堕 画堡： 垦 ±！ 簦 ！查堑４期 明胶在生物医用材料中的应用探究 姜闻博 （上海市增材制造研究院 上海 ２ ０ ０ ０ ０ ０） 【摘要】明胶属于一种天然高分子材料，其具备了非常优异的生物学性能，因此，对于其应用潜力还可以深 ．挖掘。 本文主主要＿井艮据明胶的性质与其性能，深入探究了明胶在生物医用材料中的实际应用，进而对其发展前景做出了展望。 【关键词】明胶；生物医学材料；实际应用 【中图分类号】Ｒ３１８．０８ 【文献标识码ｌ Ａ 【文章编号】１００９—５６２４（２０１８）０４—００２２—０２ １引言 注。因而在近些年以来，生物相容性较好、生物可降解性 目前，由于人们对于健康问题更加重视，医学与药学 的材料，以及生物活性材料也大量浮现出来。而针对明胶 也随之获得了快速发展，生物友好性、对人体无任何伤害 而言，其是属于胶原蛋白水解产物，也就自然因为本身优 或者是伤害相对较小的治疗方式也得到了人们的广泛关 异的生物学性能，在其中占据了极为重要的位置。 烟道取风口取风一取风管道一脱硫塔一除尘脱硝一体化 装置的各个单元，布置在各单元内的氨气分配器保证氨气 装置一引风机一回送管道一回送焦炉地下总烟道。 与焦炉烟道气充分混合，然后在脱硝催化剂的作用下发生 ２．３．２脱硫系统 脱硫系统主要包括半干法脱硫塔、 还原反应。 旋转雾化器、脱硫溶液制备系统、脱硫灰输送系统。 ２．４脱硫灰处理 除尘脱硝一体化装置收集的粉尘通过刮板机、斗提机 脱硫灰的主要成分为硫酸钠、亚硫酸钠及一部分未反 送入循环粉尘仓或外排粉尘仓存贮，以便循环利用或外排。 应的碳酸钠，硫酸钠可作为化工产品用于化工、轻工、纺 循环粉尘仓中循环利用的脱硫灰通过一个计量螺旋输送机 织、建材、医药、有色冶金、皮革等行业。不同品级的硫 输送到脱硫溶液制备系统进行再配液。 酸钠有不同的用途，本单位脱硫灰中硫酸钠含量为６６％～ 旋转雾化器是半干法脱硫系统的核心设备。旋转雾化 ７６％，可作为水泥行业助磨剂使用。 器将Ｎａ２Ｃ０。浆液雾化为粒径为５０微米的雾滴，大大增加 ３焦炉烟道改造 了浆液与烟气接触面积，提高吸收效率。为防止Ｎａ￣ＣＯ 溶 为配合焦炉烟道气脱硫脱硝装置正常运行，对焦炉总 液中的杂质堵塞雾化器喷嘴，脱硫工艺设置反冲洗系统。 烟道进行改造，在总烟道引风口后增设烟道闸板。焦炉烟 雾化器设置轴承振动监测，当雾化器喷嘴发生堵塞时，会 道气净化系统正常运行时，烟道闸板关闭，隔断总烟道和 导致轴承振动偏大，此时可开启反冲洗系统对雾化器进行 焦炉烟囱，焦炉产生的燃烧废气经过脱硫脱硝后，然后再 冲洗，延长雾化器使用寿命。 送回至总烟道中，并通过烟囱排放净化后的废气；当焦炉 脱硫溶液制备系统主要由脱硫剂贮仓、脱硫灰循环贮 烟道气净化系统出现故障时，打开该闸板，焦炉产生的燃 仓、计量螺旋输送机、供液罐、循环溶液罐及供液泵、溶 烧废气直接通过烟囱排放。液顶罐等组成。脱硫溶液制备系统配合流量计、密度计、 为了保证焦炉正常生产以及烟道气净化系统的正常运 自动调节阀门等仪表、控制系统，能够实现与进出口烟气 行，设计了相关报警、联锁系统。烟道闸板既可在中控室手 中ｓ０ 浓度检测联锁。通过检测进出口ｓ０ 值，自动调整 动控制，也可在焦炉烟道气净化系统装置出事故时联锁打开。 溶液泵的输送能力，使脱硫系统自动适应焦炉烟气量及烟 烟道气引出口需在烟道面混凝土和拱顶砖上开孔，施 气中ＳＯ，浓度的波动。 工方式基本同闸板，因孔洞较大，在烟气净化系统安装 ２．３．３除尘脱硝系统 脱硝系统由除尘脱硝一体化装 时，可通过延长结焦时间或减少加热煤气量来减少废气产 置、氨气稀释风单元、催化剂热解装置组成。 生量，待烟气净化系统安装、完毕运行稳定后，再恢复正 从脱硫塔出来的烟气温度为１８０～２００℃，进入除尘 常的加热制度。 脱硝一体化装置进行除尘、脱硝。在烟气温度≥１９０℃ ４液氨贮存及气化单元 时脱硝效率不低于８５％，氮氧化物排放浓度低于１５０ｍｇ／ 液氨贮存及气化单元作为焦炉烟道废气脱硫脱硝项目的 ＮＩＩｌ３（干基）；粉尘排放浓度低于１５ｍｇ／Ｎｍ３（干基）。除尘 配套设施，为焦炉烟道气净化装置提供脱硝还原剂一氨气。 脱硝一体化装置竖向布置，下部是除尘段，上部是脱硝段。 液氨卸车贮存和液氨站单元主要设备包括汽车槽车卸 脱硝工艺设置热风炉装置，当焦炉减产，焦炉烟气出 料臂、卸氨压缩机、液氨贮槽、氨气化器、氨气缓冲罐、 Ｉ】３（最大 口温度低于２１０℃时，采用热风炉对烟气进行加热，燃气 氨洗涤器、氨水槽及泵等。液氨贮槽首次填充６９Ｉ热风炉采用焦炉煤气燃烧加热，产生６００＂Ｃ热烟气，对脱 填充量８ＯＩｎ３），约４０ｔ，需要２０ｔ液氨槽车两车／次。 硫除尘后的焦炉烟气加热至２００℃，保证脱硝时催化剂的 作者简介：姚一彤（１９８５一），女，汉族，山东，工程师，本科， 最低工作温度。 械．。 脱硝装置设置氨气分配器。混合氨气经管道送至脱硝 研究方向：冶金设备栅．２２ 堡：坠 ２明胶的关键性质与其性能 ２．１生物相容性 所谓生物相容性，主要就是表述生物医用材料和人体 相容性的一种概念，同时也包含其植入人体之后，出现的 各种较为繁杂的化学、物理与生物反应。植入人体的生物 医用材料，一定不能带有毒性与刺激性等，也就是不能让 人体产生任何不良反应。而明胶属于胶原的降解产物，原 本就是来自生物体，因此具有极好的生物相容性。 ２．２凝胶化 凝胶化指的就是部分溶液在冷却的时候，会慢慢转变 成粘稠状态，最终使其本身流动性丢失，进而转变为富有 ！±！ 箜 ！查笠！塑 匣Ｅ 弹性与一定力学强度的胶冻，这样的情况则被称之为凝胶 化现象。因为这一性质，明胶溶液能够成为与固体相似的 物质，富有弹性的同时还能够保持其形状。也正是由于明 胶具有这一性质，从而使其能够加工成型，并真正应用于 生物医学当中的组织工程领域。 ２．３生物可降解性 针对大部分医学植入装置来讲，仅需要暂时或者是短 时间之内起到作用即可。当病患恢复之后，通常必须通过 手术将此取出，不然，如果此装置长时间停留于体内，那 么必将会产生潜在危险。可吸收与降解材料在体内将其作 用充分发挥之后，能够逐渐被机体吸收代谢，不用再次通 过手术取出，进而无需受到二次伤害，所以在生物医学材 料中具有无可比拟的应用空间。而明胶属于一种天然高分 子材料，具备了非常突出的生物可降解性能。 ３明胶在生物医用材料中的实际应用 ３．１血液代用品 在部分手术或者是急性大出血等诸多状况下都必须进行 输血。不过，血源紧张、血液配置相对较为繁杂，以及异体 供血具有一定风险等各个方面的问题，也在很大程度上使临 床治疗的及时性、有效性与安全性受到了阻碍。而血浆代用 的方法正好能够将此类问题较好解决，所以具有极大的临床 应用潜力与技术改进空间。因此明胶类材料，比如琥珀酰明 胶与聚明胶肽等，在临床上被普遍当作血浆替代品应用。明 胶类血浆替代品，关键会在血容量下降与休克等较为紧急的 状况下加以运用。利用胶体渗透作用，可以起到扩充血容量 与改善微循环等较多作用。明胶类血液代用品具备了可降解 性、大量输入无毒性、无免疫原性等非常多的优势。 ３．２止血材料 从最近几年来看，针对新型止血材料的开发，医学界 也相对更为重视。可吸收性明胶海绵因为本身具备了止血 效果比较好、价格低廉与可加工性强等优势，所以这一止 血材料备受人们关注。明胶止血海绵的止血机理，主要是 经过堵塞血管产生网状结构，从而使血小板凝集与纤维蛋 白原沉积。这对于血栓的形成非常有利，进而使凝血时间 减少，最终起到止血作用。根据其凝血机理来讲，明胶止 血海绵关键具备了机械压迫作用与吸水作用，在整个凝血 过程当中，比如，对凝血酶原激活等重要止血过程的产生， 落等很多劣势。当前经常把明胶加以改性，或者和其它材 料实行复配，从而制出性能相对较好的止血材料。 ３．３其它应用 明胶主要是来自机体组织当中的胶原蛋白，所以具备 了非常突出的生物性能，比如，生物相容性好与生物可降 解性等各个方面。从而在生物医学领域当中已经被普遍应 用。明胶不仅可以应用在以上各个方面，同时在皮肤病的 治疗中也被普遍应用，比如通过水解明胶，可以对皮肤皲 裂、鱼鳞病与头皮屑多等进行治疗。并且，在内科病当中， 明胶同样也得到了非常广泛的应用。在中国药典当中，叙 述了大分子明胶具备润燥与生血等功效，且针对贫血与失 血等诸多症状也都具有一定疗效。而水解明胶，在治疗慢 性胃炎等症状时，同样有着极为明显的效果。 ４明胶类材料的发展前景 随着社会经济的不断发展，现代医学也随之得到了快 速发展，因此，对于材料方面也有了相对更高的要求。针 对那些具备良好的生物相容性与生物活性，来源广泛、价 格相对较低，并且容易进行工业化生产的材料，也更加受 到了有关研究人员的关注。因而，对于来自机体胶原蛋白 中的明胶来讲，其正是具备了良好的生物相容性与可生物 降解，并且在各种不同皮胶原蛋白，包含鱼皮与牛皮等的 进一步研究以及工业化应用当中，明胶的原材料储量也随 之更为丰富。而最为重要的，就是此类原材料均属于可再 生资源。所以，明胶的进一步发展与应用，原料资源已经 不能再对其产生影响，以至使其能够寻到更好的出路。因 此，作为明胶类材料，必定能够根据其本身所具有的优异 性能，在生物医用材料中得到进一步发展。进而在有关研 究人员的共同努力下，将更多具备特殊性能的明胶类生物 医用材料开发出来，从而使人们的健康得到更好的保障。 ５结语 在现代科技的不断发展中，随着人们生活水平的提升， 对于健康问题也更为关注。因此，作为胶原蛋白水解产物 的明胶，由于其具有极好的生物相容性、可降解性与生物 活性，所以在生物医用材料中也占据了非常重要的位置。 明胶在生物医用材料中具有十分广泛的应用，其具有诸多 功效，所发挥出的作用能够让人们的健康问题得到较好的 解决。相信在不久的将来，经过有关人员的进一步研究， 明胶必定能够发挥出更大效用。 【参考文献】 ［１］王晨，谢碉，邱东．明胶基复合材料在生物医用材料中的应 用［Ｊ】．明胶科学与技术，２０１６，３６（０２）：５５－６４． 【２】黄巍，刘婷，但年华，刘博文，温会涛，但卫华．明胶在 生物医学领域中的应用及其发展前景［Ｊ］．西部皮革，２０１５， ３７（１８）：３３—３８． 【３】厉从雷．明胶在生物医用材料中的应用［Ｊ】．明胶科学与技 术，２０１３，３３（０２）：８５－８９． ［４】关林波，但卫华，曾睿，米贞健，林海，但年华，陈驰，曲 并没有起到比较显著的推动作用。临床采用的普通吸收性 健健，叶易春．明胶及其在生物材料中的应用［Ｊ】．材料导报， Ｓ２）：３８Ｏ－３８３． 明胶海绵，存在组织异物反应大、止血效率较低与容易脱 ２００６，（２３