神奇的生物医学工程

　　生物医学工程是生命科学、医学与现代工程科学的有机结合，是一个大跨度、多学科、深交叉的学科领域。除生物技术和医学外，生物医学工程还综合了物理、化学、电子技术和机械工程等，它的研究方式是将多种学科中的技术有机地综合在一起，用于解决人类文明发展过程中不断产生的复杂的现代医学问题。

　　半个多世纪以来，生物医学工程已经深入到人类健康与医学的各个领域，深刻地改变了医学本身，并且预示着未来医学变革的方向。生物医学工程产生了多种影像技术，包括MRI、CT、超声成像、光学成像等，它们不仅做可以进行人体组织结构研究，也可以用于功能成像，为疾病早期诊断提供了强有力的工具。分子生物学和微电子技术相结合，生产出多种多样功能的生物芯片，并创造出具有时代特征的新型诊疗技术，在基因普查、基因诊断、基因治疗中得到广泛应用。生物材料、组织工程等的快速发展产生了多种人造器官，例如人造心脏和人造骨骼。另一方面，通过组织工程手段用于胚胎干细胞的研究，也将用于生产人的多种替代器官。此外基因技术、纳米技术和化学药物工程的发展为人类提供了众多的新药物，为多种疾病提供了有效的治疗手段。不仅如此，现代医疗技术和现代通信技术以及计算机技术的结合，诞生了远程医疗技术和医疗诊疗仪器的智能化。从这个意义上看，没有生物医学工程就没有今天的现代医学。

　　未来医学模式将由治疗型向预防保健为主的模式转变，特别是随着个人健康意识增强，性能良好的便携式个人保健及健身的设备、健康自我检测医疗设备将成为家庭中新的“家电”。组织工程和生物材料科学的发展，将使得人类的大部分器官可以被替换。基因工程和靶向药物的发展将为多种遗传和顽固疾病提供强有力的治疗手段。大量的为医学创造出来的新技术、新方法、新材料、新仪器设备将推动医学向更高层次更快地发展，显著地提高了医学水平。

　　北大生物医学工程系——培养未来的领军人才的摇篮

　　北京大学工学院生物医学工程系成立于2005年，是新的工学院的重要组成部分。几年来，我系在研究和教学方面取得了重要的进展。科研上先后承担了国家重点基础研究发展计划(973)、国家高技术研究发展计划(863)、国家自然科学基金、国际合作项目等一大批科研项目，科研总量逐年增长，并通过多样的校内外合作实现产学研结合。我系已拥有一支朝气蓬勃的优秀中青年师资队伍，其中教授5人，副教授4人，特聘研究员5人，全部具有海外留学经历。他们活跃在科研与教学第一线，开展国际前沿领域的科研工作。我们的主要研究方向包括生物材料和组织工程、生物力学、生物医学信息学、医学装置、生物医学成像、神经医学工程和健康医学工程。

　　我系与美国佐治亚理工大学、约翰霍普金斯大学、麻省理工学院、哈佛大学等国际著名院校建立了良好的教学和科研合作关系。其中，我系与美国佐治亚理工大学、埃默里大学在Coulter种子基金的支持下进行了生物医学工程领域内不同研究方向的合作，并建立了全国首个由国务院学位办正式审批通过的联合博士学位项目，目前已招收两届来自中美两地共30名博士生。

　　为了满足新世纪现代医学和医疗设备产业发展对生物医学工程人才的更高需求，培养未来生物医学工程领域的领军人才，同时也为了更好地发挥北京大学研究型、综合性大学的优势，北京大学生物医学工程系自2010年起正式招收本科生，并启动了本科生教学培养的一系列工作。本专业注重“强化基础、重视素质、追求创新”，致力于培养具有扎实的理论基础和专业知识、良好的综合能力和创新意识的生物医学工程领域的高素质、引领性的复合型人才。毕业生受到自然科学、工程科学与生物、医学领域的跨学科训练，具备全面的文化素质、合理的知识结构、良好的国际化视野和较强的国际竞争力，能够运用理论分析、实验研究和工程设计等手段解决生物医学工程领域的相关问题。毕业生能继续攻读生物医学工程及相关交叉学科的研究生学位，也可直接进入生物医学工程相关的工程技术、产业或管理部门从事应用研究、技术开发或管理工作。

　　先进材料与纳米技术

　　材料是对人类社会、经济和科学活动影响面大、带动作用强的基础领域。人类所使用的材料随时代不同而不同，所以材料也被称为人类文明的尺度。新材料、信息技术和生命科学被认为是现代文明的三大支柱。

　　《Materials Today》杂志2007年底评选出材料科学领域在过去50年间的十大进展。其中一些科研发现改变了该领域的研究方向，另外一些则为材料科学领域提供了新的机会和研究方向，依次为《国际半导体技术蓝图》、扫描式探针显微镜、巨磁电阻效应、半导体激光器和发光二极管、美国国家纳米技术计划、碳纤维强化塑料、锂离子电池材料、碳纳米管、软刻蚀、超材料。

　　先进材料一是指新出现的或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；二是指在传统材料基础上通过新技术(工艺、装备)处理所获得的性能明显提高或产生了新功能的材料。一般认为能够满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。同传统材料一样，先进材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套。当前先进材料的热点主要包括纳米材料、新能源材料、生物医用材料、复合材料、高性能结构材料等。

　　据保守估算，世界上各种新材料市场规模每年已逾4000多亿元，由新材料研究生产的新技术和由新技术制成的新产品则有更大市场。美国、日本、欧盟是世界新材料生产的主要国家和地区， 在加强对量大面广的传统材料改造的同时， 高度重视新材料产业发展。各国政府、部门相继制定了推动新材料产业和科技发展的相关计划， 如美国的“ 国家纳米计划” 、“ 光电子计划” 、“ 太阳能电池光伏发电计划” 、“ 下一代照明光源计划” 、“ 先进汽车材料计划”等，日本的“ 纳米材料计划” 、“ 世纪之光计划” ，德国的“ 世纪新材料计划”，欧盟的“ 纳米计划” 等。

　　北京大学在材料科学方面的研究涉及工学院、化学学院、物理学院、信息科学学院、环境学院、地空学院和药学院等，为了满足社会对先进材料科学和技术人才的需求，实现我国在先进材料和纳米技术等前沿领域的突破，培养高层次的创新人才，北京大学于2006年在工学院成立了先进材料与纳米技术系，设立了材料科学与工程本科专业以及先进材料与力学的博士专业， 为国家培养具有坚实理科背景和工程技术能力的创新性人才。

　　微小尺度的纳米材料

　　纳米材料是指由尺寸小于100nm( 0.1~100nm) 的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。由于纳米材料表现出特异的光、电、磁、热、力学、机械等性能， 纳米技术迅速渗透到材料的各个领域，成为当前世界科学研究的热点。

　　低炭需求下的新能源材料

　　新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。

　　关爱人类健康的生物医用材料

　　生物医用材料是一类用于诊断、治疗或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，是材料科学技术中的一个正在发展的新领域，不仅技术含量和经济价值高，而且与患者生命和健康密切相关。生物医用材料按材料组成和性质分为医用金属材料、医用高分子材料、生物陶瓷材料和生物医学复合材料等。

　　多功能的复合材料

　　复合材料按用途主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。结构材料通常按基体的不同分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料和水泥基复合材料等。功能材料是指除力学性能以外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料。包括压电、导电、雷达隐身、永磁、光致变色、吸声、阻燃、生物自吸收等种类繁多的复合材料，具有广阔的发展前途。

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