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運動醫學前景范文1
隨著《學生體質健康標準》的全面實施，越來越多的大學生主動投入體育鍛煉之中，在此背景下，“健康第一”的指導思想在高校體育工作中愈加重視起來。運動損傷是指在運動過程中，各種因素對人體組織或者器官造成一定傷害。運動損傷和運動項目關系密切，籃球作為一項身體接觸頻繁的運動項目，具有對抗性強、運動量大的特點，在籃球技術中包括許多如急停、急起、變向及快速傳接球等動作，所以，在籃球運動中，參與活動的踝關節、膝關節、手腕、手指及腰背部容易發生運動損傷。為了更好地實施籃球教學，提升籃球教學水平，本文筆者根據多年的?@球教學實踐經驗，探討了高?；@球教學中運動損傷的成因及預防措施，以期增強大學生運動損傷預防意識，減少運動損傷發生。
二、高?；@球教學中常見的運動損傷
1、膝關節損傷
膝關節損傷在籃球教學眾多運動損傷中高居第一，因為籃球運動中的持球突破要求降低重心，下肢長時間處于屈膝位；此外，行進間上籃及急停跳投下落時腳著地時身體重量及慣性，瞬時使得膝關節遭受很大沖擊力，致使膝關節出現損傷的機率較高。
2、踝關節損傷
籃球運動中的踝關節損傷也是一種常見的損傷，大都在拼搶籃板球或者跳投后落地時踩在他人腳上而出現急性扭傷。
3、腕關節、指間關節損傷
籃球運動中有效的轉移球作為進攻的有效手段之一，大多數配合均依靠傳接球來完成，快速的傳接球，不僅需要速度快，且動作隱蔽，這給隊友帶來一定困難，猝不及防的傳接球，致使腕關節和指關節在非正常狀態下完成，來球的強力沖擊容易造成以上兩個關節的挫傷。
三、高?；@球教學中運動損傷的成因分析
1、準備活動不充分
準備活動目的是用于提高中樞神經系統的興奮性，增強運動系統及呼吸系統的功能活動，促使人體從靜止狀態主動進入緊張的活動狀態，克服機體的生理惰性，然而在高?；@球教學中很多大學生往往忽視準備活動的作用，準備活動不充分，甚至不做準備活動，身體各項機能尚未達到良好的狀態，在此情況下直接進行劇烈運動，則很容易出現運動損傷。
2、自我保護意識及知識缺乏
在籃球比賽中，經常出現身體接觸，籃球運動需要控制情緒的能力外，還應具有自我保護意識，如雙腳落地時的支撐不合理，上籃時雙腳習慣性前伸，撞擊摔倒時的滾動緩沖不當均容易造成損傷。
3、對籃球技術特點及規則掌握不足
在籃球教學比賽中，由于學生的基本動作掌握不好，甚至與人體結構及力學原理抵觸，從而造成損傷；也有部分大學生不熟悉籃球競賽規則，把粗野動作視為勇敢頑強，將犯規動作認為合理接觸，很容易增大運動損傷的發生率。
4、大學生的心理素質有待提升
大學生的性格、情緒、注意力和焦慮狀態等也是他們在籃球教學比賽中出現運動損傷的原因，如有部分大學生在心情不好時參與教學比賽，發泄情緒則容易與別人發生沖突；而有的大學生情緒低落、動作準確性較差，則很容易出現碰撞現象；也有部分大學生在比賽中過于緊張，身體肌肉僵硬，做動作猶豫不決等等，這些心理因素的變化均會抑制大學生籃球技術的正常發揮，也是造成運動損傷的原因。
5、場地、器材等不符合要求
隨著各高校對運動場地投入力度的加大，場館設施已有明顯改觀，不過，仍有部分高校的籃球設施還比較落后，場地仍是水泥地面，或地面不平整，或場地上有石塊等雜物，大學生在籃球課堂上很容易造成損傷。
四、高?；@球教學中預防運動損傷的對策
1、注重安全教育
在籃球教學中，促使大學生從思想方面高度重視預防運動損傷，只有掌握運動損傷的發生規律，并及時總結經驗，才可以最大程度上減少或者避免運動損傷，最終確保大學生的身體健康。
2、科學安排準備活動
準備活動的內容及強度需根據教學內容及氣候因素而定，同時要注意大學生的身體狀況，尤其要加強對下肢易傷部位的活動，充分動員大學生神經系統及運動器官的功能，從而更好地進入教學基本部分，最終順利完成教學任務。
3、組織教學要嚴謹
在高?；@球教學中作為籃球教師需合理有序地組織教學，強調紀律，并認真落實防范工作，有條不紊地實施籃球教學。此外，準確的示范動作在高?；@球教學中必不可少，這樣大學生在模仿的過程中可以更準確的掌握技術動作，減少運動損傷的發生。
4、進一步規范籃球技術動作
在高?；@球教學中，運動損傷很多是由于大學生的技術動作不規范引起，因此，作為教師首先要提高自身的專業技能，準確完成每一個技術動作的示范，同時為大學生詳細講解該技術容易出現的運動損傷，幫助大學生掌握準確的技術動作，從而最大程度上預防由于技術不規范而引起的運動損傷。
5、加大身體素質練習力度
大學生身體素質較差是一個不爭的事實，身體素質較差是發生運動損傷的一大誘因，所以，在籃球課堂上，作為體育教師應該意識到增強大學生身體素質的重要性，特有要有針對性的安排一些易傷部位的力量練習，從而有效避免運動損傷的出現。
6、課前認真完成對籃球場地及設備的安全檢查
籃球教師需要在課前對籃球場地及設備實施安全隱患檢查，對已損壞的器材設備及時報修，從而盡可能避免因場地器材的原因給大學生造成不必要的傷害。
運動醫學前景范文2
關鍵詞：教育康復學 專業建設 課程框架
分類號：G760
2012年，華東師范大學向教育部提出開設教育康復學本科專業的申請，2013年3月28日教育部教高[2013]4號文件，決定在本科專業目錄中教育學一級學科下設置教育康復學，即教育康復學作為二級學科與特殊教育學并列。由于教育康復學科屬國內首創，本文擬就教育康復學的建設背景、學科界定及其與相關學科的區分度、專業建設思路和發展前景四個方面進行敘述，以期為國內其他高等院校相關專業建設提供參考。
1、建設背景
1.1 特殊兒童自身對教育與康復的雙重需要
隨著社會的發展、科學的進步，兒童患病的類型也在發生改變，感染性疾病的發生率下降，遺傳性疾病、先天畸形、早產、極低體重等兒童的存活率逐漸上升。這些兒童在生長發育過程中可能暴露出某些障礙或缺陷，甚至產生如腦癱、智力障礙、孤獨癥等疾病。由于現有的醫學手段尚無法治愈這些疾病，這些特殊兒童需要接受長期的康復治療。到了受教育的年齡，他們只能帶病接受教育。另外，隨著特殊教育零拒絕理念的推行，與十多年前相比，特殊教育學校的教育對象發生了很大的變化，具體表現為：特殊兒童障礙程度加重，殘障類型增多，多重障礙兒童增多等。面對這些特殊兒童，特殊教育學校原有的教育教學目標及教學計劃難以實施，教育康復效果難以提高。針對目前特殊教育對象的現狀，要切實提高我國的特殊教育水平，必須以科學發展觀為指導進行改革。科學發展觀的核心是以人為本，特殊教育改革自然就是要以特殊兒童的需要為本。綜上，特殊兒童既有接受教育的需要，又有接受康復服務的需要。然而，長期以來，我國康復治療服務主要由醫院承擔，而教育主要由特殊教育學校提供。近年來，人們開始反思這種康復與教育分離的模式。2012年，上海市副市長沈曉明教授指出這種相互分離的模式有兩個弊端，一是殘疾兒童個體很難同時兼顧學習與康復，二是康復治療與學習完全分離，醫生的康復治療不能有效地為教師的教學服務，因此他認為有必要發展基于學校的康復治療模式，并將其視為教育過程的一個部分。這一構想明確提出特殊教育學校必須承擔起教育與康復的雙重任務，而要實現該目標，必須對現有高等特殊教育師資培養機制進行改革，培養大批具有教育與康復雙重知識和技能的師資。
1.2 社會對教育康復人才的大量需求
2006年第二次全國殘疾人抽樣調查統計公報顯示，我國0～14歲的殘疾人口為387萬人，在校特殊兒童約39.9萬人。據統計，2011年我國特殊教育專任教師41311人，師生配比為1：9.65，遠低于發達國家特殊教育學校的師生比例。而在特殊教育學校中能為特殊兒童提供相關康復服務的專業人員更為缺乏。統計表明，在特殊教育學校教師中，能為特殊兒童提供相關康復服務的不足3%。就目前我國學前和學齡特殊兒童數量而言，如以每名專業人員服務40名兒童、每名兒童每周接受1個小時的康復訓練來計算，我國共需要9.7萬名教育康復專業人員。另外，對于絕大部分特殊兒童而言，每人每周接受1個小時的訓練實際上是遠遠不夠的。其次，對于許多存在多重障礙的兒童來說，可能需要多方面的專業人員為其提供綜合康復服務。再者，由于特殊兒童存在較大的個體差異，往往需要對其實施個別化的教育和康復。因此，目前我國教育康復人員的需求與實際數量相比，存在巨大缺口。
依據現代康復醫學的理念，特殊兒童所需的相關康復服務包括：聽覺康復、言語語言康復、心理康復、物理康復、作業康復、藝體康復、康復輔具以及社會康復等。近年來，隨著全社會對康復的需求不斷增加，我國的康復醫學也隨之發展，國內的一些醫學院校相繼設立了相關專業。據本項目組統計，已有72家本科院校、113家高職高專院校開設了康復治療學、運動人體科學、運動康復與健康等專業。但這些專業的內容主要以物理治療為主，培養的康復治療師尚不能滿足目前醫院的實際需要，更不用說滿足目前特殊教育學校對教育康復人才的急迫需求。另外，從目前國內外康復治療專業所屬學科領域來看，相關康復治療學既可歸屬于醫學類，也可歸屬于教育學領域，例如香港大學的教育學院就下設言語聽覺科學系。因此，本項目組認為大陸地區高等院校的教育學科必須打破專業壁壘，利用已有的專業基礎，大力發展與建設教育康復學專業，培養能在特殊教育學?；蚩祻蜋C構為特殊兒童提供教育與相關康復服務的專業人才。
1.3 國家支持增設教育康復類專業
黨的“十七大”提出“關心特殊教育”，“十”又提出“支持特殊教育”。近年來，黨和政府出臺了一系列關心與支持特殊教育的政策文件，大力培養特殊教育師資是其中的重要內容。2012年4月，發改委、教育部、中國殘疾人聯合會辦公廳了《關于印發特殊教育學校建設二期實施方案暨編制專項建設規劃的通知》（發改辦社會[2012]896號），其中明確提出：“擴展特殊師范專業范圍，研究增設教育康復類專業?！蓖?月，教育部等五部委聯合《關于加強特殊教育教師隊伍建設的意見》（教師[2012]12號），在“加大特殊教育教師培養力度”中提出：“加強特殊教育專業建設，拓寬專業領域，擴大培養規模，滿足特殊教育發展需要。改革培養模式，積極支持高等師范院校與醫學院校合作，促進學科交叉，培養具有復合型知識技能的特殊教育教師、康復類專業技術人才?！边@些政策性文件直接催生了教育康復學這門新學科，也為這一學科的建設和發展提供了強有力的發展平臺。
2、學科界定及其專業區分度
2.1 教育康復學的學科界定
對教育康復學可有兩種理解：其一，該學科是研究如何以教育的方式與手段對特殊兒童進行康復的一門學科；其二，教育康復學是整合教育、康復的手段和方法，為兼具教育和康復兩種需求的人提供服務的一門綜合學科，該學科是教育學（包括特殊教育學）與康復治療學相結合的產物，是兩門學科交叉的邊緣學科。簡而言之，前者將教育與康復解釋為偏正關系；后者將教育與康復解釋為并列且交叉融合的關系。這里我們傾向于后者，因為將教育康復學界定為特殊教育學與康復治療學交叉的邊緣學科更符合“醫教結合”的內涵，符合目前國內特殊教育新形勢下對師資培養的需求，有助于發展基于學校的康復治療模式。
2.2 教育康復學與相關專業的區分
2.2.1 教育康復學與特殊教育學
首先，從歷史發展來看，特殊教育起源于歐洲，至今大約有兩百多年的歷史，特殊教育的發展又催生并促進了特殊教育學的發展。而教育康復學則是基于目前我國特殊教育發展現實需求而設立的一門新興學科，它有助于落實特殊教育“醫教結合”的改革方針，有助于建立基于學校的康復訓練模式。
第二，從學科定義上看，特殊教育學是研究特殊教育現象及規律、原則和方法的科學，一般以學前和學齡特殊兒童的教育為研究重點，特殊教育是使用一般或特別設計的課程、教材、教法、組織形式和設備對特殊兒童（青少年）所進行的達到一般的和特殊的培養目標的教育；教育康復學則是教育學（包括特殊教育學）與康復治療學相結合的產物，是兩門學科交叉的邊緣學科，是大康復的重要組成部分。
第三，從培養目標上看，特殊教育學專業主要培養在特殊教育學校從事教育、教學的教師；教育康復學專業主要培養既能從事特殊教育集體教學任務，又能承擔各類個別化康復訓練的雙師型人才。
第四，從課程設置與教學內容上看，特殊教育學專業主要以教育學為基礎，以特殊教育基本原理、特殊教育史、特殊教育政策法規、特殊教育學校教材教法等為主要學習內容；而教育康復學專業主要以現代康復醫學與特殊教育學為基礎，以特殊兒童各類功能評估與康復訓練、特殊兒童教育與教學方法為學習內容。
第五，從培養方式上看，國內目前特殊教育學專業的課程內容偏重理論層面，實驗類課程相對較少；而教育康復學專業的課程內容則偏重操作層面，實驗課程占有較大的比例。另外，學生除需要在各類特殊教育學校及康復機構見實習外，還需在醫院康復科臨床實習。
第六，從服務對象上看，特殊教育學以特殊兒童（學前、學齡及青少年）為主；而教育康復學在以特殊兒童為服務主體的基礎上，兼顧有障礙的成人。
總之，傳統的特殊教育學更多的是從哲學或理論層面去研究特殊教育的現象與規律；而新設的教育康復學則更多的是從實證與操作層面去研究特殊教育的現象與規律。兩學科的并列設立，有助于促進各自“上天入地”式的縱深發展。
2.2.2 教育康復學與康復治療學
基于學校的教育康復學與基于醫療系統的康復治療學有明顯的不同，如：從培養方向上講，康復治療學目前培養的專業人員大多在醫院從事相關工作，而教育康復學培養的專業人員則多數將在康復機構、特教學校、兒童福利院等機構從事相關工作。從手段上講，康復治療學以藥物、器械等為主要手段；而教育康復學則將康復訓練和教育方法結合起來。從課程內容上講，康復治療學以物理治療為主，而教育康復學中的康復涉及言語、聽覺、語言、認知、心理、運動等更廣泛的領域。從對象上來看，康復治療學以成人為主，而教育康復學以兒童為主、兼顧成人。
3、專業建設思路
3.1 培養目標
根據以上對教育康復學的界定，專業培養目標為：培養在特殊教育學校、普通學校資源教室、康復中心與民政福利院等機構，既能從事特殊教育教學任務，又能承擔各類康復訓練任務的雙師型人才。
3.2 課程設置
3.2.1 課程框架及主要課程
教育康復學本科課程體系將專業課程分為四個板塊（不包括學校與學院設置的通識課程），即：專業基礎課、專業核心課、專業拓展課程和實踐課程?，F介紹依據這四個課程板塊設置的專業課程框架及主要課程，如圖1所示。
3.2.2 課程設置說明
基于上述教育康復學的界定與專業培養目標，課程設置遵循如下基本原則。
（1）課程板塊之間相互聯系與融合。從整體而言，課程包括了教育與心理、康復訓練兩類課程。教育與心理類課程主要有：普通心理學、兒童發展心理學、特殊教育學概論、特殊教育學校課程與教學等課程；康復訓練類課程主要有：康復聽力學、言語語言障礙的評估與矯治、各類障礙兒童的教育與康復訓練等。兩類課程及各板塊之間相互聯系、相互滲透、相互融合。各課程內容之間有機銜接，呈階梯式遞進，前面課程是后面課程的基礎，后面課程是前面課程的延伸與拓展。
（2）理論與實踐結合。該原則具體體現在兩方面：一是相關理論課程均有配套的實驗課程，如：“言語障礙的評估與矯治”的實驗課時約占總課時的三分之一；二是加強見、實習環節，包括在各類特殊教育學校、康復機構、醫院康復科的見、實習。
（3）先分后總。即遵循綜合康復的理念，先按言語、聽覺、語言、認知、情緒行為、運動、學習能力七大康復板塊no]設立專業核心課程，然后在此基礎上，依兒童障礙類型設置拓展型課程，如：腦癱、智障、自閉癥、聽障、學習困難等兒童的教育與康復訓練。提出先分后總這一課程設置原則是基于以下幾方面的考慮：第一，大多數特殊兒童均有一些共同的障礙，如言語障礙、認知障礙等；第二，無論哪一類特殊兒童均會表現出多種障礙，如腦癱兒童除肢體運動障礙以外，還會有言語、語言、認知、情緒行為、學習能力等方面的障礙；第三，目前有部分高校特教專業課程按特殊兒童障礙類型設置課程，課程內容之間存在大量的交叉與重復。先分后總原則遵循的是先關注與處理各類特殊兒童的共同性問題，再關注與處理各類特殊兒童的特殊性問題，以期減少教學內容的重復，優化課程結構，提高教學效果。
3.3 培養形式與途徑
沈曉明教授對特殊教育師資培養模式和課程體系的改革提出的建議值得思考。他認為以下幾方面的教學改革勢在必行：一是倡導師范院校和醫學院校合作培養特殊教育專業人才；二是提高特殊教育專業中康復類課程的比例；三是通過雙學位、聯合培養碩士和博士研究生，造就一批教育康復的高層次人才。從某種意義上說，教育康復學的設立是目前特殊教育改革的產物，改革的精神與內容必須體現在人才培養模式上。以下分本科、碩士兩個層次探討教育康復專業人才培養的形式與途徑，并以華東師范大學教育康復學專業規劃為例說明。本科層次的人才培養擬與上海中醫藥大學康復治療學專業合作，具體說，本科學生必須修滿“156+60”個學分的課程，前156個學分由華東師范大學教育康復學專業承擔，后60個學分（包括臨床康復實習）由上海中醫藥大學承擔，學生畢業時既可獲得教育學（教育康復專業）的學位證書，也可獲得上海中醫藥大學康復治療學專業證書（相當于二專）。碩士研究生的培養也可與上海中醫藥大學聯合培養，實施7年一貫制本碩連讀的培養模式，如前三年在上海中醫藥大學學習醫學與康復治療學的課程，后四年在教育康復學專業學習心理與特殊教育類課程，碩士論文可由兩校教師分別或聯合指導。另外，除了讓學生獲得學位證書外，還將積極支持與鼓勵學生獲取相應的職業證書（例如，取得助聽器驗配師、言語康復師資格證等），提升康復技能，為今后的實踐奠定堅實基礎。
4、專業發展前景
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關鍵詞：圖形實時繪制 自然景物仿真
計算機圖形學(ComputerGraphics，簡稱CG)是一種使用數學算法將二維或三維圖形轉化為計算機顯示器的柵格形式的科學。簡單地說，計算機圖形學的主要研究內容就是研究如何在計算機中表示圖形、以及利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。圖形通常由點、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線型、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術上來看，圖形主要分為兩類，一類是基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等，另一類是明暗圖，也就是通常所說的真實感圖形。經過30多年的發展，計算機圖形學已成為計算機科學中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應用。本文將介紹計算機圖形學的研究內容、發展歷史，應用和圖形學前沿的方向。
1 計算機圖形學的發展簡史
1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院(MIT)旋風號—(Whirlwind)計算機的附件誕生了。該顯示器用一個類似示波的陰極射線管(CRT)來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有子管計算機，用機器語言編程，主要應用于科學計算，為這些計算機置的圖形設備僅具有輸出功能。計算機圖形學處于準備和醞釀時期并稱之為：“被動式”圖形學。1963年，伊凡•蘇澤蘭在麻省理工學院發表了名為《畫板》的博士論文，它標志著計算機圖形學的正式誕生。此前的計算機主要是符號處理系統，自從有了計算機圖形學，計算機可以部分地表現人的右腦功能了，計算機圖形學的建立意義重大。
2 計算機圖形學的應用
2.1計算機輔助設計與制造
CAN/CAN是計算機圖形學在工業界最廣泛，最活躍的應用領域。計算機圖形學被用來進行土建工程，機械結構和產品的設計，包括設計飛機、汽車、船舶的外形和發電廠、化工廠等的布局以及電子線路、電子器件等。有時，著眼于產生工程和產品相應結構的精確圖形，然而更常用的是對所設計的系統，產品和工程的相關圖形進行人—機交互設計和修改，經過反復的選代設計，便可利用結果數據輸出零件表、材料單、加工流程和工藝卡，或者數據加工代碼的指令。在電子工業中，計算機圖形學應用到集成電路、印刷電路板，電子線路和網絡分析等方面的優勢十分明顯。在網絡環境下進行異地異構系統的協同設計，已成為CAD領域最熱門的課題之一?，F代產品設計已不再是一個設計領域內孤立的技術問題，而是綜合了產品各個相關領域，相關過程，相關技術資源和相關組織形式的系統化工程。
CAD領域另一個非常重要的研究領域是基于工程圖紙的三維形體重建。三維形體重建是從二維信息中提取三維信息，通過對這些信息進行分類，綜合等一系列處理，在三維空間中重新構造出二維信息所對應的三維形體，恢復形體的點、線、面及其拓撲關素，從而實現形體的重建。
2.2科學計算可視化
目前科學計算可視化廣泛應用于醫學，流體力學，有限元分析，氣象分析當中。尤其在醫學領域，可視化有著廣闊的發展前途。依靠精密機械做腦部手術是目前醫學上很熱門的課題，而這些技術的實現的基礎則是可視化。當我們做腦部手術時，可視化技術技術將醫用CT掃描的數據轉化成圖象，使得醫生能夠看到并準確的判別病人的體內患處，然后通過碰撞檢測一類的技術實現手術效果的反饋，幫助醫生成功完成手術。我們利用了可視化技術。天氣氣象站將大量數據，通過可視化技術轉化成形象逼真的圖形后，經過仔細的分析就可以清晰的預見幾天后的天氣情況。
2.3圖形實時繪制與自然景物仿真
重現真實世界的場景叫做真實感繪制。真實感繪制主要是模擬真實物體的物理屬性，簡單的說就是物體的形狀，光學性質，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對位置，遮擋關系等等。在自然景物仿真這項技術中我們需要過行消除隱藏線及面、明暗效應、顏色模型、紋理、光線跟蹤，輻射度等工作。這其中光照和表面屬性是最難摸擬的。而且還必須處理物體表面的明暗效應，以便用不同的色彩灰度來增加圖形的真實感。自然景物仿真在幾何圖形、廣告影視、指揮控制，科學計算等方面應用范圍很廣。除了建造計算機可實現的逼真物理模型外，真實感繪制還有一個研究重點是研究加速算法，力求能在最短的時間內繪制出最真實的場景。
2.4計算機動畫
隨著計算機圖形和計算機硬件的不斷發展，計算機動畫應運而生。事實上動畫也只是生成一幅幅靜態的圖象，但是每一幅都是對前一幅小部分修改，如何修改便是計算機動畫的研究內容，這樣，當這些連續播放時，整個場景就動起來。
早期的計算機動畫靈感來源于傳統的卡通片，在生成幾幅被稱作“關健幀”，連續播放時2個關健幀就被有機的結合起來了。計算機動畫內容豐富多彩，生成動畫的方法也多種多樣，比如基于特征的圖象變形，二維形狀混合，軸變形方法，三維自由形體變形等。近年來人們普遍將注意力轉向基于物理模型的計算機動畫生成方法。這是一種嶄新的方法，該方法大量運用彈性力學和流體力學的方程進行計算，力求使動畫過程體現出最適合真實世界的運動規律。然而要真正到達真實運動是很難的，比如人的行走或跑步，要實現很自然的人走路的畫面，計算機方程非常復雜和計算量極大，基于物理模型的計算機動畫還有許多內容需要進一步研究。
2.5計算機藝術
用計算機從事藝術創作，計算機圖形學除了廣泛用于藝術品的制造，如各種圖案、花紋及傳統的油畫、中國國畫等。還成功的用來制造廣告、動畫片甚至電影，其中有的影片還獲得了奧斯卡獎。這是電影界最高的殊榮。目前國內外不少人士正在研制人體模擬系統，這使得在不久的將來把歷史上早已去世的著名影視明星重新搬上新的影視片成為可能。這是一個傳統的藝術家無法實現也不可想象的。
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LSD
其實，LSD誕生之初，霍夫曼是想尋找一種治療偏頭痛的新藥。1938年他在實驗室里首度合成了LSD，由于實驗效果并不明顯，就擱置在了一旁。5年之后，也就是1943年4月，霍夫曼決定重新研究LSD。在準備試劑的時候，他不小心粘了一些粉末在手指上，幾分鐘之后，他發現自己正在進入一種令人愉快的麻醉狀態，眼前出現了一系列活動的圖像，具有萬花筒般的鮮艷色彩。幾個小時之后，這種迷幻狀態漸漸消失?；舴蚵J定這是LSD造成的結果，三天后再次親身試藥，結果陷入了更為錯亂迷惘的狀態。他不得不中斷實驗，回家休息。第二天早上醒來后，他的身體沒出現任何不適，精神反而無比舒暢。
霍夫曼把這段非凡的體驗寫成了報告，LSD的神奇藥效很快傳遍生物學界，醫學家認為它可以用來研究人腦的病變過程，心理學家則看中了LSD可以使人短暫失去自我意識的特點，開始在心理療法時輔以LSD，以增強效果。
不過，此時的LSD研究僅僅限于學術界和少數心理診所的范圍，其大名即使在無奇不有的好萊塢也鮮有人知。1957年，派拉蒙公司總裁巴尼?巴拉班的女兒朱迪?巴拉班有次和朋友聊天，說起她的心理醫生給她服用了一種神奇的小藥丸LSD，朋友們還以為她在談論坦克登陸艦（后者的英文縮寫是LST，與前者只差一個字母）。巴拉班告訴朋友說，她的醫生已經為加利?格蘭特做了LSD治療，格蘭特感覺好極了，所以她也決定試一試。
格蘭特夫婦與LSD
其實，加利?格蘭特并不是好萊塢第一個嘗試LSD的電影明星，但無疑是名氣最大的一位。上世紀50年代，正是格蘭特事業最輝煌的時期，他主演了一系列經典影片，比如《金玉盟》（1957年）、《捉賊記》（1955年）、《西北偏北》（1958年）等。尤其后兩部片是與驚悚大師希區柯克合作，格蘭特演來游刃有余，片子賣座，最得影迷珍貴。
但鮮有人知的是，格蘭特當時的婚姻生活并不幸福。他離了兩次婚，而且同前兩位妻子結婚時間極短。第三任夫人貝西?德雷克是個無名演員，當年正在努力奮斗時被格蘭特“發現”，1949年兩人結了婚。
在外人眼中，頂著格蘭特太太頭銜的德雷克一定沉浸于幸福甜蜜的家庭生活，殊不知她也沒能躲開婚姻的七年之癢。1956年，德雷克到西班牙探望正在拍《傲慢與激情》的丈夫，發現格蘭特對跟他配戲的索菲亞?羅蘭很有好感，不僅送花給羅蘭，工作之余還陪她到情調浪漫的餐廳吃飯，片場內則與羅蘭形影不離。所有跡象都在表明，格蘭特愛上了別的女人，他們的婚姻已經無法挽回。
上個世紀50年代的好萊塢，電影明星的私生活還不像今天，被無處不在的小報記者和狗仔隊窺探，鬧得無人不知，無人不曉。當年加利?格蘭特移情別戀鬧婚變，受傷最大的人當然是德雷克，她患上了嚴重的抑郁癥。這也是意料之中的事。她雖生在富貴之家，祖上經營飯店業，是芝加哥名門，但自祖父母乃至父母，婚姻都不幸福，都以離婚收場。早年她的父母分手之后，母親一度精神崩潰進了醫院。沒想到自己如今也遭到同樣的命運，絕望之情可想而知。德雷克向好友、電視女演員薩莉?布羅菲哭訴，尋求心理安慰。薩莉告訴德雷克，有種新藥可以幫她擺脫心情，煥然一新。
這種神奇的藥丸就是LSD。經過介紹，德雷克每周一次到心理醫生哈特曼的診所接受治療。她記得第一次吃下一塊含有LSD的蛋糕之后，思維完全紊亂，話也說不完整，感到天旋地轉，仿佛被一面面哈哈鏡包圍了。她很害怕，因為從未有過類似的體驗，擔心自己瘋了。但是清醒之后卻神清氣爽，雖然身體有些疲勞，一種健康新生的美妙感覺在心中洋溢。她后來向格蘭特描述，各種奇形怪狀的物體在她眼前漂浮，感覺靈魂仿佛離開了軀體，進入了一個極樂世界。
格蘭特一開始很好奇德雷克會如何對心理醫生描述他們的婚姻生活，其實是擔心家丑外揚。他找哈特曼了解妻子的治療情況，結果自己也成了他的病人。他向醫生坦白說，其實每段婚姻結束以后，他都感到空虛無助。
現在看來，格蘭特服藥并非找尋刺激，而是真想藉以了解人生的秘密，得到幸福。LSD顯然幫他度過了心靈空虛的那段艱難階段。他后來告訴《LOOK》雜志記者，他一生都在尋找內心世界的平靜，但瑜伽術、催眠術和神秘主義并沒能幫助他，只有LSD治療把他變成了一個全新的、有更強大自我的人，所以在三次婚姻受挫之后，他相信自己依然能夠去愛并使女人幸福。
飛越瘋人院
與此同時，另一個與LSD有關的故事也正在上演，而且想不到日后這個故事竟然演變成了好萊塢的一個傳奇。上世紀50年代末，美國斯坦福大學附屬醫院精神病研究所正在搞物研究，他們公開招募志愿者，報酬是每天75美元。一個名叫肯?凱西的年輕人自告奮勇加入了試驗者行列，沒想到這個試驗讓他著了魔。兩個月后他以清潔工的身份又回到那家醫院，憑借著身份的掩護，從實驗室偷了一大堆拿回家做實驗。有時服藥之后他又回到醫院繼續干活，讓自己在迷幻的狀態下觀察醫院里的精神病人。讓他進入了精神病人的內心世界，使他對精神病有了全新的認識。一個精神病院的故事逐漸在他腦海中浮現，這個故事就是經典影片《飛越瘋人院》的原型。
1962年，凱西出版了他的小說《飛越瘋人院》。故事以一個印第安酋長為敘述者，他在精神病院遇到叛逆青年邁克?墨菲。墨菲不像其他病人逆來順受，很不守規矩，最后被實施大腦切除術，成了傻子。故事的結尾，酋長殺死墨菲，然后跳窗逃出精神病院。1975年，好萊塢將這部小說搬上銀幕，由杰克?尼科爾森飾演墨菲，該片獲得了最佳影片、最佳導演、最佳男女主角、最佳編劇共5項奧斯卡獎。
運動醫學前景范文5
【關鍵詞】系統觀腫瘤綜合治療
腫瘤是機體中正常細胞在不同始動與促進因素長期作用下,所產生的增生與異常分化形成的新生物。隨著疾病譜的改變，腫瘤已成為目前導致死亡的常見原因之一，隨著現代科學技術的發展和突飛猛進，給科學技術方法研究帶來革命性變化，腫瘤逐漸地被看成為一種全身性疾?S紗碩?，肿刘V瘟乒勰畋惴⑸嗣饗緣淖潁琢鱟酆現瘟葡低徹塾υ碩＜創酉低徹鄣慕嵌雀薟∪說幕遄純霾±聿∑謨敕⒄骨魘?有計劃地、合理地綜合應用現有的各種治療手段,以期較大幅度地提高病人的生存率,改善病人的生存質量。
1腫瘤發生、發展的系統觀
所謂系統是指若干要素按一定的結構相互聯系組成具有特定的功能的有機整體，而這個整體本身又是它所從屬的一個更大系統的一個組成部分。系統科學的觀點，就是要求把研究對象視為系統，把事物的普遍聯系和永恒運動看成一個整體過程，全面的把握和控制，綜合的探索系統中要素與要素、要素與系統、系統與環境、系統與系統的相互作用和變化規律，把握住對象的內環境與外環境的關系，以便有效地認識和改造對象［1］。任何系統都是開放的系統，每一個系統的存在都有整體性、層次性及動態平衡性等基本特征。一個生物學意義上的人，也完全可以看成是一個開放系統。這一系統本身就由各個子系統（循環、呼吸、消化等系統）組成，各系統之間并非獨立存在，有相互影響、相互制約的作用關系，這一大系統和外界進行不斷的物質和能量的交換，借以維持自身的穩態，達到功能的最優化，即生存質量最佳化。所以有學者認為：決定疾病發生發展的，不僅僅在于器官、組織、細胞、基因等各種要素的性能，更重要的是要素和要素之間，系統和環境之間的相互聯系和作用，考察疾病的本質，必須把注意和焦點放在相互聯系和相互作用上［2］。上述說法就是從系統水平進行考察，而不同局限于單個細胞或基因的功能行為。那么，在腫瘤的發生學上，是否肯定“基因決定論”的觀點呢？近幾年的研究提出，細胞基因的缺失、突變等導致的細胞生長失控、惡變是發生腫瘤的主要機制。從分子水平看，腫瘤的病因主要有癌基因的激活和抑癌基因的失活，細胞周期調控基因的改變，前者是發病的基礎，并通過后者發揮作用。但對于這么一個子系統（核酸系統）的考察，并不能完全解釋腫瘤的發生。核酸系統之間，核酸與蛋白質系統之間，核酸與神經-內分泌系統之間，核酸與內、外環境之間均存在著千絲萬縷的聯系。癌基因的激活和抑癌基因的失活并不會無緣無故發生，研究已表明，腫瘤的發生和發展是一個多基因、多步驟、多因素的漸進過程。環境污染致癌因素的刺激，化學致癌因素如苯、氯霉素、亞硝酸胺的影響，物理致癌因素，腫瘤的病毒病因，其他如人體內分泌失調、遺傳、慢性刺激和創傷均可致瘤。而且單因基因突變而產生的腫瘤細胞也未必能發展成腫瘤，在人體這樣一個復雜的系統中，神經-內分泌-免疫等內環境隨時進行警惕的監視，只有整個大系統紊亂，監視功能障礙，腫瘤細胞才能逃脫系統監視，才能進一步發展。而真正發展到器官的癌變，往往要經歷數年甚至幾十年的時間，因為一旦系統的功能恢復正常，腫瘤細胞可被機體清除，只有在內外環境的反復作用下，機體各系統功能的紊亂無法再協調一致，才使得腫瘤得以發展甚至轉移。綜上所述，腫瘤的發生和發展并非“基因決定論”可以完全解決，相反的，只有從系統的整體的水平去考察外界環境和機體的作用，機體自身各個子系統的相互作用，每個子系統內部各要素的相互關系，才能很好地認識其病因和發病機制。
2系統方法論原則對腫瘤治療的思路指導
進入20世紀之后，醫學漸漸進入理性階段。隨著對腫瘤本質認識的不斷深入，更由于腫瘤局部治療方法的停滯不前，局部治療后預后不佳，使更多的學者意識到局部治療的弊端。20世紀80年代，惡性腫瘤的治療方式有手術、放療、化療、生物治療，其中以根治性手術為主，對失去手術機會的中晚期惡性腫瘤只通過單一的放療或化療來延長生存期，有效率低，易于復發，治療手段單一。80年代后期，由于化療藥物的不斷推陳出新，腫瘤學理論的不斷完善，化療的地位日益被重視，發展了誘導化療、術后化療、放化療、熱化療等各種綜合治療模式，手術方式也由根治性手術向保守性手術、保留器官功能方向發展，因此，21世紀的腫瘤治療更注重強調根據病人的身體狀況、腫瘤的病理類型、侵犯范圍（病期）和發展趨向，有計劃合理地應用現有的治療手段，以期較大幅度的提高治愈率，改善病人的生活質量，腫瘤治療觀念由此發生了根本性的轉變，腫瘤綜合治療應運而生［3］。所謂腫瘤綜合治療是指：根據病人的機體狀況，腫瘤的病理類型，侵犯范圍（病期）和發展趨勢，有計劃地、合理地應用現有的治療手段，制定個體化治療方案，以期大幅度地提高治愈率，改善病人的生存質量［4］?？梢哉f，腫瘤治療學研究顯示出多學科的合作與補充，腫瘤的治療也已進入綜合治療的時代。按照系統論整體性原理來講即系統論中各組分相加的和大于各組分的代數和。惡性腫瘤綜合治療個體化的決策，將手術、化療、放療、中醫中藥治療及生物基因治療，依照不同病例特點，進行有機組合，以期達到最佳的治療效果［5］。但它不是將各種治療手段的簡單疊加或隨意輪番應用，孰先孰后，孰輕孰重，均要因人而異，要經過多學科的充分討論協商后決定。在決策過程中，既要注意盡量避免盲目一味強調某一學科在腫瘤治療中的重要性和單一治療方法在腫瘤治療中的過分擴大應用，又要注意各個學科之間的密切合作，相互配合，互補應用，共同來承擔對患者的綜合治療。這就要求無論是哪一個學科的醫生，都要做到不僅能夠了解自己本學科治療手段的特點和不足，還要了解其他相關學科治療手段的特點和不足，真正做到心中有數。要能夠善于應用其他相關學科的成果和特長來對自己本學科的治療加以充實、完善和提高。特別是在科學技術迅猛發展和技術更新速度不斷加快的今天，及時了解并掌握專業技術的發展動態和引進先進技術并加以應用與創新，以跟上時代和科技發展的步伐。當前，越來越多的腫瘤病人首診時都選擇到腫瘤內科，主要是因為腫瘤內科的醫生能夠善于接受和利用新的醫學研究成果，以病人利益為重，改變過去誰先接診誰收治的不規范醫療行為，在對腫瘤病人的診斷以及設計和規劃總體治療策略上起到了主導作用，不僅能夠使腫瘤病人真正享受到現代腫瘤綜合治療模式與治療方案個體化所帶來的益處，而且也充分體現了社會的文明進步與人文關懷［6～13］。我們在臨床工作中必須要按照醫學倫理學“醫乃仁術”和“循證醫學”，謹慎、準確和明智地應用當前所能獲得的最好的研究證據，結合個人的專業技能和多年的臨床經驗，考慮病人的經濟承受能力和意愿，并將此結合最優化的原則來作出具體的治療決策。例如目前放化療綜合治療的臨床應用多集中于頭頸部癌、食管癌、乳腺癌以及肺癌中，通過放化療綜合治療所獲得的較高的局控率和較晚發生遠處轉移，為我們提供了一條中晚期惡性腫瘤治療的新途徑。靜脈化療起到了全身治療的目的－在于徹底清除微小轉移灶，放療作為一種局部治療，二者聯合應用的優點不言而喻，中晚期惡性腫瘤傳統的單一治療模式已遠遠不能適應目前臨床要求，放化療綜合治療不僅提高生存率，對延緩發生遠處轉移也顯示出了不可比擬的優越性，尤其是同期放化療的應用將中晚期惡性腫瘤的治療帶上一個新的臺階［14］。
隨著分子生物學技術的發展，作為生物醫學前沿的人類基因組計劃研究步入實質性階段，基因治療腫瘤成為熱門。基因治療能否給人類帶來巨大的革命，已成為現代醫學大家的研究方向。所謂基因治療是指把目的基因導入靶細胞和宿主體內，通過基因組合，成為宿主遺傳物質的一部分，糾正錯誤的基因表達和基因表達的錯誤，以達到治療的目的［15］。通常包括四方面的內容：基因修正-糾正缺陷基因的突變堿基序列；基因置換-由正?；驌Q掉疾病基因；基因修飾-將目的基因導入病變細胞的基因，其表達產物用以修飾缺陷基因導致的細胞功能異常，或使正常功能得以加強；基因失活-應用反義技術封閉不該表達的基因，以抑制有害基因，或直接抑制有害基因的表達。雖然就基因治療的概念來說，體現的是分子水平的基本理論和原則，但其治療的目的是為了抑制腫瘤的生長或達到逆轉、殺死腫瘤細胞，所以在治療過程中仍需考慮所作用的個體系統，如外界的環境因素，機體的內環境和免疫功能的影響等。因為將基因導入細胞，使正常基因得以表達，或使病變基因不表達，或誘導已有的腫瘤細胞分化、凋亡，都不是單單一個分子水平可以解決的。例如將反義基因導入細胞，以封閉有害基因的表達，在體外實驗中，所要觀察的指標限于細胞水平，如基因轉染的百分率，對腫瘤細胞生長和抑制率等。但一旦進入體內實驗階段，就不能不考慮機體的整體性，如反義核苷酸對腫瘤細胞有抑制作用，那么對正常細胞或組織器官是否有毒性作用呢？在體內，在各種調節機制的作用下或各種核酸酶等水解酶的作用下，反義核苷酸是否能成功地進入細胞封閉有害基因呢？再如用逆轉錄病毒載體介導的基因轉移有效性高并容易獲得穩定表達，但這一插入突變是否會引起潛在的癌基因激活，從而又引發新的腫瘤呢？顯然，在腫瘤的基因治療的研究中，在體外細胞水平中有良好的效應，但進入機體系統中，其效果不一定良好，而且歷史上也有基因治療失敗的例子。這正是因為人體是一個復雜的系統，各個子系統之間有復雜的相互關系，而腫瘤的發生和發展也并非由基因單獨決定，如果單從基因這一方面去考慮，而忽略了治療所處的整體環境，忽略了治療應采取的整體措施，往往會導致實驗的失敗。任何對腫瘤疾病的治療方法需經過人體內試驗，要從系統和整體的水平觀察治療有效性和可能存在的副作用，腫瘤基因治療也需遵循系統觀點，用整體性、動態性、聯系性的原理，達到最佳的預期效果。但在實際工作中，尚有許多疑難問題，對于這些問題解決離不開系統科學觀的支持，我們不能忽視機體的整體性，不能用局限、部分、分子細胞水平來以偏概全，只有用系統的環境中解決這些難題，才會有實用價值和臨床價值。所以從腫瘤的綜合治療可以看出，綜合手術、化療、放療及生物基因治療、中醫中藥治療、內分泌治療等手段，依據具體情況具體分析的原則，針對具體的病例，制訂相應的個性化的治療方案，最終達到最佳綜合療效，在某些領域已顯示了令人鼓舞的前景。隨著人類基因組計劃的完成，人類表觀基因組協會（humnanepigenomeconsortium,HEC）在2003年10月正式宣布開始實施人類表觀基因組計劃（humanepigenomeproiect,HEP），通過大規模檢測人類基因組,基因組學研究進入一個新的階段,也為解開生命奧秘及征服腫瘤等疾病帶來了希望［16］。人類攻克癌癥近在咫尺，但仍有很長的路要走，尚有不少難題有待在今后實踐中予研究解決。讓我們記住著名的系統科學家拉茲洛教授的話：“今天我們正目睹一場思維方式的轉化：轉向嚴謹精細而又整體的理論。這就是說：要構成擁有它們自己的性質和關系集成的集合體，按照同整體聯系在一起的事實和事件來思考。”［17］。
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運動醫學前景范文6
【關鍵詞】 智能水凝膠 分類 理論機理 應用
水凝膠是由高分子的三維網絡與水組成的多元體系，是自然界中普遍存在的一種物質形態，生物機體的許多部分(如人體的肌肉、血管、眼球等器官) 都是由水凝膠構成的。它是一些高聚物或共聚物吸收大量水分，溶脹交聯而成的半固體。水凝膠的性質不僅與聚合單體和交聯劑的性質以及聚合工藝條件有關，而且還取決于溶脹時的條件。根據水凝膠對外界刺激的應答情況，可分為兩類：一類是傳統的水凝膠，這類水凝膠對環境的變化不特別敏感。另一類是環境敏感的水凝膠，這類水凝膠在相當廣的程度上對環境所引起的刺激有不同程度的應答，具有智能性。智能水凝膠對外界微小的物理化學刺激，如溫度、電場、磁場、光、pH、離子強度、壓力等能夠感知并在響應過程中有顯著的溶脹行為或響應性。由于水凝膠的這種智能性，使其在藥物控釋載體、組織工程、活性酶的固定、調光材料方面具有良好的應用前景，另外，在化學轉換器、記憶元件開關、傳感器、人造肌肉、化學存儲器、分子分離體系等方面也開始表現出良好的應用前景。近年來對它的研究和開發工作異?；钴S，成為當今研究的熱點。
1 智能水凝膠的分類
根據對外界刺激的響應情況，智能型水凝膠分為：溫度敏感型水凝膠、pH敏感型水凝膠、光敏感型水凝膠、電場敏感型水凝膠、壓力敏感型水凝膠、生物分子敏感型水凝膠等。
1.1 溫度敏感型水凝膠
溫度敏感型水凝膠對環境的溫度變化能產生響應，即當周圍環境溫度發生變化時，凝膠自身的性質也隨之改變。目前研究較多的是隨溫度變化而發生體積相轉變的水凝膠，可分為高溫收縮和低溫收縮型兩類。還有一種是無體積變化而具有溫致變色的溫度敏感水凝膠。
這種熱敏特性的機理是凝膠體系中存在著一定的疏水和親水基團，它們和水在分子內和分子間會產生相互作用。當T < LCST時， 凝膠溶于水， 凝膠與水之間主要是酞胺基團與水分子之間氫鍵的作用，此時由于氫鍵及范德華力的作用，大分子鏈周圍的水分子將形成一種由氫鍵連接的、高度有序化的溶劑殼層。隨溫度上升，凝膠與水相互作用參數改變，其分子內及大分子間的疏水作用加強，形成疏水層，氫鍵被破壞，大分子鏈周圍的溶劑殼層被破壞，在某一臨界溫度(LCST)水分子從凝膠中排出，凝膠產生相變，從而表現出溫敏性。此時高分子由疏松的線團結構轉變為緊密的膠粒狀結構，發生了coil - globule 轉變。這種相變是在很窄的溫度范圍內發生的，發生相變的溫度稱為最低臨界轉變溫度（LCST），高于這個溫度時溶脹的水凝膠發生收縮，而低于這個溫度則再度溶脹。
聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝膠的溫度敏感性相轉變是由于交聯網絡的親水性/疏水性平衡受外界條件變化的影響而引起的，是分子鏈構象變化的表現。然而，PNIPAM水凝膠存在的一些缺陷也極大的影響了其實際應用。存在的缺陷主要有兩點：第一，響應速率慢，第二，機械強度差。因此近十幾年來，這一領域的研究主要集中在PNIPAM水凝膠響應速率和機械強度的改善上。提高PNIPAM水凝膠的響應速率目前主要有三種方法：1縮小凝膠的體積尺寸，可制成微膠囊，制成納米微粒網絡。2合成具有孔結構的凝膠。3在凝膠基體中引入接枝鏈。而提高PNIPAM水凝膠機械強度的方法有：1引入機械強度高的物質作支架。2形成互相貫穿聚合網絡(IPN)。3與疏水性單體共聚。
自1984年有文獻報道聚N-異丙酰胺具溫敏性以來，聚N-異丙酰胺及其衍生物已廣泛用于藥物釋放研究。聚N-異丙酰胺中加入疏水性的甲基丙烯酸丁酯可增強凝膠機械強度，縮短對溫度變化響應的時間。用聚N-異丙酰胺水凝膠包載藥物的滴眼劑治療青光眼，降壓時間比普通制劑持久6倍。將包裹5-氟尿嘧啶的聚N-異丙酰胺水凝膠置透析袋中，釋藥受凝膠和透析膜雙重控制，溫度升高釋藥加快。
抗癌藥置溫敏水凝膠中，用抗體、糖作靶向基團運至靶區，并在外部施加物理刺激，可提高載體穩定性和靶向效果。溫敏單體與磁性微球共聚，在外加磁場作用下具快速、簡便的磁分離特性，可用于蛋白、多肽控釋系統。對注射殼聚糖-β-甘油磷酸水凝膠及加入脂質體后的釋藥研究，后者在體溫下快速膠凝。研究鹽酸維拉帕米和硝苯地平在聚丙烯酰胺-瓜爾膠凝膠微球中的釋藥。泊洛沙姆可作為蛋白釋藥載體制備植入劑、納米微球，用物理交聯制備嵌段共聚水凝膠包埋大分子，透明質酸-泊洛沙姆凝膠用于人生長激素的控制釋放。
近十年來，以PNIPAM為代表的溫度敏感型水凝膠在理論和應用上均引起了人們越來越大的興趣。其在應用領域的研究有待于進一步的開發。隨著有關研究的深入，相信人們在不久的將來會在這一領域取得更大的成就。
1.2 pH敏感型水凝膠
具有pH敏感型的水凝膠是通過線形聚合物之間交聯或互穿網絡而形成體型大分子網絡結構，網絡中含有可離子化的酸性或堿性基團(羧基、磺酸基或氨基) ，隨著介質pH值、離子強度改變，這些基團會發生電離，導致網絡內大分子鏈段間氫鍵的解離，產生不連續的溶脹體積變化。在一定離子強度下，凝膠內外離子濃度差最大時對應的平衡溶脹度為極大值。這種凝膠溶脹對離子強度的關系，可以解釋為在低離子強度下，因抗衡離子難以從溶液進人凝膠，所以可電離基團的電離度較小，隨離子強度的提高電離度增大，凝膠溶脹加大，最后凝膠離子化達到最大，這時離子強度增加時，會減少凝膠內與溶液間的離子滲透壓，而導致凝膠溶脹減少。根據敏感性基團的不同可分為陰離子、陽離子和兩性離子三種類型。
pH敏感水凝膠中含酸、堿性基團，溶脹、收縮、滲透壓隨pH、離子強度變化，可實現靶向釋藥。凝膠膨脹度和pH響應性可用中性共聚單體如甲基丙烯酸酯、順丁烯二酸酐等調節。聚陽離子水凝膠在中性pH膨脹小、釋藥少，可用于胃部釋藥及防止味覺差的藥物在口腔等中性環境釋放。用甲基丙烯酸甲酯和N，N-二甲氨甲基丙烯酸乙酯共聚水凝膠包載咖啡因，在中性環境不釋藥，pH3-5呈零級釋藥。一般聚酸類水凝膠在酸性下不解離，膨脹小、釋藥少，可設計治療消化性潰瘍藥按pH調節釋藥速度。pH敏感水凝膠作為多肽、蛋白載體，保護藥物在胃、小腸不被降解，在結腸被微菌群產生的酶如偶氮還原酶、糖酐酶等降解釋藥。聚丙烯酸分子上大量的羧基具親水性，聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸與偶氮芳香交聯的水凝膠在胃內膨脹很小，幾乎不釋藥，在小腸內羧基電離，膨脹度增大，但偶氮鍵不斷裂，結腸內被偶氮還原酶降解釋藥。降解動力學受凝膠交聯度影響，膨脹動力學受聚合物組成影響。
pH敏感的多糖凝膠，如藻酸鹽、環糊精、殼聚糖等作為釋藥載體很有潛力。聚多糖類水凝膠由于良好的生物相容性和降解性，在醫學領域的應用倍受關注。殼聚糖-聚氧乙烯凝膠在酸性更具膨脹性，可用于抗生素如阿莫西林、甲硝噠唑等定位釋藥治療胃部幽門螺旋菌。Zhang Yongjun 等利用相反電荷聚電解質之間的靜電作用，通過層層組裝制備殼聚糖水凝膠微囊。以二氧化硅 (SiO2) 微粒為核，先在核上依次包裹PAA 和殼聚糖膜，形成多層的PAA-殼聚糖外殼，再選擇性的交聯殼聚糖，最后將PAA 和SiO2核逐一除去，得到了殼聚糖水凝膠微囊。形成的殼聚糖微囊具有pH敏感性，殼聚糖的交聯提高了殼層的穩定性，微囊壁的交聯密度對水凝膠pH敏感程度有重要的影響。
1.3 溫度和PH雙重敏感型水凝膠
由于環境的復雜性，近年來人們對具有多重敏感性水凝膠的研究越來越感興趣，這方面的研究主要集中在對溫度和PH雙重敏感的水凝膠上。
將pH敏感單體和溫度敏感單體通過接枝、嵌段共聚引入某些酸、堿基團或采用互穿網絡技術可合成溫度、pH雙重敏感水凝膠，各聚合物鏈有獨立的敏感性。利用聚丙烯酸的電離性與聚乙烯醇的彈性可制備雙重敏感水凝膠。如將N-異丙酰胺、N-氨基丙基甲基丙烯酰胺分別與N，N’-亞甲基二丙烯酰胺交聯合成了雙重敏感水凝膠，研究其在不同離子強度、pH中二磺酸奈的釋放，發現酸性中氨基與二磺酸奈鍵合強，釋藥少，釋藥加快。所形成的水凝膠在pH值為7.4下，溫度為37℃時發生相變，胰島素在其中的釋放發生明顯變化。另外，黃月文等合成了兼具溫度及值敏感性的聚N-異丙基丙烯酞胺-共-丙烯酸水凝膠，并在此水凝膠中包埋抗結腸癌藥物阿司匹林。研究表明，在PH=7.4的介質中，37℃時阿司匹林在水凝膠膜中的釋放比25℃時快，而在37℃、PH=7.4的介質中，阿司匹林的釋放比PH為1.0的快得多，因此可將阿司匹林大部分定向到腸中釋放。
1.4 光敏感型水凝膠
目前，這類水凝膠的合成主要是在溫度或pH敏感型水凝膠中引入對光敏感的基團。導致光敏水凝膠的響應機理有三種：一種是特殊感光分子，當有光照射時，這類水凝膠將光能轉化成熱能，使材料局部溫度升高，當凝膠內部溫度達到熱敏材料的相變溫度時，發生體積相轉變現象。例如，將吸光產熱分子葉綠素與溫敏水凝膠PNIPA 以共價鍵結合，當用紫外線照射時，該凝膠出現相轉變現象。另一種是利用光敏分子遇光分解產生的離子來改變凝膠內外的離子濃度差，造成凝膠滲透壓突變，促使凝膠發生溶脹，從而實現響應性。第3種響應機理是水凝膠材料中引人了發色基團，由于光照，這些發色團的理化性質（如偶極矩和幾何結構）發生變化，導致具有發色團的聚合物鏈的構型的變化，從而導致聚合物性能發生改變。光異構化反應包括偶氮基團等的反式—順式異構、無色三苯基甲烷衍生物的解離等。這些發色基團可位于聚合物骨架，又可作為側基，甚至可作為交聯劑。如含對光敏感的無色三苯基甲烷氰基的PNIPA水凝膠，當無紫外線時，水凝膠在30℃出現連續的體積相變，當有紫外線時，由于氰基的光解離，溫度升至32. 6 ℃時凝膠的體積突變。
偶氮苯及其衍生物分子是一類典型的光致異構的分子，含偶氮苯光色基團的聚合物可用于光電子器件、記錄存儲介質和全息照相等領域，可發展成為具有廣泛用途的一類新穎的先進功能材料。陳莉等通過自由基共聚合方法，將側鏈含偶氮苯基的丙烯酰胺基偶氮苯單體(AAAB)與丙烯酸(AA)共聚合成了一種新型功能高分子P(AA - co - AAAB)，使聚合物結構內在具備偶氮生色團的同時也具有親水性的羧基，這就使得此種高分子具有pH 和光雙重響應性能，從而將光響應與pH響應很好地融為一體，拓寬了其可能的應用范圍。
1.5 電敏感型水凝膠
電敏感型水凝膠一般由聚電解質高分子構成，它在直流電場作用下可發生形變。其響應機理是溶液中自由離子在電場下的定向移動造成凝膠內外離子濃度和凝膠內部pH的不均勻，從而引起滲透壓和聚電解質電離狀態的變化。絕大多數電場敏感型凝膠是電致收縮型，網絡上帶正電荷的凝膠水分從陽極放出，否則從陰極放出。研究表明：凝膠的溶脹性能和電響應性能受凝膠的單體配比，溶液的離子強度和所施加的電場強度等因素的影響。這里存在一個臨界壓力，低于臨界壓力凝膠膨脹，高于臨界壓力則凝膠收縮。例如聚丙烯酸/聚乙烯基磺酸共聚物水凝膠(PAAC/PVSA)，在電場中，由于電壓引發離子運動，水凝膠的體積發生明顯的變化，可用于生物傳感器。
為了解決以往電敏水凝膠只能在酸性或堿性條件下發揮作用，需要較高的電壓和響應時間慢等缺點，Elizabeth A. 等將具有導電性的聚吡咯/碳黑復合材料加入到丙烯酸/丙烯酰胺水凝膠內，其能在低電壓 (1V)、中性溶液中快速 (5s) 做出響應。通過改變丙烯酸的含量、導電性、共混材料濃度和電場強度來調節對電刺激的響應。這種新型電敏凝膠材料有望用于生物微電子機械系統。
1.6 壓力敏感型水凝膠
水凝膠的壓力敏感性最早是由Marchetti 通過理論計算提出來的，其計算結果表明，凝膠在低壓下出現塌陷，在高壓下出現膨脹。
最近鐘興等人研究了壓力對聚N-正丙基丙烯酰胺（PNIPA）、聚N，N-二乙基丙烯酰胺（PNDEA）及PNIPAAM這3種凝膠溶脹性的影響，認為3種凝膠之所以表現出明顯的壓敏性，首先是因為它們具有溫敏性，另外還因為其相轉變溫度隨壓力而有所升高。所以，當溫度不變時，如果常壓下處于收縮狀態的凝膠因為壓力的增加而使其所處溫度低于相轉變溫度的話，凝膠將發生大幅度的溶脹。
此外，趙春順等以羥丙基甲基纖維素(HPMC)和羧甲基纖維素鋪(CMCNa)為骨架材料，以非諾洛芬(FC)為模型藥物，研究了FC親水凝膠骨架片釋藥機制的影響因素，發現壓力對釋藥機制影響較大。當處方中含有20%淀粉時，FC骨架片釋藥受壓力影響更為明顯，釋藥速率隨壓力增加而減小。
1.7 生物分子敏感型水凝膠
生物分子敏感型水凝膠能對特定的生物分子 (如葡萄糖、酶和DNA分子等) 產生響應。
例如甲基丙烯酰胺水凝膠是一種用四肽 (CYKC) 作為交聯劑所得到的對α-胰凝乳蛋白酶敏感的含有縮氨酸序列的水凝膠。當其遇到α-胰凝乳蛋白酶時，水凝膠上連接的縮氨酸序列發生分離，引起水凝膠從不溶的三維交聯網絡結構向可溶的結構轉變。這項研究有望作為生物傳感器用于蛋白酶-縮氨酸識別系統。
目前此類水凝膠主要用于自動調控胰島素釋放系統，研究較多的是葡萄糖敏感水凝膠。這種水凝膠實質為pH或溫度敏感型材料，但可以通過感知由生化反應造成溶液組分的變化，從而產生如體積相變這樣的響應。Joseph Kost等用羥乙基甲基丙烯酸酯(HEMA) 、NDMAEM、TEGDMA 和葡萄糖氧化酶在冷凍狀態下，輻射交聯共聚合形成凝膠，此凝膠浸入葡萄糖溶液后，可將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，使pH下降，從而導致叔氨基質子化而使凝膠溶脹，且溶脹體積隨葡萄糖溶液濃度的增大而增大。
1.8 其他智能水凝膠
如抗原應答式水凝膠，凝血酶誘導應答式水凝膠，印跡水凝膠等，都具有很好的特異性，具有誘人的醫藥學前景。
2 智能水凝膠的理論和機理
2.1 基本作用力
早期，學者們提出水凝膠體系的3種基本作用力，它們是橡膠彈力、聚合物間親和力和氫離子間壓力。作用在凝膠上的總壓力就是這3種作用力的合力，被稱為凝膠的滲透壓，它決定著凝膠是趨于吸收液體還是排斥液體。
后來經過進一步的深入研究，人們又把誘導水凝膠體系發生相轉變的分子間相互作用更準確地歸納為4類：疏水作用、范德華力、氫鍵、離子間作用力。
2.2 動力學研究
學者kato等對大孔隙水凝膠動力學的研究表明，N-異丙基丙烯酰胺在NaCl溶液中的去膨脹過程由兩個因素控制：一個是氯離子間的斥力，另一個是鹽析效應。
Hirose等對N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸共聚物水凝膠的體積相轉變動力學行為進行了細致的研究，并提出去溶脹過程由3個階段構成：1均勻收縮階段，水凝膠的尺寸按指數規律減小。2平臺階段，柱狀水凝膠的兩端開始收縮而中間部分仍處于膨脹狀態。3崩坍階段，此時水凝膠的中間部分亦隨時間而線性收縮。實驗表明，對于帶有少量電荷的水凝膠能較好的符合上述過程。
2.3 水凝膠的敏感性機理
Tanaka等通過測定聚合物鏈的持續長度b與有效半徑a之比（即代表聚合物鏈剛性的度量）及敏感性之間的關系，提出了半經驗參數s作為有無敏感性的判據：s=（ba）（2f+1），式中f代表單位有效鏈上可離子化基團的數目。他們認為s>290時水凝膠會發生敏感性相轉變，而當s
吳奇等通過研究微凝膠與表面活性劑的相互作用，提出了與疏水作用不同的新的溶脹和收縮機理，并認為近年來觀察到的大塊凝膠的所謂非連續體積變化并不是源于理論上所預測的非連續體積相轉變，而是由于內部不均勻收縮導致的內部應力同剪切模量之間的相互作用引起的。
3 智能水凝膠的應用
水凝膠具有三維網絡結構，在水中能夠吸收大量的水分溶脹，并在溶脹后繼續保持其原有結構而不被溶解。水凝膠類似于生命組織材料，表面粘附蛋白質及細胞能力很弱，在與血液、體液及人體組織相接觸時，表現出良好的生物相容性，它既不影響生命體的代謝過程，代謝產物又可以通過水凝膠排出，比其它任何合成生物材料都接近活體組織，在性質上類似于細胞外基質部分，吸水后可減少對周圍組織的摩擦和機械作用，顯著改善材料的生物學性能。因此，水凝膠在生物醫藥、組織工程等方面得到了廣泛應用，如可作為組織填充劑、藥物緩釋劑、酶的包埋、蛋白質電泳、接觸眼鏡、人工血漿、人造皮膚、組織工程支架材料等。
3.1 分子器件
利用智能凝膠在外界刺激下的變形、膨脹、收縮時產生的機械能，可以實現化學能和機械能的直接轉換，從而開發以凝膠為主體的化學閥、驅動器、傳感器、藥物控釋系統、分子分離系統等微機械產品。用凝膠制作微機械元件，由于凝膠柔軟有彈性，且其彈性模量可通過交聯密度調節，可使微機械元件的尺寸進一步減小，并能保持足夠的驅動力。同時，由于凝膠尺寸的減小，縮短了控制凝膠收縮與膨脹的擴散距離，大大提高了凝膠的響應速率。近來國外一些科學家正在探討利用凝膠受環境變化而變化的特性來研制凝膠微機械元件，并已取得了一些重要成果，引起了人們的高度重視，但國內尚未見報道。
3.2 調光材料
利用智能型大分子和大分子水凝膠的環境敏感行為可以設計制作調光材料。它是一種溫度敏感材料，當陽光照射到凝膠時，一部分轉變為熱能。水凝膠系統的調光性賦予了其“開關”溫度TS ，在TS以下凝膠網絡透明，而當溫度升至TS以上則形成散光的微粒。MIT的Suzuki和Tanaka設計了一種對光敏感的PNIPPAM 凝膠。他們在凝膠中引入光敏成分葉綠素。光照時，葉綠素吸收光能使其微環境溫度升高，凝膠收縮，反之，凝膠溶脹。測得直徑為5Lm 的凝膠響應時間約為5min。
3.3 生物醫學
醫用高分子材料指的是在醫學上使用的高分子材料，是一門介于現代醫學和高分子科學之間的新興學科。它涉及到物理學、化學、生物化學、病理學、醫學、輸血學等多種邊緣學科，是生物材料的重要組成部分。目前，醫用高分子材料的應用已遍及整個醫學領域，如血液接觸的高分子材料、組織工程用高分子材料、藥用高分子材料、醫藥包裝用高分子材料、眼科用高分子材料、醫用粘合劑和縫合線、醫療器械用高分子材料等等。
3.3.1 藥物傳輸控制系統
智能水凝膠具有傳遞藥物分子的孔道，對生理環境敏感，特別適合作為不溶于水的藥物和易被胃腸酶分解的蛋白類藥物的載體。作為這些藥物載體的水凝膠需有良好的生物相容性和生物降解性，在體內酶或胃內低PH環境中能夠保護藥物不被降解。研究較多的是溫敏水凝膠和PH敏感水凝膠。
3.3.1.1 黏膜給藥
黏膜給藥包括眼部黏膜、鼻黏膜、陰道黏膜等部位給藥。黏膜途徑給藥的pH敏感型原位凝膠研究得較多、也較為深入。
用流變學方法研究殼聚糖硫醇在體外的原位膠凝性質。pH5.5條件下，殼聚糖硫醇中巰基數量明顯減少，表明已形成二硫鍵。所形成凝膠彈性的增強程度與聚合物中巰基的總量顯著相關，巰基數量越多，彈性系數G越大。殼聚糖硫醇化衍生物在5-6.8的PH范圍內原位凝膠，可以用于眼部、鼻腔和陰道的黏膜給藥系統。
3.3.1.2 口服給藥
胃腸道PH呈遞增趨勢，胃液PH為1-3，十二指腸PH為4-5，其余腸段PH為6-8。對于在胃內不穩定的藥物，利用胃腸道PH的變化來開發腸道釋放的劑型尤為重要。
用二縮三乙二醇雙甲基丙烯酸酯 (TEGDMA) 交聯制得pH 敏感的聚甲基丙烯酸 (PMAA) 水凝膠作為膨脹層，聚羥乙基丙烯酸甲酯 (PHEMA) 作為非膨脹層，將這兩種骨架層交聯得到一種具有雙層結構并可自折疊的水凝膠微型裝置。再將具有生物粘附性的藥物粘附到非膨脹層的一面用于藥物傳輸。當這種微型裝置進入體內，pH敏感的PMAA層接觸到體液后迅速膨脹，而PHEMA層無反應。由于膨脹層和非膨脹層的區別，這個自折疊的裝置發生彎曲，從而延長了在靶部位的停留時間，增強了生物粘附性。另外，非膨脹的PHEMA層可以作為擴散屏障，給藥物提供了更好的保護和減少藥物在腸道中的損失。
聚乙烯醇與丙烯酸或甲基丙烯酸可形成共聚物，其凝膠具有PH敏感性溶脹行為。載有胰島素的凝膠在人工腸液（PH6.8）中釋放藥物，而在人工胃液（PH1.2）中不釋放藥物。到達小腸之前，載藥凝膠在胃酸環境中對藥物胰島素具有保護作用。凝膠在大鼠體內的釋藥行為表明胰島素口服給藥對控制葡萄糖水平有效。
3.3.1.3注射給藥
將某些pH敏感型凝膠注射于機體組織后，在PH約7.4的體液環境中膠凝，形成藥物貯庫，緩慢持久釋放藥物。
在生物相容性共溶劑系統中制備聚甲基丙烯酸（PMA）和聚乙二醇（PEG）的水不溶性共聚物（IPC）的溶液，IPC溶液在生理PH條件下可轉變為凝膠。共溶劑N-甲基吡咯烷酮/乙醇/水的最佳比例為1:1:2，IPC的濃度宜在30%-60%（W/V）。研究表明，該體系可承載、保護大分子藥物如蛋白質和低聚核苷酸，并控制其緩慢釋放。
3.3.1.4 葡萄糖響應的胰島素釋藥系統
根據智能水凝膠對葡萄糖響應設計胰島素自調式釋藥系統一直是研究熱點。正常人體胰島素的釋放受機體反饋機制調節，維持血糖水平正常范圍，糖尿病患者注射胰島素有時會引起低血糖危急生命，目前研究較多的胰島素智能給藥系統主要包括：(1)載有葡萄糖氧化酶的智能水凝膠。(2)載有葡萄糖氧化酶的接枝多孔膜。(3)競爭結合型胰島素釋藥系統。設計這一釋藥系統的最大挑戰在于載體對葡萄糖有高度敏感性和自動開關能力，在特定時間定量釋藥。目前采用的水凝膠仍有不足，如響應較慢，或是響應后很難較快回到初始狀態，重現性有待改進。
3.3.2 組織工程支架材料
水凝膠應用于組織工程支架要求具有生物相容性、生物降解性、高含水量和細胞膜粘附性等。高度膨脹的三維環境含有大量的水，類似于生物組織環境，可以促進細胞增殖和細胞活動。
醫用聚丙烯酰胺水凝膠作為組織充填材料已廣泛用于人體各部位，它是一類具有親水基團，能被水溶脹但不溶于水的聚合物。水凝膠中的水可使溶于其中的低分子量物質從其間滲透擴散，具有膜的特性，類似于含大量水分的人體組織，具有較好的生物相溶性。而且聚丙烯酰胺水凝膠為大分子物質，不吸收、不脫落、不碎裂，在彌散的環境下能很好保持水分，有較好的粘度、彈性和柔軟度，適合人體組織結構。
3.3.3 人工玻璃體
PVP 水凝膠是第一個用作病變的玻璃體替代物的合成高聚物。作為一種優異的病變玻璃體替代物，PVP水凝膠具有良好的生物相溶性和生物物理光學特性，其網狀支架對眼球內的新陳代謝成分具有良好的通透性。另外，PVP水凝膠具有粘彈性，表現出良好的內填充作用，可以封閉裂孔，展平視網膜。
3.3.4 人工軟骨
PVA 水凝膠的高含水性及其特殊的表面結構與天然軟骨組織非常相似，具有良好的生物相容性和摩擦學特性，同時該水凝膠具有類似于天然軟骨的多微孔組織，內含大量的水，是一種可滲透材料，其彈性模量和人關節軟骨相近，有望成為理想的人工軟骨材料。
3.3.5 醫用敷料
敷料的主要類型有兩種：干型，如紗布；濕型，如水凝膠。水凝膠的優點是可吸收滲液形成凝膠，且吸收滲液后的凝膠不會沾粘傷口；可加速上皮細胞生長，加速新微血管增生；隔絕細菌侵犯，抑制細菌繁殖。目前用水凝膠作創面敷料在美國、日本及歐洲一些國家已經商品化，但在國內尚屬空白。
用藻酸鈣纖維制成的水凝膠，與傷口滲液接觸后形成光滑的凝膠體，可有效清創且使傷口表面的細胞殘屑、細菌、微生物等被包裹、鎖定在凝膠體中，而且在藻酸鈣與傷口滲液中的鈉離子結合形成凝膠的同時將鈣離子釋放，傷口表面鈣離子的大量集結可加速創面止血，促進創面愈合。
當羧甲基纖維素鈉微粒與創面滲出物作用時，劇烈膨脹形成一種不與創面粘連的凝膠，該凝膠具有較強的滲液吸收能力和良好的蒸發性能，并能快速溶解焦痂，清除腐敗組織。
3.3.6 角膜接觸鏡材料
角膜接觸鏡俗稱隱形眼鏡，是一種兼具視力矯正、美容、眼睛防護和醫療作用的產品。使用α-甲基丙烯酸β-羥乙酯聚合物( PHEMA) 作為制造角膜接觸鏡的材料。用這種PHEMA 材料制造的水凝膠角膜接觸鏡配戴舒適度比較高，但含水量不高，氧氣通過性能不好，不能長時間配戴。采用親水性能更高的PVP共聚物水凝膠，作為制造角膜接觸鏡的材料，可解決上述問題。
3.3.7 組織培養
利用PNIPAM水凝膠的溫敏性可將它接枝于固體表面，通過調節溫度改變固體表面的親水性。在培養皿內壁接枝PNIPAM，用此培養皿接枝培養細胞，成活率較傳統的酶洗脫法高得多。
3.3.8 在分析和醫學診斷方面的應用
根據水凝膠的環境敏感性，可將它與生物傳感器物理元件相連，然后將生物分子固定在水凝膠表面或內部，便可得到生物傳感器，用于診斷疾病及做日常監測。例如，利用水凝膠固定抗原，可用于免疫檢測。
3.3.9 血紅蛋白氧氣載體
血紅蛋白 (Hb) 作為血液代用品，具有高效載氧功能，但天然無基質Hb溶液不能直接作為紅細胞代用品。目前血紅蛋白氧氣載體 (HBOC) 主要分為化學修飾Hb、基因重組Hb和包囊Hb。用脂質體包封Hb，易導致Hb變性，Hb微膠囊存在快速釋放的缺陷，另外，這些微膠囊沒有紅細胞那樣柔軟的外壁，也不能在網狀內皮組織系統中快速流動。用納米水凝膠微粒包封Hb，具有機械性能穩定，裝填能力高，膨脹收縮可控，質地柔軟和在網狀內皮組織系統中流動快等優點。
Jaqunda N. Patton 等報道了通過光引發聚合得到溫敏性PNIPAAM水凝膠納米粒包封牛血紅蛋白 (BHb) 作為氧氣載體，生理溫度變化可引起PNIPAAM水凝膠納米粒膨脹和收縮，對zeta電位、氧氣親和力和協同性都有影響。當溫度從40℃降至29℃時，納米粒水凝膠膨脹，減少了氧氣傳輸時的阻力。AndreF. Palmer 等將BHb與pH敏感的PAAM交聯合成HBOC。這種pH敏感的HBOC可以靶向的將高效載氧的血紅蛋白運輸到由于生理pH值下降而引發低氧狀態的組織。
3.3.10 水凝膠微透鏡
智能水凝膠微透鏡是一種新型的蛋白質檢驗方法。聚-異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸(PNIPAM-co-AAC)微凝膠與生物素偶聯制成動態可調式生物素化凝膠微透鏡。這種可調式凝膠微透鏡是通過靜電作用吸附在氨丙基三甲氧基硅烷化的玻璃基片上制得。研究者將生物素化的凝膠微透鏡與未生物素化的凝膠微透鏡相對比，發現特定的蛋白質溶液能引起生物素化的凝膠微透鏡平衡膨脹體積變化和折射率的改變，而未生物素化的凝膠微透鏡則對其不敏感。另外，這些凝膠微透鏡在受到外界刺激時 (如溫度、pH和光子流量)，其光學性質會發生相應的變化。
3.3.11 用于活性酶的固定
酶的固定化技術的發展給酶制劑的應用創造了有利條件。與自由酶相比，固定化酶的最顯著的優點是在保證酶一定活力的前提下，具有貯存穩定性高、分離回收容易、可多次重復使用、操作連續及可控、工藝簡便等一系列優點。溫度敏感性水凝膠由于其在臨界溫度附近溶脹度顯著變化的特點，使其已成為固定化酶的一種理想包埋載體。
4 展望
智能型水凝膠在許多應用方面具有很大的潛能，如pH敏感和溫度敏感水凝膠可用于靶向藥物的控制釋放，對特定分子(如葡萄糖、抗原等)響應的水凝膠，既可用于生物傳感器也可用于藥物釋放體系，光敏感型、壓力敏感型及電敏感型水凝膠也有用于藥物釋放和生物分離的潛力。
雖然從理論上來說實現這些應用是可行的，但實際應用還要求對水凝膠的性能進行很大的改進。所有這些刺激響應型水凝膠的最顯著的缺點是它們的響應速度太慢，因此制備快速響應性水凝膠是智能型水凝膠研究領域的一個重要課題。實現這一目標的最簡單的方法是制備較薄和較小的水凝膠，但這種水凝膠往往沒有足夠的機械強度以滿足實際應用。另外用于藥物載體的智能型水凝膠還要求有生物相容性和體內降解性等，選用更理想的材料設計體積小、響應快、能依據人體生理環境調節的水凝膠仍是目前面臨的一大挑戰。凝膠在體內的代謝過程比較復雜，新材料的釋藥性、安全性需全面考察，凝膠與細胞黏連、蛋白吸附、生物排異等諸多問題亟待解決。
總之，研究開發具有優異性能的智能型水凝膠是一個富有挑戰性的任務，如果能及時總結已有的成果并將其應用于未來的研究中，將低毒性、良好的生物相容性和生物降解性、優良的機械性能和環境敏感性這幾點完美結合起來，制備出新型、綠色的智能水凝膠是我們努力的研究方向。
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