生物化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用探究

吳昌鍵

（南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇南京 210000）

生物醫(yī)學(xué)是一門生物與醫(yī)學(xué)相互結(jié)合的理論與實(shí)際并重的應(yīng)用性學(xué)科。雖起步晚,但卻發(fā)展迅速，目前已成為各國競爭的主要領(lǐng)域之一。生物化學(xué)是利用現(xiàn)代化高科技技術(shù)研究生物體組成和細(xì)胞成分的一門學(xué)科，只有通過了解生物體的基本組成，才能運(yùn)用一定的生物技術(shù)解決醫(yī)學(xué)方面的問題，因此生物化學(xué)研究是生物醫(yī)學(xué)的基本理論指導(dǎo)。本文除介紹生物化學(xué)的知識外，還詳細(xì)敘述了生物化學(xué)的知識理論在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用以及運(yùn)用生物化學(xué)知識解決生物醫(yī)學(xué)問題的方法。

1 生物化學(xué)

生物化學(xué)是一門探討生物體組織結(jié)構(gòu)、成分和細(xì)胞物質(zhì)的學(xué)科，通過對生物體的具體分析檢測，了解生物的物質(zhì)組成與代謝、組成結(jié)構(gòu)和功能、繁殖遺傳等。通過對生物化學(xué)課程進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以了解到生物體含有水、蛋白質(zhì)、脂類、無機(jī)鹽及糖苷類等物質(zhì)，這些物質(zhì)通過相互作用形成了生物分子、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞組織或器官，然后再經(jīng)過神經(jīng)和組織液的作用形成一個(gè)生命體。生物體的各個(gè)部分都有其特定的生理作用，因此要深入探討其作用必須從生物化學(xué)的角度研究基本組成，從細(xì)胞到亞細(xì)胞再到生物分子間的相互關(guān)系。生物化學(xué)不僅僅是研究生物體的組成與成分，還研究生物體中的酶，因?yàn)槊甘巧矬w內(nèi)的必要成分，能夠催化生物體內(nèi)的代謝和反應(yīng)。通過學(xué)習(xí)能了解酶的成分和作用，并將酶應(yīng)用到醫(yī)學(xué)和國防等領(lǐng)域中。另外生物化學(xué)還研究生物膜及其組成，通過對生物膜的研究可以了解生物體免疫力和能量轉(zhuǎn)換等知識，并將生物膜技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)中解決一些疑難問題。激素和維生素也是生物化學(xué)研究的一部分，通過學(xué)習(xí)可以了解到激素和維生素是生物體新陳代謝的調(diào)節(jié)因素，可以將其運(yùn)用到人體免疫力的治療方面。因此，通過生物化學(xué)的學(xué)習(xí)可以了解生物體的方方面面，并能將其應(yīng)用在實(shí)際領(lǐng)域中。通常利用生物化學(xué)的知識可以解決生物醫(yī)學(xué)中的問題，故生物化學(xué)是學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)，生物醫(yī)學(xué)是生物化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用和知識延伸。

2 生物化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

生物醫(yī)學(xué)是利用生物學(xué)的技術(shù)分析生物體的病變，并針對疾病進(jìn)行治療，其研究內(nèi)容包括細(xì)胞學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)等知識。生物化學(xué)為生物醫(yī)學(xué)研究提供基本的物質(zhì)單元，比如生物化學(xué)中學(xué)習(xí)的酶可以應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)中的檢測和疾病治療中。通過具體分析生物體的基本物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成，可以為生物醫(yī)學(xué)提供解決問題的思路和方法。

2.1 酶在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

酶是在生物體活細(xì)胞中產(chǎn)生，具有高度特異性和催化活性的蛋白質(zhì)或RNA。酶是一種比較溫和的催化劑，能維持生物體新陳代謝在溫和的條件下進(jìn)行。生物體內(nèi)含有成千上萬的酶，但是每一種酶都具有其特殊用途，用于催化特定的反應(yīng)，比如蛋白酶就只能用于蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)。一旦生物體內(nèi)某一種酶發(fā)生病變或者缺損就會造成生物體機(jī)能異常，物質(zhì)代謝紊亂，可能產(chǎn)生重大疾病，因此酶與生物醫(yī)學(xué)的關(guān)系十分密切。酶在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用主要是用于疾病診斷、臨床治療和藥物生產(chǎn)。在生物技術(shù)不斷發(fā)展的今天，酶在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到了大力發(fā)展。

酶是一種具有特定催化功能的物質(zhì)，正常生物體內(nèi)的酶活性比較穩(wěn)定，含量在正常范圍內(nèi)，一旦生物體的器官和組織發(fā)生病變，具有特殊作用的酶就會進(jìn)入血液、尿液和體液內(nèi)，可以通過檢測血液或者尿液中酶的含量，來判斷生物體是否發(fā)生疾病。例如，生物體發(fā)生急性胰腺炎時(shí)，淀粉酶不能正常催化生物體代謝，就會進(jìn)入血清和尿液中，淀粉酶含量升高，此時(shí)檢測尿液和血清中的淀粉酶含量就能判斷生物是否產(chǎn)生病變；檢測胃癌時(shí)，如果僅通過檢測相關(guān)的腫瘤標(biāo)志物來診斷胃癌，其準(zhǔn)確度不高，因此在胃癌早期時(shí)，可以結(jié)合檢測血液中的PG來聯(lián)合檢測確診胃癌，提高檢測準(zhǔn)確度。此外，酶具有特異性和高效性，可以做成某些酶試紙，在診斷疾病的過程中進(jìn)行體外檢測，并通過酶產(chǎn)生的部位來推斷和檢測疾病產(chǎn)生的原因。酶除了能用于疾病診斷，還能用于治療某些疾病。目前通過在生物體中引入某種特定的酶治療疾病的方法很多，所產(chǎn)生的治療效果也很好。比如在治療血栓、心梗等疾病中，利用尿激酶、鏈激酶、纖溶酶等可以起到溶解血塊的功效，將血液中結(jié)塊的血栓溶解掉，保持血液暢通，防止血栓形成；利用溶菌酶能溶解細(xì)菌的作用，可以將其用于治療傷口感染和抗菌消炎；酶還能應(yīng)用在治療癌癥和腫瘤方面。酶不僅能用于臨床治療和判斷疾病，還因其特性可以在藥物生產(chǎn)中發(fā)揮作用。例如，利用酶動力學(xué)性質(zhì)可以將其應(yīng)用在中藥的提取和轉(zhuǎn)化中；而酶的可固化性質(zhì)和催化性能也可以用于生產(chǎn)某些手性藥物和藥物的改造。

總之，生物化學(xué)中的酶工程在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用很廣泛，可以判斷疾病和治療疾病，可以用于制造治療疾病的藥物，還能通過對病體導(dǎo)入缺少的酶保證生物體的正常生命力[1]。隨著科技發(fā)展，酶工程在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也會越來越全面。

2.2 生物膜在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

生物膜是一類含有蛋白質(zhì)和糖類物質(zhì)的磷脂雙分子層膜，其作用是在生物體內(nèi)分開細(xì)胞，同時(shí)也參與生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化和細(xì)胞之間的通訊。生物體內(nèi)除了某些病毒沒有生物膜外，其他物質(zhì)都具有生物膜。依據(jù)生物膜特性，可以將膜做成膜生物支架材料應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中的生物膜來源包括3類：天然脫細(xì)胞基質(zhì)膜、天然有機(jī)高分子膜和人工合成高分子膜。目前生物膜材料的發(fā)展與再生醫(yī)學(xué)和再生器官領(lǐng)域密切相關(guān)。

天然脫細(xì)胞基質(zhì)膜是從動物組織中提取出來的天然膜，通常被用于膜引導(dǎo)材料誘導(dǎo)組織再生領(lǐng)域，其具有多孔結(jié)構(gòu)，吸附性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于制作人工血管和人工皮膚。但天然脫細(xì)胞基質(zhì)膜存在力學(xué)性能差，其在生物體內(nèi)降解后性能不可控等缺陷，針對這種缺陷可以通過使用交聯(lián)劑改良天然膜，增強(qiáng)此類膜物質(zhì)的力學(xué)特性。天然有機(jī)高分子膜是以天然高分子材料為原料，經(jīng)過一定的技術(shù)手段處理后制備而成的天然有機(jī)高分子膜，此類膜包括蛋白質(zhì)類膜和多糖類質(zhì)膜等。蛋白質(zhì)類生物膜包括膠原膜、雞蛋膜、羊膜、玉米醇溶蛋白質(zhì)膜等。膠原膜是一類成膜性能和相容性能俱佳的細(xì)胞外基質(zhì)成分，缺點(diǎn)是生物降解性和抗拉力強(qiáng)度比較差。根據(jù)膠原膜的特性可以作為骨組織再生的引導(dǎo)膜，在生物體內(nèi)促進(jìn)骨組織的再生修復(fù)。雞蛋膜通常用作創(chuàng)傷面的敷貼，還可以通過一定的技術(shù)方法對其進(jìn)行改性形成液態(tài)化的雞蛋膜。雞蛋液態(tài)膜可以與其他生物質(zhì)膜共混制作成相容性和拉伸強(qiáng)度優(yōu)良的共混膜，還能用于改性某些生物支架材料的表面特性。羊膜是除上述兩種蛋白質(zhì)類膜外，應(yīng)用最為廣泛的一類生物蛋白質(zhì)膜。羊膜是與生物體相容性最好的一類膜，因此研究者們研究開發(fā)了人羊膜。人羊膜的物質(zhì)成分和特性與天然生物膜很類似，都含有膠原、細(xì)胞等，可以用作角膜、皮膚、血管等組織工程的修復(fù)。另外羊膜還可以和其他的組織粘合改善其抗拉能力，多應(yīng)用在修復(fù)肌腱斷裂等方面。多糖類膜是另一個(gè)天然有機(jī)高分子膜。其中最為典型的多糖類生物膜是殼聚糖膜，這種膜可以和多種生物質(zhì)膜類復(fù)合形成性能優(yōu)良的復(fù)合膜材料，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，常用作軟骨組織的修復(fù)和肌腱縫合材料。人工合成有機(jī)大分子材料膜是通過一定的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)生成的膜，其種類多、應(yīng)用面廣，但是在生物體內(nèi)降解能力差，應(yīng)用后需要取出。隨著科技發(fā)展，人工生物膜在可降解性方面取得了重大突破。聚已內(nèi)酯就是一種典型的人工生物膜，具有疏水性和高抗拉伸強(qiáng)度，可以制成絲用作人造皮膚。聚羥基丁酸人工生物膜可以用作骨組織損傷修復(fù)。總之，生物膜的種類繁多，都是通過固化成膜，利用不同的材料制作成不同的生物膜，應(yīng)用于不同領(lǐng)域。當(dāng)然在生物膜的發(fā)展過程中也存在一些問題，比如生物膜不是生物體內(nèi)原有器官，進(jìn)入生物體后適應(yīng)過程復(fù)雜，這些都需要研究人員進(jìn)一步研究，以得到更完美的生物膜[2]。

2.3 激素在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

激素是正常生物體內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的一種化學(xué)物質(zhì)，可以調(diào)節(jié)生物體的新陳代謝和生物體的生長速度，使生物體更適應(yīng)環(huán)境。激素按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類可以分為固醇、氨基酸衍生物、肽與蛋白質(zhì)以及脂肪酸衍生物4類，不同的激素具有不同的功效。雖然內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的激素量非常少，但是大量的激素聚集在一起所產(chǎn)生的作用很大。激素分泌過多就會造成內(nèi)分泌失調(diào)，皮膚長痘等情況。但是激素具有高度專一性和親和力，恰當(dāng)?shù)募に亓靠梢越鉀Q很多生物醫(yī)學(xué)問題。如原發(fā)性免疫性缺陷引起的血小板減小的紫癜就是一種自身免疫力疾病，很難通過輸入血小板和其他藥物進(jìn)行治療[3]，而使用糖皮質(zhì)激素則可以治療此種疾病，在臨床上治療效果非常顯著，可以提高人體內(nèi)的血小板，但具有依賴性。激素不僅可以治療紫癜，還可以在重癥肺炎的治療中起到輔助作用，通過對重癥肺炎患者使用激素用藥，可以降低重癥肺炎的死亡率。另外激素還可以用于治療皮膚疾病，在改善皮膚表面痤瘡、閉口粉刺等方面都具有很好的功效。雖然激素用藥在治療疾病和促進(jìn)生長方面都有比較顯著的療效，但是針對激素用藥還是具有較大的爭議。比如有人就提出激素治療可以誘發(fā)乳腺癌，雖然此爭議一直存在，但還沒有相關(guān)報(bào)道能證實(shí)這一說法。由此可見，激素能很快地改善生物體病變，緩解生物體痛苦，但是激素也具有一些潛在的危害，需要人們有針對性地使用。

3 結(jié)語

綜上所述，學(xué)習(xí)生物化學(xué)知識，可以了解生物體內(nèi)的基本特征；利用生物化學(xué)知識可以判斷和治療疾病，并可以用于某些藥品的生產(chǎn)，治療生物體相關(guān)疾病。生物化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)緊密聯(lián)系，相輔相成，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，相信在不久的將來，可以運(yùn)用生物化學(xué)知識和技術(shù)解決更多生物醫(yī)學(xué)方面的問題，同時(shí)生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展也會為研究生物化學(xué)提供必要的理論實(shí)踐。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物化學(xué)將會在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有更為廣闊的前景。