2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用前景考試時(shí)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(xiàng)字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種化學(xué)方法常用于制備具有特定生物相容性和降解性的可降解聚合物支架材料？（）A.電解法B.催化加成反應(yīng)C.開環(huán)聚合D.噴霧干燥法2.在醫(yī)學(xué)成像中，利用其順磁性進(jìn)行MRI成像的造影劑最常含有的金屬離子是？（）A.Ca2?B.Fe3?C.Mn2?D.Gd3?3.設(shè)計(jì)靶向藥物時(shí)，常利用修飾在藥物分子上的特定化學(xué)基團(tuán)與靶點(diǎn)（如受體）結(jié)合，這種設(shè)計(jì)思想主要體現(xiàn)了應(yīng)用化學(xué)中的？（）A.相對分子質(zhì)量控制B.手性識別C.特異性與靶向性D.緩釋技術(shù)4.用于血液透析的膜材料需要具備良好的選擇透過性（允許小分子溶質(zhì)通過，阻擋大分子物質(zhì)），這主要依賴于膜的？（）A.機(jī)械強(qiáng)度B.化學(xué)穩(wěn)定性C.孔徑大小與分子篩分性能D.生物相容性5.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接歸屬于利用電化學(xué)原理進(jìn)行生物檢測？（）A.電化學(xué)阻抗譜分析細(xì)胞附著B.電化學(xué)傳感器檢測葡萄糖C.流動(dòng)注射分析D.基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的免疫分析6.基因測序技術(shù)中的連接酶檢測反應(yīng)（LDR）利用了哪種酶的特異性？（）A.DNA聚合酶B.DNA連接酶C.蛋白酶D.核酸外切酶7.制備用于骨修復(fù)的水凝膠材料，通常要求其具有良好的離子交換能力和一定的力學(xué)強(qiáng)度，這主要是為了滿足其？（）A.生物相容性B.生物功能性C.降解性D.體積穩(wěn)定性8.在藥物遞送系統(tǒng)中，利用聚合物納米粒作為載體，其主要優(yōu)勢之一是？（）A.生產(chǎn)成本低廉B.可在體內(nèi)無限循環(huán)C.提高藥物的靶向性和生物利用度D.易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)9.下列哪種化學(xué)策略常用于提高生物醫(yī)用材料表面的生物活性？（）A.引入親水/疏水基團(tuán)進(jìn)行表面改性B.控制材料的結(jié)晶度C.調(diào)整材料的降解速率D.增加材料的導(dǎo)電性10.生物傳感器的發(fā)展趨勢之一是追求更高的靈敏度和選擇性，應(yīng)用化學(xué)在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面可貢獻(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括？（）A.新型功能材料的設(shè)計(jì)與合成B.微流控技術(shù)的應(yīng)用C.先進(jìn)的信號處理算法D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.利用化學(xué)合成方法構(gòu)建具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的分子探針，可用于______、______等生物醫(yī)學(xué)過程的可視化研究。2.某金屬離子配合物作為生物成像造影劑，其成像效果與其在體內(nèi)的______、______和______密切相關(guān)。3.設(shè)計(jì)可降解生物醫(yī)用高分子時(shí)，需要考慮其降解產(chǎn)物是否具有______，以及降解速率是否與組織再生相匹配。4.基于抗體與抗原特異性結(jié)合的免疫分析方法，如ELISA，其核心步驟通常包括______、______、______和______。5.納米材料因其獨(dú)特的______、______和______等性質(zhì)，在藥物遞送、腫瘤治療和生物成像等方面展現(xiàn)出巨大潛力。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述化學(xué)合成在構(gòu)建靶向藥物中的主要作用。2.解釋水凝膠作為生物醫(yī)用材料的基本特性及其在組織工程中的應(yīng)用優(yōu)勢。3.簡述化學(xué)方法在開發(fā)生物傳感器方面的重要貢獻(xiàn)。4.為什么化學(xué)合成制備的金屬有機(jī)框架（MOFs）材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域（如氣體傳感、藥物載體）具有研究價(jià)值？四、論述題（每題10分，共30分）1.論述應(yīng)用化學(xué)在發(fā)展基因編輯相關(guān)技術(shù)（如CRISPR-Cas系統(tǒng)）中可能扮演的角色和面臨的挑戰(zhàn)。2.詳細(xì)闡述化學(xué)方法如何用于調(diào)控生物醫(yī)用材料的表面性質(zhì)，并舉例說明其在提高材料性能方面的應(yīng)用。3.隨著納米技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)合成在制備用于癌癥治療的納米藥物遞送系統(tǒng)方面有哪些創(chuàng)新策略？并分析其優(yōu)勢與潛在風(fēng)險(xiǎn)。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.D6.B7.B8.C9.A10.D二、填空題1.細(xì)胞定位蛋白質(zhì)檢測2.分布代謝清除3.生物相容性4.包被標(biāo)記結(jié)合洗滌顯色/檢測5.小尺寸效應(yīng)表面效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)三、簡答題1.解析思路：考察對靶向藥物設(shè)計(jì)原理的理解。靶向藥物的核心在于提高藥物在病灶部位的濃度，減少對正常組織的毒副作用。化學(xué)合成在此過程中扮演著關(guān)鍵角色：首先，化學(xué)家需要根據(jù)靶點(diǎn)（如特定受體）的結(jié)構(gòu)信息，設(shè)計(jì)并合成具有高親和力結(jié)合該靶點(diǎn)的藥物分子（活性藥物成分）；其次，為了提高藥物的靶向性，常需將藥物分子通過化學(xué)方法連接到特定的載體（如抗體、聚合物、納米顆粒）上，形成藥物制劑；此外，藥物分子或載體的化學(xué)結(jié)構(gòu)也可能被修飾以實(shí)現(xiàn)特定的藥代動(dòng)力學(xué)特性（如控釋、保護(hù)）。因此，化學(xué)合成是構(gòu)建靶向藥物分子的基礎(chǔ)，并貫穿于藥物設(shè)計(jì)與制備的全過程。2.解析思路：考察對水凝膠材料特性的理解和應(yīng)用。水凝膠是具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或交聯(lián)點(diǎn)能吸收大量水分而溶脹，形成凝膠狀結(jié)構(gòu)。其基本特性包括：①高度水合性；②良好的生物相容性；③可控的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性；④可塑性強(qiáng)，形態(tài)易于調(diào)控；⑤網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中可引入功能基團(tuán)。在組織工程中，水凝膠作為細(xì)胞的三維培養(yǎng)支架，其優(yōu)勢體現(xiàn)在：為細(xì)胞提供類似天然細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境；良好的生物相容性有利于細(xì)胞存活、增殖和分化；可調(diào)控的孔隙結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞浸潤、營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸和代謝廢物的排出；可通過化學(xué)方法精確調(diào)控其物理化學(xué)性質(zhì)（如力學(xué)強(qiáng)度、降解速率、化學(xué)信號）以滿足特定組織修復(fù)的需求。3.解析思路：考察對化學(xué)在生物傳感器開發(fā)中作用的認(rèn)知。生物傳感器是一種能夠?qū)⑸镄畔ⅲㄈ缑浮⒖贵w、核酸、細(xì)胞等）轉(zhuǎn)化為可測量信號（如電信號、光信號、壓力信號等）的裝置。化學(xué)方法在生物傳感器開發(fā)中的貢獻(xiàn)是多方面的：首先，在識別元件（如酶、抗體、核酸適配體）的制備上，化學(xué)合成可以精確修飾其結(jié)構(gòu)，提高其性能；其次，在信號轉(zhuǎn)換元件（如電化學(xué)活性物質(zhì)、熒光染料、納米材料）的設(shè)計(jì)與合成上，化學(xué)是核心手段，可以通過合成具有特定光學(xué)或電化學(xué)性質(zhì)的分子或材料來提高傳感器的靈敏度、選擇性和響應(yīng)速度；此外，化學(xué)方法還可以用于構(gòu)建傳感器的微觀結(jié)構(gòu)（如薄膜、微腔），以及用于固定生物識別元件和信號轉(zhuǎn)換元件的化學(xué)連接策略；最后，化學(xué)分析技術(shù)（如光譜、色譜、電化學(xué)分析）本身也常被用于生物樣本的檢測，是生物傳感器的重要組成或配套技術(shù)。因此，化學(xué)為生物傳感器的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供了基礎(chǔ)材料和核心技術(shù)支持。4.解析思路：考察對MOFs材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用潛力的理解。金屬有機(jī)框架（MOFs）是由金屬離子或團(tuán)簇作為節(jié)點(diǎn)，通過有機(jī)配體連接形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料。它們具有以下特點(diǎn)，使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有研究價(jià)值：①極高的比表面積和孔隙率，提供了豐富的內(nèi)部活性位點(diǎn)，可用于吸附或負(fù)載藥物分子；②孔道結(jié)構(gòu)可調(diào)，可以設(shè)計(jì)合成具有特定尺寸和化學(xué)環(huán)境的孔道，用于選擇性吸附目標(biāo)分子或控制藥物釋放；③節(jié)點(diǎn)金屬離子和有機(jī)配體都具有可修飾性，可以通過化學(xué)方法引入特定的生物活性（如催化活性、傳感功能）或改善其生物相容性；④可以通過自組裝的方式快速構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的材料，為開發(fā)新型生物醫(yī)用材料提供了可能?；谶@些特性，化學(xué)合成制備的MOFs可用于：①開發(fā)新型藥物遞送系統(tǒng)，將藥物負(fù)載于MOFs孔道中，實(shí)現(xiàn)控釋或靶向遞送；②作為生物成像的造影劑或探針，利用其金屬節(jié)點(diǎn)或功能配體的特性；③用于氣體（如氧氣、二氧化碳）的傳感；④作為催化劑用于體內(nèi)的特定生化反應(yīng)等。四、論述題1.解析思路：考察對化學(xué)知識在基因編輯技術(shù)中作用的理解和前瞻性思考?；蚓庉嫾夹g(shù)（如CRISPR-Cas系統(tǒng)）的核心是實(shí)現(xiàn)對特定DNA序列的精確識別、切割和修飾。化學(xué)在其中扮演著多重角色：首先，CRISPR-Cas系統(tǒng)的關(guān)鍵組分——向?qū)NA（gRNA）和Cas核酸酶，其本身是核酸分子，其設(shè)計(jì)和合成依賴于有機(jī)合成和生物合成技術(shù)；其次，為了提高gRNA的穩(wěn)定性、靶向性和效率，常需要對gRNA進(jìn)行化學(xué)修飾（如硫代修飾、甲基化等）；Cas核酸酶的活性中心通常含有金屬離子（如Mg2?），其活性與金屬離子濃度和種類密切相關(guān)，化學(xué)調(diào)控金屬離子環(huán)境或進(jìn)行酶的金屬離子結(jié)合位點(diǎn)改造是常見的化學(xué)策略；此外，開發(fā)新的基因編輯工具或優(yōu)化現(xiàn)有工具（如提高特異性、降低脫靶效應(yīng)）往往需要化學(xué)家參與設(shè)計(jì)新的gRNA結(jié)構(gòu)、改造Cas蛋白結(jié)構(gòu)或開發(fā)新的靶向效應(yīng)蛋白；最后，基因編輯的應(yīng)用效果（如基因治療藥物的研發(fā)）離不開化學(xué)合成技術(shù)制備所需的載體（如病毒載體、非病毒載體）和藥物分子。面臨的挑戰(zhàn)可能包括：如何通過化學(xué)方法進(jìn)一步提高gRNA的化學(xué)穩(wěn)定性和生物活性；如何設(shè)計(jì)化學(xué)修飾策略來增強(qiáng)Cas核酸酶的特異性，減少脫靶效應(yīng)；如何開發(fā)基于化學(xué)的小分子或無機(jī)材料作為基因編輯的輔助工具；如何在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)對基因編輯過程的精確控制和可逆性。2.解析思路：考察對生物醫(yī)用材料表面化學(xué)改性的理解及其應(yīng)用。生物醫(yī)用材料植入人體后，其表面首先與體液接觸，因此表面性質(zhì)對其在體內(nèi)的表現(xiàn)（如生物相容性、血液相容性、組織相容性、抗菌性、藥物緩釋等）至關(guān)重要。化學(xué)方法提供了多種調(diào)控材料表面性質(zhì)的策略：①表面接枝/涂覆：利用化學(xué)鍵合或物理吸附的方法，在材料表面引入特定的官能團(tuán)或聚合物層。例如，通過等離子體處理、紫外光照射、溶膠-凝膠法、層層自組裝等技術(shù)，在金屬或陶瓷表面接枝親水基團(tuán)（如羥基、羧基）以提高生物相容性和親水性，防止血栓形成；通過引入疏水基團(tuán)或特定生物活性分子（如RGD肽、細(xì)胞因子）來調(diào)控細(xì)胞附著行為；通過涂覆含氟聚合物或抗菌藥物（如銀離子、季銨鹽）來提高材料的抗菌性能或?qū)崿F(xiàn)抗菌緩釋。②表面化學(xué)刻蝕/改性：利用等離子體刻蝕、離子轟擊等物理化學(xué)方法，改變材料表面的微觀形貌和化學(xué)組成，如控制表面粗糙度、產(chǎn)生特定化學(xué)鍵（如含氧官能團(tuán)），以影響蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞響應(yīng)。③表面能調(diào)控：通過改變表面化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)材料的表面能，影響其潤濕性（親水/疏水）和與生物分子的相互作用。④引入納米結(jié)構(gòu)：通過化學(xué)合成方法（如溶膠-凝膠法結(jié)合模板法）在材料表面制備納米圖案或納米顆粒層，以增強(qiáng)生物活性（如促進(jìn)骨整合）或改善力學(xué)性能。這些化學(xué)調(diào)控方法的應(yīng)用，使得生物醫(yī)用材料能夠更好地適應(yīng)不同的生物醫(yī)學(xué)需求，例如，通過親水化改性改善人工血管的血液相容性，通過引入促骨整合分子涂層加速骨植入物的固定，通過抗菌涂層預(yù)防植入物相關(guān)的感染等。3.解析思路：考察對化學(xué)合成在納米藥物遞送系統(tǒng)開發(fā)中的創(chuàng)新策略的理解。納米藥物遞送系統(tǒng)利用納米材料作為載體，旨在提高藥物的靶向性、生物利用度、降低毒副作用。化學(xué)合成在其中提供了多種創(chuàng)新策略：①功能化納米粒子合成：通過化學(xué)方法（如表面活性劑法、微乳液法、溶膠-凝膠法、自組裝等）合成具有特定尺寸、形貌（球形、立方體、棒狀、星狀等）和表面性質(zhì)的納米材料（如金納米粒、量子點(diǎn)、碳納米管、聚合物納米粒、脂質(zhì)體、MOFs納米顆粒等），并在其表面接枝特定的靶向分子（如抗體、多肽、適配子）或藥物釋放調(diào)節(jié)基團(tuán)（如pH敏感基團(tuán)、還原性基團(tuán)、光響應(yīng)基團(tuán)）。②核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過化學(xué)合成方法構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)的納米載體，內(nèi)核負(fù)載藥物，殼層提供保護(hù)、控釋和靶向功能。例如，利用層層自組裝技術(shù)或核殼乳液聚合法，在藥物納米核表面包覆聚合物或無機(jī)材料殼層。③智能響應(yīng)性藥物載體設(shè)計(jì)：化學(xué)合成具有特定響應(yīng)性的聚合物或無機(jī)材料，使其能夠感知體內(nèi)的微環(huán)境變化（如腫瘤組織的低pH、高谷胱甘肽濃度、特定酶的存在），并據(jù)此觸發(fā)藥物釋放。例如，設(shè)計(jì)含有可被腫瘤微環(huán)境特異性切割的鍵合點(diǎn)的聚合物，或合成在特定刺激下能發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的納米材料。④多功能一體化納米平臺：通過化學(xué)