纳米医疗技术范例

1应用纳米材料的医疗器械技术监管中遇到的问题及研究进展

1．1纳米材料的鉴别和表征

目前，由于不断有研究工作揭示出与纳米材料相关的风险。企业为规避监管，可能不会宣称其产品使用了纳米材料或者在产品的生产过程中应用了纳米技术。因为国家食品药品监督管理总局早在2006年就将纳米产品从Ⅱ类升级为Ⅲ类，并对其安全性和有效性进行审慎的考察。因此，企业并不以纳米技术作为其产品的主要宣传点，在这类情况中，由于纳米物质具有某些优异性能，或者在生产工艺中需要采用纳米技术，从而可能产生一批没有贴纳米标签的，实质上的纳米产品。对于此类产品，在技术审评工作中，首先要求审评人员具备一定的专业知识，能够从企业递交的注册资料中准确判断产品中是否有纳米物质成分，或者在生产中采用了纳米技术。为了准确鉴别医疗器械中是否使用了纳米材料，证明等同性非常重要。化学成分的相似性并不足以证明纳米材料的等同性，因为纳米材料是否呈现出特定性质可能取决于纳米材料的化学成分和形状，和(或)纳米材料的来源(供货方)。当判定了产品确实是纳米产品之后，对于其安全性和有效性的把握，需要具备必要的纳米表征手段知识。对含有纳米材料的医疗器械的生物学效应的试验和评价要求对纳米材料进行全面表征。因为纳米材料的毒性，不仅取决于其化学成分，也与其粒度(粒度分布)、长径比、形状、表面形貌、表面电势、表面化学、亲水(疏水性)、团聚(聚集)态等因素密切相关。因此，对于某些产品，可能需要根据扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、电感耦合等离子质谱等表征手段所获得的图像和数据来判断其安全性和有效性。应该根据纳米材料的类型和形式，以及器械的预期用途来选取表征方法。对特定物理化学参数的表征通常可采取多种方法。单一的表征方法可能无法提供对于参数的准确评估(例如:粒度分布、表面成分)。在该类情况下，如果可行，可能需要采取补充方法来对需要表征的性质进行充分评估，即采用两种独立的表征方法。需要特别注意的是，用不同的方法获取的有关特定性质的结果不能直接进行对比。例如，正如指导性文件所指出的，对于粒径测定，应至少采用两种显微镜技术(例如:透射电镜和激光扫描共聚焦显微镜)。为了对使用纳米技术的医疗器械进行可靠的表征，需要毒理学、物理学、化学、工程学和其他专业领域的专家之间的跨专业合作。

1．2纳米材料剂量

用于毒理学研究的剂量水平通常是以质量浓度为基础。然而，纳米材料的多个属性可能会影响其毒理性质。普遍认为，除了质量浓度以外，还应使用包括表面积和数量浓度在内的其他参数来充分表征纳米材料剂量。在确定用于纳米材料体外研究的毒理学相关的剂量时，应该考虑可分沉淀物的可能性。小纳米颗粒(例如:水动力学直径＜40nm)与培养细胞层之间的接触主要取决于扩散和对流力。由于沉降力的额外影响，在细胞培养基中形成的稍大的纳米材料和纳米材料聚集体的沉淀速度更快。这些因素，以及与蛋白质和培养基其他成分的相互作用，可能会影响直接接触培养细胞的颗粒的数量。应该根据具体情况评价可分沉淀物出现的可能性。若有必要，应开展对于体外细胞剂量的分析性或计算性评估。目前，对介质中的剂量(分散/溶液浓度)或实际的纳米颗粒细胞摄入/接触量是否应该被用于剂量本身的表达还存在争议。

1．3纳米材料参照样品

试验结果的可靠性在一定程度上取决于是否可获得适合的参照样品。参照样品指拥有一项或多项特性参数、具有足够可重复性的已经确认的材料。可利用该材料或物质对仪器进行校准，评估测量方法或为材料赋值。纳米尺度参照样品的最初研发重点在于将其用于校准试验仪器，而不是作为生物响应基准进行参照样品研发。开发一种广泛接受的参照样品，包括在适合不同的试验系统的阳性对照与阴性对照纳米颗粒方面达成共识，已经成为纳米材料风险评估的一个关键性要求。虽然参照样品对于评估医疗器械中应用的纳米材料至关重要，但是因为存在实际困难，研发进度还是很慢。认识到纳米材料代表性样本的可用性对于纳米物质安全试验的可重复性和可靠性至关重要。ISO/TC229nm技术委员会已提出使用“代表性试验材料”，并且正对其进行讨论。代表性试验材料的拟议定义为“来自同一批的物质，在其一个或多个特定性质方面具有同质性和稳定性，被认为适合于开发用于针对除已表现出的同质性和稳定性以外的性质的试验方法”。目前这种方法已被应用于OECD人造纳米材料工作组的纳米材料安全性试验合作项目，该项目使用欧洲委员会联合研究中心代表性纳米材料库中的代表性纳米材料来进行。

一、建立创新中心

2012年8月，美国经济发展局奖给布法罗大学349，565美元（约2，171，672元），用于在纽约西部10个县扶植培养创新精神，创造工作岗位和鼓励私人投资。联邦基金将用于创造一个创新中心，这是一个为期两年的项目，推动从纽约大学各个分校产生的发明和创新。目的是加速创新和发明商业化的渠道，把企业家和大学及社区的资源紧密联系起来。这一创新中心将会为企业家、商业和经济开发商提供一个合作和信息交流的平台，为企业提供新的商业信息，提供开发技术公司在早期阶段的领导能力训练，提供新产品开发的工艺流程，帮助解决中小企业的技术难题。

二、建立大量的多学科研究中心

UB建立有大量的研究中心和研究所，共有158个。这些研究中心主要侧重于协作、多学科的工作，覆盖了从建筑和新生媒介到国家安全和妇女的健康等广泛的研究领域。例如布法罗大学的多学科地震工程研究中心（MCEER）是由来自整个美国许多学科和研究机构的多名研究人员和工业界的合作伙伴组成的科研团队。MCEER最初由美国自然科学基金委于1986年建立，作为第一个国家地震工程研究中心。1998年，更名为多学科地震工程研究中心。MCEER的使命已经从最初侧重于研究地震工程到研究各种各样的自然或人为的灾害对于关键的基础设施、结构和社会的技术和社会经济等方面的影响。MCEER通过一个多学科的、多种自然灾害研究，同教育和外界紧密联系的系统来完成研究工作。

三、制订长远和前瞻性的学校发展计划，强化优势学科

为了确保布法罗大学持续的繁荣和发展，保持长期的创新活力和世界一流研究型大学的地位，学校董事会制订了UB2020计划。UB2020计划旨在提供学生最好的大学教育，提供社会（社区）最前沿的科研和医疗。其中计划的主要内容之一是培养战略优势学科。其战略优势主要分布在如下的八个方面：（1）艺术和表演艺术；（2）公民参与公共政策；（3）文化和文本；（4）极端事件的减缓和应对；（5）整个生命周期的健康问题；（6）信息与计算技术；（7）集成纳米结构系统（INS）；（8）生物系统和生物分子识别。每一个方面都设定达到世界一流的目标。如在集成纳米结构系统方面，倡导纳米科学和纳米技术的合作研究，做出能改变世界的发明和创新成果。集成纳米结构系统的研究人员们主要集中在下面六个主要的研究区域：（1）自旋电子学。用电子的自旋来储存、处理和传播信息，从而开发出一些以前不可能实现的电子仪器设备，使未来计算机的体积更小效率更高。（2）纳米电子技术。纳米电子技术侧重在创造纳米尺度的仪器和电路元件，克服现在微电子电路的不足，并实现这些仪器的包装。UB的研究人员正在设计和制造纳米尺度的电路、芯片和包装技术，未来的电器元件能够承受很高的电流密度和温度梯度，从而能够提供更快、更小、功能更加强大的计算机。（3）纳米医学。纳米医学的进展在UB包括新的微创诊断方法，药物和基因的目标（靶向）递送系统，促进光动力癌症治疗的方法，新的医学成像模式和实时药物疗效监测方法。这些研究向着临床实践的方向发展，最终能够提高病人的生命周期和生活质量。（4）传感器和纳米技术在生物医学中的应用。UB在传感器领域的工作包括神经元网络、模式分析、低功率光探测器和光源、新的分析物的识别技术。确定复杂化学模式作为各种疾病的标志，例如糖尿病和各种不同类型的癌症，最终能够实现这些疾病的早期诊断和治疗。（5）太阳能。UB研究人员正在开发一种新的科技用于制造和组装无机纳米材料，用于创造造价低、更加经济有效的太能电池。研究活动包括在一个导电聚合物母体上基于无机纳米晶体组装纳米材料用于制造和测试完全混合无机/有机太阳能电池的工艺过程中所发生的光诱导表面电子转移反应的基本表征。（6）能量储存和转换。改进的能量储存对于许多新兴的技术从电动和混合动力汽车到植入式医疗设备是非常关键的。UB的研究人员正在开发（研发）纳米材料并将它们应用到电池中，与现在的技术相比，新材料的应用能产生更高的功率体积比、更高的电流密度和更长的工作时间。这些微型电源对于许多传感器技术来说是必不可少的。

INS的研究人员来自整个的UB校园，并且和许多系（共约18个系）和研究中心（4个研究中心）一起工作，INS是纳米科学的焦点。并且INS拥有一套集中调配的仪器支持（支撑）纳米科学和相关的物理、工程和材料的研究工作，所有的仪器对于UB的工作人员和外部的用户是开放的，收取适度的成本回收费用。其中的设备有高分辨率投射电子显微镜装置、聚焦离子束扫描电镜设施、洁净室设施、电子束普光设备和原子力显微镜设备等。这些高精的尖端科研设备有力地推动了研究工作的进展。通过合作基金、研讨会和学术会议，INS形成了一个良好的研究环境，已经获得了很多突破性的研究成果。比如化学系教授SarbajitBanerjee被麻省理工技术评论（MITTechnologyRe-view）评为世界上35岁以下最优秀的发明家之一。他最有名的发明之一即是“智能玻璃”。这种玻璃具有夏天隔热，冬天透热的温度调节功能。

本文作者：卢文婷 单位：南方医科大学生物医学工程学院

生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学，现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来，心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此，医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的，它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合，并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术，才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱，是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。

1、什么是生物医学工程？

1.1含义

生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域，其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律，并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响：生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科，是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学，主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面；生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学提供高技术含量的现代医疗装备。

1.2内容与领域

生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究，包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究，直接为医学服务，包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一，它的成果直接推动医疗卫生事业的发展，效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。

1美国休斯敦卫理公会医院研究所介绍

1.1使命和愿景

(1)使命：

建立一支能够弥补专业之间界限的研究团队，并创新医疗技术，为来自世界各地的临床医生和研究人员培训转化实践和先进技术。

(2)愿景：

通过有实用性和创造性的发展实践来简化新发现进入临床的过程，以改善全球健康状况。

(3)价值观：

摘要：随着第三次科技革命的到来，科学技术得到了突飞猛进的发展，人们通信方式的转变也推动了通信技术快速的发展。2016年11月16日，浙江嘉兴市乌镇的第三届世界互联网大会上，美国高通公司带来的可以实现“万物互联”的5G技术原型入选15项“黑科技”，由此拉开了5G无线通信时代的帷幕。5G无线通信技术的最大特点就是覆盖面积广，延时低但是可靠性高，热点的容量也相对较高，正因为这些优势使得5G无线通信技术得到了更加广泛的应用。本文从5G无线通信技术相关概述入手，简单叙述了5G无线通信技术相关概述，然后又详细阐述了5G无线通信技术的应用，以期为相关研究人员提供借鉴和参考。

关键词：5G无线通信技术；概念；相关技术

5G无线通信技术能够在短期内得到快速的发展除了自身优势的因素之外，也是因为5G无线通信技术符合人们的通信需求。人们现今的生活节奏相对较快，所以对通信行业的要求就是高速，5G无线通信技术的高速性特点完全符合现今人们对通信行业的要求，所以5G无线通信技术才会得到突飞猛进的发展。5G无线通信技术和2G、3G以及4G无线网络通信技术相比，不仅仅只是通信技术上的一个创新和升级，同时也是网络架构上的一种创新和升级。5G无线通信技术不仅能够给用户提供更加快速的网络服务，同时还能够给用户更加稳定的网络服务，用户的使用需求得到满足，才能使得通信技术行业得到更好的发展。

15G无线通信技术相关概述

5G无线通信技术就是在之前无线通信网络技术的基础之上进行了升级和创新，使得无线通信网络技术的功能和性能更加的优质和完善，从而更好的满足了现今用户的使用需求[1]。5G无线通信技术继承了2G、3G以及4G无线网络通信技术的优势，并且对2G、3G以及4G无线网络通信技术进行了进一步的优化，使得无线网络通信技术的优势更加明显，极大程度上推动了无线网络通信行业的发展。现今的5G无线通信技术充分运用了纳米技术、云计算技术等先进的科学技术，更加注重传输过程的安全性和便利性，在降低能量损耗的同时提升传输速度，极大程度上提高用户的使用质量。

25G无线通信技术的关键技术

2.1MIMO技术

摘要:分子材料是一种新型材料，在多个领域都有着广泛的应用，随着社会的发展，人们对于医疗水平提出了更高的要求，将分子材料应用在医疗器械制造中，有效带动了医疗水平的发展。就分子材料在医疗器械制造中的应用进行分析。

关键词:分子材料;医疗器械制造;应用

0引言

分子材料对疾病的治疗和健康保健领域的发展起着重要的推动作用。本文主要从生物惰性高分子材料和可降解性高分子材料中阐述分子材料在医疗器械制造中的应用。

1惰性分子材料

惰性分子材料是指能长期存在于体内的材料，主要指硅橡胶、聚氨酯、PVC、聚酯等。下面我们就以聚氨酯和硅橡胶材料在医疗器械制造中的应用进行简单说明。

1．1聚氨酯弹性体

随着科技水平的发展，现代工业技术取得了极大的进步，人们对工业制作材料的性能要求愈发严格，除追求功能方面的满足外，开始重视产品外观的时尚性与光滑度，而电镀技术便是能够有效实现这一目标的最佳工艺，广泛应用于汽车行业、电子信息元件以及航空航天、医疗设备等产品的制造过程，为我国工业发展做出重要贡献。现今社会，电镀工艺在其他行业的创新应用更加多元化，作为应用范围最广泛的表面加工技术，电镀工艺在室内设计工作中逐渐发挥着更加重要的作用。随着电镀工艺的不断发展，室内设计这一事关民众生活质量、备受民众重视的工作取得重要创新，将其与电镀工艺相结合成为室内设计师考虑创新发展的重要途径，借助电镀工艺的表面加工技术，可以营造更为舒适的室内生活环境，彰显建筑环境独特的魅力。因此，电镀工艺在室内设计领域的应用受到更多人的关注，利用电镀工艺完成室内设计装饰工作，为居住者营造舒适良好的居住环境已成为室内设计师进行创新的方向之一。

一、电镀的基本概念及其作用

电镀工艺是工业生产中的常用工艺之一，是指利用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层金属膜，将富含金属阳离子的电镀液进行电解，其会沉积吸附在待镀体表面形成镀层，根据镀层功能，电镀分为装饰性、功能性以及防护性三种，不仅能够使待镀体表面更加光滑，也可增加其防腐性、抗导电性等实际功能。因此，电镀工艺在工业生产中的应用范围极为广泛。现今很多工业产品的镀层并非单纯具有装饰性或防护性等单一作用，而是在满足工业产品外在美观性的同时，具有抗导电性、抗腐蚀性等功能，从而提高工业产品的经济价值，目前用于室内设计的电镀产品也是如此。电镀工艺可分为三个阶段，包括电镀前预处理、电镀以及电镀后处理，其中电镀前预处理是指对待镀物体进行清洁处理，通过浸酸、除油以及表面活化等工序清洁待镀物体表面，减少杂质油污等对后续电镀环节造成的质量影响；电镀是指将待镀零件浸泡于电镀溶液中作为阴极，金属板作为阳极，当电流通过时，电镀溶液中的金属阳离子会被吸附沉积在待镀零件表面，形成金属镀层，常见的金属镀层有镀银、镀铜、镀镍以及铬锌锡等不同类型，其形成的外观光泽、花纹以及镀层功能具有明显区别，电镀方式则包括滚镀、刷镀以及脉冲电镀、挂镀等多种方式，在实际的工业生产中，电镀企业会根据工业产品的镀层实际需求与经济投入选择较为合适的电镀方式与镀层金属。在室内装修中，电镀工艺常被用于家用电器、五金、饰品等物品中，采用镀金、铜等方式实现产品在外观与功能上的需求。电镀后处理则是指对电镀层进行水洗、烘干、钝化、防变色等工序，进一步延长电镀层的使用寿命并强化其性能。电镀工艺在我国工业生产领域的应用十分广泛，常被应用于汽车零件、航空航天、医疗器械以及家用电器等产品的制作中，其不仅能在产品材料外观与功能方面提供帮助，也凭借经济实惠的价格成为工业生产不可或缺的环节。现今我国电镀行业发展取得了极为优异的成绩，关于行业生产技术水平与质量标准管理体系也正在逐步完善，电镀企业发展水平得到有效提升，但由于电镀工艺生产过程会产生大量重金属污染，在我国生态环保、节能低碳发展战略的重压下，电镀行业的污染治理与清洁生产成为其未来发展的重要工作之一，对我国电镀行业的高度集约化发挥着重要促进作用，有利于我国电镀行业的长远发展。

二、电镀工艺在室内设计中的主要技术应用

电镀工艺技术的表现类型极为丰富，随着电镀行业的迅速发展，其在不同工业产品中的应用有着不同表现，目前常被应用于室内设计的电镀技术有以下三种：第一，纳米复合电镀。在对纳米材料进行电镀处理的基础上，人们开始思考这种方式是否能够应用于普通材料，由此研发出在其他材料表面进行电镀使其能够拥有纳米材料特性的创新技术，这种工艺技术凭借其经济优惠的优点，成为电子产品电镀的重要方式，室内很多家用电器即采用这种电镀工艺进行处理。经过纳米复合电镀工艺的处理，物品表面膜层的光滑度、硬度、耐磨性、致密性等都得到有效提升，这对于室内环境的美化具有重要意义。第二，镀铬工艺。镀铬是电镀工艺中极为常见的方式之一，其形成的镀层不仅具有更强稳定性，且外观质感更加优越，可使家居产品呈现出贵金属质感，因此，其在家居用品方面的应用极为广泛，但镀铬工艺会产生较强毒性，对人体健康造成威胁，经过改良创新，镀铬工艺得到优化，对环境与居住者的危害大幅降低，现已成为家居用品电镀处理的常用工艺之一。除此之外，非金属电镀以及镀锌、镀铜等技术也是室内设计中的常用方式，经过电镀，室内环境与装饰物品的实用性能与外在美观度得到大幅提升，为居住者营造了更加舒适、美丽的居住环境。

三、电镀工艺在室内设计领域中创新应用的具体表现

在工业生产中，电镀工艺不仅可用于金属材料的加工，也可用于其他非金属的加工，如木材、玻璃以及塑料等非金属体都可经过特殊处理后进行电镀，形成具有光泽感的光滑镀层。可见，电镀工艺是工业制造的基础工艺，尽管其加工过程会产生大量污染，但由于这一工艺拥有的经济与技术优势，电镀工艺的发展不仅未受到严重限制，其发展空间反而更加广阔，如钢铁管体电镀、缆线电镀、家电外壳、五金材料电镀极为常见。近年来，随着建筑行业的快速发展，室内设计与装修行业的发展日益繁荣，电镀工艺在家电、五金以及家居装饰等领域的应用逐渐成熟，室内管道、家用电器外壳与内部零件以及柜体、灯具等五金配件都采用电镀工艺形成表面膜层，既能提升其外观时尚性，也能强化其他性能，增强建筑环境质量，为居住者提供便利。随着家居装饰市场对电镀工艺的需求更加旺盛，我国电镀工艺在室内设计领域中的应用也更加广泛，其应用主要体现在以下三个方面。第一，电镀工艺在室内管道中的创新应用。建筑内部在进行设计装修时，为了实现生活便利，总会铺设各种管道，使得管道系统成为室内装修与设计的关键环节。一般来说，室内管道主要分为采暖燃气管道与水电管道，根据管道的不同用途，其工艺加工方式也具有明显区别。如燃气管道会采用焊接钢管进行气体输送，通过选用符合国家质量标准的钢管，满足燃气气体输送时对密封性、耐腐蚀性以及抗压性等性能的特殊要求。目前，我国输送流体的焊接钢管都会采用电镀工艺进行加工，增强管道性能，镀锌焊接钢管便是室内管道设计中最为常用的产品之一，生产厂商通过电镀在钢管表面形成一层锌镀膜，用来提升钢管的抗腐蚀性与抗压性，从而延长钢管使用寿命，避免因管道更换给建筑使用者带来不便。镀锌焊接钢管的工艺不仅可应用于燃气管道的生产，其在水管、热交换管等方面的应用也十分常见。此外，对PVC等非金属管道进行电镀处理，将其用于室内水体流通或电力系统线路铺设等方面也是电镀工艺在室内装修中的常用方式，这种非金属材质的性能较为均衡，且造价相对低廉，非常适用用于室内设计工作。一方面，为了减轻长时间水电输送对这一非金属材质造成的侵蚀，另一方面，为了延长管道设备的使用寿命，防止因管道断裂破损对建筑使用者造成生命与财产威胁，这一电镀工艺的技术水平不断创新，其在室内管道设计中的应用愈发成熟。第二，电镀工艺在室内家电中的应用。相比于其他行业，电镀工艺在电子工业中的应用更加重要，这项工艺不仅会影响电子产品内部零件的制造与加工，也是确保电子器械整体质量更加安全稳定的重要因素，其在室内设计家用电器的生产与制造过程中发挥着重要作用。普通民众在进行室内设计工作时，通常会选择更为可靠的家用电器，这种可靠性既体现在电器产品的结构强度方面，也体现在产品的外观上，如冰箱、洗衣机以及空调等家用电器的选择，人们更加看重其防腐蚀性、防霉菌性和耐用性，同时这也是很多电子产品最受关注的性能指标，为充分满足市场对电器性能的需求，厂商利用电镀工艺对电器的内部金属构件以及外观进行处理，形成集防护性、功能性与美观性为一体的镀层，这些镀层不仅具有丰富的色彩与饱满的光泽感，其导电性能、抗腐蚀性能、磁吸性、光热性等都取得不同程度的提升，使得家用电器质量显著增加，为建筑使用者提供了更加优越的居住环境。家用电器的电镀处理工艺所涉及的镀件材料极为多样，大多为塑料、有色金属以及各类合金，随着电子工业生产技术水平不断提高，电子产品的更新越来越快，人们对于家用电器的创新性功能有着更高的需求，而电镀工艺的创新发展则可促使这些功能需求变为现实，为国民生活提供极大便利，从而促进我国家用电器行业、建筑行业与室内设计行业的进一步发展。第三，电镀工艺在室内装饰物件上的应用。随着社会发展水平的提升，人们更加重视生活物品的外观时尚性，对家居饰品的外在表现给予更多关注，并利用电镀技术完善家居饰品的表面效果，充分发挥装饰品在室内空间的装饰美化作用成为室内设计的创新点之一。室内设计中的装饰物件既包括彩电冰箱、沙发桌椅等大型设备，也包括灯具、开关、水龙头甚至门把手、螺丝等不引人注目的小型物件，花瓶摆件等装饰品也是家居饰物的重要组成成分，这些饰物的生产厂家将电镀工艺应用于产品表面处理环节，形成独特的金属镀层，像水龙头、灯具等外观会进行镀铬处理，不仅能够使物品表面具有金属光泽，也能够提高产品的耐腐蚀性与耐磨性，最大化发挥保护产品的价值。对于开关、花瓶摆件等非金属材料，也可通过电镀工艺在其表面形成独特膜层，使其具有更丰富的色彩与光泽度，从而实现室内空间装饰的目的，显著提升室内环境的空间美感。随着科技发展，电镀工艺的创新应用更加多样，家居设计既要求美观时尚，又要求功能实用，电镀工艺即可轻松满足这一要求，使得室内设计行业发展更加具有新意。总之，电镀工艺在室内设计中的应用有着不可估量的价值，相信未来在其他领域，电镀工艺也将会有着不俗的表现，为我国现代社会的长远发展做出更大贡献。

【摘要】根据“新工科”的发展纲要，对酶工程课程的改革进行探索。以培养学生工程应用能力为重点，进行课程内容设置和教学方法改革，并对其效果进行分析。

【关键词】“新工科”；酶工程；改革

1引言

近年来，针对我国制造业升级换代，以及国际科技竞争的新形势，教育部于2017年提出了“新工科”建设的工程教育改革、发展新方向，并先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等改革纲要[1]。生物工程是生命科学中工程应用性最强的专业之一，也是与医学、化工、微电子学等领域深入交叉的学科[2-3]。因此，如何在现有课程体系下推进“新工科”的教育改革，进一步提升学生的创新能力和工程素养，已经成为新时期专业教师的重要课题。酶工程是生物工程课程体系中重要的理论和实践课程，是引导学生将生物化学、微生物学、分子生物学等学科的基础理论知识转化为工程实践的重要环节[4-5]。然而，目前生物工程专业的大多数本科生在毕业后对酶分子的结构设计、生产工艺和产业应用缺乏系统的认识。在走上工作岗位后经常暴露出创新能力不足，无法根据实际的市场和生产需求进行工艺改良设计的问题。为此，改革酶工程的教学模式，使之满足“新工科”建设的人才培养目标是提升教学质量的关键。本文总结了笔者在酶工程课程“新工科”改革中的探索经验，探讨了教学方法革新对于培养学生创新能力和工程思维的效果。

2课程内容的设置与优化

酶工程是生物化学、分子生物学、微生物等基础学科在工程领域中的实际应用，它关注和解决生物化工、生物制药、环境保护、医学诊断、食品加工等领域的工程技术难题。以上研究任务决定了其教学内容的安排。目前，酶工程本科教学内容主要包括：酶学基础、酶的发酵生产和分离纯化、生物酶工程、化学酶工程、酶传感器等章节。上述教学内容安排已无法体现酶工程的最新研究进展，例如：纳米酶、核酶和抗体酶的应用。此外，已有内容更偏重于理论学习，对酶的产业应用关注较少，因此很难有效培养学生的工程创新能力，无法满足“新工科”的建设目标。针对上述问题，笔者将酶工程的最新进展和工程应用案例作为教学内容改革的重点，根据各章节的教学特点和逻辑关系，将授课内容重新划分成七个模块：酶学基础、酶的分子设计、酶的生产与制备、核酶、纳米酶、抗体酶和酶的工程应用。其中，酶学基础模块在回顾生物化学知识的基础上，重点关注酶的作用机制和影响酶活性的主要因素；酶的分子设计模块包括生物酶工程和化学酶工程两部分，生物酶工程重点介绍酶的进化筛选，而化学酶工程则主要介绍酶的化学修饰与固定化；酶的生产与制备模块重点介绍酶的发酵与分离纯化工艺；核酶模块在回顾分子生物学相关知识的基础上，着重讲解核酶尤其是DNA核酶的构建方法；纳米酶模块重点介绍纳米粒子的催化效应和调控方法；抗体酶模块阐述抗体酶的筛选和修饰方法；酶的工程应用模块则是在上述章节的基础上结合案例介绍酶在工业生产和医疗中的应用，例如：酶在食品加工中的应用、酶在废水和垃圾处理中的应用、酶生物传感器和抗体酶在疾病诊断和治疗中的应用等。通过上述授课内容的革新帮助学生较为全面、系统地掌握酶的分子设计、生产制备以及下游工程应用技术。

3教学方法改革的探索