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碳納米材料是近年來的研究熱點，隨著人們對碳納米材料研究的深入，其在生物醫學領域的應用也在拓展，本書綜述了在碳納米材料在生物醫學中的應用前景、研究進展以及面臨的主要挑戰。
第1部分 介紹了碳納米材料在生物醫學中的應用，含第1-11章：1.碳納米材料在生物醫藥中的應用前景，基于納米柱、納米金剛石以及納米炸彈的物理化學性質，2.作為藥物載體的碳納米材料；3.功能性碳納米材料在光熱療法、細胞毒性以及藥物傳遞中的應用；4.具有特殊結構的碳納米管在生物醫藥中的應用；5.水溶性的陽離子型富勒烯衍生物的光動力治療；6.基于碳納米管場發射X射線的微焦點計算機斷層掃描技術在醫學成像中的應用；7.義齒基托材料：納米管/聚合丙烯酸甲酯復合樹脂；8.石墨烯在生物醫學中的應用；9.仿生石墨烯納米傳感器；10.功能性碳納米點在生物醫學中的應用；11.納米金剛石材料在生物醫學中的應用。第2部分 介紹了納米科技在生物醫藥方面的應用：從碳納米材料到仿生體系，含第12-18章：12.三維碳納米結構的仿生工程；13.Janus納米結構在生物醫藥中的應用；14.蛋白質納米圖案構筑；15.水溶膠粘合劑的仿生設計：從化學到應用，16.利用仿生膜測量脂質雙分子層的滲透率；17.用于藥物檢測的熒光納米傳感器；18.仿生表面細胞工程。
本書的第一作者Mei Zhang是美國Case Western Reserve University的研究人員，主要從事碳納米材料方面的研究，在Science等國際頂級期刊發表過多篇論文。本書可作為生物醫藥工程以及材料科學與工程等相關專業研究人員的參考書。
王兆剛，博士研究生
（中國科學院半導體研究所）
【關鍵詞】智能高分子材料；智能給藥系統；應用；發展前景
中圖分類號：TB381文獻標識碼：A文章編號：1006-0278(2012)02-106-01
智能高分子材料是一種新型的現代高分子材料，又名智能聚合物、環境敏感性化和物等，它隨著外界環境等影響因素的變化而發生自身性能的改變，比如在溫度、壓力、磁場等不同因素影響下，其外在形狀、電場、面積大小等隨之做出相應改變，來適應不同環境的變化，，是一種新型的現代化的智能應用材料。隨著科技的發展，智能高分子材料的應用領域越來越廣，不但在建筑工程、化工、高科技領域得到充分發展體現，近年來，智能高分子材料被越來越多地應用到醫學領域，特別體現智能給藥系統的應用上，預示著良好的發展前景。智能高分子材料具體可分為合成智能高分子材料、半合成智能高分子材料、天然智能高分子材料，下面，我們具體對三種不同類型的高分子材料在智能給藥系統中的應用進行分析探究。
一、合成智能高分子材料
合成高分子材料之一是智能高分子凝膠，它是由三維交聯網絡結構的聚合物和低分子介質組成的多元體系結構的一直合成智能高分子，隨著外界環境因素的變化而變化，體現在體積大小上的收縮、持續或間斷的變化，具有良好的收縮和溶脹的性能。因此在智能給藥系統中，發揮其自我調節和反饋的功能，智能高分子凝膠粒具有感應溫度、血糖、磁場等性能，并在身體狀態良好的情況下保持收縮狀態，當其收到病情信號時，體積膨脹從而擴散到身體病變部位，擴散藥物以便達到良好的治療功效，對智能給藥系統具有良好的調節和促進作用；此外，可生物降解的聚酯類是合成智能高分子材料的另一種重要應用，同樣在醫學等各個領域都得到了廣泛應用。同時，在智能給藥系統中，由于可生物降解的聚酯類具有可生物降解、化學穩定性高、無毒無害等優點，大量被用于注射給藥系統中，并且在腫瘤藥物治療中，可生物降解的聚酯類相對于其它游離藥物具有減緩腫瘤生長等功效，有效地解決了醫學領域許多棘手的難題，在智能給藥系統中更是得到了充分體現和發展。
二、半合成智能高分子材料
半合成智能高分子材料作為智能高分子材料的一個重要組成部分，具有毒性小、粘度大、溶解度高等優點，可以有效地控制藥物在人體的釋放速度，增加藥物吸收程度、降低了藥物毒副作用提高藥效等，對治療各種疾病起到良好的促進作用，因而被廣泛地應用到緩釋藥物制劑的研發和利用中，發揮了其在智能給藥系統中的重要作用。比如，在智能給藥系統中，蛋白質或肽類藥物既可以在保持其生物活性的同時，又提高了載藥量，是一種適合在腸道定向給藥的特殊蛋白質藥物遞送系統，最大限度的降低了藥物降解，起到了提高藥效等作用。此外，對于心臟病等疾病，利用半合成智能高分子材料設計一種時控型的藥物釋放系統，按照藥理學和患者病情定量給藥，從而發揮其藥效和并起到良好的預防作用。
三、天然智能高分子材料
相對于合成和半合成高分子材料，天然智能高分子材料特別具有良好的生物溶解性、天然無毒性等優點，是醫學領域特別是智能給藥系統中應用廣泛和發展前景寬廣的一種智能高分子材料。具體表現為殼聚糖、海藻酸鹽、明膠三種類別。殼聚糖具有良好的生物降解性和溶解性、生物活性、粘附性等多種優點，被廣泛地應用到結腸定位系統、緩控釋、蛋白多肽等給藥系統中，并且殼聚糖可進行交聯。酯化等多種化學改性，從而研究制成具有不同特性的殼聚糖衍生物，并通過各種研發，研制了各種殼聚糖凝膠給藥系統，提升了其在智能給藥系統中的地位，大大擴展了其在醫學領域的應用范圍，具有良好的發展前景；其次，海藻酸鹽在智能給藥系統中的運用主要體現在與蛋白藥物領域的結合，通過各種化學反應的作用，提高蛋白物的活性，制成各種蛋白質藥物給要系統，提高了蛋白質藥物的生物利用度，更加有利于患者治療；再次，利用明膠和葡聚糖半互穿網絡結構研制成的脂質微球，是一種雙重刺激響應的半互穿網絡系統，這種系統對于治療多種復雜疾病具有良好的功效，在控制明膠相變溫度變化的前提下，研制的半互穿網絡結構水凝膠,具有特殊的控制脂質微球降解的功效，此外，脂質微球從凝膠中釋放的基礎是A-糜蛋白酶和葡聚糖酶同時存在的情況下，因此這種可生物降解的水凝膠構成的半互穿網絡系統，在醫學領域很有發展潛力, 不但阻止了單一酶存在導致的藥物快速降解負面影響， 而且當在兩種酶同時存在時, 藥物才能從脂質微球中釋放出來, 從而起到了藥物緩控釋釋放的效果，從而實現智能給藥系統對于疾病的綜合治理，在醫學領域展現了良好的發展前景。
四、結語
伴隨著現代社會高科技的迅猛發展，智能高分子材料作為一種新型的、發展前景巨大的應用材料，已經普及到社會發展的各個領域和發展事業，不僅體現在國外的良好的發展前景，目前，在我國，智能高分子作為一種高科技研發、具有多樣性和復雜性的智能材料在醫學領域更是得到了長足和充分體現，對于在治療各種疾病，制備多種給藥系統的應用上發揮了重要作用。隨著智能高分子材料研究的不斷深入，并且通過各個領域的合作交流，智能高分子材料越發朝著信息化、智能化、自動化的方向發展，更加智能化的透析病理生理，制備兼具多種功能的智能釋放藥物系統，在我國醫學領域必將得到充分、長足的發展運用。
參考文獻：
[1]張勝蘭,楊慶等.智能材料的現狀及發展趨勢[J].中國紡織大學學報,2000(03).
[2]陶寶祺.智能材料結構[M].北京:國際工業出版社,2009(07).
【關鍵詞】生物材料 玻璃陶瓷 應用
一、生物材料
生物材料又可以叫做生物技術。它是運用生物學和工程學的原理，根據生物的材料、生物所持有的特有功能組建成具有特定性狀的生物新品種，生物材料是在分子生物學、細胞生物學等基礎上發展起來的，不僅僅包括基因工程、細胞工程、還有發酵工程，他們之間互相聯系，其中最主要的是以基因工程為基礎的。我們只有投入到生物材料的研究，才能讓給我們做出更大的貢獻。
二、生物材料玻璃陶瓷的分類和特點
（一）生物材料的分類。在醫學中最早出現的生物材料是醫用的金屬材料，隨著人類社會的進步，生物材料的不斷發展，現在生物材料的應用越來越廣泛。其中生物材料主要包括醫用金屬材料、醫用高分子材料和醫用生物玻璃陶瓷這三方面。特別對于生物玻璃陶瓷，由于生物玻璃陶瓷具有良好的生物相容性和很好的力學性能而受到人們的喜愛。而且它的光澤與人類骨骼的有很高的相似度，所以不易發生臟化的現象，十分適合于填補人體的空洞，填補缺失的牙冠和遮蓋的牙面等。
（二）生物玻璃陶瓷的分類和特點。生物玻璃陶瓷現在可以主要分為三類：惰性玻璃陶瓷、可降解陶瓷、生物活性陶瓷。在這三類的應用中惰性玻璃陶瓷這種材料在植入到人體后不容易引起周圍組織和全身明顯的化學和生物反應。一般來說它具有良好的力學性能，持久的的抗腐蝕性和耐磨性。但是由于它的彈性模量較骨非常高，所以他的生物力學的相容性差，而且容易出現脆性斷裂。
第二種是生物可降解陶瓷，這種玻璃陶瓷在植入人體的組織后不引起任何不良的組織反應，能夠很好地被新生的組織所取代。但是該種生物材料的玻璃陶瓷強度低而且比較脆，因此在使用的時候不適合用于支撐比較重的部位，因為這些比較重的部位的彎曲力、扭轉應力傳遞到植入體以后會導致植入體的斷裂。第三種是生物活性陶瓷，這種生物材料在植入到體內后會與周圍的組織發生生物和化學反應，從而能夠很好地使得植入體與組織間形成生物的結合。這種生物材料的陶瓷玻璃不僅對人體無害，而且與骨組織的親和性好，還能與周圍的骨組織牢固結合。
三、生物玻璃陶瓷應用方面的優點
（一）生物玻璃陶瓷的獨特屬性。生物玻璃陶瓷要比普通窗玻璃含有較多的鈣和磷，正是基于此能與骨自然牢固地發生化學的結合，而且它具有獨特的屬性，能在植入的部位迅速而且穩定的發生一系列的表面反應，導致含碳酸鹽基磷灰石層的最終形成。此外，生物玻璃陶瓷的生物相容性很好，這些材料在植入體后，不會發生較多的不良反應。
（二）生物材料玻璃陶瓷最合適的運用部位。在人體發生無排斥的炎性及組織壞死等反應并能與骨形成骨性的結合，而且骨結合的強度大，界面結合能力非常好，并且相對來說成骨快。因此目前這種生物材料的玻璃陶瓷適合用于耳小骨的修復，同時對恢復聽力也具有良好得效果，但是由于這種生物材料的玻璃強度低，所以只能用于對人體來說受力不大的部位。不管怎么樣生物活性玻璃的多孔材料在用作骨組織工程支架方面具有很好的發展前景。
四、生物玻璃材料在應用中的改進
我們都知道生物玻璃陶瓷在生物醫用領域具有極大的優越性，但是，它在力學性能方面還存在一定不足，尤其是陶瓷本身的脆性較大，疲勞強度和斷裂韌性較低，鑒于這種情況不能應用于復雜的應力承載的環境中。所以為了獲得能夠更加滿足要求的生物玻璃陶瓷材料，我們必須開發增加韌性和強度的方法，使得更適合人類的使用和發展。當前增韌增強的方法主要有粒子增韌、纖維增韌、層狀復合增韌、生物性玻璃陶瓷涂層等。
（一）粒子增韌。玻璃陶瓷的粒子增韌是利用生物玻璃陶瓷和其它顆粒的復合方法來提高強度，這種方法應用最廣，因為其工藝的過程比較簡單。我們通常通過在玻璃陶瓷中添加納米顆粒來提高材料的強度和韌性。
（二）纖維增韌。纖維增強增韌陶瓷復合材料是在陶瓷材料中添加纖維類材料來提高強度，其增韌機理主要是因模量的不同引起載荷的轉移、微裂紋的增韌、裂紋的偏轉、纖維的脫粘和纖維的拔出等情況。在軸向的應力作用下，纖維增強陶瓷基體復合材料的斷裂包括基體的開裂、基體的裂紋逐漸向纖維和基體間的界面不斷擴散、纖維脫粘、纖維的斷裂和纖維的拔出等復雜的過程。
（三）層狀復合增韌。玻璃陶瓷的層狀復合增韌主要是從自然界中的珍珠類材料獲得的啟示。因為珍珠類的材料鈣所占的比重大，所以鑒于此可以克服陶瓷材料的脆性，采用層狀的結構，然后加入延性材料，從而制得層狀復合材料。
（四）生物活性玻璃陶瓷的涂層增韌。這種增韌方法是把生物的活性材料涂覆在金屬基體上，這樣得到的復合材料不僅僅具有基體金屬的強度和韌性，而且又具有生物活性材料優良的生物活性和生物相容性，這種生物材料的玻璃陶瓷在植入到人體后，可以在短期內與人體的組織形成良好的生物結合。這種增韌方式的金屬基體主要包括不銹鋼、鈦合金等等。
五、結束語
生物材料玻璃陶瓷應用的廣闊前景是我們不斷進行研究的動力，隨著科技的不斷發展，我們的醫學水平亟待提高，而且我們要向著更加人性化，符合人類的人體方向不斷發展，讓更加適應人的水平，以人性化為準則，發展更新的生物玻璃陶瓷。
參考文獻：
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關鍵詞：納米材料；納米技術；動物疾病防控
中圖分類號：S858文獻標識碼：B文章編號：1007-273X（2018）04-0012-02
當前國際動物疫病現狀呈現復雜化，形勢不容樂觀。新興復合型科技研究產物應用于動物疾病的診斷、治療預防等環節迫在眉睫。納米材料及技術由于具有新穎的物理、化學和生物學特性，已被研究應用于生命科學領域。納米材料具有其獨特的功能和優勢，越來越多研究人員將納米技術引入到動物疾病防控領域，如致病菌的快速檢測、疾病的診治等方面，并己取得了一定的效果。
1納米材料及納米技術研究概況
1.1納米材料特點
納米材料主要表現為表面與界面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等。實際應用效果包括表面積大、表面活性高、催化效率高、安全性穩定、吸附能力優良、低毒性等特點。
1.2納米材料研究進展
納米材料是納米科學發展的重要基礎，也是納米科技最為重要的研究對象。納米材料在生物醫學中檢測診斷、藥物治療以及健康預防方面均取得了一定的發展。軍事醫學院邱志剛[1]試驗發現，水中的納米氧化鋁可以促使耐藥基因從大腸桿菌轉入沙門氏菌的效率提高200倍。即使以往很難發生耐藥基因轉移的不同種類細菌，在氧化鋁納米粒子的作用下耐藥基因也發生了轉移。由此可見，應用氧化鋁納米粒子大大加快了細菌獲取耐藥基因的速度。
1.3納米技術
納米技術是在納米尺度下對物質進行制備、研究。在藥物研究領域，由于納米材料和納米產品性質的特異性和優越性，用該技術建立新的藥物控釋系統可起到提高藥物在體內的吸收效果、改善藥物的輸送、替代病毒載體、催化藥物化學反應的作用。研究引入了微型領域，為尋找和開發新獸藥、結合轉基因技術用于動物試驗研究[2]，研制合成理想的藥物提供強有力的技術支撐。
2納米材料在動物疾病防治中的應用
隨著生命科學、生物信息學等新興復合型學科的迅速發展，納米材料借助其特殊的結構效應在動物疾病防治領域展示出廣闊的應用前景。醫學起源于疾病診斷，對動物疾病沒有很好的診斷就不可能有很好的預防和治療。目前隨著科技的發展，動物疾病診斷技術得到了前所未有的發展，各種檢驗診斷手段、儀器已是各式各樣。利用納米材料的特性去化驗檢測樣品材料，可借助納米材料極高的傳感靈敏效應對疾病進行早期診斷，便于疾病防治。
2.1納米分子信息成像和診斷
分子信息影像是生物醫學和分子診斷學中的一門重要學科，可用于檢測，考察機體內外組織中的分子細胞形態結構變化[3，4]。而納米探針由于具有高亮、光學穩定、光譜吸收范圍廣等特點，可用于定量準確監測生物機體內部分子的理想工具，連接于小分子的肽、抗體以及核酸分子來進行疾病檢測，靶向定位于目標細胞分子內部。Wu等[5]研究發現，基于量子點的腫瘤標記Her2的免疫熒光標記，比常規熒光染料標記不同的靶細胞表面受體、細胞骨架、核抗原和其他細胞器更有效。同時也發現了生物結合的膠體量子點在細胞標記、細胞示蹤、DNA檢測和體內成像方面很有價值。Gao等[6]進行了體內量子點成像和腫瘤定位的動物研究，觀察到量子點在肝、脾、腦、心、腎和肺中的吸收、滯留和分布有逐漸減少的規律，在裸鼠前列腺癌異種移植瘤的研究中，量子點在瘤組織內特異性蓄積呈現出亮紅色。
2.2納米金及其檢測技術
納米金即指金的微小顆粒。其直徑在1～100nm，具有高電子密度介電特性和催化作用。可與多種生物大分子結合，且不影響其生物活性。新型的納米抗菌復合材料具有作為新的抗菌劑或者是抗菌包裝材料的高效傷口敷料的可行性[7]，可以用作高效的抗微生物制劑在生物應用中具有廣闊的發展前景。納米金PCR是基于常規PCR基礎上，結合納米技術而發展起的新型檢測技術。劉陽等[8]根據副溶血弧菌（VP）的toxR基因序列，設計一對特異性引物，建立納米金PCR檢測方法，結果表明能擴增得到與試驗設計相符的208bp（VP）的特異性條帶，且與其他細菌無交叉反應。與普通PCR法進行比較，該方法檢測靈敏度比普通PCR高10倍。而與傳統的細菌分離鑒定法相比，納米金PCR檢測大大提高檢測效率且具有靈敏度高、特異性強等優點。
2.3作為藥物運輸載體
和傳統的注射或口服給藥途徑不同，運用納米材料可定點靶向進行藥物運輸，對于藥物劑量控制和疾病的預防及治療具有重要意義。使用納米材料運輸藥物可有效提升藥物運輸效率，降低毒性反應。越來越多的科研人員開始關注并構建用于藥物輸送的納米載體，這些藥物載體在腫瘤疾病的診斷治療中具有廣闊的前景。如Chen等[9]將pH敏感材料環糊精和低分子量的聚乙烯亞胺整合成納米載體，并負載寡聚核酸，該載體可以有效地轉染肺腺癌細胞，并對腫瘤生長有良好的抑制作用[10]。
3展望
組織工程
組織工程技術提供了一種嶄新的修復組織和制造器官的手段，發展具有生物相容性和生物活性的生物支架材料是組織工程與骨修復技術需要解決的重要課題之一。以聚吡咯、聚苯胺為代表的導電高分子材料具有電刺激響應性，不但可以存儲信息和能量，而且可調控細胞增值和分化，表現出多種智能功能，因此在神經和心肌組織工程中具有潛在的應用前景。目前聚吡咯在組織工程領域已經取得了較好的成果，而針對聚苯胺的研究工作則相對進展較慢，主要原因在于單純的聚苯胺材料不可降解，長期存在體內會造成炎癥反應。因此聚苯胺在體內的生物相容性是組織工程中研究的重點。Li用明膠改性聚苯胺以增強其生物相容性，并在復合材料表面培養小鼠心肌細胞H9c2，發現改性后的復合材料有利于細胞的黏附和增值。Molamma等利用電紡絲技術合成聚苯胺/聚乳酸納米纖維，用于培養神經干細胞，結果顯示該復合材料具有神經軸突生長活性，從而定向誘導組織器官的再生修復。Fryczkowski等采用同樣的方法合成了聚苯胺/聚羥基丁酸鹽納米纖維，該材料在組織工程中也具有潛在的應用價值。在國內，陳學思課題組利用苯胺五聚體與生物可降解材料制備嵌段共聚物，在無需外加電刺激的條件下能顯著促進神經細胞的生長和分化，極大地提高了材料的生物相容性。而且引入的苯胺低聚體在材料中的可降解部分消失之后，通過腎臟排出體外，真正達到達了可吸收生物材料的要求。目前，聚苯胺在電刺激響應性細胞培養和電活性組織工程支架應用方面已經顯示出很好的應用前景，這對于未來生物醫學技術的發展具有重要的科學意義。
藥物釋放
關鍵詞 納米點 應用
近幾年，射頻磁控濺射制備金屬納米顆粒復合膜是許多方法中最好方法之一，可以在可控條件下和低溫環境中獲得均勻的覆蓋薄膜，可以將金屬顆粒均勻分散到半導體襯底中，這樣就比其它方法更能有效的控制金屬含量，而使復合膜中的金屬量達到很高的值。也可以用生長的Au/SiO2一維納米材料作為模板，基于VLS生長機制催化生成理想的納米點或者納米線。這種用模板催化方式生長納米線或者納米點的工藝較其它方法更簡單。利用模板合成納米結構的方法給我們創造了更好的條件來控制復合納米的性質，進而在納米機械器件和納米電子制備方面有重要意義。本文淺述了納米點的可能的發展應用前景并初探了自組裝生成Au納米點工藝。
一、復合材料納米點的發展應用前景
納米點，也稱半導體量子點（納米微晶），是一種比較小的納米微粒。納米微晶的基本性質基于本身量子點的量子效應，當微粒尺寸進入到納米級別時，將會引起宏觀量子隧道效應、尺寸效應和表面效應，進而展現出許許多多不同于宏觀材料的物理化學性質，在生命科學、量子器件、醫藥等方面具有非常好的應用前景，同時將對電子信息技術、生命科學的發展產生深遠的影響。
（一）在生命科學中的應用
在生命科學領域納米微晶的主要應用前景就是在生物科學中作熒光探針，傳統的熒光探針激光光譜窄，且不連續，而納米微晶的激光光譜寬且連續，顏色可調，而且量子點的光化學穩定性高，不易分解。同時納米點很有可能使篩選藥物成為可能。將不同光譜的納米點與不同靶分子的藥物相結合，就可以一次性檢測藥物分子。納米點還可以應用在醫學成像方面。因為可見光只能穿透厚度為毫米級的組織，而紅外光線則可以穿透厚度為厘米級的組織，因此我們可將在紅外區發光的納米點標記到要檢測組織的組分上，同時用紅外光激發，通過成像的方法來檢測組織內部的情況，從而達到診斷的目的。納米點在生物芯片發展歷程中也可以大顯身手。例如在研究蛋白質與蛋白質相互作用的生物芯片中，盡管生物芯片上有非常非常多的蛋白質，可是由于受傳統熒光探針性能的限制，通常一次只能將一種或幾種標記了熒光探針的蛋白質與生物芯片相作用，從而進行檢測。要研究多個蛋白質就必須重復操作，降低了效率。如果我們在芯片的應用中引入了納米點情況則可能不同，基本可以做到“很多”對“很多”。納米微晶還可以應用于溶液矩陣，即將不同的納米點或納米點微粒標記在每一種生物分子上，并置于溶液中，形成所謂溶液矩陣。進行標記了的生物分子在溶液狀態下很容易保持生物分子的正常三維構象，從而具備了正常的生物功能，這是其優于平面芯片的地方。
（二）半導體納米點的器件應用
納米點的生長工藝及其性質成為當今納米材料的研究熱點，目前最常用的制備納米點的方法是自組織生長方式。納米點中較低的態密度和能級的尖銳化，導致了納米點的結構對其中的載流子產生三維量子限制效應，從而使其光學性能和電學性能發生了變化，而納米點在正入射情況下才能發生明顯的帶內躍遷。這些性質都使納米點在各種光電器件、單電子器件以及其他器件方面具有極為廣闊的應用前景。
納米點復合材料及納米點激光器是半導體技術領域中的一個前沿性課題。納米點復合材料基于它的量子隧穿、尺寸效應、以及非線性光學效應等是新一代固態量子器件的基礎，在未來的光電子學、新一代超大規模集成電路和納米電子學等方面有著極其重要的應用前景。我們采用自組裝方法直接生長納米點復合材料，可將納米點的橫向尺寸縮小到幾十納米之內，接近縱向尺寸，并可獲得無位借、無損傷的納米點，現己成為納米點復合材料制備技術的重要手段之一，缺點就是納米點的均勻性不好控制。以納米點結構為有源區的納米點激光器理論上具有更高的光增益、更寬的調制帶寬、更高的特征溫度和更低的閡值電流密度等優點，將使激光器件的性能有一個質的飛躍，對未來半導體激光器件市場的發展方向產生巨大的影響。近幾年來，日本、歐洲、美國等國家都開展了自組裝納米點材料和納米點激光器件的研究，取得了很大進展。
當然在除了采用面發射激光器、納米點材料研制邊發射外，在其他的光電子器件上納米點也得到了非常非常廣泛的應用。
二、自組裝法生長Au納米點工藝
1、產品市場占有率高；
2、原創技術和研發優勢突出；
3、近期主打品種的快速增長，長期看原創技術帶來的產品儲備系列化。
即將登陸創業板的廣東冠昊生物科技股份有限公司（下稱“冠昊生物”，代碼300238）是一家專業從事再生醫學材料及再生型醫用植入器械研發、生產及銷售的高科技企業。公司擁有自主研發新型再生醫學材料，主營產品為生物型硬腦（脊）膜補片，2009年達到43%的市場占有率，加之市場整體增速接近40%。
冠昊生物創新能力強，技術優勢明顯，2008年-2010年公司營業收入、凈利潤復合增長率分別達到70.8%、113.6%。近3年毛利率一直維持在90%以上。生物型硬腦（脊）膜補片的持續增長是冠昊生物收入和利潤的穩定來源，未來公司的快速增長有賴于胸普外科修補膜和無菌生物護創膜的市場開拓。
硬腦膜補片推動高成長
冠昊生物是致力于再生醫學材料及再生型醫用植入器械的生產銷售，目前擁有生物型硬腦（脊）膜補片、胸普外科修補膜和無菌生物護創膜三個細分市場品種。生物型硬腦（脊）膜補片是公司的主打品種，收入、利潤分別占整體比重在85%以上，是近幾年業績的主要驅動因素。公司生物型硬腦（脊）膜補片自2006年6月上市以來，憑借優越的材料性能，打破了進口產品的壟斷局面，市場份額逐年提升，在短短三年時間里成為國內腦膜市場的第一品牌，市場份額達到40%以上，市場占有率第一。
胸普外科修補膜和無菌生物護創膜目前基數還較小，但增速較快。公司于2008年開始進入胸腹腔修復膜領域，2010年銷售額接近500萬元。公司于2009年6月推出無菌生物護創膜后，迅速得到市場認可。2010年實現收入872萬元，同比增長223%。公司的快速增長有賴于這二者的市場開拓。
近幾年我國植入醫療器械處于快速發展期，據行業協會估算，未來10年內我國植入醫療器械行業將達到每年1500億元的市場規模，成為僅次于美國的世界第二大植入醫療器械市場，市場前景廣闊。
打造核心技術體系平臺
在十年的發展歷程中，冠昊生物自主研發了一系列世界先進的核心技術，并在再生型植入醫療器械領域積累了豐富的產業化經驗，打造了從“基礎研究―產業化研究―產品臨床―規模生產―市場推廣”的完整產業化鏈條。
憑借原創的核心技術，冠昊生物以動物組織為原料成功的研制出一大類具有誘導再生功能的再生醫學材料，并以此材料為平臺，開發出一系列再生型醫用植入器械產品。目前公司已有三個膜類產品上市，正在研發的產品包括整形植入系列材料、骨填充材料、人工食管、小口徑血管、人工韌帶、神經導管等十多個產品。未來三年，公司將重點研發市場前景廣闊的醫學整形美容、婦科盆底功能重建領域等新產品。
冠昊生物未來看點在于縣級醫院學術推廣。公司以學術推廣為核心，采用自主服務配送帶動分銷的組合銷售模式。平臺性技術可大量復制新產品，2009年冠昊生物新推出的胸普外科修補膜和無菌生物護創膜分別應用于腹腔手術和燒傷、外傷、難愈性創面，技術先進，有望復制腦（脊）膜補片的成功之路。
募投項目孕育利潤增長點
一、生物醫用高分子材料的特點
生物醫用高分子材料是一種聚合物材料，主要用于制造人體內臟、體外器官、藥物劑型及醫療器械。按照來源的不同，生物醫用高分子材料可以分為天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2種。前者是自然界形成的高分子材料，如纖維素、甲殼素、透明質酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；后者主要通過化學合成的方法加以制備，常見的有合聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質，生物醫用高分子材料可以分為非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亞胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亞胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物醫用高分子材料作為植入人體內的材料，必須滿足人體內復雜的環境，因此對材料的性能有著嚴格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比較好，不能與人體產生排異反應；第三，化學穩定性強，不容易分解；第四，具備一定的物理機械性能；第五，比較容易加工；最后，性價比適宜。其中最關鍵的性能是生物相容性。
根據國際標準化組織（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解釋，生物相容性是指非活性材料進入后，生命體組織對其產生反應的情況。當生物材料被植入人體后，生物材料和特定的生物組織環境相互產生影響和作用，這種作用會一直持續，直到達到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括組織相容性、細胞相容性和血液相容性。
二、生物醫用高分子材料的發展歷史
人類對生物醫用高分子材料的應用經過了漫長的階段。根據記載，公元前3500年，古埃及人就用棉花纖維和馬鬃縫合傷口，此后到19世紀中期，人類還主要停留在使用天然高分子材料的階段；隨后到20世紀20年代，人類開始學會對天然高分子材料進行改性，使之符合生物醫學的要求；再后來人類開始嘗試人工合成高分子材料；20世紀60年代以來，生物醫用高分子材料得到了飛速發展和廣泛的普及。1949年，美國就率先發表了研究論文，在文中第1次闡述了將有機玻璃作為人的頭蓋骨、關節和股骨，將聚酰胺纖維作為手術縫合線的臨床應用情況，對醫用高分子的應用前景進行了展望。這被認為是生物醫用高分子材料的開端。
在20世紀50年代，人類發現有機硅聚合物功能多樣，具有良好的生物相容性（無致敏性和無刺激性），之后有機硅聚合物被大量用于器官替代和整容領域。隨著科技的發展，20世紀60年代，美國杜邦公司生產出了熱塑性聚氨酯，這種材料的耐屈撓疲勞性優于硅橡膠，因此在植入生物體的醫用裝置及人工器官中得到了廣泛應用。隨后人工尿道、人工食道、人工心臟瓣膜、人工心肺等器官先后問世。生物醫用高分子材料也從此走上快速發展的道路。
三、生物醫用高分子材料的發展現狀、前景和趨勢
據相關研究調查顯示，我國生物醫用高分子材料研制和生產發展迅速。隨著我國開始慢慢進入老齡化社會和經濟發展水平的逐步提高，植入性醫療器械的需求日益增長，對生物醫用高分子材料的需求也將日益旺盛。2015年1月28日，中國醫藥物資協會的《2014中國單體藥店發展狀況藍皮書》顯示，2014全年全國醫療器械銷售規模約2556億元，比2013年度的2120億元增長了436億元，增長率為20.06%。但是相比于醫藥市場總規模（預計為13326億元）來說，醫藥和醫療消費比為1∶0.19還略低，因此業內普遍認為，醫療器械仍然還有較廣闊的成長空間，生物醫用高分子材料也將迎來良好的發展前景。
根據evaluateMedTech公司基于全球300家頂尖醫療器械生產商的公開數據而得出的報告《2015-2020全球醫療器械市場》預測，2020年全球醫療器械市場將達到4775億美元，2016-2020年間的復合年均增長率為4.1%。世界醫療器械格局的前6大領域包括：診斷、心血管、影像大型設備、骨科、眼科、內窺鏡，其中生物醫用高分子材料在其中都得到了廣泛的應用。
以往的醫學研究對組織和器官的修復，更多是選擇一種替代品，實現原有組織和器官的部分功能。隨著再生醫學和干細胞技術的迅速發展，利用生物技術再生和重建器官、個性化治療和精準醫學已經成為趨勢。因此傳統的生物醫藥高分子材料已經不能滿足現有的需求，需要模擬生物的結構，恢復和改進生物體組織與器官的功能，最終實現器官和組織的再生，這也是生物醫用高分子材料未來的發展方向。
生物醫用高分子材料在醫療器械領域中得到了非常廣泛的應用，主要體現在人工器官、醫用塑料和醫用高分子材料3個領域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人體或能與生物組織或生物流體相接觸的材料；或者說是具有天然器官組織或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工腎、人工關節、人工骨、人工肌腱等，通常被認為是植入性醫療器械。人工器官主要分為機械性人工器官、半機械性半生物性人工器官、生物性人工器官3種。第1種是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2種是指將電子技術和生物技術結合；第3種是指用干細胞等純生物的方法，人為“制造”出器官。目前生物醫用高分子材料主要應用在第1種人工器官中。
目前，植入性醫療器械中骨科占據約為38%的市場份額；隨后是心血管領域的36%；傷口護理和整形外科分別為8%左右。人工重建骨骼在骨科產品市場中占據了超過31%的市場份額，主要產品是人工膝蓋，人工髖關節以及骨骼生物活性材料等，主要應用的生物醫用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增強聚乳酸、自增強聚乙醇酸等。心血管產品市場中支架占據了一半以上的市場份額，此外還有周邊血管導管移植、血管通路裝置和心跳節律器等。
目前各國都認識到了人工器官的重要價值，加大了研發力度，取得了一些進展。2015年，美國康奈爾大學的研究人員開發出了一種輕量級的柔性材料，并準備將其用于創建一個人工心臟。在我國，3D打印人工髖關節產品獲得國家食品藥品監督管理總局（CFDA）注冊批準，這也是我國首個3D打印人體植入物。
人工器官未來發展趨勢是誘導被損壞的組織或器官再生的材料和植入器械。人工骨制備的發展趨勢是將生物活性物質和基質物質組合到一起，促進生物活性物質的黏附、增殖和分化。血管生物支架的發展趨勢是聚合物共混技術，如海藻酸鈉/殼聚糖、膠原/殼聚糖、膠原/瓊脂糖、殼聚糖/明膠、殼聚糖/聚己內酯、聚乳酸/聚乙二醇等體系。
2.醫用塑料
醫用塑料，主要用于輸血輸液用器具、注射器、心導管、中心靜脈插管、腹膜透析管、膀胱造瘺管、醫用粘合劑以及各種醫用導管、醫用膜、創傷包扎材料和各種手術、護理用品等。注塑產品是醫用塑料制品當中產量最大的品種。與普通塑料相比，醫用塑料要求比較高，嚴格限制了單體、低聚物、金屬離子的殘留，對于原材料的純度要求很高，對加工設備的要求也非常嚴格，在加工和改性過程中避免使用有毒助劑，通常具有表面親水、抗凝血等特殊功能。常用醫用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。
目前醫用塑料市場約占全球醫療器械市場的10%，并保持著每年7%～12%的年均增長率。統計數據顯示，美國每人每年在醫用塑料領域消費額為300美元，而我國只有30元，由此可見醫用塑料在我國的發展潛力非常大。
我國醫用塑料制品產業經過多年的發展，取得了長足的進步。中國醫藥保健品進出口商會統計數據顯示，2015年上半年，紗布、繃帶、醫用導管、藥棉、化纖制一次性或醫用無紡布物服裝、注射器等一次性耗材和中低端診斷治療器械等成為我國醫療器械的出口大戶。但是也必須清醒地認識到，我國的醫用塑料發展水平還比較落后。醫用塑料的原料門類不全、生產質量標準不規范、新技術和新產品的創新能力薄弱，導致一些高端原料導致國內所需的高端產品原料還主要靠進口。
目前各國都認識到了醫用塑料的重要價值，加大了研發力度，取得了一些進展。2015年，英國倫敦克萊蒙特診所率先開展了塑膠晶狀體移植手術，不僅可以治療遠視眼或近視眼，還可以恢復患有白內障和散光者的視力；住友德馬格公司推出一種聚甲醛（POM）齒輪微注塑設備，在新型白內障手術器械中具有重要作用；美國美利肯公司開發了一項技術，可使非處方藥和保健品塑料瓶的抗濕性和抗氧化性提高30%；MHT模具與熱流道技術公司開發出了PET血液試管，質量不足4g，優于玻璃試管；Rollprint公司與TOPAS先進高分子材料公司合作，采用環烯烴共聚物作為聚丙烯腈樹脂的替代品，以滿足苛刻的醫療標準；美國化合物生產商特諾爾愛佩斯推出了一款硬質PVC，以取代透明醫療零部件中用到的PC材料，如連接器、止回閥、Y接頭、套管、魯爾接口配件、過濾器、滴注器和蓋子，以及樣本容器。
未來醫用塑料的發展趨勢是開發可耐多種消毒方式的醫用塑料，改善現有醫用塑料的血液相容性和組織相容性，開發新型的治療、診斷、預防、保健用塑料制品等。
3.藥用高分子材料，
藥用高分子材料在現代藥物制劑研發及生產中扮演了重要的角色，在改善藥品質量和研發新型藥物傳輸系統中發揮了重要作用。藥用高分子材料的應用主要包括2個方面：用于藥品劑型的改善以及緩釋和靶向作用，此外還可以合成新的藥物。
藥物緩釋技術是指將衣物表面包裹一層醫用高分子材料，使得藥物進入人體后短時間內不會被吸收，而是在流動到治療區域后再溶解到血液中，這時藥物就可以最大限度的發揮作用。藥物緩釋技術主要有貯庫型（膜控制型）、骨架型（基質型）、新型緩控釋制劑（口服滲透泵控釋系統、脈沖釋放型釋藥系統、pH敏感型定位釋藥系統、結腸定位給藥系統等）。
貯庫型制劑是指在藥物外包裹一層高分子膜，分為微孔膜控釋系統、致密膜控釋系統、腸溶性膜控釋系統等，常用的高分子材料有丙烯酸樹脂、聚乙二醇、羥丙基纖維素、聚維酮、醋酸纖維素等。骨架型制劑是指向藥物分散到高分子材料形成的骨架中，分為不溶性骨架緩控釋系統、親水凝膠骨架緩控釋系統、溶蝕性骨架緩控釋系統，常用的高分子材料有無毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纖維素、羥丙甲纖維素、海藻酸鈉、甲殼素、蜂蠟、硬脂酸丁酯等。
我國的高分子基礎研究處于世界一流，但是藥用高分子的應用發展相對滯后，品種不夠多、規格不完整、質量不穩定，導致制劑研發能力與國際產生差距。國內市場規模前10大種類分別為明膠膠囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、微晶纖維素、HPC、乳糖。高端藥用高分子材料幾乎全部依賴進口。專業藥用高分子企業則存在規模小、品種少、技術水平低、研發投入少的問題。
目前，藥物劑型逐步走向定時、定位、定量的精準給藥系統，考慮到醫用高分子材料所具備的優異性能，將會在這一發展過程中發揮關鍵性的作用。未來發展趨勢是開發生物活性物質（疫苗、蛋白、基因等）靶向控釋載體。
四、結語
雖然生物醫用高分子材料的應用已經取得了一些進展，但是，隨著臨床應用的不斷推廣，也暴露出不少問題，主要表現出功能有局限、免疫性不好、有效時間不長等問題。如植入血管支架后，血管易出現再度狹窄的情況；人工關節有效期相對較短，之所以出現這些問題，主要原因是人體與生俱來的排異性。
生物醫用高分子材料隸屬于醫療器械產業，其發展備受政策支持。國務院于2015年5月印發的《中國制造2025》明確指出，大力發展生物醫藥及高性能醫療器械，重點發展全降解血管支架等高值醫用耗材，以及可穿戴、遠程診療等移動醫療產品。可以預見，在未來20～30年，生物醫用高分子材料就會迎來新一輪的快速發展。
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