2025年大学《应用化学》专业题库- 生物医学材料中的表面化学修饰

2025年大学《应用化学》专业题库——生物医学材料中的表面化学修饰考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分）1.下列哪一项不属于表面化学修饰的目的？A.提高材料的生物相容性B.改善材料的力学性能C.增强材料的抗菌性能D.降低材料的表面能2.表面自由能是指？A.表面层分子所具有的比体相分子更多的能量B.表面层分子所具有的比体相分子更少的能量C.体相分子所具有的能量D.液体分子所具有的能量3.下列哪种方法不属于物理气相沉积技术？A.溅射沉积B.化学气相沉积C.蒸发沉积D.喷涂沉积4.喷涂技术中，哪种方法通常用于制备厚膜？A.溅射喷涂B.热喷涂C.气相喷涂D.低温等离子体喷涂5.湿法化学修饰通常使用哪种物质来改变材料的表面性质？A.气体B.液体C.固体D.光子6.表面化学修饰层厚度通常在哪个范围？A.纳米级B.微米级C.毫米级D.厘米级7.下列哪种材料通常用于制备组织工程支架？A.金属B.合金C.塑料D.生物可降解聚合物8.血液相容性是指？A.材料与血液接触时不会引起凝血或免疫反应B.材料能够很好地支撑血液流动C.材料能够促进血液凝固D.材料能够吸收血液9.表面化学修饰技术面临的挑战之一是？A.成本过高B.环境污染C.表面均匀性差D.以上都是10.自组装技术通常用于制备哪种类型的表面修饰层？A.无机层B.有机层C.复合层D.多层结构二、填空题（每空1分，共15分）1.表面化学修饰可以通过改变材料的表面______、______和______等性质来改善其性能。2.化学气相沉积(CVD)是指在______作用下，气体原料发生化学反应并在基材表面沉积成膜的过程。3.物理气相沉积(PVD)是指利用______将物质从源区转移到基材表面并沉积成膜的过程。4.表面化学修饰可以提高生物医学材料的______、______和______等性能。5.常用的生物相容性评价方法包括______、______和______等。6.表面化学修饰技术在药物递送方面的应用主要包括______和______等。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述表面能的概念及其影响因素。2.简述化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)的主要区别。3.简述表面化学修饰在提高生物医学材料血液相容性方面的作用机制。4.简述表面化学修饰技术在组织工程中的应用前景。四、计算题（6分）假设某种材料的表面自由能为0.72J/m²，表面面积为100cm²。请计算该材料表面的总自由能。五、论述题（13分）论述表面化学修饰技术在生物医学材料领域的重要性，并举例说明其在至少三个不同领域的应用。试卷答案一、选择题1.B2.A3.B4.B5.B6.A7.D8.A9.D10.B二、填空题1.化学组成，结构，性能2.能量3.热能或物理场4.生物相容性，生物功能性，力学性能5.细胞毒性测试，血管反应测试，免疫原性测试6.控制释放速率，靶向递送三、简答题1.解析：表面能是指表面分子比内部分子具有更高的能量状态，这是因为表面分子受到的分子作用力不对称。表面能的大小受表面张力、材料种类、温度、表面缺陷等因素影响。2.解析：化学气相沉积(CVD)是利用化学反应在基材表面沉积成膜，通常需要较高的温度，沉积速率较慢，膜层均匀性好，但设备复杂，成本较高。物理气相沉积(PVD)是利用物理手段将物质从源区转移到基材表面，通常在较低温度下进行，沉积速率较快，设备相对简单，但膜层均匀性较差。3.解析：表面化学修饰可以通过改变材料的表面化学组成和物理性质，例如引入亲水性基团、降低表面能、形成抗菌层等，从而减少材料与血液接触时的激活能，抑制血小板聚集和凝血因子的激活，达到提高血液相容性的目的。4.解析：表面化学修饰可以赋予生物医学材料特定的生物功能性，例如促进细胞附着、生长和分化，引导组织再生。例如，通过表面化学修饰可以制备具有特定表面能、表面电荷、表面化学组成的组织工程支架，从而实现细胞的精确控制和组织的高效构建。四、计算题解析：表面自由能乘以表面面积即为总自由能。将单位统一为平方米，计算如下：0.72J/m²×100cm²/m²=0.72J/m²×0.01m²=0.0072J答案：0.0072J五、论述题解析：表面化学修饰技术通过改变生物医学材料的表面性质，可以显著提高其性能，拓宽其应用范围。其在生物医学材料领域的重要性体现在以下几个方面：1.提高生物相容性：通过表面化学修饰，可以降低材料的生物排斥性，提高其在体内的安全性，例如，通过表面改性降低金属植入物的腐蚀性和毒性。2.增强生物功能性：通过表面化学修饰，可以赋予材料特定的生物功能，例如，通过表面修饰可以制备具有细胞识别、信号传导、药物释放等功能的生物材料，这些材料在组织工程、药物递送、生物传感器等领域具有广泛的应用。3.改善力学性能：通过表面化学修饰，可以提高材料的耐磨性、抗疲劳性等力学性能，例如，通过表面涂层可以提高金属材料的耐腐蚀性和耐磨性。举例说明：1.在组织工程中，通过表面化学修饰可以制备具有生物活性物质的支架，例如，通过浸泡法将骨形成蛋白(BMP)负载到磷酸钙支架表面，可以促进骨细胞的附着、增殖和分化，加速骨组织的再生。2.在药物递送中，通过表面化学修饰可以制备具有靶向功能的药物载体，例如，通过在脂质体表面修饰靶向抗