新型生物课堂

新型生物课堂（精选十篇）

新型生物课堂 篇1

一、让生物课堂成为学生的舞台

传统的课堂教学是教师“一言堂”居多, 一堂课下来, 教师累, 学生倦。新的教学课堂的形成, 首先必须让学生的内在潜能发挥出来, 让他们在课堂上“活”起来, 从原来的静听模式中走出来, 主动参与生物课堂教学。

1. 每节至少有三分之一的时间让学生

主动学习, 压缩课堂上教师讲授和指向个别学生的一问一答所占用的时间。

2. 让学生在预习, 独立思考的基础上提出自己想问的各种类型的问题。

3. 让学生参与自评与他评, 发表感受, 提意见和建议。

4. 教学内容结构化, 教会学生学习结构及掌握运用结构主动, 独立学习。

即把“时间、提问权、评议权、工具”还给学生。

二、恰当地运用多媒体教学

多媒体教法, 其特点是教师和学生中出现了多种“媒体”如, 标本、实物、电脑等, 这些教学媒体, 不仅准确, 丰富地“携带”了许多教学信息, 而且把这些知识内容转化为生动的声像相结合。借助媒体的传送, 生物学中一些枯燥, 抽象的概念变得生动具体了。学生借助媒体的帮助, 对所学知识看得见, 摸得着, 更加激发和调动了学生的学习积极性, 并有效地集中了学生的注意力。

1. 用多媒体增大课堂教学容量。

如何更好地利用课堂的四十五分钟, 扩宽学生的知识面呢?计算机的应用、Internet网的出现, 让世界变小了, 也使人的知识面变大了, 一方面, 老师们可以通过这些高科技手段获得大量新知识;另一面, 可以把多媒体应用于课堂教学中, 使小课堂变大。

2. 丰富多媒体教学素材库。

多媒体教学以独特的魅力正越来越受到老师们的注意, 也越来越为学生所接受, 但我们目前还是面临一个教学素材缺乏的问题。电脑与网络的发展, 可以利用集体的智慧, 从网上寻找大量的有用素材, 如“中国教育资源网”就提供了各科免费的课件。这些东西虽然零乱, 一经整理就变得非常有用, 而且是一人一次整理, 可以用几年, 有些可以稍为修改更贴近教学, 这都比自己一点一滴做来得容易, 节省下来的时间可以是对这些课件的修改。

三、营造创新教育的课堂环境

提出问题、解决问题的能力是创新能力的一个重要方面。生物教师在课堂教学中要加强培养学生发现、提出和解决问题的能力。教师要为学生提供发现问题、运用知识解决问题的机会和条件, 并使学生在学习过程中体会到创新的成就感。教师要充分挖掘教材, 在培养与训练创新能力方面设计恰当的生物问题。在教学中要启发学生自己发现问题, 自己解决问题, 使学生逐渐养成独立获取知识和创造性地运用知识的习惯。

四、采用灵活多变的教学方法及时留住学生

1. 巧用比喻。

如, 细胞膜的结构像花生糕, 花生米像蛋白质分子以不同的深度覆盖、镶嵌或贯穿于其中。糖类和ATP比喻成家里的粮食和口袋里的现金。

2. 妙用诗词。

如, 物质出入细胞膜有两种方式:自由扩散, 可形象地表述为“飞流直下三千尺”, “飞流”表明不需要能量, “直下”表明从高浓度到低浓度, 且不需要载体;主动运输:可形象地表述为“逆水行舟用力撑”, “逆水”表示从低浓度到高浓度, “行舟”表示需要载体, “用力撑”表示需要能量。

3. 口诀谐音。

如, 人体必须具有的八种氨基酸记成“携一两本淡色书来”。有丝分裂各分裂期特点记成膜仁消失现两体 (前期) , 形数清晰赤道齐 (中期) , 点裂数增均两极 (后期) , 两消两现重开始 (末期) 。

4. 用趣闻轶事引入主题。

如, 在介绍“遗传”时, 我先给学生讲了一个小故事:美国的一位舞蹈女明星, 拒绝了许多风流潇洒的公子哥们的追求, 却写信向长相普通, 不修边幅的科学家爱因斯坦求爱。她写道:“如果我们结婚, 我相信我们的后代一定会像您那样的聪明, 像我一样的漂亮。”请问:“如果他们结了婚, 她能梦想成真, 实现这个愿望吗?”同学们议论纷纷, 虽然答案不全, 但对此都产生了浓厚的兴趣。趁此时机, 我再由浅入深, 层层分析基因组合的特点和结果, 同学们听来饶有兴趣, 收到了事半功倍的教学效果。

5. 特殊知识“数字”化。

核酸中的五碳糖、碱基、核苷酸种类记为“258”, DNA控制蛋白质合成过程中的氨基酸、MRNA上的碱基、基因上的碱基记为“136”等。

摘要：课堂是教育的第一生命线, 构建新型课堂是提高教学效率的有效途径。

关键词：新型课堂,自主学习,多媒体教学,课堂环境,教学方法

参考文献

[1].袁锦明.形象思维和抽象思维有机结合培养学生的创造性思维.华东师范大学出版社, 《生物学教学》.2008

[2].曹惠新.生物课堂教学的几个小问题及应对策略.华东师范大学出版社《生物学教学》.2008

[3].扬存礼.终生教育背景下教师的角色转变及成长.《科技信息》编辑部.2008

新型生物课堂 篇2

会川中学理化组邬霞萍在以前的生物课堂教学中，教师和学生的地位是不平等的。教师是主动的，学生是被动的。教师教的内容枯燥，乏味，学生学得机械，呆板，无激情和创造力。而只有建立和谐、民主、平等、合作的新型师生关系，生物课堂教学取得成效才有重要保证。那么，如何在生物课堂教学中建立新型师生关系呢？

一、培养学生浓厚的学习兴趣

在生物教学中，建立新型的师生关系，需要培养学生浓厚的生物兴趣，我们要在教学中充分挖掘生物教学中的快乐元素。多组织学生去感受大自然，参与社会调查等，让学生在实践活动中感受生物的重要性，生物知识在生活中的用处，从而激发学生的欲望。如在探究影响鼠妇分布的环境因素这个活动之前，教师就可以带着学生亲近一次大自然，在环境中去寻找我们需要的鼠妇；再如，在学习绿色植物各个器官前两周，教师布置课外作业，发给每个学生几颗种子，让学生找个简易的花盆（几个矿泉水瓶子就可以了）播种，并要精心呵护让种子萌发成长，以便以后学习时观察。这样的活动几乎所有的学生都是非常愿意参与。这样，学生自然会对生物学产生浓厚的学习兴趣。

二、对学生要真正了解，让学生成为课堂的主人

只有真正了解学生的个性差异、兴趣爱好、心理变化、发展特点，我们才有与学生相处的基础。在生物教学中，教师要因地制宜、因材施教，针对不同的学生制定不同的标准。教学大纲不能适应所有的学生，应让学生有选择的空间，去发挥和挖掘自己的潜能。知识最终要靠学生自己去掌握。比如可以建立合作交流讨论小组，讨论小组宜4至6人组成，同时需要兼顾互补因素，使不同智力水平、不同思想素质的学生处于同一组，便于开展互帮互学。把学生引入议境，及时有效的指导，以知为梯将学生导上论坛，同时严防优生垄断讨论，后进生“搭便车”的不良现象产生，使每个学生都得到在原有基础上的最好发展，将课堂真正的还给学生。

三、努力提高教师的综合素质，积极展现自身的人格魅力

首先，教师要为人师表，以对学生执著的爱，良好的职业道德品质和高雅的仪表风范来强烈感染学生，教师要适应新课改的发展，必须努力的学习技能，技巧，养成终身学习的意识及终身学习的习惯。其次，教师是教育教学活动的组织者和领导者，教师的讲解要简明扼要，条理清晰，语言生动，风趣幽默。因此，教师上课前要仔细认真地钻研教材，对每次课的重点、难点进行充分的研究，对教学方法、手段进行不断更新。从而激发学生学习的兴趣，激发求知欲，达到“教学共鸣”。

教师要得到学生的尊敬与喜爱，必须要有内在的人格魅力。努力完善自己的个性，这是优化师生关系的有效策略。为此，教师要努力提高自身修养，增加知识储备，不断提高教学技能及教学水平，把自己培养成富有个性魅力的人，并努力为学生创造表现自我和完善自我的舞台。

四、灵活设计多种多样，生动活泼的教学方法

照本宣科，拖沓沉闷的“满堂灌”固然令学生兴味索然昏昏欲睡。教学

调查表明，把生物课列为喜爱的科目的学生只是少数，而多数学生则要求老师讲课要“生动些”。这就要求教师精心安排教学内容，灵活设计多种多样，生动活泼的教学方法。我是一名生物教师，在课堂上，我喜欢采用提问、分析、讨论、观察、启发、归纳、实验探究、师生对话、使用多媒体等多种形式。比如在讲授达尔文“自然选择学说”时，对长颈鹿的分析，要启发学生对“学说”的四部分内容逐一进行分析：“生存斗争”的含义是什么？ “自然”是不是指无机自然界？“选择”是不是主动的过程？谁是“适者”？等等。同时又要指导学生用讨论弄清它们之间的内在联系，了解其因果关系。在这些基础上引导学生归纳出“自然选择”的内容，这样学生内心总存在求知的欲望和成功的喜悦，教学效果显著。

五、提倡师生互动，形成平等协作的新型师生关系

要想创建一种轻松愉悦的学习氛围，教师首先必须要平等地和学生站在一起，这样才能给学生一个尽情发挥的空间，使学生在没有所谓权威的束缚和压制的情况下，畅所欲言，在“跃跃欲试”的热烈气氛中，激活学生创新的欲望。新课程提倡的是教师的主导作用与学生的主体作用相结合，教学中师生关系平等，教师更多的应是指导与帮助。教师把学生看作是教学的能动存在，认为学生的学习动机来自其内部，强调以活动为中心，以学为主，实行民主教学。教学过程中学生往往通过自学、自练，创造性地完成教师提出的学习任务。

新颖的师生关系不仅克服了过去刻板式的管制学生的不良做法，还有利于激发学生的学习动机，发挥学生学习的主动性，发展学生良好的个性，使学生的身

心朝健康方向发展。在教学过程中师生相互评价，学生与学生之间相互评价，相互影响，在一种民主、平等、和谐的氛围中建立新型师生关系。

新型生物课堂 篇3

关键词：生物   师生互动   作用   构建

DOI：

10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.09.067

一、高中生物师生互动教学的作用

师生互动教学模式是建立在师生平等交流基础上的一种教学模式，能够以合作学习为基础，及时了解学生学习中遇到的问题，采取措施帮助学生解决问题，提升其学习生物知识的兴趣爱好，对生物教学效益的改善具有非常积极的作用。在上述教学过程中，教师可以充分把握学生的学习状况，实现“因地制宜，因材施教”，将教学与学生需求紧密结合在一起，这对学生后续生物课的学习起到了非常好的辅助作用，为学生创造了良好的学习氛围。

师生互动教学能够充分把握生物教学过程中师生之间的关系，在上述关系基础上形成良好的学习氛围，使学生与教师共同参与到生物探索过程中。在该探索过程中教师是引导者、辅导者，学生是参与者、发现者，两者之间形成了良好的合作关系，达到了事半功倍的效果，这对高一阶段生物的学习具有至关重要的作用。

除此之外，高中学生心理和生理正处于不稳定的阶段，很容易问题而影响高一阶段生物学习状况。师生互动教学模式能够充分把握学生心理及生理特征，为教师与学生的沟通搭建了一个良好的平台，可以让教师及时了解学生的学习状况，并通过学生的学习情况来调整自身的教学方案，以适应更多学生的学习需求。同时也可以加强与教师的互动，增强与其他学生的情感，从根本上激发学生的好奇心，使学生自主探索，自由创新，为学生高中生物学习打下了良好的基础。

二、高中生物师生互动教学模式的构建

（一）创建合理问题，课堂科学引入

生物教师在建立生物互动教学模式时应该要为学生创建相应的教学情景，学生通过这样的情景能够快速进入到学习状态，降低他们对生物知识的理解难度，提升他们的学习效率。教学情景的创建，可以为学生提供更为广阔的探索平台，提升学生的学习兴趣，树立正确的学习意识，从中掌握科学的学习方法，为他们今后生物知识的学习奠定良好基础。比如教师在讲解有关“从生物圈到细胞”就可以设置一下相关的问题“我们日常见到的都有哪些属于生物呢？”“这些生物是否属于生物圈？”“生物圈具体都包括什么呢？”等。通过这一系列问题的设置，教师可以逐渐引领学生进入到相关知识中去，提升他们对生物圈的认识，让他们积极探索与该知识有关的新问题，并带着疑问参与到课堂学习过程中，从而全面激发学生的学习兴趣，形成良好的课前引导交流及互动。

（二）运用信息设备，优化课堂交流

随着我国科学技术水平的提升，信息网络技术日益成熟，高中生物教师在进行互动教学时可以充分利用现代化媒体信息设备，这样能够降低学生对生物知识的理解难度，提升学生学习兴趣。多媒体设备不仅能够通过图画形式来向学生展现一些生物知识，同时还能满足学生的听觉需求，让学生在一种更加宽松的课堂中进行互动，增强学生与教师之间的交流，对课堂教学具有非常积极的作用。在对该设备进行运用的过程中教师要把握好互动材料，合理设置互动情境，让学生能够在多媒体教学的过程中形成良好的互动途径，从而将多媒体与课堂交流结合在一起，及时掌握学生学习状况，解决学生问题，调整学习进度，达到事半功倍的效果。

我在“遗传信息的携带者——核酸”教学过程中就通过多媒体展现了核酸的分子结构及形式，让学生结合多媒体资料分析核酸的特征，相互交流，对核酸在遗传过程中的作用进行讨论。上述多媒体互动让学生更好地对其进行学习，全面提升了学生的学习兴趣。

（三）把握教学互动，加强互动沟通

高一阶段生物教学的过程中教师需要充分尊重学生的心理及生理状况，在上述基础上合理构建师生互动交流途径，从而全面激发学生学习主观能动性。教师可以采用游戏以及知识竞赛等方式来进行教学，让学生在课堂上充分发挥自身的优势，提升他们参与知识学习的积极性，让他们树立正确的生物知识学习观念。在采用游戏式或者知识竞赛式的教学方式时，教师要制定出相应的教学方案，带动学生的参与性，提升互动教学课堂的教学质量。

我在呼吸作用和光合作用教学完成后就将有关呼吸作用及光合作用的原料、条件、产物等内容制成卡片，然后发给学生，让他们去寻找与“自己”搭配的伙伴，并且再按照一定的顺序站好，让其他学生在这样的形势下加深对光合作用和呼吸作用知识的认识，学生学习效益大幅改善。

（四）合理设计实践，注重实践沟通

生物知识教学离不开实践活动，因此师生互动教学的过程中要对实践进行全面把握，在实践过程中设置相应的互动交流环节，让学生在良好的合作交流下进行实践，从本质上提升学生学习质量。通过动手实践，学生可以更好地观察生物变化，培养学生的互动思维，加强学生之间的交流，从而掌握更多的生物知识，提升对生物的认识。比如教师“细胞膜—系统的边界”教学过程中就可以让学生自己实践制作标本，在实验室中观察细胞膜的状况，全面把握细胞膜的性质。上述课堂实践操作不仅能够提升学生动手操作能力，还能够从根本上提升学生对细胞膜的认知，改善学生学习质量，已经成为新时期生物教学的关键。

三、总结

传统高中生物教学的过程中教师只是进行知识的传授，并未对学生状况进行详细了解，无法对学生存在的问题进行及时处理，这在一定程度上影响了学生学习的主观能动性，导致学生学习效益大打折扣。而师生互动教学模式能够全面解决高中生物教学过程中存在的问题，对高中生物教学进行优化，值得在今后的教学中深入研究和应用。

参考文献：

[1] 郑丽英. 高中生物“互动式”教学方略的探讨[J]. 宁德师专学报（自然科学版），2006（1）：103-106.

[2] 李志远. 显微数码互动实验室在高中生物实验教学中的优势与应用[J]. 生物技术世界，2014（10）：173.

[3] 王玉玺，钟绍春，阚功稳. 支撑高中生物学习的互动交流工具研究[J]. 中国电化教育，2013（11）：86-90.

[4] 李秀云，龙世传. 高中生物互动式教学初探[J]. 新课程研究（中旬刊），2013（5）：100-102.

新型生物课堂 篇4

一、提高探究性实验的比例

初中阶段是学生系统接受生物科学知识的启蒙阶段, 验证性的实验可以帮助学生更好地理解和掌握基本的生物概念和规律, 因此, 验证性实验在初中生物实验教学中占据着不可或缺的地位。然而, 在验证性的实验中, 学生的思维能力无法得到有效的锻炼。因此, 作为教师, 在开展生物实验教学的时候, 要根据具体的实际情景适当地提高一些探究性实验的比例。例如, 在验证“人体呼出的气体中含有二氧化碳”的实验中, 原本这个实验就属于验证性的实验, 但为了培养学生的探究能力, 笔者就鼓励学生把该实验变成探究性的实验。由于学生经验和能力的限制, 笔者设计了几个问题对学生进行引导:人体中呼出气体中含有二氧化碳吗?通过口呼出的气体中含有二氧化碳吗?在人口中呼出的气体中二氧化碳的比例与空气中二氧化碳的比例相比有什么差别?问题提出以后, 教师又提示学生:二氧化碳能够使澄清的石灰水变的浑浊。接下来就让学生根据以上的提示设计实验方案。经过一番讨论后, 学生设计出了这样一套实验方案:取两只试管, 分别向其中注入等量的澄清的石灰水。接下来, 用玻璃管向第一支试管中反复吹气, 一段时间后, 试管中的澄清的石灰水开始变得浑浊, 接着, 取出玻璃管插入第二支试管中, 用洗耳球向玻璃管内压入空气, 一段时间后, 第二支试管中的澄清的石灰水也变得浑浊了。最后, 把两支变得浑浊的试管拿出来进行比较, 结果发现, 用嘴巴吹气的试管中, 石灰水更加浑浊, 由此就可以得出结论。就这样, 原本验证性的实验稍加改动就变成了探究性的实验。在设计实验方案的过程中, 学生的思维处于一个较为开放的状态, 这对于学生创新意识和创新能力的培养无疑具有很高的价值。

二、重视发挥学生的实验主体地位

在生物实验教学中, 以教师为主导的演示实验往往占据着大半壁的江山, 即使有少部分的学生实验也都是在教师的意志主导下进行的, 可以说, 在实验教学中, 学生的学习主体地位往往很容易被忽视。根据新的课程理念, 尊重学生的学习主体是其中的重要内容, 因此, 作为教师, 我们要注意在实验教学中发挥学生的实验主体地位, 让学生有更多地机会亲自“上战场”。记得笔者在给学生讲解“光合作用产生氧气”的实验时, 按照原本的计划, 这个实验是由教师主导的演示实验。为了发挥学生的主体作用, 笔者就把该实验进行适当的改变, 使其变成了学生小组实验。首先, 笔者给学生明确了实验目的, 并提供了一系列的实验材料、实验装置。接着把班级学生分成几个实验小组, 让学生以小组为单位围绕着实验目的来进行实验的设计。为了避免小组讨论偏离主题或者流于形式, 笔者给学生设计了几个讨论的问题:思考一下, 自己打算用什么实验装置?在阴雨天气, 该实验是否能够取得成功?实验过程中选择什么样的水草会取得较好的实验结果?问题提出以后, 学生开始热烈地讨论起来, 最后, 根据讨论的结果, 每个小组设计一套实验方案。实验方案出来以后, 学生以组为单位开始进行实验操作。最后, 教师再根据每一组学生的实验过程和结果进行点评。就这样, 以教师为主导的演示实验变成了以学生为主体的小组实验。在实验中, 学生不仅拥有了亲手设计和操作的机会, 同时, 小组实验中, 也有效地锻炼了学生的合作能力。

三、适当运用多媒体教具

在现代化的生物课堂上, 多媒体教具已经成为了必不可少的教学工具。以计算机技术为核心的多媒体工具与传统的教学工具相比, 具有不可置疑的优势, 在实验教学中, 多媒体工具也同样具有很多的优势。例如, 在生物学科中, 有很多的实验都会受到实验场所、实验时间和实验材料的限制, 这就导致很多生物实验在课堂环境下无法正常开展, 教师不得不采取讲实验的方式加以替代。然而, 自从有了多媒体工具的加盟, 以上这一系列的问题就都不是问题了。在课堂上, 对于一些不具备实验条件的实验, 教师可以利用多媒体工具进行模拟实验, 很多时候, 这种模拟的实验反而比传统的实验在可观性上要更强。

实验科学本身就是一个充满探索、充满创新的活动, 在生物实验教学中, 教师要勇于创新, 积极利用生物实验的优势, 努力为学生打造一个高效、新颖而充满魅力的生物实验课堂。

参考文献

[1]肖巍.初中生物实验创新教学[J].学苑教育, 2010年第12期.

[2]赵中明.初中生物实验创新探索[J].泸州职业技术学院学报, 2011年01期.

新型生物农药绿色环保产业 篇5

新型生物农药绿色环保产业

新型生物农药研究现状 生物农药的研究与开发是现代农业高技术的重要组成部分,也是国际农业高技术领域竞争的焦点之一.我国是世界上农药和化肥污染最严重的国家之一,仅食品中农药检出率就高达90%以上.因此,研究和开发绿色农业生物制品是确保我国人民的身体健康和经济健康快速发展的迫切需求.每年由于农作物病虫害造成的经济损失达15%-25%.由于化学农药的.滥用,人类赖以生存的生态环境遭到了严重的破坏,农副产品的农药残留量增加,病虫害抗性日趋严重.

作 者：邱德文 作者单位：中国农科院农业环境与可持续发展研究所刊 名：中国创业投资与高科技英文刊名：CHINA VENTURE CAPITAL & HIGH-TECH年，卷(期)：2005“”(10)分类号：F4关键词：

新型生物醇油　绿色新能源 篇6

山东滨州加盟商徐海俊以前在当地是开酒店的，但由于经营不善损失二万多元，去年六月份在山东卫视《乡村季风》电视栏目看到本厂的宣传报道后。认为现在宾馆酒店、学校食堂都在使用柴油为能源，价格高而又使用量大，投资此项目必有市场前景，来到本厂后工作人员带他到生产车间和当地餐饮用户现场考察。接产后徐海俊把生产的生物醇油在当地找十家宾馆酒店免费送20斤生物醇油和柴油对比使用，酒店厨师用后反映点火性好，无积炭无杂质，没有任何味道也不呛人，因为生物醇油燃烧旺，火力猛，含氧最热值高充分，根本不用鼓风机，从性能，环保各方面比柴油好用，关键是比柴油成本低。现在徐海俊在郊区雇人生产，滨州餐饮用户达40多家都在使用生物醇油，只要客户打电话要货，工人开着三轮车到酒店送油。下步徐海俊要做惠民、博兴、无棣餐饮市场。

本厂提供先进技术。区域独家保护，来人先参观本厂生产车间和燃烧效果，再到当地70多家餐饮用户现场考察。技术简单，关键在于配方。投资者来厂面授1000元，函授500元(函授不会可带身份证免费学习操作)。本厂警告：学技术到生产厂家，不要到科技信息公司学老配方而又不成熟的技术，欢迎投资者前来考察合作。

联系地址：山东枣庄市山亭开发区海翔路79号(泰浩水泥厂南40米)

商务电话：1328026105513280261056钟先生姚经理

新型生物可降解覆膜食管支架 篇7

食管癌是常见的消化道肿瘤,全世界每年约增加40万病例,每年约有35万人死于食管癌,是死亡率排名第六的常见恶性肿瘤之一[1]。自膨式金属内支架自1983年Frimberge[2]首次用于治疗食管狭窄以来,因其操作简单、安全,短期疗效显著,可延长患者生存期,目前已被临床广泛应用。然而金属支架对于人体来说是一种异物,传统的不可降解食管内支架应用于食管恶性狭窄,并发症为疼痛、支架移位、上消化道大出血、再狭窄、气管狭窄等,而良性狭窄放置该类支架后并发症发生率极高,故其使用受到限制[3]。自从1988年Stack[4]等研制生物可降解支架以来,其受到国内外学者的广泛关注,已成为近几年来一个比较热门的话题,它主要由生物可降解或者可吸收的材料制成,在管腔内短期成形,具有良好的生物相容性,在人体特定的病理过程中完成它的治疗使命后最终在体内降解消失,并可以根据临床的需要调节支架降解时间,避免了永久性支架的并发症[5~6]。

2.可降解食管支架材料的选择

目前临床应用的可降解支架大致分为两大类:生物可降解金属支架和生物可降解高分子支架。随着对可降解材料的深入研究,也已开发出了一些比较适合于制备支架的可降解材料,最初的生物可降解支架是由PLA组成的,它所用的原料是天然产物乳酸,可以由玉米或薯类经加工成淀粉并经发酵大批量廉价制得,其合成方法一般由原料乳酸在一定条件下缩聚而成。由PLA制作支架用于食管内的动物实验研究较少,但是血管内研究较多。STACK等[4]研制开发了早期的生物可降解支架,此种支架为自扩张式支架,它是由PLLA制成,体外实验可以承受133 k Pa的压力达30 d之久。血管内的动物实验研究显示,聚乳酸支架血管壁局部有明显的炎症反应、平滑肌细胞增殖,由于PLA支架的缺点,研究聚乳酸复合成分材料就显得尤为重要,但由于食管特有的p H的人体环境、成本预算等一系列原因,这类材料研究热度也逐步下降。

近几年出现了另一种新型支架—ELLA食管支架,这种支架是由一种典型的生物可降解材料—PPDO(聚对二氧环己酮)制成的,聚对二氧环己酮是一种具有良好生物相容性、生物可吸收性和生物降解性的脂肪族聚酯。其分子链中独特的醚键,使其还具有良好的柔韧性,是理想的手术缝合线材料。丁宗励等[7]对可降解支架材料聚对二氧环己酮在模拟人体内环境下体外降解进行研究,发现高相对分子质量PPDO在中性及碱性环境中的降解较酸性环境慢,且具有很好的稳定性。而在强酸性环境下其降解加快,水解是PPDO的主要降解机制,提示在严重的反流性食管炎等情况下,以PPDO材料制成的食管支架可能需要加抗反流装置,以减少酸性物质对支架的降解并且减少患者的不适症状。

目前临床仅有用聚对二氧环己酮整体编制的生物可降解食管支架植入后的临床报告,并且并发症比较严重,短暂扩张作食管良性狭窄,随后由于刺激导致的食管黏膜过度增生,甚至导致再狭窄,同时支架移位的比例相当高。这种副作用和生物可降解食管支架的编制方法以及其结构引起的高强度机械刺激密切相关。

3.新型可降解覆膜食管支架的制备及结构

我们开发的可降解覆膜食管支架的结构主要包括:可降解材料聚对二氧环己酮分段编制的网状体结构、聚乳酸裙叠式可降解覆膜、显影标记以及特殊固定结,如图1所示。其中,网状体结构由多段次网状体组成,该多段次网状体间通过串接结构体进行串接,使该多段次网状体在受力下,相对彼此可进行一定程度弯曲,并在该多段次网状体间形成了一个通道,且网状体结构的两个外侧的次网状体(杯口单元)比内侧的次网状体(主体单元)具有较大的管径。其网状体结构用USP1号聚对二氧环己酮丝双股丝编制,而串接结构体用USP0号聚对二氧环己酮丝单股丝编制,内侧的主体单元次网状体每段长度为10mm,两个外侧的杯口单元次网状体长度为10mm,直径较主体单元扩大6mm,串接结构体长度为4mm。覆膜支架的分段设计能够使支架在食管狭窄部位发挥支撑作用的同时各段间可相对自由运动,如图1~3所示。图1说明网状结构体的第一种状态。图2说明网状结构体中多个次网状结构体之间在受一定的力量后,进行彼此间弯曲角度的状态。图3说明网状结构体被挤压时的形变。另外,网状体结构的材质也可以是聚乳酸及其改性物(poly-L-lacticacid,PLA)、聚碳酸酯、聚羟基乙酸(polyglycolicacid,PGA)、聚己内酯(polycaprolactone,PCL)或聚对二氧环己酮(Poly-p-dioxanone,PPDO)、明胶、聚乙二醇或一种及多种的组合,以及生物聚酯、生物纤维素、多糖类和聚氨基酸等,且串接结构体也可以根据需要采用不同的材质制作。

聚乳酸裙叠式可降解覆膜包覆在各分段的外表面,覆膜位于支架两端部分超出支架主体单元5~10mm,呈做成裙边状,用于防止增生,裙叠式可降解覆膜的包覆工艺可采用缝合、浸渍和静电纺丝等方式。另外,显影标记可以为金属或非金属材质,可将一个或多个显影标记,附加在多段次网状体之上,用以提供人体造影时识别该人体医疗支架在人体之植入位置。在支架杯口边缘靠近中间段,可采用USP2#聚对二氧环己酮丝各对称打4个特殊固定疙瘩结,中间段可以打多个疙瘩结,从而起到固定支架的作用,降低支架移位或脱落的风险,若特殊固定结材料具有显影性,可直接作为显影标记使用。覆膜还可以是聚氨酯、聚羟基乙酸、聚己内酯或聚对二氧环己酮,生物聚酯、生物纤维素、多糖类和聚氨基酸等,实际材质可根据要植入的人体部位进行适当的调整。

4.可降解覆膜食管支架的应用

将分段式支架置入巴马猪体内后无支架移位发生,共10个阶段,如图4所示,按照自左向右,自上而下的顺序,依次标记为W1至W5,W6-W10,在W2阶段即开始出现支架材料聚对二氧环己酮(PPDO)的降解,在W4阶段出现支架材料聚对二氧环己酮(PPDO)的明显降解,W6阶段出现支架材料聚对二氧环己酮(PPDO)的断裂,W7阶段出现支架结构的大片脱落,W8阶段支架完全降解;支架置入巴马猪体内后,未出现食管黏膜出血、穿孔以及溃疡形成;支架材料聚对二氧环己酮(PPDO)引起的黏膜过度增生为可逆性的黏膜反应;在W2阶段出现食管组织明显黏膜增生,W2阶段达到高峰。随着支架材料的降解,食管黏膜过度增生程度逐渐减轻,主要位于支架材料聚对二氧环己酮(PPDO)与食管黏膜贴合的部位,当支架完全降解后,黏膜增生已经不明显,W9阶段放置支架的部位黏膜残留有少许白色疤痕,W10阶段支架基本消失。

5.结论

本研究的可降解支架的分段设计能够使支架在食管狭窄部位发挥支撑作用的同时各段间可相对自由运动,多段次网状体间进行柔性串接,使多段次网状体在受力下,某一段网体受力,并不会传递到下一分段网体,减少整体支架受力的频次,降低支架移位比例。由于网体间柔性连接,彼此间可相对进行一定程度弯曲,支架整体可以无应力弯曲,更好顺应人体腔道生理结构;在消化腔道多频次的蠕动波作用时,支架整体可以降低蠕动波幅,吸收部分蠕动能力,从而减缓对人体腔道的机械刺激,缓减增生并发症;尤其是杯口端部的刺激强度和频次会大幅度下降,杯口增生程度会降低很多。

另外,网状体结构的两个外侧的次网状体比内侧的次网状体具有较大的管径,可为喇叭体、杯状、球状、蘑菇状结构,或者其他循序放大体,可以在端部产生较大扩张当量,以避免腔道内部塌陷。通过多段次网状体内之通道,保持固体、液体或气体顺利由人体医疗支架之一侧通到另一侧。同时支架两端部受力较强,大杯口可有效防止支架移位,固定人体支架。

同时,裙叠式可降解覆膜方式为多段次网状体相对运动提供了空间,不会限制及影响多段次网状体的位移、弯曲、蠕动等;覆膜隔绝了支架丝材与消化道内壁的直接接触,如组织液、粘液等,有效保护了可降解丝材,延长了支架的降解时间,在治疗时间内,使支架可以充分的支撑起腔道狭窄,不会因为降解过快,导致过早的塌陷;并且改变了裸支架与消化腔道支架的线接触模式,变为面接触模式,有效缓减刺激强度,同时网面膜材可以阻止肉芽向支架腔内发展。

因此,本研究所提供的更安全,增生、炎症反应和移位率底,不需再取出,以及造影时可快速辨识是否移位等置放状态的人体支架将会在临床上具有较好的应用前景。

摘要：食管支架置入术已成为治疗患者的食管狭窄的重要手段,随着技术的发展,生物可降解支架由于能在短期内支撑管腔,最终在体内降解,而被广泛研究。然而目前可降解食管支架临床研究结果显示,其并发症比较严重,如食管黏膜过度增生、再狭窄,并且支架移位的比例相当高。为了解决以上问题,本研究的目的在于提供一种可有效防止移位、降低增生的新型生物可降解覆膜食管支架,其结构主要包括聚对二氧环己酮分段编制的网状体结构、聚乳酸裙叠式可降解覆膜、显影标记以及特殊固定结。支架的分段设计能够使支架在食管狭窄部位发挥支撑作用的同时各段间可相对自由运动,而裙叠式膜材的存在,最大程度降低对食管非狭窄部位的持续性刺激作用,避免了因为可降解支架主体持续刺激食管黏膜引起的过度增生现象,同时,特殊固定结以及分段结构可使得一段受压变形,其余网格节段正常扩张,支架不易移位。

关键词：食管支架,可降解,覆膜,分段

参考文献

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新型超级生物计算机模型问世 篇8

加拿大麦吉尔大学生物工程系主任丹·尼克劳带领的国际研究团队在近日出版的《美国国家科学院院刊》上发表论文称, 他们研制出了一个超级生物计算机模型, 能够利用与大型超级电子计算机同样的并行运算方式快速、准确地处理信息, 但整体尺寸却小得多, 能耗也更低, 因为它是依靠所有活细胞内都存在的蛋白质来运行的。

这个超级生物计算机模型的电路看起来有点像从空中俯瞰一个繁忙有序的城市道路交通图——1.5厘米大小的芯片就是“城市”, 但在蚀刻好的“道路”上运行的并非传统微芯片中电流驱动的电子, 而是蛋白质短串 ( 研究人员称之为“生物代理”) 。它们被ATP驱动着, 以可控的方式运行。

这种生物驱动的超级计算机完全不会像传统的超级电子计算机那样散热, 因此无需降温处理, 不仅更节能, 可持续性也更强。虽然目前的模型已经能够通过并行计算有效处理复杂的经典数学问题, 但研究人员也认识到, 距离开发出全尺寸的功能性超级生物计算机还有很长的路要走。

新型生物防护材料研究现状与发展 篇9

按照防护原理, 生物防护服主要分为隔绝式、透气式、半透气式和选择性透气式, 后三者透气性好, 穿着舒适, 体现了新型防护材料的不同优势, 本文重点对后三种加以阐述。

1 国外生物防护服材料研究现状

1.1 透气式防护服材料

由能透气的材料制成的防护服是透气式防护服, 主要是靠活性炭吸附达到防护目的, 此外其本身的材料也能阻挡雾滴状和蒸汽状生物剂渗透。透气式防护服能使人体产生的热量和水汽散发, 达到防护、透气、散热的目的。另外, 还具有伪装、防雨、阻燃、防光辐射等功能。透气式防护服也可作为普通军服或作战服穿着, 是适宜合成军使用的一种防护服。

透气性防护服有许多不同的, 通常是相互矛盾的要求。首先, 它必须提供对核生化制剂的防护, 还要容易穿戴, 不限制士兵的灵活性;同时, 还必须可洗涤, 可重复利用, 能够在热的气候条件下使用, 满足军用寿命的要求。

美军最新型的生化防护服为联合军种轻型综合防护服 (JSLIST) , 可对液体、气体和气溶胶防护。它是一种新型的生物和化学战剂防护服, 具有通用、成本低、质量轻、体积小, 符合美国和欧盟标准, 不受汗、污垢和盐渍的影响的特点。可连续穿着达45天。经久耐用、可洗涤6次、重复使用不失效。外衣是由50%的棉和50%防裂、防水的尼龙府绸纤维构成, 面料舒适, 在保持透气性的同时, 丝毫不损伤防护性能。JSLIST将取代美军现装备的BDO、CPOT和Saratoga防护套服[1]。

德国Helsa-Werke防护服含有均匀分布的活性炭颗粒或其他吸附剂。Blucher Sarartoga TM防护服是基于活性炭的滤过性织物, 以具有坚硬外壳的小球形吸附剂形式存在, 活性炭的潮湿缓冲能力和复合织物的弹性提供通风效应[3]。

法军透气式生化防护服的衬里是经压缩的聚氨醋纤维三维网、活性炭浸渍而成。法国S3P型防护服的最里层为2 mm厚的浸渍球形椰壳活性炭的聚氨酯层;T3P型防护罩衣的内层为压缩成1.2 mm厚的浸渍有活性炭的泡沫塑料层[1]。

英军MK4型防护服外层材料为可减弱核闪光作用的耐火变性聚丙烯腈尼龙斜纹织物[3], 内层为经氮化处理、浸渍有活性炭和阻燃剂的无纺织物。

透气式防护服材料存在4个主要问题[4]:

(1) 活性炭吸附是一种物理过程, 环境温度、湿度的改变有可能引起吸附生物剂的解析, 产生二次污染。

(2) 某些不需要防护的物质也会被活性炭吸附, 降低了活性炭的吸附能力。

(3) 为达到足够的防护性能, 活性炭的使用量需达到160~300 g/cm2, 防护质量和体积的增加直接影响了穿着者的行动能力。

(4) 不具备对气溶胶的防护, 并且在高静态压力下, 与之接触的水、静态化学物质和有毒蒸气也可以穿过。

1.2 半透气式防护服材料

半透气防护服材料是一类允许小分子气体, 例如水汽、小分子化学毒气透过, 但阻止大分子气体及液体和气溶胶透过的防护服材料, 它通常由微孔材料制成。当材料微孔处于合适的尺寸时, 具有良好的液体和气溶胶阻隔性能, 同时允许水蒸气透过, 因而具有良好的舒适性能[1]。

美国Gore公司研制的Gore-Tex膜是微孔膜材料的代表性产品, 是一种由聚四氟乙烯微孔膜和拒油亲水聚氨酯构成的复合膜。Gore-Tex膜具有良好的透湿性, 能有效减少防护服的“热应激”现象;并且Gore-Tex膜具有良好的抗渗透性能, 可有效的防止液体和气溶胶的穿透。因此, 它被广泛应用于生物防护服体系[1]。

由Tyvek (特卫强) 经多聚物涂层而成的杜邦Tychem C防护服, 既具有较高的强度/质量比, 又具有Tyvek的柔软性, 耐撕裂、耐磨损, 100%的颗粒阻隔性。完全防护超细有害粉尘、高浓度无机酸碱以及水基盐溶液的侵入, 防溅射能力达到2×105Pa, 可防止体液、血液以及血液中病毒的侵入[1]。

半透气式防护服材料只能提供生物防护, 对于有毒的化学蒸汽仍可透过, 若要增加化学防护, 还必须添加吸附材料。

1.3 选择性透气式防护服材料

选择性透气式防护服材料是一类选择性的只允许水汽分子透过, 而阻止其他液体、气体和气溶胶物质透过的防护服材料。它通常由选择性渗透膜材料制成, 通过溶解/扩散机理透过水汽分子。不需要添加吸附材料就可以对微生物及毒素、液态、气体和气溶胶物质提供有效的防护。

美国杜邦公司为消防队员、士兵、警察和其他必须在极端条件下工作的专业人员研制出一种新型生化防护服, 该防护服含有一种PTFE选择性渗透膜, 不仅能透汗、防热、而且还可有效防护生物成分和有害物质的侵入。这种新型生化防护服具有多层防护功能, 强度高、耐火性能优越、质量轻, 仅为原来防护服质量的1/2, 质地柔软, 能保障人员在极端条件下的行动更方便, 反应更迅速、高效, 同时克服了传统防护服通透性较差的缺点, 可以帮助穿戴者自由“呼吸”。目前, 此种新型生化防护服正在由美军进行试验。

选择性透气式防护服的关键是选择性渗透膜材料的研究, 目前, 很多国家都致力于此。美国和德国的科学家研制出一种叫Spiratec Hybird的防护织物, 可防护各种类型的微生物 (比如病毒或细菌) 和各种形态的毒剂, 防炭疽模拟剂穿透性能比Saratoga作战服提高20~90倍[5]。美国W L Gore公司和Akzo Nobel公司研制的胺基薄膜/纤维系统和纤维基薄膜/纤维系统可防护生物战剂以及毒性很高的各种有毒化合物[5]。美国科学家研制出一种在微孔聚四氟乙烯膜的微孔中充填选择性聚合物的新材料, 该材料只允许汗液形成的水蒸气透过[4]。

随着选择性渗透材料研究的深入, 既能防液态、气态、气溶胶等多种形态的微生物和有毒化学物质, 又具有轻薄、透湿、防水等良好生理功能的防护服必将成为现实。

2 我国生物防护服材料研究现状及不足

近几年来, 我国已对高性能防护服材料的研发予以很大重视, 也取得一定的进展。

张文福等[6]研制的生物防护服, 采用“三明治”外构:外层为涤纶防水防油处理面料、中间为TPU涂层, 内层为吸湿针织布面料 (网眼结构) 。具有抗病毒、透湿、抑菌、防血液渗透、防水、防静电等多项功能, 可100%过滤空气中的自然微生物、粉末状生物粒子 (枯草杆菌芽孢) 、液体中SARS病毒 (80~100 nm) 和脊髓灰质炎病毒 (27 nm) 等。

郝新敏[7]等研制的生物防护服, 面料采用涤纶或纯棉嵌织有机导电纤维, 然后进行抗菌、抗油拒水、阻燃整理, 再与PTFE复合膜 (微孔聚四氟乙烯/聚醚酯复合膜) 进行层压, 里层采用网眼经编织物。具有耐久的隔离病毒、防血液渗透、防静电、防水、防油、抗菌、透湿等多项功能。其综合防护性能达到并超过国际GB 19082-2003的要求。

但是, 我国生物防护服存在品种功能单一、舒适性能差、防护时间短、质量重等问题。和发达国家相比, 还存在着一定的差距。这些差距表现在新型材料的开发、材料加工技术的改进和高性能防护服材料的标准化体系建设, 我国的相关技术人员要在认清差距的前提下, 努力赶超, 使我国的高性能防护服材料的研发达到国际先进水平, 更好地保护穿着者的人身安全[8]。

3 我国生物防护服材料研究展望

为更好应对未来高科技战争、生物恐怖袭击、自然疫情和各种突发生物事件, 未来生物防护服必将向着高性能化、舒适化、功能多样化的方向发展, 对其构成材料也提出相应要求。

材料是生物防护服的关键, 在今后的研究中, 我国须加大新型防护材料的研究力度, 具体从以下4个方面进行突破[1]:

(1) 选择性渗透材料。选择性渗透材料能有选择性地只让水蒸气分子透过, 具有优良的防护性能和舒适性能。

(2) 对生物战剂具备自我解毒功能材料。将催化剂、抗生素类以及其他反应型材料 (例如:脱乙酞甲壳质、琥珀等) 加入到防护材料中, 来中和生物战剂。

(3) 生物材料的研究。寻找能“吃”各种生物剂的生物酶, 研制能杀菌的生物纤维、自动解毒的疫苗等。

(4) 新型吸附材料。研究一些吸附性好、质量轻的新型吸附材料。例如:活性炭纤维, 竹炭、麻炭及其纤维, 阳离子、阴离子交换织物以及吸附材料的复合。

近年来, 研究人员正在将一些尖端技术应用于防护服中, 如纳米技术、生物技术、电子技术等。特别是新近研发的各种新材料, 具有重量轻、强度高、柔软度高的特点, 使防护服被赋予更多的功能, 比如防火、防弹、防冷热等。相信随着科学技术的不断发展, 我国的生物防护服将迎来一个全新的未来。

参考文献

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[7]郝新敏, 张建春, 周国泰, 等.可重复使用透湿型SARS防护服材料的研究[J].西安工程科技学院学报, 2003, 17 (3) :206-211.

新型生物氧化反应器工业试验研究 篇10

针对我国金精矿生物冶金行业装备水平落后、高性能金精矿预氧化核心装备主要依赖进口的现状,北京矿冶研究总院通过自主创新,开发新型的具有高传质速率、低剪切力、易于工业维护的微生物冶金反应器,形成微生物冶金反应器设计原则,总结放大规律,完成了700 m3的微生物冶金反应器的研制和工业试验,形成了自主知识产权的高效生物冶金反应器。

1 工业试验方案

为了考察Φ9.5×10 m新型生物氧化反应器(2#反应器,以下简称新型生物冶金反应器)的工艺性能,与一台工业生产的Φ9.5×10 m常规生物氧化反应器(1#反应器)进行平行对比工业试验。工业试验中保持新型生物反应器给矿量是1#反应器的1.2倍,通过对比有关参数指标来评价新型生物反应器的工艺性能。

2 结果与讨论

2.1 生物反应器功耗

微生物冶金生物反应器功耗包括充气功耗和搅拌功耗。新型生物冶金反应器的空气压缩机电机和搅拌电机前端分别安装一个电度表,通过记录一段时间内电度表的读数差来计算新型生物冶金反应器所消耗的电能。常规生物冶金反应器的搅拌能耗通过电机的实耗电流计算得到。

两种生物冶金反应器的能耗对比见表1。

从表1可以看出,新型生物冶金反应器和常规反应器的单位体积矿浆消耗功率分别为0.253 k W和0.298 k W,前者比后者低15.05%。

表1 两种生物冶金反应器能耗对比

k W

2.2 生物反应器充气量

新型生物冶金反应器采用42个喷嘴直径为5mm的充气器进行供气。在主管路上安装有空气流量计,通过记录一段时间内流量计的读数差来计算新型生物冶金反应器所消耗的空气量。

两种生物冶金反应器消耗空气量对比见表2。

表2 两种生物冶金反应器充气量对比

m3/min

从表2可以看出,新型生物冶金反应器的空气消耗量比常规反应器降低了约17.8%。

2.3 生物反应器内细菌浓度

为了考察新型生物冶金反应器内细菌的情况,与常规生物冶金反应器进行了对比。在反应器液面以下1 m位置进行取样,采用“血球计数板法”测量矿浆中游离细菌的浓度,以此来表征反应器内细菌浓度。通过测量,新型生物冶金反应器内的细菌浓度为2.85×107个/m L,常规生物冶金反应器内的细菌浓度为2.88×107个/m L,两者相差不大。

2.4 生物反应器搅拌性能

为了考察新型生物氧化反应器的搅拌性能,以及考察反应器内的细菌浓度分布和矿浆浓度分布情况,测定了新型反应器内不同深度的细菌浓度和矿浆浓度。先后两次在距反应器底部0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、3.0 m、4.0 m、5.0 m、6.0 m、7.0 m、8.0 m共10个位置进行了两次深槽取样。

生物冶金反应器深槽取样测量结果见表3,不同取样高度矿浆浓度见图1,矿浆中细菌浓度见图2。

从表3和图1、图2可以看出,新型生物氧化反应器内的矿浆悬浮比较均匀,没有分层现象;各个取样高度上矿浆中细菌数量基本相同。说明了新型生物氧化反应器矿粒悬浮能力好,氧化均匀,工艺性能良好。

3 结论

表3 生物冶金反应器深槽取样测量结果

图1 不同取样高度矿浆浓度

图2 不同取样高度矿浆中细菌浓度

1.新型生物冶金反应器与同容积的常规生物冶金反应器相比,在取得氧化渣中硫、铁、砷含量基本相同的氧化率情况下,新型生物冶金反应器的给矿量是常规反应器的1.2倍,反应器效率提高了20%。

2.在反应器内游离细菌浓度基本一致的条件下,与常规生物冶金反应器相比,新型反应器的充气量降低了约17.83%,单位体积矿浆消耗功率降低了15.05%。

摘要：新型生物氧化反应器采用外置充气系统的创新结构,气泡直径小,分散度高,空气利用率高。新型生物冶金反应器与同容积的常规生物冶金反应器相比,在取得氧化渣中硫、铁、砷基本相同的氧化率,反应器内游离细菌浓度基本相同的情况下,新型反应器的给矿量是常规反应器的1.2倍,效率提高20%;新型反应器的充气量降低了约17.83%,单位体积矿浆消耗功率降低了15.05%。

关键词：生物氧化,生物冶金,反应器

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