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生物醫用材料發展現狀精選(五篇)

發布時間:2024-03-13 14:36:03

序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇生物醫用材料發展現狀,期待它們能激發您的靈感。

生物醫用材料發展現狀

篇1

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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篇2

生物材料產業概況

生物材料的定義

生物材料也叫生物醫用材料,是一種植入生命系統內或與生命系統相結合而設計的物質,它與生命體不起藥理反應。主要用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、檢查及治療疾患等醫療、保健等領域,能執行、增進或替換因疾病、損傷等失去的某種功能或能恢復缺陷部位,其作用藥物不可替代。

生物材料的發展已經有非常長的歷史,自人類認識了解材料起,就有了生物材料端倪。有學者依據生物醫學材料的發展歷史及材料本身的特點,將已有的材料分為三代,它們各自都有自己明顯的特點和發展時期,代表了生物醫學材料發展的不同水平,如圖1所示。

生物材料的分類

當今社會醫學水平的提高以及人類生活質量的改善,大大促進了生物材料的發展,生物材料應用廣泛,品種眾多,根據不同的分類標準,生物材料可以分為見表1。

Two

國內外生物材料產業發展現狀

生物材料產品的研究與開發不僅具有巨大的經濟效益又兼有重大的社會效益。隨著人類文明進步以及經濟的快速增長,人類更加注重生活品質,更加注重康復和保健,這給予生物材料產業龐大的市場。與此同時,交通工具大量涌現,生活節奏加快,這給疾病、自然災害、意外事故的發生提供了溫床。因此,發展用于人體組織和器官再生與修復的生物醫用材料具有重大社會效益。

國際生物材料產業發展現狀

國際社會日益重視生物材料的研究與產業發展。生物材料的研究和產業化對社會和經濟的重大作用正日益受到各國政府、產業界和科學界的高度重視,其研究與開發被許多國家列入高技術關鍵新材料發展計劃,并迅速成為國際高技術制高點之一。美國國防部將生物材料列入5 種高技術關鍵新材料發展規劃。德國、日本、加拿大、法國、澳大利亞及韓國等國家和地區紛紛公布自己的生物材料研究計劃及巨額投資來吸引人才或引導投資,以期能夠在此領域內的世界性競爭中占一席之地。目前,美國、西歐、澳大利亞和日本均組建了10余個高級別多學科交叉的國家生物材料與工程中心。

生物材料產業的經濟地位日益提高,有望成為本世紀世界經濟新的增長點。近年來,世界生物材料市場發展勢頭更為迅猛,其發展態勢可與信息、汽車產業在世界經濟中的地位相比。全球生物材料市場規模迅猛擴張,其中1995年至2010年期間,全球生物材料市場規模增長了19倍,達到了4000億美元。

就市場需求面而言,主要市場增長動力來自于歐、美、日等國家老年人口數目提升及慢性疾病問題逐漸增加,對于人工關節等骨科應用及心臟支架等心血管應用的需求持續攀升,預期未來市場將仍維持穩定成長趨勢。同時由于全球生醫材料的應用領域的擴展、產品技術的改良和人們對生物材料產品接受度的逐漸提升,也是促使生物材料市場需求和提升市場規模的主要推動力。預計在不久的將來生物醫用材料及其制品產業成為本世紀經濟的一個支柱性產業。

國內生物材料產業發展現狀

我國生物材料產業起步于上世紀80年代初期,到現在為止,仍然屬于起步階段。我國生物醫用材料研制和生產迅速發展,初具規模,已經成為一個新興產業,總產值的增長率遠高于國民經濟平均發展速度。從上世紀90年代到2011年,我國生物產業年均增長均超過20%。然而,我國生物材料產業所占全球生物材料市場份額較低,最高時僅占2%左右。

我國生物材料發展起步晚,發展基礎薄弱。由于我國生物材料研究和產業化起步較晚,導致我國在生物材料市場全球競爭中失去先機。目前,我國生物材料企業產品沒有自己的專有產品和自主知識產權,生產的產品大都屬于在國外技術非常成熟且國外廠商并不愿意生產的初級產品。同時由于生產技術裝備、管理與操作工素質等因素,導致目前我國生產的生物材料質量一直處于中低檔水平,鮮見有高質量的國產生物材料。由于我國生物材料質量問題,我國生物材料與制品約有70%~80%需要進口,且我國生物材料和制品所占世界市場份額不足1.5%。

我國政府日益重視生物材料產業發展。2006年國務院的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》不僅將生物技術作為科技發展的5個戰略重點之一,同時在基礎研究等方面也給予了高度重視。2010年9月通過的《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》也將生物產業列入戰略性新興產業,并明確指出要求“加快先進醫療設備、醫用材料等生物醫學工程產品的研發和產業化,促進規模化發展”。在2011年7月科技部的《國家“十二五”科學和技術發展規劃》中第四部分“四、大力培育和發展戰略性新興產業”也明確指出要大力發展包括生物材料在內的生物產業。

我國生物材料產業市場前景廣闊。據民政部門報告,我國現有的肢體不健全患者已超過1500萬個,其中肢殘患者約800萬個;由類風濕引發的大骨節病患者有數百萬;冠心病患者已超過1000萬個;白內障盲人約500萬個;牙缺損和牙缺失患者高達3億~4億人;肝炎病毒攜帶者1.2億人;心血管病患者2000萬人;需計劃生育的育齡婦女2000萬人;伴隨人口老齡化(60歲以上的老年人口已達1.39億人,約占全國人口的10.69%) 的骨質疏松患者7000萬人;每年由于疾病、交通事故和運動創傷等造成的骨缺損和缺失患者人數近1000萬人;需要進行顱頜面等整形的人數有數千萬人。這還不包括數目龐大的各類軟組織、血液和器官疾病患者人數。

上述疾病的治療均需要生物材料,從而為生物材料產業創造了巨大的市場。據統計,僅2008年,包括生物材料在內的生物行業總產值就已經突破8000億元人民幣。在“十二五”發展熱點研討會上,中國工程院院士張興棟表示,生物醫學材料的技術和產業都處于起步階段,并在不斷變革之中,我國生物醫學材料市場正處于“井噴”前夕,前景比較廣闊;保守估計,到2015年,將實現銷售額200億美元,同期國際市場份額為6.2%,帶動相關產業收入將達600億美元。

Three

濱海新區生物材料產業發展現狀

濱海新區生物材料產業技術研發能力不強、產業基礎薄弱,尚處于起步階段。但關聯產業如生物醫藥、新材料均是濱海新區核心產業,有一定的產業基礎;南開大學、天津大學以及生物醫藥聯合研究院等科研實力雄厚的教學與研究機構在生物醫藥、新材料等領域都有很強的科研實力,這對濱海新區今后發展生物材料產業提供了可能。由此可見,雖然濱海新區發展現狀不盡人意,但是具有很大的市場發展潛力。

濱海新區研發能力不強,研究領域處于空白

根據布局在濱海新區的研究院所、高等院校等創新機構的研究方向發現,濱海新區雖然擁有國際生物醫藥聯合研究院、中科院天津工業生物技術研究所、南開大學泰達學院、天津大學濱海工業研究院以及天津科技大學等生物領域的研究與教學機構,但對于生物材料或生物醫學工程相關的研究基本處于空白。雖然南開大學和天津大學在生物材料領域科技成果產出較多,有較強的科研能力,但相關研發團隊基本分布在市內的校區,輻射濱海新區的能力有限。

產品結構單一、企業數量偏少

濱海新區擁有生物材料領域的企業較少,產品結構單一,企業分布也較分散,沒有形成完整的產業鏈。天津世紀康泰生物醫學工程有限公司(原天津泰達生物醫學工程股份有限公司)和天津國韻生物材料有限公司是濱海新區為數不多的生物材料公司。世紀康泰主要產品為人工晶體系列產品,而國韻生物材料主要產品則是可完全生物降解的生物基高分子材料聚羥基烷酸酯(PHA)及其應用產品,雖同屬濱海新區但產品相關度低,再加上濱海新區相關企業稀少,無法形成有力的產業發展合力。

政策支持乏力,濱海新區相關政策處于真空狀態

天津市有關支持生物材料發展的政策,僅有《天津市中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中,在生物醫藥及工程技術領域提到“醫用納米生物材料與技術,骨科植入材料和醫用塑料技術與產品;”和新材料和納米技術領域中提到“生物醫學材料重點發展可控生物降解材料,具有天然生理功能的人工器官和組織工程材料,環境響應醫用材料,研究材料的生物相容性及其評價方法。”,后續具體的支持政策沒有出臺,僅停留在規劃層面。甚至在濱海新區十二五規劃中也沒有體現支持生物材料產業或生物醫學工程領域發展的相關內容。

Four

濱海新區應對策略

結合濱海新區生物材料產業發展所面臨的起步晚、研發能力不強、產業基礎薄弱等問題,提出以下建議。

加強原始創新研究,重點突破

當前,濱海新區生物材料領域原始創新能力偏低,原始創新研究成果稀少。為改變這一局面,建議一是根據“自主創新,重點跨越,支撐發展,引領未來”科技工作的指導方針,以市場需求為導向,選擇具有一定基礎和優勢、關系國計民生的關鍵領域,從濱海新區企業的緊迫需求出發,著力突破重大關鍵、共性技術,集中力量、重點突破,實現跨越式發展。二是積極推進企業、高校、科研院所的“產、學、研”合作,結合實際形勢,積極研發新產品,推動產品升級換代,提高產品附加值。

整合研究機構,協同創新

根據研究基礎、領域需求,整合研究機構和共享研究資源,避免散兵游勇獨立作戰,既可以避免重復研究,使科研長期處于低水平,也可以促進資源共享,提高研究水平,開發出更多附加值更高的產品,共同推動研究工作健康發展;理順、構建材料合成與選擇、體外實驗、動物實驗、臨床實驗等不同階段的試驗流程,避免因好的材料由于各種試驗不能按計劃完成導致無法報批形成產業化而造成不必要的損失;嚴格、規范和簡化報批程序,鼓勵跨領域、跨學科的科技人員協同創新,重視基礎研究和應用研究的銜接,重視技術集成。

注重科技招商,填補空白

針對濱海新區生物材料領域產業基礎薄弱、技術創新能力不強的問題,濱海新區應加大科技招商工作力度,以填補產業和技術空白為目標,以國家生物醫藥國際創新園、天津國際生物醫藥聯合研究院、中科院天津工業生物技術研究所、南開大學泰達學院、天津大學濱海工業研究、天津科技大學等創新機構和濱海新區生物醫藥科技企業孵化轉化載體、科技園區、科技企業孵化器、大學科技園等招商載體為招商引智平臺,有針對地吸引技術能力突出、產品競爭能力強的生物材料企業和海內外高端人才來濱海新區落戶,以期可以填補濱海新區產業技術空白,加速濱海新區生物材料產業全鏈條的形成。

整合社會資源,推動科技成果在濱海新區轉化

建議由合適的組織或機構搭設風險投、融資平臺,健全、完善風險投資體系,結合生物材料產業化須經歷小試、中試、工業試驗、市場開拓、 壟斷期生產、穩定生產期和衰退期等7個階段的特點全程跟蹤,積極促進技術創新與成果轉化;加大共性技術研究與共享,尤其是重大攻關技術。重視高水平公共技術平臺建設,成立生物材料技術研究、開發的國家級、市級的公共技術平臺、合作研究平臺和技術轉化平臺以及人才培養的基地。

篇3

一、目標任務

向社會各界宣傳衛生事業發展現狀,溝通各單位政風行風建設情況,交流行評活動有關信息,征求改進工作的意見和建議,加強單位間的合作與監督,進一步提高衛生行政效能,規范醫療服務行為,提升衛生系統社會形象,促進全市衛生事業健康發展。

二、活動組織

第一組

帶隊領導:

參與人員:

走訪單位:市委組織部、市委宣傳部、市委統戰部、市委政法委(綜治辦、維穩辦)、市委編辦、市局、市委老干部局、市委市直機關工委、市委黨校、市總工會、團市委、市婦聯、市科協、市殘聯、市工商聯、市文聯、市行政服務中心、市檔案局、市人防辦、市政府法制辦、市人力資源和社會保障局、市審計局、市建設局、市房地產管理局、市國土資源局、市環境保護局、市人口和計劃生育局

第二組

帶隊領導:

參與人員:

走訪單位:市發展和改革局、市統計局、國家統計局調查隊、市物價局、市財政局、市國稅局、市地稅局、銀監分局辦事處、市人民銀行、市中國銀行、市工商銀行、市農業銀行、市農業發展銀行、市建設銀行、中國人壽保險市支公司、中國人保財險市支公司、中華聯合財保支公司、天安保險支公司,市農村信用合作聯社、市招商局、市經濟和信息化局、市商務局、市安全生產監督管理局、市供電公司、市質量技術監督局、市交通局、市工商行政管理局、石油公司、市煙草專賣局、市食品藥品監督管理局、市糧食局、市供銷社、市郵政局、中國電信分公司、中國移動公司分公司、中國聯通分公司

第三組

帶隊領導:

參與人員:

走訪單位:市科技局、市教育局、市文化體育旅游局、市廣播電視局(臺)、市人民法院、市人民檢察院、市公安局、市司法局、市民政局、市水利局、市河道堤防管理局、市農業局、市經管局、市畜牧獸醫局、市水產局、市農機辦、市林業局、市氣象局

第四組

由市衛生局衛生監督局代表市衛生局登門走訪市內大中型企業、中央、省、市駐枝單位及部分大型賓館、酒店。

走訪單位:酒業股份有限公司、三寧化工股份有限公司、香青化肥有限公司、旺家紡織有限公司、華潤雪花啤酒有限公司、中冶重工機械有限公司、市偉燁面粉有限責任公司、勵創科技開發有限公司、山水化工有限公司、福興織業有限公司、綜藝包裝有限公司、南輝科技電子材料有限公司、奧美醫療用品有限公司、開元化工科技股份有限公司、市富源工貿有限公司、市凱達紡織有限責任公司、穩健醫用紡織品有限公司、市宏盛油廠、帝元醫用材料有限公司、市東江制瓶有限責任公司、市炬塏紙業有限責任公司、市五星包裝有限責任公司、高格醫用材料有限公司、省楚天塑業有限公司、市華勝塑業有限責任公司、天盛紡織有限公司、市元港化工有限責任公司、市西水泥制品有限責任公司、長松金屬制品有限公司、市亞星許氏油脂化工有限責任公司、市奧利棉紡有限責任公司、市陽光飲料有限責任公司、市茂華油脂加工廠、市華威油脂加工廠、今貝生物科技有限公司、市朝陽紡織有限責任公司、湘宜水產品有限公司、市鴻新食品有限公司、天元罐業有限公司、市興海機構設備制造有限公司、大江紡織有限責任公司、亞泰陶瓷有限責任公司、市隆華食品公司、強盛冷凍有限責任公司、市華威氯化鋅廠、寶力鋼結構工程有限公司、宜碩塑業有限公司、迅達科技股份有限公司、中國石化化肥廠、四O四廠、國際大酒店、貴枝花園酒店。

三、時間安排

五月上、中旬

篇4

關鍵詞:無機材料;新材料;發展趨勢

引言

傳統無機材料主要是工業以及基本建設所使用的基礎性的材料,對工業社會的發展也起到了積極促進作用。通過從理論層面加強傳統無機材料以及新材料的研究分析,就能從更深層次了解新材料的發展應用作用。

1 傳統無機材料的發展現狀分析

傳統的無機材料主要有陶瓷、水泥、玻璃等類型。其中的水泥是應用最為廣泛的無機材料,也是建筑材料之一。在水泥的生產工藝層面,隨著科學技術的發展,生產工藝也日益的完善化,在水泥的材料發展方面,主要就體現在高性能水泥基材料以及節能型水泥層面。高性能的水泥基材料的特點就是高強,降低空隙率以及對孔結構和孔徑的分布改善下,就能加強其性能的強度。在改善其強度性能層面,主要能通過摻假超細活性硅材料以及纖維材料等[1]。在高強水泥的類型上比較多樣化,有浸漬水泥基材料類型,這就是通過高分子聚合物來對水泥漿體實施浸漬,這樣就能使得材料表現的比較密實,在水泥的抗壓強度也能提高。還有是MDF強度水泥,一種綜合性能優異的抗壓強度高達300MPa,抗折強度更高達的200MPa,在電學、磁學、聲學和低溫使用性能方面也有某些性能的新型水泥制品。由于其自身的性能比較好,所以應用各種管道,并且在體積以及電阻率性能上比較強,能夠代替陶瓷以及塑料的經久耐用絕緣材料。對于節能型的水泥也是比較重要的無機材料類型,在節能型的水泥生產就是改變熟料礦物組成以及生產少熟料水泥的方式來實現的。

傳統無機材料當中的陶瓷是比較重要的內容,陶瓷主要就是指淘器和瓷器,并從廣義上來看,也包含著耐火材料以及磚瓦等。所以陶瓷這一概念也是各種無機非金屬材料的統稱。我國的陶瓷工業發展比較迅速,在新技術和新工藝的不斷應用過程中,陶瓷的生產使用也逐漸的廣泛化,在質量上能得到有效保證。在對陶瓷材料的性能和本質的了解隨著時間的推移也更為深入,在研究材料的組分以及結構的專業儀器支持下,對陶瓷的研究就比較深入[2]。在陶瓷的類型當中,精細陶瓷是現代化工業生產下的陶瓷型,采用了高度精選的原料,并有著能精確控制的化學組成進行結構設計的,這樣就有著比較突出的特性。在精細陶瓷的類型當中也有著諸多的類型,其中的電陶瓷以及高溫陶瓷等都是這一類。

傳統無機材料當中的玻璃也是重要的一個類型,并有著比較悠久的歷史。傳統的玻璃材料和器皿工藝技術在當前的新技術支持下已經比較成熟化,玻璃新材料所包含的內容比較多,有生物工程玻璃以及醫用玻璃等。玻璃作為無機非金屬材料當中的重要產品,其和我國的日常生活有著緊密的聯系,每個人在生活中都會接觸到玻璃。玻璃在應用的范圍上也比較廣泛,透明而質硬,比較容易成型,價格也比較低廉,所以在生活當中的應用比較廣泛。玻璃行業的發展在當前還存在著相應的問題,主要就是品種比較少,裝備的水平還有待進一步提高等。

2 新材料的發展趨勢探究

加強對新材料的應用發展在當前顯得比較重要,新材料和傳統的材料相比有著鮮明的優勢,主要體現在性能上。新材料在人類的社會進步以及高技術的發展當中有著基礎作用和先導作用發揮,在國際上對材料技術和信息技術以及能源技術公認的人類文明三大支柱,其中的新材料技術的發展在近些年比較迅速,主要是在科學技術的支持下,對新材料的發展起到了很大促進作用[3]。新材料合成以及制造,都是通過利用極端條件作為基礎手段的,如超高壓以及超高溫等等,在對技術的要求上比較大。新材料的應用也比較廣泛,例如高技術陶瓷就是新材料,在陶瓷的生產工藝當中,在性能上以及應用上都突破以及超越了傳統陶瓷的概念范疇。

新材料的應用中,可用作敏感元件,新型無機材料和其所具有的全失電、壓電、半導、磁性能及對外界環境產生的敏感反應等,使它可用作制造穩定可靠的敏感元件或傳感器。新型無機材料的許多性能特征使它在結構材料領域具有許多現實的和潛在的應用價值。它們的重要應用領域包括切削工具,在各種惡劣環境下的耐磨材料,防彈等軍用材料,人工骨骼、牙齒等生物陶瓷材料,以及近年來頗能引起關注的陶瓷發動機材料等[4]。處在當前的發展時代,技術的高速發展,這對新材料的生產應用也提供了良好的發展基礎,通過從多方面重視新材料的應用,對社會經濟的發展就能起到積極促進作用。

3 結束語

總而言之,傳統無機材料的發展下,在隨著新技術的應用也對傳統材料有著改善,并創造了新的應用材料,對無機材料的脆弱性的弱電能得到有效提高。在通過此次對無機材料的研究分析下,人們對其就會有更深的認識。在新材料的應用下,也能保障應用的經濟效益水平提高,希望能通過此次理論研究,有助于實踐的發展。

參考文獻

[1]劉縉.無機材料工程專業實踐環節探討[J].洛陽理工學院學報(自然科學版),2015(03).

[2]王樹刁.比色法在無機材料分析中的應用及注意事項[J].廣東建材,2014(08).

[3]吳其勝,張少明,周勇敏,等.無機材料機械力化學研究進展[J].材料科學與工程,2015(01).

篇5

關鍵詞:生物基合成纖維;化學纖維;生物基單體

中圖分類號:TS102 文獻標志碼:A

Development and Outlook of Bio-based Synthetic Fiber Monomers

Abstract: In recent years, developing environmental-friendly and high-performance bio-based synthetic fibers has become an important development direction of chemical fiber industry However, the preparation and large-scale production technology of monomer is the main bottleneck in the development of bio-based synthetic fibers in China. In this paper, the development status-quo of bio-based synthetic fiber monomers, such as PTT monomer 1,3-propanediol, PLA monomer lactic acid, PBS monomer 1,4-succinic acid, PA56 monomer1,5-pentamethylenediamine, etc., at home and abroad was reviewed, and relevant suggestions on the development and application of bio-based fiber monomers were put forward.

Key words: bio-based synthetic fibers; chemical fibers; bio-based monomer

化石資源是一種不可再生資源,19世紀以來,隨著石油經濟的快速發展,人們對化石能源及下游化工產品需求的不斷提升,導致全球石油資源日漸匱乏,并造成了嚴重的環境污染。因此,以可再生生物質資源為原料,開發環境友好的生物基化學品及材料,已經成為世界各國實現科技創新和可持續發展的重要舉措。美國能源部(DOE)預計到2020年,來自植物等可再生資源的化學材料要增加到10%,產業規模可達到千億元/年,將產生巨大的經濟效益和環保效應。

生物基合成纖維是生物基化學纖維的一種,其制備過程為以生物質為原料,經化學轉化或生物轉化得到聚合單體,再通過加聚反應或縮聚反應合成線型高分子化合物后經紡絲工藝而得到的纖維材料。同傳統石油基化纖相比,生物基合成纖維具有環境友好、原料可再生、產品可生物降解以及使用性能優良等特性,比如具有良好染色性的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維(PTT)、吸濕排汗的生物基尼龍56纖維等,發展前景廣闊。

目前,中國作為世界最大的化纖生產國,2015年化纖產量達到4 843萬t,占世界化纖生產總量70%以上,但我國化纖工業90%產品依賴石油,用量最大的聚酯纖維原料總量60%以上依賴進口,對外依存度高,不利于我國化纖產業的良性發展。因此,大力發展生物基化學纖維及其單體制備技術,不僅能夠豐富化纖原料供給途徑,解決我國化纖原料長期“受制于人”的問題,更是實現我國化纖工業可持續發展的需要,對培育和發展戰略性新興產業、促進我國石油化工材料轉型升級、實施紡織化纖強國戰略、建設資源節約型和環境友好型社會具有十分重要的意義。

在此背景下,2013年國家發改委、科技部等多部委合推動“生物基材料重大工程實施方案”―― 生物基化學纖維及原料專項實施方案,加快了我國生物基纖維的產業化及應用步伐。2015年中國化纖工業協會在介紹化纖行業“十三五”發展的重點工作時強調,當前化纖行業的重點任務就是生物基纖維的開發及利用,集中發展高新技術纖維、功能性纖維、差別化纖維,推動化纖工業跨界融合,以發展生物基纖維為突破口,重點攻克生物基纖維原料多元化及規模化生產技術,實現生物基原料替代率提高至2%的目標。

綜合分析我國合成纖維的技術水平和產業化狀況,可以得知生物基合成纖維與對應的石油基合成纖維的主要區別在于聚合單體來源不同,進而單體制備、提純工藝差異較大,而紡制工藝及裝置差別不大,完全可利用現有紡絲裝置或經局部改造的裝置進行成纖加工。因此,制約我國生物基合成纖維發展的主要瓶頸是上游生物基單體原料的制備及規模化生產技術。本文就我國生物基合成纖維單體的技術發展現狀做簡要論述并提出一些建議。

1 生物基合成纖維單體發展現狀

1.1 生物催化生物基合成纖維單體

1.1.1 1,3-丙二醇(1,3-PDO)

1,3-PDO是PTT的重要單體原料。PTT是一種性能優異的熱塑性聚合物,具有良好的抗腐蝕性,又具有尼龍66的彈性,且更容易印染,被認為是極具發展前景的高分子紡織纖維材料,美國DuPont(杜邦)、日本東麗和帝人、韓國新韓工業、我國盛虹集團等國內外企業均進行了工業化生產。

目前,國內外1,3-PDO主要有 3 種生產工藝,分別為德國Degussa(德固賽)的丙烯醛水合氫化法、美國Shell(殼牌)的環氧乙烷羰基化法和杜邦的生物工程法,總產能達到20余萬噸。由于化學法存在生產原料不可再生、設備投資大、反應條件高溫高壓、生產過程環境污染嚴重等問題,而生物工程法以可再生資源為原料,且具有生產成本低、綠色環保等優點,因此生物工程法正逐步取代化學法,成為1,3-PDO的主要生產方法,產能不斷擴大。除杜邦外,法國Metabolic Explorer公司以及我國華美生物工程有限公司、黑龍江辰能生物工程有限公司和盛虹集團等近年來也都進行了產業化裝置建設(表 1),但產品質量仍未達到杜邦聚合級1,3-PDO產品水平,在產品分離精制工藝上仍需進一步改進。

目前,M管我國石油制乙二醇工藝較成熟,而煤制乙二醇工藝路線經濟性最高,但從環境效益以及可持續發展的角度來看,仍應重視研究開發生物基乙二醇技術,降低生產成本,進而推動我國生物基聚酯纖維產業發展。

1.2.3 2,5-呋喃二甲酸

從我國目前的PTA產業鏈結構來看,PTA的生物替代可通過兩種途徑實現:(1)生物質原料通過化學催化轉化法制得PX,再氧化得到PTA(簡稱生物基PX路線);(2)生物質資源直接轉化為FDCA,直接替代PTA用作聚酯合成的單體原料(簡稱FDCA路線)。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)被認為是PTA理想的生物基替代。由于FDCA具有呋喃環結構,其比含苯環結構的PTA更容易降解(表 7)。

目前,1,3-PDO、乳酸、丁二酸等生物基合成纖維單體已經實現大規模工業化生產,但FDCA由于生產成本高、技術難度大,仍處于研究階段,開發效果好、價格低廉的催化劑是該技術產業化的關鍵。FDCA的制備方法根據反應原料的不同,主要分為以下幾種:以5-羥甲基糠醛(HMF)為起始原料、以糠酸糠醛為起始原料、以己糖二酸為起始原料和以二甘醇酸為起始原料。其中,上述起始原料都可以由生物質資源制備得到,HMF可以由己糖(葡萄糖、果糖等)脫水環化生成,糠酸糠醛可以由戊糖(木糖等)脫水制備,己糖二酸可以由己糖(葡萄糖、半乳糖等)氧化制備,二甘醇酸可以由生物基乙醇脫水轉化成乙烯后氧化得到環氧乙烷,再水合轉化成二甘醇后氧化制備而成。

我國中科院大連化物所、華南理工大學、荷蘭Avantium公司等單位在FDCA及PEF材料的制備方面做了深入研究,其中,荷蘭Avantium公司的技術較為成熟。2015年,Avantium與三井物產株式會社簽署了一份協議,將在亞洲進行100%生物基化學品FDCA和PEF的商業化開發。與PET相比,生產PEF能減少約40% ~ 50%的不可再生資源使用,同時減少約45% ~ 55%的溫室氣體排放。2016年3月,荷蘭Avantium和巴斯夫宣布兩家公司簽署了一份合作意向協議并進行了獨家談判,旨在生產與銷售FDCA和下游產品PEF,產品可用于包裝和纖維領域,但尚未見產業化裝置建設報道。

2 生物基合成纖維單體發展建議

近年來,我國生物基合成纖維及其單體原料得到大力發展,尤其是纖維加工及應用市場趨向成熟,PLA纖維、PTT纖維、PDT纖維、PBT纖維、PHBV和PLA共混纖維等品種已達世界水平,實現了對石油基化學纖維的部分替代,已應用于紡織、醫用材料、衛生防護等領域。但從產業整體來看,我國生物基單體原料仍呈現一頭在外、長期依賴進口的局面,這主要是由于生物基單體制備技術仍不夠成熟、關鍵技術和裝備存在差距、產品提純過程復雜,使得原料成本過高無法與石油基產品競爭,且產品不穩定,仍需進一步實現技術升級,加快生物基合成纖維的產業化進程。

2.1 開發以低成本生物質資源為原料生產生物基纖維單體工藝

目前大多數生物基聚合單體的生產還是基于可食用淀粉類生物質資源,這種路線存在原料成本高、占用大量耕地面積等缺點。因此,為提高生物基合成纖維成套工藝技術的經濟性,可開展利用低成本非糧生物質資源制備生物基纖維單體技術,并實現全組分利用。解決的關鍵問題包括開發高效廉價的秸稈原料預處理技術、選育優良的纖維素酶生產菌株、構筑能利用五碳糖的菌株以及混合發酵工藝調控實現相對高濃度發酵,從而可降低生產成本。

2.2 開發生物發酵產物的高效分離技術

生物質資源通過生物過程所得產品的典型特點是濃度低、雜質多、分離成本高、廢水量大,這對于最終生物產品的生產成本有重要影響。因此,針對特定的發酵產品開發低能耗清潔分離工藝,對于提高生物基產品的競爭力具有舉足輕重的作用。目前,具有良好應用前景的分離技術包括膜分離技術、離子交換技術等。

2.3 開發生物質原料化學轉化專有催化劑

目前,以生物質為原料,通過化學催化轉化制備生物基合成纖維單體也是當前該領域的研究熱點,如木質纖維素催化熱解制備PX、5-羥甲基糠醛催化氧化制備FDCA等,而構建綠色高效穩定的催化體系是制約該領域發展的關鍵問題之一。所以,今后應重點研究高性能的催化材料和與之匹配的溶劑體系;研究催化劑的尺寸形貌、活性中心與載體之間的電荷傳遞規律,達到催化反應選擇斷裂鏈接木質纖維素等生物基原料的C―O鍵或/和C―C鍵的目的;借助反應動力學和現代原位譜學表征方法,開展反應機理和催化劑構效關系方面的研究。

2.4 完善上下游產業鏈,加快推進較成熟技術的產業化示范工作

生物基化學纖維及其原料從研發、技術、工程化到產業化,科技和工程交叉復雜,所涉及到的基因技術、工業微生物技術、生化技術處于產業化前期基礎研究階段,難度大,流程長,關鍵環節較多。因此,我國企業應承擔起生物基纖維產業產、學、研的責任,為實現生物基纖維“三個替代”(原料替代、過程替代、產品替代)的目標提供技術支撐,這對推動我國綠色經濟增長、建設資源節約型和環境友好型社會意義重大。

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