材料仿生與思維創(chuàng)新

內容概要

　　這門課程的出現(xiàn)是21世紀中國科技發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需要；是建設創(chuàng)新型大學的課程設置順應市場經(jīng)濟的需要；是提高中華民族的整體素質，提高綜合國力的需要。因此，我們幾位生物醫(yī)學材料領域的教師，在總結了本領域前輩們幾十年科研成敗的經(jīng)驗和教訓以及對材料仿生有較深刻感悟的基礎上，創(chuàng)建了此門新課。

書籍目錄

第1章 概述
1.1 生命的啟示
1.1.1 大千世界中多姿多彩的生命
1.1.2 認識生命、了解生命
1.1.3 生命的啟示
1.2 仿生學與材料仿生
1.2.1 仿生概念
1.2.2 材料仿生和仿生材料
1.2.3 材料仿生研究的內容和分類
1.3 材料仿生需要思維開放
1.3.1 對生命的感悟是仿生的基礎
1.3.2 對于創(chuàng)新，想象比知識更重要
1.3.3 學科交叉才能迸發(fā)出思維創(chuàng)新的火花
參考文獻
思考題
第2章 生命的起源與自組裝現(xiàn)象
2.1 概論
2.1.1 生命的意義
2.1.2 生命的重要屬性
2.1.3 生命起源的各種學說
2.2 生命起源的物質基礎
2.2.1 生命起源的三個階段
2.2.2 生命起源的各個步驟及相關證據(jù)
2.3 自組裝是生命活動的基本組合模式之
2.3.1 分子自組裝是生命體系中的普遍現(xiàn)象
2.3.2 微觀分子的自組裝現(xiàn)象
2.3.3 超分子（高分子）的自組裝現(xiàn)象
2.3.4 細胞膜的結構與自組裝
2.4 自組裝現(xiàn)象在材料仿生方面的應用
2.4.1 自組裝現(xiàn)象對我們的啟示
2.4.2 自組裝現(xiàn)象在材料領域中的應用
參考文獻
思考題
第3章 物種進化的物質基礎
3.1 達爾文的進化論及進化樹
3.1.1 達爾文的生平簡介
3.1.2 達爾文進化論思想的形成及啟示
3.1.3 進化樹
3.1.4 進化論的發(fā)展
3.2 遺傳的保守和變異是物種進化的基礎
3.2.1 遺傳與變異的關系
3.2.2 雜交水稻新品種培育及啟示
3.3 物種進化的宏觀過程對材料仿生的啟迪
3.3.1 實驗室的研究啟示
3.3.2 從自清潔功能的仿生表面看材料仿生的意義
參考文獻
思考題
第4章 個體發(fā)育中組織和器官的結構和功能及仿生應用
4.1 動物個體發(fā)育及其相關的仿生研究
4.1.1 發(fā)育的基本過程
4.1.2 仿生研究Ⅰ：胚胎干細胞及其在再生醫(yī)學中的應用
4.1.3 仿生研究Ⅱ：克隆技術
4.2 人體組織器官的結構與功能及其仿生
4.2.1 骨組織的結構和功能與材料仿生
4.2.2 牙的結構和功能與材料仿生
4.2.3 血管的結構和功能與材料仿生
4.3 動物組織器官的結構與功能及其仿生
4.3.1 蜘蛛絲的仿生
4.3.2 壁虎、蜘蛛等動物和昆蟲足的仿生
4.3.3 昆蟲翅膀表面的自潔性仿生研究
4.3.4 水黽輕功仿生研究
參考文獻
思考題
第5章 細胞膜與胞外基質的分子生物學特點及其仿生
5.1 細胞膜的分子結構功能及仿生應用
5.1.1 細胞膜的結構、化學成分以及功能
5.1.2 仿細胞膜的磷脂化材料
……
第6章 材料仿生與思維創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
第7章 現(xiàn)代醫(yī)學手段中的材料仿生與創(chuàng)新
第8章 智能仿生新進展

章節(jié)摘錄

　　1.3 材料仿生需要思維開放　　1.3.1 對生命的感悟是仿生的基礎材料要仿生，其關鍵就是要認真觀察，仔細思索，向存在于地球上億萬年的生命學習。既要了解生命的發(fā)生、發(fā)展和歷史沿革，又要對某種生命的個體各個層次的解剖結構和生理生化功能進行分析、研究。從引起你的興趣或思考表面現(xiàn)象出發(fā)，如荷葉表面的自潔功能、水蚤在水上奔跑自如、鳥能在天空翱翔、蜘蛛網(wǎng)上掛水珠等，深入到產(chǎn)生這種功能的結構和機理的研究，尤其是微觀結構、分子水平或微納米水平上去認識，你便會豁然開朗?！　∠蛏鼘W習，向人體學習，就是從生物組織的某個局部的事件或某個生命過程出發(fā)深入探索。例如，骨或牙齒形成過程的仿生是當今國際上的研究熱點。人們力圖向生物體內的礦化過程學習，特別是向人體內鈣化過程學習。然而人體內的硬組織有一個極為重要的屬性，就是都是活的組織。它們的組成、結構、性質時刻在變動，而在變動中一方面應對外界環(huán)境，另一方面順應生命的進程。在學習生物礦化過程中，必須明確該過程是涉及從分子到細胞直至整體所介入的礦物質生成過程，即在骨形成和再造過程中，有成骨細胞和破骨細胞等多種細胞參與的生物事件順序；在骨形成這個環(huán)節(jié)中，又有鈣離子和磷酸根離子結合成簇、成核、聚集和相轉變等構成的化學事件順序。仿生者既要精細地研究這些化學事件中化學反應之間的互動關系，更要探索這些化學事件如何組成生物事件順序，同時分析這些事件之間的關系以及這些關系如何受內在的和外源的因素所影響。在此認識的基礎上探討如何模擬這些過程，讓其定向制造出醫(yī)學上有用的既具生物學活性又能適應體內的環(huán)境動態(tài)平衡的、理想的組織工程化骨或牙齒。在整個探索和研究過程中需注意細胞是活的，細胞外基質是因細胞的活動而變化的，礦物質的沉積也是不斷變化的，它們構成了一個活的界面（living interface），細胞生命的過程就是這個界面的結構和性質不斷變化的過程，因此必須永遠用動態(tài)的思維來觀察生命?！　∠蛏鼘W習還要有一種悟性，這個悟既是感悟，更是領悟或茅塞頓開的頓悟。首先你要有敏銳的感官，你才能感覺到它的存在。佛學中的禪語曾說過“千江有水千江月，萬里無云萬里天”。只要江里有水都會映出天上的月亮，只要沒有云遮住的地方你都會看見藍天。筆者理解此話的深刻含義是：善于思索的人就會對世上的萬事萬物有所感悟，心中沒有陰影的人就會充滿陽光。你對一件事感覺到它后，通過大腦的思考，提出若干的為什么，然后追根溯源.終究會有所發(fā)現(xiàn)?！　　?/pre>








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