描述他们的婚姻生活,其实是担心家丑外扬。他找哈特曼了解妻子的治疗情况,结果自己也成了他的病人。他向医生坦白说,其实每段婚姻结束以后,他都感到空虚无助。

现在看来,格兰特服药并非找寻刺激,而是真想藉以了解人生的秘密,得到幸福。LSD显然帮他度过了心灵空虚的那段艰难阶段。他后来告诉《LOOK》杂志记者,他一生都在寻找内心世界的平静,但瑜伽术、催眠术和神秘主义并没能帮助他,只有LSD治疗把他变成了一个全新的、有更强大自我的人,所以在三次婚姻受挫之后,他相信自己依然能够去爱并使女人幸福。

飞越疯人院

与此同时,另一个与LSD有关的故事也正在上演,而且想不到日后这个故事竟然演变成了好莱坞的一个传奇。上世纪50年代末,美国斯坦福大学附属医院精神病研究所正在搞物研究,他们公开招募志愿者,报酬是每天75美元。一个名叫肯・凯西的年轻人自告奋勇加入了试验者行列,没想到这个试验让他着了魔。两个月后他以清洁工的身份又回到那家医院,凭借着身份的掩护,从实验室偷了一大堆拿回家做实验。有时服药之后他又回到医院继续干活,让自己在迷幻的状态下观察医院里的精神病人。让他进入了精神病人的内心世界,使他对精神病有了全新的认识。一个精神病院的故事逐渐在他脑海中浮现,这个故事就是经典影片《飞越疯人院》的原型。

1962年,凯西出版了他的小说《飞越疯人院》。故事以一个印第安酋长为叙述者,他在精神病院遇到叛逆青年迈克・墨菲。墨菲不像其他病人逆来顺受,很不守规矩,最后被实施大脑切除术,成了傻子。故事的结尾,酋长杀死墨菲,然后跳窗逃出精神病院。1975年,好莱坞将这部小说搬上银幕,由杰克・尼科尔森饰演墨菲,该片获得了最佳影片、最佳导演、最佳男女主角、最佳编剧共5项奥斯卡奖。

运动医学前景范文5

【关键词】系统观肿瘤综合治疗

肿瘤是机体中正常细胞在不同始动与促进因素长期作用下,所产生的增生与异常分化形成的新生物。随着疾病谱的改变,肿瘤已成为目前导致死亡的常见原因之一,随着现代科学技术的发展和突飞猛进,给科学技术方法研究带来革命性变化,肿瘤逐渐地被看成为一种全身性疾?S纱硕矗琢鲋瘟乒勰畋惴⑸嗣飨缘淖颍琢鲎酆现瘟葡低彻塾υ硕<创酉低彻鄣慕嵌雀莶∪说幕遄纯霾±聿∑谟敕⒄骨魇?有计划地、合理地综合应用现有的各种治疗手段,以期较大幅度地提高病人的生存率,改善病人的生存质量。

1肿瘤发生、发展的系统观

所谓系统是指若干要素按一定的结构相互联系组成具有特定的功能的有机整体,而这个整体本身又是它所从属的一个更大系统的一个组成部分。系统科学的观点,就是要求把研究对象视为系统,把事物的普遍联系和永恒运动看成一个整体过程,全面的把握和控制,综合的探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律,把握住对象的内环境与外环境的关系,以便有效地认识和改造对象[1]。任何系统都是开放的系统,每一个系统的存在都有整体性、层次性及动态平衡性等基本特征。一个生物学意义上的人,也完全可以看成是一个开放系统。这一系统本身就由各个子系统(循环、呼吸、消化等系统)组成,各系统之间并非独立存在,有相互影响、相互制约的作用关系,这一大系统和外界进行不断的物质和能量的交换,借以维持自身的稳态,达到功能的最优化,即生存质量最佳化。所以有学者认为:决定疾病发生发展的,不仅仅在于器官、组织、细胞、基因等各种要素的性能,更重要的是要素和要素之间,系统和环境之间的相互联系和作用,考察疾病的本质,必须把注意和焦点放在相互联系和相互作用上[2]。上述说法就是从系统水平进行考察,而不同局限于单个细胞或基因的功能行为。那么,在肿瘤的发生学上,是否肯定“基因决定论”的观点呢?近几年的研究提出,细胞基因的缺失、突变等导致的细胞生长失控、恶变是发生肿瘤的主要机制。从分子水平看,肿瘤的病因主要有癌基因的激活和抑癌基因的失活,细胞周期调控基因的改变,前者是发病的基础,并通过后者发挥作用。但对于这么一个子系统(核酸系统)的考察,并不能完全解释肿瘤的发生。核酸系统之间,核酸与蛋白质系统之间,核酸与神经-内分泌系统之间,核酸与内、外环境之间均存在着千丝万缕的联系。癌基因的激活和抑癌基因的失活并不会无缘无故发生,研究已表明,肿瘤的发生和发展是一个多基因、多步骤、多因素的渐进过程。环境污染致癌因素的刺激,化学致癌因素如苯、氯霉素、亚硝酸胺的影响,物理致癌因素,肿瘤的病毒病因,其他如人体内分泌失调、遗传、慢性刺激和创伤均可致瘤。而且单因基因突变而产生的肿瘤细胞也未必能发展成肿瘤,在人体这样一个复杂的系统中,神经-内分泌-免疫等内环境随时进行警惕的监视,只有整个大系统紊乱,监视功能障碍,肿瘤细胞才能逃脱系统监视,才能进一步发展。而真正发展到器官的癌变,往往要经历数年甚至几十年的时间,因为一旦系统的功能恢复正常,肿瘤细胞可被机体清除,只有在内外环境的反复作用下,机体各系统功能的紊乱无法再协调一致,才使得肿瘤得以发展甚至转移。综上所述,肿瘤的发生和发展并非“基因决定论”可以完全解决,相反的,只有从系统的整体的水平去考察外界环境和机体的作用,机体自身各个子系统的相互作用,每个子系统内部各要素的相互关系,才能很好地认识其病因和发病机制。

2系统方法论原则对肿瘤治疗的思路指导

进入20世纪之后,医学渐渐进入理性阶段。随着对肿瘤本质认识的不断深入,更由于肿瘤局部治疗方法的停滞不前,局部治疗后预后不佳,使更多的学者意识到局部治疗的弊端。20世纪80年代,恶性肿瘤的治疗方式有手术、放疗、化疗、生物治疗,其中以根治性手术为主,对失去手术机会的中晚期恶性肿瘤只通过单一的放疗或化疗来延长生存期,有效率低,易于复发,治疗手段单一。80年代后期,由于化疗药物的不断推陈出新,肿瘤学理论的不断完善,化疗的地位日益被重视,发展了诱导化疗、术后化疗、放化疗、热化疗等各种综合治疗模式,手术方式也由根治性手术向保守性手术、保留器官功能方向发展,因此,21世纪的肿瘤治疗更注重强调根据病人的身体状况、肿瘤的病理类型、侵犯范围(病期)和发展趋向,有计划合理地应用现有的治疗手段,以期较大幅度的提高治愈率,改善病人的生活质量,肿瘤治疗观念由此发生了根本性的转变,肿瘤综合治疗应运而生[3]。所谓肿瘤综合治疗是指:根据病人的机体状况,肿瘤的病理类型,侵犯范围(病期)和发展趋势,有计划地、合理地应用现有的治疗手段,制定个体化治疗方案,以期大幅度地提高治愈率,改善病人的生存质量[4]。可以说,肿瘤治疗学研究显示出多学科的合作与补充,肿瘤的治疗也已进入综合治疗的时代。按照系统论整体性原理来讲即系统论中各组分相加的和大于各组分的代数和。恶性肿瘤综合治疗个体化的决策,将手术、化疗、放疗、中医中药治疗及生物基因治疗,依照不同病例特点,进行有机组合,以期达到最佳的治疗效果[5]。但它不是将各种治疗手段的简单叠加或随意轮番应用,孰先孰后,孰轻孰重,均要因人而异,要经过多学科的充分讨论协商后决定。在决策过程中,既要注意尽量避免盲目一味强调某一学科在肿瘤治疗中的重要性和单一治疗方法在肿瘤治疗中的过分扩大应用,又要注意各个学科之间的密切合作,相互配合,互补应用,共同来承担对患者的综合治疗。这就要求无论是哪一个学科的医生,都要做到不仅能够了解自己本学科治疗手段的特点和不足,还要了解其他相关学科治疗手段的特点和不足,真正做到心中有数。要能够善于应用其他相关学科的成果和特长来对自己本学科的治疗加以充实、完善和提高。特别是在科学技术迅猛发展和技术更新速度不断加快的今天,及时了解并掌握专业技术的发展动态和引进先进技术并加以应用与创新,以跟上时代和科技发展的步伐。当前,越来越多的肿瘤病人首诊时都选择到肿瘤内科,主要是因为肿瘤内科的医生能够善于接受和利用新的医学研究成果,以病人利益为重,改变过去谁先接诊谁收治的不规范医疗行为,在对肿瘤病人的诊断以及设计和规划总体治疗策略上起到了主导作用,不仅能够使肿瘤病人真正享受到现代肿瘤综合治疗模式与治疗方案个体化所带来的益处,而且也充分体现了社会的文明进步与人文关怀[6~13]。我们在临床工作中必须要按照医学伦理学“医乃仁术”和“循证医学”,谨慎、准确和明智地应用当前所能获得的最好的研究证据,结合个人的专业技能和多年的临床经验,考虑病人的经济承受能力和意愿,并将此结合最优化的原则来作出具体的治疗决策。例如目前放化疗综合治疗的临床应用多集中于头颈部癌、食管癌、乳腺癌以及肺癌中,通过放化疗综合治疗所获得的较高的局控率和较晚发生远处转移,为我们提供了一条中晚期恶性肿瘤治疗的新途径。静脉化疗起到了全身治疗的目的-在于彻底清除微小转移灶,放疗作为一种局部治疗,二者联合应用的优点不言而喻,中晚期恶性肿瘤传统的单一治疗模式已远远不能适应目前临床要求,放化疗综合治疗不仅提高生存率,对延缓发生远处转移也显示出了不可比拟的优越性,尤其是同期放化疗的应用将中晚期恶性肿瘤的治疗带上一个新的台阶[14]。

随着分子生物学技术的发展,作为生物医学前沿的人类基因组计划研究步入实质性阶段,基因治疗肿瘤成为热门。基因治疗能否给人类带来巨大的革命,已成为现代医学大家的研究方向。所谓基因治疗是指把目的基因导入靶细胞和宿主体内,通过基因组合,成为宿主遗传物质的一部分,纠正错误的基因表达和基因表达的错误,以达到治疗的目的[15]。通常包括四方面的内容:基因修正-纠正缺陷基因的突变碱基序列;基因置换-由正常基因换掉疾病基因;基因修饰-将目的基因导入病变细胞的基因,其表达产物用以修饰缺陷基因导致的细胞功能异常,或使正常功能得以加强;基因失活-应用反义技术封闭不该表达的基因,以抑制有害基因,或直接抑制有害基因的表达。虽然就基因治疗的概念来说,体现的是分子水平的基本理论和原则,但其治疗的目的是为了抑制肿瘤的生长或达到逆转、杀死肿瘤细胞,所以在治疗过程中仍需考虑所作用的个体系统,如外界的环境因素,机体的内环境和免疫功能的影响等。因为将基因导入细胞,使正常基因得以表达,或使病变基因不表达,或诱导已有的肿瘤细胞分化、凋亡,都不是单单一个分子水平可以解决的。例如将反义基因导入细胞,以封闭有害基因的表达,在体外实验中,所要观察的指标限于细胞水平,如基因转染的百分率,对肿瘤细胞生长和抑制率等。但一旦进入体内实验阶段,就不能不考虑机体的整体性,如反义核苷酸对肿瘤细胞有抑制作用,那么对正常细胞或组织器官是否有毒性作用呢?在体内,在各种调节机制的作用下或各种核酸酶等水解酶的作用下,反义核苷酸是否能成功地进入细胞封闭有害基因呢?再如用逆转录病毒载体介导的基因转移有效性高并容易获得稳定表达,但这一插入突变是否会引起潜在的癌基因激活,从而又引发新的肿瘤呢?显然,在肿瘤的基因治疗的研究中,在体外细胞水平中有良好的效应,但进入机体系统中,其效果不一定良好,而且历史上也有基因治疗失败的例子。这正是因为人体是一个复杂的系统,各个子系统之间有复杂的相互关系,而肿瘤的发生和发展也并非由基因单独决定,如果单从基因这一方面去考虑,而忽略了治疗所处的整体环境,忽略了治疗应采取的整体措施,往往会导致实验的失败。任何对肿瘤疾病的治疗方法需经过人体内试验,要从系统和整体的水平观察治疗有效性和可能存在的副作用,肿瘤基因治疗也需遵循系统观点,用整体性、动态性、联系性的原理,达到最佳的预期效果。但在实际工作中,尚有许多疑难问题,对于这些问题解决离不开系统科学观的支持,我们不能忽视机体的整体性,不能用局限、部分、分子细胞水平来以偏概全,只有用系统的环境中解决这些难题,才会有实用价值和临床价值。所以从肿瘤的综合治疗可以看出,综合手术、化疗、放疗及生物基因治疗、中医中药治疗、内分泌治疗等手段,依据具体情况具体分析的原则,针对具体的病例,制订相应的个性化的治疗方案,最终达到最佳综合疗效,在某些领域已显示了令人鼓舞的前景。随着人类基因组计划的完成,人类表观基因组协会(humnanepigenomeconsortium,HEC)在2003年10月正式宣布开始实施人类表观基因组计划(humanepigenomeproiect,HEP),通过大规模检测人类基因组,基因组学研究进入一个新的阶段,也为解开生命奥秘及征服肿瘤等疾病带来了希望[16]。人类攻克癌症近在咫尺,但仍有很长的路要走,尚有不少难题有待在今后实践中予研究解决。让我们记住著名的系统科学家拉兹洛教授的话:“今天我们正目睹一场思维方式的转化:转向严谨精细而又整体的理论。这就是说:要构成拥有它们自己的性质和关系集成的集合体,按照同整体联系在一起的事实和事件来思考。”[17]。

【参考文献】

1许为民,王诗安,张钢,等.自然辩证法新编.杭州:浙江大学出版社,1999,165-166.

2周东浩,周明爱.论疾病的本质.医学与哲学,2001,22(4):43-44.

3黄宗堂.肿瘤综合治疗中的系统论思想.天津医科大学学报,1999,12:16.

4BalchC.MultimodalCareofPatentswithcancerInPollockRE,KurererHBalchC:MultidisciplinaryCancerManagementCourseASCO,2005,1-12.

5吴一龙.恶性肿瘤治疗方法的发展及其认识论意义.医学与哲学,1994,12(7):18.

6张鲁文.关于恶性肿瘤的综合治疗问题.临床军医杂志,2004,32(5):108-110.

7邱志祥.恶性肿瘤的综合治疗.中国医院用药评价与分析,2004,4(1):55-57.

8曲梅.肿瘤综合治疗中的系统观.医学与哲学,2002,23(6):45.

9李海滨,范江河,董红霞.浅谈肿瘤的综合治疗.邯郸医学高等专科学校学报,2004,17(4):360.

10刘颖,徐妮,韩振海.循证医学与肿瘤的综合治疗.中华实用中西医杂志,2004,4(24):3794-3795.

11刘瑞祺,迟志宏,介雅慧.循证医学与肿瘤综合治疗.白求恩军医学院学报,2003,1(2):67-69.

12陈正堂.恶性肿瘤的综合治疗.重庆医学,2002,31(2):65-67.

13张鲁文,毕素栋.循证医学与肿瘤临床实践.肿瘤防治杂志,2003,10(8):881-882.

14陈桂园.中晚期非小细胞肺癌化疗和放疗综合治疗进展.中国癌症杂志,2000,10(4):357.

15孙靖中,周雄.肿瘤分子生物学.北京:人民卫生出版社,1998,121.

运动医学前景范文6

【关键词】 智能水凝胶 分类 理论机理 应用

水凝胶是由高分子的三维网络与水组成的多元体系,是自然界中普遍存在的一种物质形态,生物机体的许多部分(如人体的肌肉、血管、眼球等器官) 都是由水凝胶构成的。它是一些高聚物或共聚物吸收大量水分,溶胀交联而成的半固体。水凝胶的性质不仅与聚合单体和交联剂的性质以及聚合工艺条件有关,而且还取决于溶胀时的条件。根据水凝胶对外界刺激的应答情况,可分为两类:一类是传统的水凝胶,这类水凝胶对环境的变化不特别敏感。另一类是环境敏感的水凝胶,这类水凝胶在相当广的程度上对环境所引起的刺激有不同程度的应答,具有智能性。智能水凝胶对外界微小的物理化学刺激,如温度、电场、磁场、光、pH、离子强度、压力等能够感知并在响应过程中有显著的溶胀行为或响应性。由于水凝胶的这种智能性,使其在药物控释载体、组织工程、活性酶的固定、调光材料方面具有良好的应用前景,另外,在化学转换器、记忆元件开关、传感器、人造肌肉、化学存储器、分子分离体系等方面也开始表现出良好的应用前景。近年来对它的研究和开发工作异常活跃,成为当今研究的热点。

1 智能水凝胶的分类

根据对外界刺激的响应情况,智能型水凝胶分为:温度敏感型水凝胶、pH敏感型水凝胶、光敏感型水凝胶、电场敏感型水凝胶、压力敏感型水凝胶、生物分子敏感型水凝胶等。

1.1 温度敏感型水凝胶

温度敏感型水凝胶对环境的温度变化能产生响应,即当周围环境温度发生变化时,凝胶自身的性质也随之改变。目前研究较多的是随温度变化而发生体积相转变的水凝胶,可分为高温收缩和低温收缩型两类。还有一种是无体积变化而具有温致变色的温度敏感水凝胶。

这种热敏特性的机理是凝胶体系中存在着一定的疏水和亲水基团,它们和水在分子内和分子间会产生相互作用。当T < LCST时, 凝胶溶于水, 凝胶与水之间主要是酞胺基团与水分子之间氢键的作用,此时由于氢键及范德华力的作用,大分子链周围的水分子将形成一种由氢键连接的、高度有序化的溶剂壳层。随温度上升,凝胶与水相互作用参数改变,其分子内及大分子间的疏水作用加强,形成疏水层,氢键被破坏,大分子链周围的溶剂壳层被破坏,在某一临界温度(LCST)水分子从凝胶中排出,凝胶产生相变,从而表现出温敏性。此时高分子由疏松的线团结构转变为紧密的胶粒状结构,发生了coil - globule 转变。这种相变是在很窄的温度范围内发生的,发生相变的温度称为最低临界转变温度(LCST),高于这个温度时溶胀的水凝胶发生收缩,而低于这个温度则再度溶胀。

聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶的温度敏感性相转变是由于交联网络的亲水性/疏水性平衡受外界条件变化的影响而引起的,是分子链构象变化的表现。然而,PNIPAM水凝胶存在的一些缺陷也极大的影响了其实际应用。存在的缺陷主要有两点:第一,响应速率慢,第二,机械强度差。因此近十几年来,这一领域的研究主要集中在PNIPAM水凝胶响应速率和机械强度的改善上。提高PNIPAM水凝胶的响应速率目前主要有三种方法:1缩小凝胶的体积尺寸,可制成微胶囊,制成纳米微粒网络。2合成具有孔结构的凝胶。3在凝胶基体中引入接枝链。而提高PNIPAM水凝胶机械强度的方法有:1引入机械强度高的物质作支架。2形成互相贯穿聚合网络(IPN)。3与疏水性单体共聚。

自1984年有文献报道聚N-异丙酰胺具温敏性以来,聚N-异丙酰胺及其衍生物已广泛用于药物释放研究。聚N-异丙酰胺中加入疏水性的甲基丙烯酸丁酯可增强凝胶机械强度,缩短对温度变化响应的时间。用聚N-异丙酰胺水凝胶包载药物的滴眼剂治疗青光眼,降压时间比普通制剂持久6倍。将包裹5-氟尿嘧啶的聚N-异丙酰胺水凝胶置透析袋中,释药受凝胶和透析膜双重控制,温度升高释药加快。

抗癌药置温敏水凝胶中,用抗体、糖作靶向基团运至靶区,并在外部施加物理刺激,可提高载体稳定性和靶向效果。温敏单体与磁性微球共聚,在外加磁场作用下具快速、简便的磁分离特性,可用于蛋白、多肽控释系统。对注射壳聚糖-β-甘油磷酸水凝胶及加入脂质体后的释药研究,后者在体温下快速胶凝。研究盐酸维拉帕米和硝苯地平在聚丙烯酰胺-瓜尔胶凝胶微球中的释药。泊洛沙姆可作为蛋白释药载体制备植入剂、纳米微球,用物理交联制备嵌段共聚水凝胶包埋大分子,透明质酸-泊洛沙姆凝胶用于人生长激素的控制释放。

近十年来,以PNIPAM为代表的温度敏感型水凝胶在理论和应用上均引起了人们越来越大的兴趣。其在应用领域的研究有待于进一步的开发。随着有关研究的深入,相信人们在不久的将来会在这一领域取得更大的成就。

1.2 pH敏感型水凝胶

具有pH敏感型的水凝胶是通过线形聚合物之间交联或互穿网络而形成体型大分子网络结构,网络中含有可离子化的酸性或碱性基团(羧基、磺酸基或氨基) ,随着介质pH值、离子强度改变,这些基团会发生电离,导致网络内大分子链段间氢键的解离,产生不连续的溶胀体积变化。在一定离子强度下,凝胶内外离子浓度差最大时对应的平衡溶胀度为极大值。这种凝胶溶胀对离子强度的关系,可以解释为在低离子强度下,因抗衡离子难以从溶液进人凝胶,所以可电离基团的电离度较小,随离子强度的提高电离度增大,凝胶溶胀加大,最后凝胶离子化达到最大,这时离子强度增加时,会减少凝胶内与溶液间的离子渗透压,而导致凝胶溶胀减少。根据敏感性基团的不同可分为阴离子、阳离子和两性离子三种类型。

pH敏感水凝胶中含酸、碱性基团,溶胀、收缩、渗透压随pH、离子强度变化,可实现靶向释药。凝胶膨胀度和pH响应性可用中性共聚单体如甲基丙烯酸酯、顺丁烯二酸酐等调节。聚阳离子水凝胶在中性pH膨胀小、释药少,可用于胃部释药及防止味觉差的药物在口腔等中性环境释放。用甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲氨甲基丙烯酸乙酯共聚水凝胶包载咖啡因,在中性环境不释药,pH3-5呈零级释药。一般聚酸类水凝胶在酸性下不解离,膨胀小、释药少,可设计治疗消化性溃疡药按pH调节释药速度。pH敏感水凝胶作为多肽、蛋白载体,保护药物在胃、小肠不被降解,在结肠被微菌群产生的酶如偶氮还原酶、糖酐酶等降解释药。聚丙烯酸分子上大量的羧基具亲水性,聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸与偶氮芳香交联的水凝胶在胃内膨胀很小,几乎不释药,在小肠内羧基电离,膨胀度增大,但偶氮键不断裂,结肠内被偶氮还原酶降解释药。降解动力学受凝胶交联度影响,膨胀动力学受聚合物组成影响。

pH敏感的多糖凝胶,如藻酸盐、环糊精、壳聚糖等作为释药载体很有潜力。聚多糖类水凝胶由于良好的生物相容性和降解性,在医学领域的应用倍受关注。壳聚糖-聚氧乙烯凝胶在酸性更具膨胀性,可用于抗生素如阿莫西林、甲硝哒唑等定位释药治疗胃部幽门螺旋菌。Zhang Yongjun 等利用相反电荷聚电解质之间的静电作用,通过层层组装制备壳聚糖水凝胶微囊。以二氧化硅 (SiO2) 微粒为核,先在核上依次包裹PAA 和壳聚糖膜,形成多层的PAA-壳聚糖外壳,再选择性的交联壳聚糖,最后将PAA 和SiO2核逐一除去,得到了壳聚糖水凝胶微囊。形成的壳聚糖微囊具有pH敏感性,壳聚糖的交联提高了壳层的稳定性,微囊壁的交联密度对水凝胶pH敏感程度有重要的影响。

1.3 温度和PH双重敏感型水凝胶

由于环境的复杂性,近年来人们对具有多重敏感性水凝胶的研究越来越感兴趣,这方面的研究主要集中在对温度和PH双重敏感的水凝胶上。

将pH敏感单体和温度敏感单体通过接枝、嵌段共聚引入某些酸、碱基团或采用互穿网络技术可合成温度、pH双重敏感水凝胶,各聚合物链有独立的敏感性。利用聚丙烯酸的电离性与聚乙烯醇的弹性可制备双重敏感水凝胶。如将N-异丙酰胺、N-氨基丙基甲基丙烯酰胺分别与N,N’-亚甲基二丙烯酰胺交联合成了双重敏感水凝胶,研究其在不同离子强度、pH中二磺酸奈的释放,发现酸性中氨基与二磺酸奈键合强,释药少,释药加快。所形成的水凝胶在pH值为7.4下,温度为37℃时发生相变,胰岛素在其中的释放发生明显变化。另外,黄月文等合成了兼具温度及值敏感性的聚N-异丙基丙烯酞胺-共-丙烯酸水凝胶,并在此水凝胶中包埋抗结肠癌药物阿司匹林。研究表明,在PH=7.4的介质中,37℃时阿司匹林在水凝胶膜中的释放比25℃时快,而在37℃、PH=7.4的介质中,阿司匹林的释放比PH为1.0的快得多,因此可将阿司匹林大部分定向到肠中释放。

1.4 光敏感型水凝胶

目前,这类水凝胶的合成主要是在温度或pH敏感型水凝胶中引入对光敏感的基团。导致光敏水凝胶的响应机理有三种:一种是特殊感光分子,当有光照射时,这类水凝胶将光能转化成热能,使材料局部温度升高,当凝胶内部温度达到热敏材料的相变温度时,发生体积相转变现象。例如,将吸光产热分子叶绿素与温敏水凝胶PNIPA 以共价键结合,当用紫外线照射时,该凝胶出现相转变现象。另一种是利用光敏分子遇光分解产生的离子来改变凝胶内外的离子浓度差,造成凝胶渗透压突变,促使凝胶发生溶胀,从而实现响应性。第3种响应机理是水凝胶材料中引人了发色基团,由于光照,这些发色团的理化性质(如偶极矩和几何结构)发生变化,导致具有发色团的聚合物链的构型的变化,从而导致聚合物性能发生改变。光异构化反应包括偶氮基团等的反式—顺式异构、无色三苯基甲烷衍生物的解离等。这些发色基团可位于聚合物骨架,又可作为侧基,甚至可作为交联剂。如含对光敏感的无色三苯基甲烷氰基的PNIPA水凝胶,当无紫外线时,水凝胶在30℃出现连续的体积相变,当有紫外线时,由于氰基的光解离,温度升至32. 6 ℃时凝胶的体积突变。

偶氮苯及其衍生物分子是一类典型的光致异构的分子,含偶氮苯光色基团的聚合物可用于光电子器件、记录存储介质和全息照相等领域,可发展成为具有广泛用途的一类新颖的先进功能材料。陈莉等通过自由基共聚合方法,将侧链含偶氮苯基的丙烯酰胺基偶氮苯单体(AAAB)与丙烯酸(AA)共聚合成了一种新型功能高分子P(AA - co - AAAB),使聚合物结构内在具备偶氮生色团的同时也具有亲水性的羧基,这就使得此种高分子具有pH 和光双重响应性能,从而将光响应与pH响应很好地融为一体,拓宽了其可能的应用范围。

1.5 电敏感型水凝胶

电敏感型水凝胶一般由聚电解质高分子构成,它在直流电场作用下可发生形变。其响应机理是溶液中自由离子在电场下的定向移动造成凝胶内外离子浓度和凝胶内部pH的不均匀,从而引起渗透压和聚电解质电离状态的变化。绝大多数电场敏感型凝胶是电致收缩型,网络上带正电荷的凝胶水分从阳极放出,否则从阴极放出。研究表明:凝胶的溶胀性能和电响应性能受凝胶的单体配比,溶液的离子强度和所施加的电场强度等因素的影响。这里存在一个临界压力,低于临界压力凝胶膨胀,高于临界压力则凝胶收缩。例如聚丙烯酸/聚乙烯基磺酸共聚物水凝胶(PAAC/PVSA),在电场中,由于电压引发离子运动,水凝胶的体积发生明显的变化,可用于生物传感器。

为了解决以往电敏水凝胶只能在酸性或碱性条件下发挥作用,需要较高的电压和响应时间慢等缺点,Elizabeth A. 等将具有导电性的聚吡咯/碳黑复合材料加入到丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶内,其能在低电压 (1V)、中性溶液中快速 (5s) 做出响应。通过改变丙烯酸的含量、导电性、共混材料浓度和电场强度来调节对电刺激的响应。这种新型电敏凝胶材料有望用于生物微电子机械系统。

1.6 压力敏感型水凝胶

水凝胶的压力敏感性最早是由Marchetti 通过理论计算提出来的,其计算结果表明,凝胶在低压下出现塌陷,在高压下出现膨胀。

最近钟兴等人研究了压力对聚N-正丙基丙烯酰胺(PNIPA)、聚N,N-二乙基丙烯酰胺(PNDEA)及PNIPAAM这3种凝胶溶胀性的影响,认为3种凝胶之所以表现出明显的压敏性,首先是因为它们具有温敏性,另外还因为其相转变温度随压力而有所升高。所以,当温度不变时,如果常压下处于收缩状态的凝胶因为压力的增加而使其所处温度低于相转变温度的话,凝胶将发生大幅度的溶胀。

此外,赵春顺等以羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羧甲基纤维素铺(CMCNa)为骨架材料,以非诺洛芬(FC)为模型药物,研究了FC亲水凝胶骨架片释药机制的影响因素,发现压力对释药机制影响较大。当处方中含有20%淀粉时,FC骨架片释药受压力影响更为明显,释药速率随压力增加而减小。

1.7 生物分子敏感型水凝胶

生物分子敏感型水凝胶能对特定的生物分子 (如葡萄糖、酶和DNA分子等) 产生响应。

例如甲基丙烯酰胺水凝胶是一种用四肽 (CYKC) 作为交联剂所得到的对α-胰凝乳蛋白酶敏感的含有缩氨酸序列的水凝胶。当其遇到α-胰凝乳蛋白酶时,水凝胶上连接的缩氨酸序列发生分离,引起水凝胶从不溶的三维交联网络结构向可溶的结构转变。这项研究有望作为生物传感器用于蛋白酶-缩氨酸识别系统。

目前此类水凝胶主要用于自动调控胰岛素释放系统,研究较多的是葡萄糖敏感水凝胶。这种水凝胶实质为pH或温度敏感型材料,但可以通过感知由生化反应造成溶液组分的变化,从而产生如体积相变这样的响应。Joseph Kost等用羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA) 、NDMAEM、TEGDMA 和葡萄糖氧化酶在冷冻状态下,辐射交联共聚合形成凝胶,此凝胶浸入葡萄糖溶液后,可将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,使pH下降,从而导致叔氨基质子化而使凝胶溶胀,且溶胀体积随葡萄糖溶液浓度的增大而增大。

1.8 其他智能水凝胶

如抗原应答式水凝胶,凝血酶诱导应答式水凝胶,印迹水凝胶等,都具有很好的特异性,具有诱人的医药学前景。

2 智能水凝胶的理论和机理

2.1 基本作用力

早期,学者们提出水凝胶体系的3种基本作用力,它们是橡胶弹力、聚合物间亲和力和氢离子间压力。作用在凝胶上的总压力就是这3种作用力的合力,被称为凝胶的渗透压,它决定着凝胶是趋于吸收液体还是排斥液体。

后来经过进一步的深入研究,人们又把诱导水凝胶体系发生相转变的分子间相互作用更准确地归纳为4类:疏水作用、范德华力、氢键、离子间作用力。

2.2 动力学研究

学者kato等对大孔隙水凝胶动力学的研究表明,N-异丙基丙烯酰胺在NaCl溶液中的去膨胀过程由两个因素控制:一个是氯离子间的斥力,另一个是盐析效应。

Hirose等对N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物水凝胶的体积相转变动力学行为进行了细致的研究,并提出去溶胀过程由3个阶段构成:1均匀收缩阶段,水凝胶的尺寸按指数规律减小。2平台阶段,柱状水凝胶的两端开始收缩而中间部分仍处于膨胀状态。3崩坍阶段,此时水凝胶的中间部分亦随时间而线性收缩。实验表明,对于带有少量电荷的水凝胶能较好的符合上述过程。

2.3 水凝胶的敏感性机理

Tanaka等通过测定聚合物链的持续长度b与有效半径a之比(即代表聚合物链刚性的度量)及敏感性之间的关系,提出了半经验参数s作为有无敏感性的判据:s=(ba)(2f+1),式中f代表单位有效链上可离子化基团的数目。他们认为s>290时水凝胶会发生敏感性相转变,而当s

吴奇等通过研究微凝胶与表面活性剂的相互作用,提出了与疏水作用不同的新的溶胀和收缩机理,并认为近年来观察到的大块凝胶的所谓非连续体积变化并不是源于理论上所预测的非连续体积相转变,而是由于内部不均匀收缩导致的内部应力同剪切模量之间的相互作用引起的。

3 智能水凝胶的应用

水凝胶具有三维网络结构,在水中能够吸收大量的水分溶胀,并在溶胀后继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶类似于生命组织材料,表面粘附蛋白质及细胞能力很弱,在与血液、体液及人体组织相接触时,表现出良好的生物相容性,它既不影响生命体的代谢过程,代谢产物又可以通过水凝胶排出,比其它任何合成生物材料都接近活体组织,在性质上类似于细胞外基质部分,吸水后可减少对周围组织的摩擦和机械作用,显着改善材料的生物学性能。因此,水凝胶在生物医药、组织工程等方面得到了广泛应用,如可作为组织填充剂、药物缓释剂、酶的包埋、蛋白质电泳、接触眼镜、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。

3.1 分子器件

利用智能凝胶在外界刺激下的变形、膨胀、收缩时产生的机械能,可以实现化学能和机械能的直接转换,从而开发以凝胶为主体的化学阀、驱动器、传感器、药物控释系统、分子分离系统等微机械产品。用凝胶制作微机械元件,由于凝胶柔软有弹性,且其弹性模量可通过交联密度调节,可使微机械元件的尺寸进一步减小,并能保持足够的驱动力。同时,由于凝胶尺寸的减小,缩短了控制凝胶收缩与膨胀的扩散距离,大大提高了凝胶的响应速率。近来国外一些科学家正在探讨利用凝胶受环境变化而变化的特性来研制凝胶微机械元件,并已取得了一些重要成果,引起了人们的高度重视,但国内尚未见报道。

3.2 调光材料

利用智能型大分子和大分子水凝胶的环境敏感行为可以设计制作调光材料。它是一种温度敏感材料,当阳光照射到凝胶时,一部分转变为热能。水凝胶系统的调光性赋予了其“开关”温度TS ,在TS以下凝胶网络透明,而当温度升至TS以上则形成散光的微粒。MIT的Suzuki和Tanaka设计了一种对光敏感的PNIPPAM 凝胶。他们在凝胶中引入光敏成分叶绿素。光照时,叶绿素吸收光能使其微环境温度升高,凝胶收缩,反之,凝胶溶胀。测得直径为5Lm 的凝胶响应时间约为5min。

3.3 生物医学

医用高分子材料指的是在医学上使用的高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、病理学、医学、输血学等多种边缘学科,是生物材料的重要组成部分。目前,医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域,如血液接触的高分子材料、组织工程用高分子材料、药用高分子材料、医药包装用高分子材料、眼科用高分子材料、医用粘合剂和缝合线、医疗器械用高分子材料等等。

3.3.1 药物传输控制系统

智能水凝胶具有传递药物分子的孔道,对生理环境敏感,特别适合作为不溶于水的药物和易被胃肠酶分解的蛋白类药物的载体。作为这些药物载体的水凝胶需有良好的生物相容性和生物降解性,在体内酶或胃内低PH环境中能够保护药物不被降解。研究较多的是温敏水凝胶和PH敏感水凝胶。

3.3.1.1 黏膜给药

黏膜给药包括眼部黏膜、鼻黏膜、阴道黏膜等部位给药。黏膜途径给药的pH敏感型原位凝胶研究得较多、也较为深入。

用流变学方法研究壳聚糖硫醇在体外的原位胶凝性质。pH5.5条件下,壳聚糖硫醇中巯基数量明显减少,表明已形成二硫键。所形成凝胶弹性的增强程度与聚合物中巯基的总量显著相关,巯基数量越多,弹性系数G越大。壳聚糖硫醇化衍生物在5-6.8的PH范围内原位凝胶,可以用于眼部、鼻腔和阴道的黏膜给药系统。

3.3.1.2 口服给药

胃肠道PH呈递增趋势,胃液PH为1-3,十二指肠PH为4-5,其余肠段PH为6-8。对于在胃内不稳定的药物,利用胃肠道PH的变化来开发肠道释放的剂型尤为重要。

用二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯 (TEGDMA) 交联制得pH 敏感的聚甲基丙烯酸 (PMAA) 水凝胶作为膨胀层,聚羟乙基丙烯酸甲酯 (PHEMA) 作为非膨胀层,将这两种骨架层交联得到一种具有双层结构并可自折叠的水凝胶微型装置。再将具有生物粘附性的药物粘附到非膨胀层的一面用于药物传输。当这种微型装置进入体内,pH敏感的PMAA层接触到体液后迅速膨胀,而PHEMA层无反应。由于膨胀层和非膨胀层的区别,这个自折叠的装置发生弯曲,从而延长了在靶部位的停留时间,增强了生物粘附性。另外,非膨胀的PHEMA层可以作为扩散屏障,给药物提供了更好的保护和减少药物在肠道中的损失。

聚乙烯醇与丙烯酸或甲基丙烯酸可形成共聚物,其凝胶具有PH敏感性溶胀行为。载有胰岛素的凝胶在人工肠液(PH6.8)中释放药物,而在人工胃液(PH1.2)中不释放药物。到达小肠之前,载药凝胶在胃酸环境中对药物胰岛素具有保护作用。凝胶在大鼠体内的释药行为表明胰岛素口服给药对控制葡萄糖水平有效。

3.3.1.3注射给药

将某些pH敏感型凝胶注射于机体组织后,在PH约7.4的体液环境中胶凝,形成药物贮库,缓慢持久释放药物。

在生物相容性共溶剂系统中制备聚甲基丙烯酸(PMA)和聚乙二醇(PEG)的水不溶性共聚物(IPC)的溶液,IPC溶液在生理PH条件下可转变为凝胶。共溶剂N-甲基吡咯烷酮/乙醇/水的最佳比例为1:1:2,IPC的浓度宜在30%-60%(W/V)。研究表明,该体系可承载、保护大分子药物如蛋白质和低聚核苷酸,并控制其缓慢释放。

3.3.1.4 葡萄糖响应的胰岛素释药系统

根据智能水凝胶对葡萄糖响应设计胰岛素自调式释药系统一直是研究热点。正常人体胰岛素的释放受机体反馈机制调节,维持血糖水平正常范围,糖尿病患者注射胰岛素有时会引起低血糖危急生命,目前研究较多的胰岛素智能给药系统主要包括:(1)载有葡萄糖氧化酶的智能水凝胶。(2)载有葡萄糖氧化酶的接枝多孔膜。(3)竞争结合型胰岛素释药系统。设计这一释药系统的最大挑战在于载体对葡萄糖有高度敏感性和自动开关能力,在特定时间定量释药。目前采用的水凝胶仍有不足,如响应较慢,或是响应后很难较快回到初始状态,重现性有待改进。

3.3.2 组织工程支架材料

水凝胶应用于组织工程支架要求具有生物相容性、生物降解性、高含水量和细胞膜粘附性等。高度膨胀的三维环境含有大量的水,类似于生物组织环境,可以促进细胞增殖和细胞活动。

医用聚丙烯酰胺水凝胶作为组织充填材料已广泛用于人体各部位,它是一类具有亲水基团,能被水溶胀但不溶于水的聚合物。水凝胶中的水可使溶于其中的低分子量物质从其间渗透扩散,具有膜的特性,类似于含大量水分的人体组织,具有较好的生物相溶性。而且聚丙烯酰胺水凝胶为大分子物质,不吸收、不脱落、不碎裂,在弥散的环境下能很好保持水分,有较好的粘度、弹性和柔软度,适合人体组织结构。

3.3.3 人工玻璃体

PVP 水凝胶是第一个用作病变的玻璃体替代物的合成高聚物。作为一种优异的病变玻璃体替代物,PVP水凝胶具有良好的生物相溶性和生物物理光学特性,其网状支架对眼球内的新陈代谢成分具有良好的通透性。另外,PVP水凝胶具有粘弹性,表现出良好的内填充作用,可以封闭裂孔,展平视网膜。

3.3.4 人工软骨

PVA 水凝胶的高含水性及其特殊的表面结构与天然软骨组织非常相似,具有良好的生物相容性和摩擦学特性,同时该水凝胶具有类似于天然软骨的多微孔组织,内含大量的水,是一种可渗透材料,其弹性模量和人关节软骨相近,有望成为理想的人工软骨材料。

3.3.5 医用敷料

敷料的主要类型有两种:干型,如纱布;湿型,如水凝胶。水凝胶的优点是可吸收渗液形成凝胶,且吸收渗液后的凝胶不会沾粘伤口;可加速上皮细胞生长,加速新微血管增生;隔绝细菌侵犯,抑制细菌繁殖。目前用水凝胶作创面敷料在美国、日本及欧洲一些国家已经商品化,但在国内尚属空白。

用藻酸钙纤维制成的水凝胶,与伤口渗液接触后形成光滑的凝胶体,可有效清创且使伤口表面的细胞残屑、细菌、微生物等被包裹、锁定在凝胶体中,而且在藻酸钙与伤口渗液中的钠离子结合形成凝胶的同时将钙离子释放,伤口表面钙离子的大量集结可加速创面止血,促进创面愈合。

当羧甲基纤维素钠微粒与创面渗出物作用时,剧烈膨胀形成一种不与创面粘连的凝胶,该凝胶具有较强的渗液吸收能力和良好的蒸发性能,并能快速溶解焦痂,清除腐败组织。

3.3.6 角膜接触镜材料

角膜接触镜俗称隐形眼镜,是一种兼具视力矫正、美容、眼睛防护和医疗作用的产品。使用α-甲基丙烯酸β-羟乙酯聚合物( PHEMA) 作为制造角膜接触镜的材料。用这种PHEMA 材料制造的水凝胶角膜接触镜配戴舒适度比较高,但含水量不高,氧气通过性能不好,不能长时间配戴。采用亲水性能更高的PVP共聚物水凝胶,作为制造角膜接触镜的材料,可解决上述问题。

3.3.7 组织培养

利用PNIPAM水凝胶的温敏性可将它接枝于固体表面,通过调节温度改变固体表面的亲水性。在培养皿内壁接枝PNIPAM,用此培养皿接枝培养细胞,成活率较传统的酶洗脱法高得多。

3.3.8 在分析和医学诊断方面的应用

根据水凝胶的环境敏感性,可将它与生物传感器物理元件相连,然后将生物分子固定在水凝胶表面或内部,便可得到生物传感器,用于诊断疾病及做日常监测。例如,利用水凝胶固定抗原,可用于免疫检测。

3.3.9 血红蛋白氧气载体

血红蛋白 (Hb) 作为血液代用品,具有高效载氧功能,但天然无基质Hb溶液不能直接作为红细胞代用品。目前血红蛋白氧气载体 (HBOC) 主要分为化学修饰Hb、基因重组Hb和包囊Hb。用脂质体包封Hb,易导致Hb变性,Hb微胶囊存在快速释放的缺陷,另外,这些微胶囊没有红细胞那样柔软的外壁,也不能在网状内皮组织系统中快速流动。用纳米水凝胶微粒包封Hb,具有机械性能稳定,装填能力高,膨胀收缩可控,质地柔软和在网状内皮组织系统中流动快等优点。

Jaqunda N. Patton 等报道了通过光引发聚合得到温敏性PNIPAAM水凝胶纳米粒包封牛血红蛋白 (BHb) 作为氧气载体,生理温度变化可引起PNIPAAM水凝胶纳米粒膨胀和收缩,对zeta电位、氧气亲和力和协同性都有影响。当温度从40℃降至29℃时,纳米粒水凝胶膨胀,减少了氧气传输时的阻力。AndreF. Palmer 等将BHb与pH敏感的PAAM交联合成HBOC。这种pH敏感的HBOC可以靶向的将高效载氧的血红蛋白运输到由于生理pH值下降而引发低氧状态的组织。

3.3.10 水凝胶微透镜

智能水凝胶微透镜是一种新型的蛋白质检验方法。聚-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸(PNIPAM-co-AAC)微凝胶与生物素偶联制成动态可调式生物素化凝胶微透镜。这种可调式凝胶微透镜是通过静电作用吸附在氨丙基三甲氧基硅烷化的玻璃基片上制得。研究者将生物素化的凝胶微透镜与未生物素化的凝胶微透镜相对比,发现特定的蛋白质溶液能引起生物素化的凝胶微透镜平衡膨胀体积变化和折射率的改变,而未生物素化的凝胶微透镜则对其不敏感。另外,这些凝胶微透镜在受到外界刺激时 (如温度、pH和光子流量),其光学性质会发生相应的变化。

3.3.11 用于活性酶的固定

酶的固定化技术的发展给酶制剂的应用创造了有利条件。与自由酶相比,固定化酶的最显著的优点是在保证酶一定活力的前提下,具有贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续及可控、工艺简便等一系列优点。温度敏感性水凝胶由于其在临界温度附近溶胀度显著变化的特点,使其已成为固定化酶的一种理想包埋载体。

4 展望

智能型水凝胶在许多应用方面具有很大的潜能,如pH敏感和温度敏感水凝胶可用于靶向药物的控制释放,对特定分子(如葡萄糖、抗原等)响应的水凝胶,既可用于生物传感器也可用于药物释放体系,光敏感型、压力敏感型及电敏感型水凝胶也有用于药物释放和生物分离的潜力。

虽然从理论上来说实现这些应用是可行的,但实际应用还要求对水凝胶的性能进行很大的改进。所有这些刺激响应型水凝胶的最显著的缺点是它们的响应速度太慢,因此制备快速响应性水凝胶是智能型水凝胶研究领域的一个重要课题。实现这一目标的最简单的方法是制备较薄和较小的水凝胶,但这种水凝胶往往没有足够的机械强度以满足实际应用。另外用于药物载体的智能型水凝胶还要求有生物相容性和体内降解性等,选用更理想的材料设计体积小、响应快、能依据人体生理环境调节的水凝胶仍是目前面临的一大挑战。凝胶在体内的代谢过程比较复杂,新材料的释药性、安全性需全面考察,凝胶与细胞黏连、蛋白吸附、生物排异等诸多问题亟待解决。

总之,研究开发具有优异性能的智能型水凝胶是一个富有挑战性的任务,如果能及时总结已有的成果并将其应用于未来的研究中,将低毒性、良好的生物相容性和生物降解性、优良的机械性能和环境敏感性这几点完美结合起来,制备出新型、绿色的智能水凝胶是我们努力的研究方向。

参 考 文 献

[1]王守玉,赵替,曹绪芝.智能型凝胶及其应用[J].石家庄职业技术学院学报.2003.15(6):18-20.

[2]王立君,等.智能水凝胶的发展现状[J].合成技术及应用,2007.22(3):43-48.

[3]范会强等.刺激响应性水凝胶的研究现状及发展趋势[J].上海化工,2003(06):31-33.

[4]查刘生,刘紫微.生物分子识别响应性水凝胶及其智能给药系统[J].智能系统学报,2007.2(6):38-47.

[5]郭锦棠等.水凝胶及其在药物控释体系上的应用[J].化学通报,2004(3):198-204.

[6]徐文进等.温度敏感型水凝胶[J].现代食品与药品杂志,2007.17(6):60-62.

[7]刘永等.药物控释用智能水凝胶研究进展[J].化工进展,2008.27(10):1593-1596.

[8]赵玉强等.智能水凝胶的应用[J].现代化工,2007.27(3):66-69.