生物降解高分子材料　 biodegradable polymer　 可在生理环境及生物体中或微生物作用下发生降解的一类高分子材料。理想的生物降解材料能完全分解为CO2和H2O。依据降解机理,生物降解高分子材料可分为生物破坏性高分子材料和完全生物降解高分子材料。生物破坏性高分子材料属于不完全降解材料,主要指天然高分子与通用型高分子材料共混或共聚制得的掺混型降解材料,目前广泛用于包装、卫生、医疗器材等领域。完全生物降解高分子材料指本身可以被全部分解的生物降解高分子材料,主要有化学合成型,如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁烯琥珀酸酯(PBS)等;天然高分子型;微生物合成型,如聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚羟基丁酯(PHB)等。影响材料降解性的因素主要包括内部因素(材料的组成、结构、结晶状态等)和外部因素(环境的温度、湿度、pH值以及土壤成分等)。生物降解高分子材料以其无毒、可生物降解及良好的生物相容性等优点,广泛应用于医药、农业、园林、包装、卫生及化妆品等领域,在医学领域的应用主要包括医用植入材料、药物释放载体、组织工程支架等方面。

　生物降解性管腔支架　 biodegradable polymer stents;BPS　 指植入人体后在生理环境中发生分子量降低、分解或表面腐蚀的管状支架。生物降解性支架既可以暂时支持管壁,保持血管通畅,又能抑制早期血栓形成及晚期新生内膜增生,还可以作为药物局部投放的载体,达到有效防止支架植入后血管急性闭塞和降低再狭窄发生率的目的。研究表明,制备可生物降解聚合物支架的材料有多种,如聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚羟基丁酸戊酯、聚氧化乙烯等。生物可降解性血管支架又可以分为生物可降解膜被覆金属支架、药物涂层支架、完全生物可降解性冠状动脉支架和载药生物可降解性冠状动脉支架4种类型,研制已取得显著进展,但仍然面临不少问题。除此之外还有基于镁合金研制的可降解支架,其优点主要是镁合金可以被人体吸收,而且镁合金的强度与硬度可以和316L相当,缺点是镁合金密度小,支架显影效果很差,在X射线下不能显示,手术植入时必须采用血管内超声引导才能定位,增加了手术的难度和费用。2004年,镁合金的冠状动脉支架首次用于人体临床试验,并取得了成功,但支架的治疗效果以及对人体的副作用还需要更长时间的临床观察和更多的临床数据的验证。随着科学技术的进步,各学科协作的加强,载药生物可降解性官腔支架有望最终取得成功。

　生物矿化　 biomineralization　 指在生物体内通过生物大分子调控和介导无机矿物的形成过程。生物矿化与一般矿化的最大不同在于有生物大分子、有机基质和细胞的参与。通过有机大分子与生物体液中无机离子在界面处的相互作用,从分子水平控制无机矿物相的析出,使其具有一定的形状、尺寸及取向,从而使生物矿物具有特殊的多级结构和组装方式,呈现高力学强度的同时具有特殊的生物学及物理、化学等性质。通过有机或高分子模板控制的生物矿化模拟研究受到化学、物理、生物以及材料学等多学科领域研究者的广泛关注。对生物矿化的研究是生命科学的重要研究领域,已成为指导仿生型生物医学材料制备的重要理论依据。生物矿化材料是指这种由生命系统参与合成的天然的生物陶瓷和生物高分子复合材料,如骨骼、牙齿、珍珠、贝壳、蛋壳和鹿角等。虽然生物矿化材料中的无机成分广泛存在于自然界中,甚至有的矿物质[如羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH及方解石CaCO3等]与岩石中相应的矿物具有相同的组成与结晶方式,但是一旦无机矿物经过特殊的生命过程调制和加工,便具有常规矿物不可比拟的优点,如特定的生物学特性、较高的强度和断裂韧性、很好的表面光洁度以及其他特殊功能。

　生物老化　 biological aging　 材料在微生物作用下性能随时间的变化。可降解高分子材料在一定时间和一定条件下,可以被微生物(细菌、真菌、藻类等)通过生化过程产生的分泌物、有机酸或酶降解为低分子化合物,最终分解为二氧化碳和水等无机物。难以降解的高分子材料长期在微生物存在的环境中也有被腐蚀的风险。例如某些真菌如杂色曲霉等可以在石墨纤维表面生长和腐蚀纤维;杂色曲霉也可以在聚酰亚胺表面生长从而改变聚酰亚胺的介电性质。聚合物在生产过程中添加的增塑剂、表面活性剂等也会作为营养物质吸引微生物侵蚀材料。大量微生物还可以附着在材料表面形成一层菌膜,并进一步形成微生物黏膜,这种黏膜不仅影响材料的腐蚀过程,也影响使用性能。目前,主要通过对材料表面进行物理和化学的方法处理、增加防护涂层、添加杀菌剂等方法抑制材料表面的细菌繁殖和细菌群落形成。

　生物力学　 biomechanics　 应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的学科分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等),从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。

　生物膜　 biomembrane　 在生物环境里,材料表面黏附一层由细菌本身或由其分泌的黏多糖以及胞外基质复合体构成的三维黏膜。即指生物材料表面附着生长并经常镶嵌在有机多聚物结构中的微生物细胞层,通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。生物膜技术也是微生物固定化技术,生物膜反应器已有广泛应用。另一方面,生物膜又指由细菌在其分泌的黏液(黏多糖)内形成的细菌团块与细胞外基质的复合体结构,紧密黏附于材料表面难以去除。包裹着细菌的生物膜为细菌提供了保护,给消毒灭菌行业带来了最新的挑战之一。

　生物膜法　 biological membranes method　 又称固定膜法。是使微生物附着在载体表面上,污水在流经载体表面过程中,通过有机营养物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用,对污染物进行分解的一类有机污水处理的方法。生物膜是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物、后生动物等附着在填料或有机、无机载体上生长繁育,并形成的膜状生物污泥。填料是微生物生长聚集的载体,分为无机和有机两类,有机载体有聚苯乙烯发泡塑料球、高效纤维束和陶瓷滤料等,无机载体有碎石、石块、焦炭、细砂、塑料蜂窝、纸质蜂窝、玻璃蜂窝等。生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术,流动水层中的氧气和有机物通过附着层传给生物膜,供微生物呼吸和降解,代谢产物沿着反方向排除,随着厌氧层厚度的增加,代谢产物增多,易破坏好氧层系统的稳定状态,减弱了生物膜在滤料或载体上的固着力,在流动水的冲刷下,老化的生物膜脱落,新的生物膜开始生长。生物膜法对水质、水量变动适应性较强;污泥沉降性能良好;能处理活性污泥法不能处理的低浓度污水和微污染的原水,使BOD5由20~30mg/L降至5~10mg/L;易于运行管理、节能,无污泥膨胀问题。

　生物塑料　 bioplastic　 指以可再生生物质(生物资源)为主要原料的塑料,又称生物质塑料。生物塑料可由各种各样的材料组成,包括:淀粉,纤维素,或其他的生物聚合物。聚乳酸(PLA)和源自生物质的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC),以及所含原料源自蓖麻油的聚氨基甲酸乙酯(PU)、聚酰胺(PA)等均属此类。它们具有可再生性,十分环保;生物塑料还可以减少生产塑料的石油消耗。

　生物弹性体 　 bioelastomer　 具有生物相容性,在人体温度范围(35~40℃)伸长率通常可达150%以上,除去外力后又可基本恢复到原长的高分子物质。由于生物弹性体的模量与人体内绝大部分软组织器官匹配并且具有优良的柔韧性,因此可用于诊断、治疗、修复或替换机体中的组织、器官或增进其功能。根据材料是否具有可生物降解性,分为生物稳定型和可降解型两大类。生物稳定型是指弹性体在生物环境下,具有良好的生物惰性和化学稳定性,因此,主要用作体外医疗用品以及长期植入体内修复、替代材料,如输液管、人工心脏、人工耳等;可降解型弹性体则是可在体液环境下逐渐降解为小分子,然后被生物体吸收利用或者排泄出体外而逐渐消失。

　生物陶瓷涂层　 bioceramic coating　 指在基体材料表面涂覆上的一层较薄的生物陶瓷膜。分为生物惰性陶瓷涂层、生物活性陶瓷涂层和可吸收生物陶瓷涂层。生物惰性陶瓷涂层由于会引起周围组织形成纤维性包裹,故一般只用于多摩擦的基体表面处。研究较多的生物陶瓷涂层主要是生物活性的生物玻璃陶瓷涂层、羟基磷灰石涂层、可吸收的磷酸三钙涂层等。其中磷酸三钙的降解速率比羟基磷灰石快,磷酸三钙与羟基磷辉石的混合物双相磷酸钙涂层的降解性介于二者之间。这些具有生物活性的生物陶瓷涂层使植入体与周围组织间可很好地结合,可广泛用于髋关节、膝关节、牙齿、肌腱和韧带的替代,牙周病的修复和颌面部重建,骨肿瘤手术的填料等。

　生物填料　 biological filter media 　 又称生物载体。在微生物处理污水的系统中,用来提供微生物附着场所的材料,可分为固定式、悬挂式、分散型和新型生物填料四种类型。①固定式填料指蜂窝状和波纹板状等硬性填料。蜂窝状填料优点是空隙率大、充填材料质轻、韧性强、长期使用不会变质、具有长久的稳定性,缺点是易堵塞。波纹板状填料具有孔径大、不易堵塞、流程长、处理效率较高、安装运输方便等特点,但也存在水在波纹通道内流动不均,不利于生物膜更新等缺陷。②悬挂式填料为软性填料、半软性填料、组合填料和弹性填料四类。软性填料应用广泛、挂膜容易、不堵塞,但易缠结、结块、断丝,中心绳易断,影响使用寿命;半软性填料弥补了硬性填料的易堵和软性填料的缠结和断丝两方面不足,但其比表面积相对较小,微生物附着性能相对较差;组合填料兼具软性纤维填料和半软性填料的优点。③分散型填料指堆积式和悬浮式填料,如拉西环、鲍尔环、空心球和悬浮粒子等。该填料不需固定,不用安装,具有大的比表面积,容易脱膜,不断运动中能够得到连续不断的冲洗,不易堵塞,水中的溶氧值提高快,氧转移效率大,微生物代谢旺盛。④新型生物填料有固定化微生物填料、酶促填料。具有生物量高、优势菌种明显、处理效率高、装置占地少及产泥量低等优点。

　生物吸收　 bioresorption　 在生物环境中,材料或物质在生物体内能降解或溶解,最终进行代谢的过程。材料在生物环境中的溶解可通过生物化学作用、物理作用和细胞介导作用而进行。前者指材料在体液作用下直接溶解的过程;物理作用是材料在体液作用下被拆散为颗粒的过程,被拆散的颗粒可被吞噬细胞所吞噬消化或迁移至邻近的组织。被溶解或被细胞吸收的材料的降解产物可通过正常的新陈代谢机制被排出体外或为机体所吸收利用,或被迁移存储于邻近的组织或机体的其他部分。

　生物相容材料　 biocompatible materials　 是指具有良好生物相容性的材料。材料在生物体内静态与动态变化的过程中能耐受宿主各系统作用而保持相对稳定,且对生物体无毒性、无致敏性、无不良刺激、无遗传毒性和无致癌性,对生物体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应,同时还要有助于其生物活性及功能的实现。按材料种类可分为天然、合成、陶瓷和金属材料等,可用于人体噐官等受损部位的功能替代或修复。

　生物型人工肾　 bio-artificial kidney　 具有生物功能的人工肾。为了解决这一问题,采用组织工程技术将肾小管上皮细胞种植在中空纤维管内,形成融合单层细胞,构建成具有重吸收、代谢、内分泌和免疫功能的生物型人工肾。它由常规的透析器构成,所不同的是它具有一层人体肾小管上皮细胞,细胞被固定在乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)或聚甲基丙烯酸乙酰胆碱酯材料的表面。动物和临床实验证明了其治疗肾衰或尿毒症是有效的,但尚存在一些需要解决的问题,如保持系统中细胞和材料功能长期的稳定性等。

塞贝克电动势　 Seebeck electropotential　 是由于异质金属之间因塞贝克效应产生的电位差。当两种金属的两个接头分别处于不同温度条件下时在两个接头之间会形成电位差,即塞贝克电动势。公式表述为:V=S(Th-Tc);其中,V是两个接头之间的电位差;S是塞贝克系数;Th和Tc分别为高温端和低温端的环境温度。见塞贝克效应。