2025年大學《應用化學》專業(yè)題庫——應用化學在生物醫(yī)學工程技術中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內）1.下列哪種材料因其良好的生物相容性、力學性能和耐腐蝕性，常被用于制造人工關節(jié)和心血管支架？()A.天然橡膠B.聚丙烯C.可降解聚乳酸D.鈦合金2.在生物材料表面進行化學改性以提高其生物相容性，常用的方法之一是接枝親水性基團。這種方法主要是為了改善材料的什么性質？()A.力學強度B.降解速率C.血液相容性（如減少血栓形成）D.透明度3.下列哪一項不是化學方法在組織工程中發(fā)揮作用的主要方面？()A.合成具有特定孔隙結構和化學組成的生物支架材料B.開發(fā)能夠促進細胞粘附、增殖和分化的化學信號分子C.通過化學修飾提高植入器械的導電性能D.利用化學方法進行細胞培養(yǎng)和擴增4.脂質體作為一種藥物遞送系統(tǒng)，其核殼結構（由水相核心和脂質雙分子層外殼組成）的主要化學優(yōu)勢在于？()A.可以無限期儲存B.能夠有效保護藥物免受體外降解，并可能實現(xiàn)靶向遞送C.成本極低，易于大規(guī)模生產D.對所有類型的藥物都表現(xiàn)出極高的包封率5.生物傳感器通常需要一個敏感元件來檢測目標生物分子。在電化學生物傳感器中，常利用酶的哪種特性作為信號轉換的分子基礎？()A.光學活性B.酸堿催化C.氧化還原活性D.吸附性6.血液與植入式醫(yī)療器械表面接觸時，會發(fā)生一系列復雜反應，其中涉及表面化學的關鍵因素是？()A.材料的密度B.材料的熔點C.材料表面的自由能和化學組成（決定表面親疏水性、官能團等）D.材料的晶體結構7.制備具有特定光學性質（如熒光）的生物醫(yī)用探針，通常需要引入什么化學成分？()A.金屬納米顆粒B.高分子聚合物C.發(fā)光分子或團簇D.生物活性蛋白質8.對于需要緩慢釋放藥物以維持長效治療效果的體系，常采用哪種化學或物理方法制備藥物載體？()A.制備納米乳液B.利用超臨界流體萃取C.設計具有緩釋功能的骨架材料或利用擴散屏障D.制備表面帶電荷的粒子9.表面改性技術中，利用等離子體處理改善高分子材料生物相容性的主要化學機制可能包括？()A.引入極性官能團，增加表面親水性B.去除材料表面的污染物C.改變材料的結晶度D.以上都是10.以下哪項應用最直接地體現(xiàn)了界面化學在生物醫(yī)學工程中的作用？()A.血液透析膜的制備B.人工心臟的機械設計C.骨水泥的力學性能D.DNA的雙螺旋結構二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.生物醫(yī)用材料在接觸生物環(huán)境時，其表面會發(fā)生______、______和______等物理化學過程，這些過程直接影響其生物相容性。2.聚合物材料在生物醫(yī)學領域廣泛應用，其生物相容性不僅與化學組成有關，還與其______密切相關，如降解產物毒性、力學性能持久性等。3.將化學探針（如熒光染料、放射性核素）與特異性識別生物分子的分子（如抗體、酶）結合，形成的______可用于疾病的診斷或生物分子的研究。4.水凝膠作為一種重要的生物材料，其獨特的______使其在組織工程支架、藥物緩釋載體和接觸鏡等方面有廣泛應用。5.在設計化學方法進行表面改性時，為了提高材料在生理環(huán)境中的穩(wěn)定性，通常會考慮如何調節(jié)其______和______。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述表面自由能對生物材料與血液接觸時初期相互作用（如蛋白吸附）的影響。2.比較一下利用化學合成方法制備的天然高分子基生物材料和合成高分子基生物材料在性能上的主要異同點。3.簡述化學發(fā)光免疫分析法（CLIA）的基本原理及其相較于其他免疫分析方法（如ELISA）在化學層面上的一個主要特點。四、論述題（10分）試結合具體化學原理或方法，論述化學在提高植入式醫(yī)療器械（如人工血管或關節(jié)）的生物相容性和耐久性方面可以發(fā)揮哪些作用？請從材料選擇、表面處理、表面涂層設計等多個角度進行闡述。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.B5.C6.C7.C8.C9.D10.A二、填空題1.吸附吸附替換2.物理結構3.生物探針/標記物4.親水性/水合能力/網絡結構5.化學穩(wěn)定性環(huán)境響應性/生物活性三、簡答題1.解析思路：表面自由能直接影響材料的表面性質，特別是親疏水性。高表面自由能（通常疏水性）的材料更容易與血液中富含親水性蛋白質的表面發(fā)生作用（如蛋白質吸附），形成蛋白質層（蛋白衣），這可能是后續(xù)血栓形成或細胞粘附的基礎。低表面自由能（通常親水性）的材料則傾向于排斥蛋白質吸附，減少非特異性相互作用，有助于提高生物相容性。2.解析思路：天然高分子（如膠原、殼聚糖）具有生物相容性好、來源豐富等優(yōu)點，但其力學性能通常較差，化學性質不穩(wěn)定，易降解。合成高分子（如聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮）可以通過化學設計精確調控其分子結構、力學性能、降解速率和降解產物，性能更穩(wěn)定，可設計性更強，但可能存在生物相容性不佳或免疫原性等問題。兩者在性能上存在顯著差異，選擇取決于具體應用需求。3.解析思路：CLIA原理是利用酶標記的抗分析物抗體（或抗原）與樣品中的分析物結合，形成免疫復合物，然后加入化學發(fā)光底物，在酶的催化下產生發(fā)光信號，通過測量發(fā)光強度定量分析物。化學層面特點主要是信號放大（酶催化反應）和檢測靈敏度極高，通常無需酶標板，儀器讀數(shù)穩(wěn)定，背景干擾相對較小。四、論述題解析思路：提高植入式醫(yī)療器械生物相容性和耐久性需要從化學角度多方面入手：1.材料化學選擇：選擇本身具有良好生物相容性（低毒性、低免疫原性）和合適力學性能（如強度、模量、耐磨性）的化學材料。例如，鈦合金因其優(yōu)異的力學性能、耐腐蝕性和良好的生物相容性被廣泛用于人工關節(jié)和血管支架。高分子材料如醫(yī)用級PEEK、硅膠等也因其柔韌性和生物相容性被使用。材料的化學穩(wěn)定性（如抗氧化、抗降解）也是耐久性的關鍵。2.表面化學改性：植入器械與生物體接觸的主要界面在表面。通過化學方法改變表面性質至關重要。*提高生物相容性：利用表面接枝、等離子體處理、溶膠-凝膠法等技術，在材料表面引入親水性基團（如-OH,-COOH）或生物活性分子（如RGD序列，促進細胞粘附），減少材料表面的非特異性蛋白吸附，降低血栓形成和炎癥反應的風險。例如，通過化學蝕刻和接枝在鈦合金表面形成類骨磷灰石涂層，模擬天然骨表面化學環(huán)境，提高骨整合能力。*改善耐磨性和潤滑性：對于人工關節(jié)等動articulation設備，表面化學改性可以增加表面硬度、減少磨損顆粒釋放。例如，通過化學氣相沉積（CVD）或等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）沉積類金剛石碳（DLC）或類石墨碳（DGC）薄膜，或在表面形成自潤滑涂層（如含氟聚合物、硅油基涂層），減少摩擦磨損。*增強抗菌性：通過表面化學處理引入抗菌劑（如銀離子、季銨鹽、羥基磷灰