2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在醫(yī)療器械研發(fā)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題1.對于用于體內(nèi)植入的醫(yī)療器械，生物相容性是關(guān)鍵評價(jià)指標(biāo)，它要求材料在生理環(huán)境中不引起明顯的宿主反應(yīng)，如__________、__________和良好的組織相容性。2.常見的醫(yī)用金屬中，鈦及其合金因具有優(yōu)異的__________、__________以及良好的生物相容性而被廣泛用于制造人工關(guān)節(jié)等植入物。3.在醫(yī)療器械表面處理技術(shù)中，化學(xué)蝕刻常用于微納結(jié)構(gòu)的制備，例如制作__________的圖案，其原理通常涉及選擇性溶解或反應(yīng)。4.醫(yī)療器械在生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行嚴(yán)格的清洗和消毒，以去除污染物和殺滅微生物。常用的化學(xué)消毒劑包括__________、__________等，其作用機(jī)制主要是通過破壞微生物的__________。5.用于骨修復(fù)的仿生磷酸鈣陶瓷（如__________），其化學(xué)組成和porous結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)旨在模擬天然骨的__________和__________特性，以促進(jìn)骨組織再生。6.在評價(jià)植入式醫(yī)療器械的生物安全性時(shí)，離子溶出測試是一項(xiàng)重要指標(biāo)，它通過模擬體液浸泡，檢測植入物材料中可溶性離子（如__________、__________）的釋放量，這些離子的過度釋放可能引發(fā)局部組織反應(yīng)。7.藥物緩釋支架是結(jié)合了藥物遞送系統(tǒng)和醫(yī)療器械的一種先進(jìn)制劑，其化學(xué)設(shè)計(jì)需要考慮藥物在載體材料中的__________、__________以及控制釋放的機(jī)制。8.原子吸收光譜法（AAS）是檢測生物材料中痕量金屬元素（如__________）的常用技術(shù)，其基本原理是利用待測金屬原子蒸氣對特定波長輻射的__________。9.表面改性是改善醫(yī)療器械性能的重要化學(xué)手段，例如，通過化學(xué)接枝方法在聚合物植入物表面引入__________基團(tuán)，可以增強(qiáng)其與骨組織的__________能力。10.綠色化學(xué)在醫(yī)療器械研發(fā)中的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)使用更安全的化學(xué)品、設(shè)計(jì)可降解或可回收的材料，以減少__________，并從源頭上減少__________。二、簡答題1.請簡述化學(xué)合成或改性技術(shù)在制備具有特定功能的生物醫(yī)用高分子材料中的應(yīng)用，并舉例說明。2.闡述化學(xué)清洗在醫(yī)療器械生產(chǎn)中的重要性，并對比說明兩種不同化學(xué)清洗方法的特點(diǎn)及其適用場景。3.解釋化學(xué)刻蝕技術(shù)在制造微流控芯片或其他微型醫(yī)療器械中的作用原理及其面臨的主要挑戰(zhàn)。4.描述一種用于評價(jià)醫(yī)療器械體外細(xì)胞相容性的化學(xué)檢測方法，說明其基本原理和考察的指標(biāo)。5.為什么說化學(xué)分析技術(shù)（如光譜法、色譜法）在確保植入式醫(yī)療器械的安全性和有效性方面起著至關(guān)重要的作用？三、論述題1.設(shè)計(jì)一種用于血管支架的藥物洗脫涂層，闡述其化學(xué)組成的選擇依據(jù)、藥物負(fù)載與緩釋的化學(xué)機(jī)制，以及如何確保涂層在血管環(huán)境中的穩(wěn)定性和藥物的有效釋放。2.探討化學(xué)在開發(fā)可生物降解骨科植入物材料中的關(guān)鍵作用。分析不同類型（如可降解聚合物、生物可降解陶瓷）材料的化學(xué)特性、降解過程及其對骨愈合的影響，并提出未來發(fā)展的方向。3.結(jié)合具體實(shí)例，論述化學(xué)傳感器如何應(yīng)用于醫(yī)療器械的智能化，例如在植入式血糖監(jiān)測系統(tǒng)或智能藥物緩釋裝置中的作用原理及其面臨的化學(xué)挑戰(zhàn)。試卷答案一、填空題1.致敏、致癌2.力學(xué)性能、耐腐蝕性3.微流控芯片4.戊二醛、過氧化氫，細(xì)胞壁/細(xì)胞膜5.礦物成分，微觀結(jié)構(gòu)6.鈣(Ca2?)，磷(PO?3?)7.存在形式，釋放速率8.飽和吸收/原子吸收9.親骨，骨長入10.醫(yī)療廢棄物，環(huán)境污染二、簡答題1.解析思路：回答需首先說明化學(xué)合成可以創(chuàng)造具有特定結(jié)構(gòu)或組成的新型高分子材料，以滿足醫(yī)療器械的功能需求。例如，通過開環(huán)聚合、自由基聚合等方法合成具有特定分子量、交聯(lián)度或側(cè)鏈官能團(tuán)的聚合物。其次，通過化學(xué)改性（如接枝、交聯(lián)、表面改性）可以改變高分子材料的表面性質(zhì)或整體性能，如提高生物相容性、改善力學(xué)強(qiáng)度、引入藥物負(fù)載位點(diǎn)等。最后必須舉例說明，如利用化學(xué)合成制備具有生物相容性的聚乳酸（PLA）用于可降解縫合線，或通過表面接枝聚乙烯醇（PVA）改善鈦合金的親水性以促進(jìn)骨長入。2.解析思路：回答需首先強(qiáng)調(diào)化學(xué)清洗的目的是去除醫(yī)療器械表面或內(nèi)部的有機(jī)污染物、無機(jī)鹽殘留、潤滑劑等，這對于保證無菌和生物安全性至關(guān)重要。其次，對比兩種化學(xué)清洗方法，例如，堿液清洗（如氫氧化鈉溶液）主要用于去除油污和有機(jī)物，原理是皂化反應(yīng)或溶解作用，適用于初步清洗；而酸性清洗（如鹽酸或檸檬酸溶液）則常用于去除無機(jī)鹽沉積或進(jìn)行表面活化，原理是酸堿反應(yīng)或溶解作用，適用于特定工序。最后說明其適用場景，如堿洗用于去油，酸洗用于除銹或去除碳化物。3.解析思路：回答需首先解釋化學(xué)刻蝕的基本原理，即在特定化學(xué)環(huán)境下，利用溶液對基底材料的選擇性溶解來形成微納結(jié)構(gòu)。通常通過控制刻蝕液的成分、濃度、溫度、時(shí)間以及引入添加劑（如抑制劑、加速劑）來精確調(diào)控刻蝕速率和深度。其次說明其在微流控芯片制造中的作用，如通過刻蝕在硅片上制作微通道、微反應(yīng)腔等核心結(jié)構(gòu)。最后指出面臨的主要挑戰(zhàn)，如控制刻蝕的深度和側(cè)壁形貌的精度、防止過度刻蝕、避免圖案變形或產(chǎn)生缺陷等。4.解析思路：回答需描述一種具體的體外細(xì)胞相容性化學(xué)檢測方法，例如，MTT（3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromide）比色法。其基本原理是活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶可將MTT還原為水溶性的甲臜（Formazan）結(jié)晶，死細(xì)胞或失去活性的細(xì)胞則不能。通過測定培養(yǎng)液中甲臜的濃度，可以反映細(xì)胞的存活率和增殖情況。考察的主要指標(biāo)是細(xì)胞活力百分比或增殖速率，通常以對照組（未接觸材料）的吸光度為100%，計(jì)算待測樣品組的相對值。5.解析思路：回答需從化學(xué)成分分析、雜質(zhì)控制、性能表征、安全性評價(jià)等多個(gè)角度論述化學(xué)分析的重要性。例如，化學(xué)光譜法（如ICP-MS）可以精確測定材料中的元素組成和含量，確保符合生物相容性標(biāo)準(zhǔn)，不含有毒重金屬雜質(zhì)；色譜法可以分析材料的降解產(chǎn)物或殘留單體，評估其長期安全性；表面化學(xué)分析技術(shù)（如XPS）可以了解材料表面的化學(xué)狀態(tài)和官能團(tuán)，與生物組織的相互作用；化學(xué)方法還可以用于檢測醫(yī)療器械在使用過程中是否發(fā)生有害的化學(xué)變化，如腐蝕產(chǎn)物的溶出等。三、論述題1.解析思路：回答需全面覆蓋藥物洗脫涂層的各個(gè)方面。首先，化學(xué)組成選擇要考慮涂層材料本身具有良好的生物相容性、與基底（如金屬或聚合物支架）的粘附性、足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性（如在生理液中穩(wěn)定）。其次，藥物的選擇要能反映治療需求（如抗restenosis藥物如瑞他洛爾或紫杉醇）。藥物負(fù)載與緩釋的化學(xué)機(jī)制是核心，可以基于溶解擴(kuò)散、吸附、離子交換、聚合物降解控制釋放等原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，將藥物共價(jià)鍵合到聚合物骨架上，或利用聚合物降解產(chǎn)生的孔隙結(jié)構(gòu)緩慢釋放藥物。最后，確保涂層穩(wěn)定性和藥物有效釋放需要考慮涂層厚度、均勻性、致密性以及緩釋動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，使其在血管壁內(nèi)能持續(xù)、穩(wěn)定地釋放藥物，同時(shí)涂層自身在體內(nèi)逐漸降解或被吸收。2.解析思路：回答需首先分類討論可生物降解材料的化學(xué)特性?？山到饩酆衔铮ㄈ鏟LA,PCL）具有特定的單體結(jié)構(gòu)和降解機(jī)理（如水解），其化學(xué)組成影響降解速率和產(chǎn)物（如乳酸）。生物可降解陶瓷（如磷酸鈣類）具有模擬骨礦物的化學(xué)組成（如Ca/P比）和類似結(jié)構(gòu)，其化學(xué)穩(wěn)定性決定其在體內(nèi)的反應(yīng)速率和生物活性。其次，分析降解過程及其對骨愈合的影響，化學(xué)降解產(chǎn)生的酸性環(huán)境可能影響局部微環(huán)境，但也可促進(jìn)鈣離子供應(yīng)；降解產(chǎn)物需要被身體吸收或排出，其生物相容性至關(guān)重要。最后，提出未來發(fā)展方向，如開發(fā)具有智能響應(yīng)性（如pH,光敏感）的化學(xué)材料，實(shí)現(xiàn)降解速率與骨愈合過程的匹配；設(shè)計(jì)梯度化學(xué)組成的材料，模擬天然骨的逐漸變化特性；開發(fā)多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，兼顧初始穩(wěn)定性和長期降解性。3.解析思路：回答需結(jié)合具體實(shí)例（如酶促反應(yīng)或電化學(xué)傳感）闡述化學(xué)傳感器在醫(yī)療器械智能化中的作用原理。例如，在植入式血糖監(jiān)測系統(tǒng)中，通常利用葡萄糖氧化酶（GOx）作為生物催化劑，GOx催化葡萄糖氧化產(chǎn)生過氧化氫，過氧化氫再通過電化學(xué)傳感器（如安培酶傳感器）檢測產(chǎn)生電流信號(hào)，電流大小與血糖濃度成正比?；瘜W(xué)挑戰(zhàn)包括提高傳感