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用”。在书本上读起来，这类工作很有趣味，但在实践中，却是一种重复性极强、又很单调的工作。正是千千万万科学工作者默默无闻的工作，人们才得到了越来越多的优良菌种。
选择优良菌种还有另一种重要的办法，这就是变异。我们知道，细菌“吃”什么原料，“生产”什么产品，是由它的遗传特性决定的，也就是由带有细菌遗传特性的物质——基因来决定的。基因是一类称为脱氧核糖核酸（简称为DNA）的物质，就是它们，决定了“种瓜得瓜，种豆得豆”，决定了“老鼠生儿打地洞”。在正常的环境中，遗传基因是比较稳定的，但在特殊的环境中，如由于辐照或某些化学物质的影响，基因的结构也会发生突变。这种变异会引起细菌代谢特征的变化，这种变化，可能对人类有益，例如，增加味精发酵中谷氨酸的生成率；也可能对人类不利，例如，降低味精发酵中谷氨酸的生成率。
为了找到对人类有益的变异菌种，科学家正利用一些特殊的条件，进行细菌变异的研究，如用射线来辐照某种菌种，使其产生变异，然后再对变异后菌种的特征进行比较研究，从中选出优良的变种。这是一条漫长的不平坦之途，这其中还会有许多谜等待着科学家去破解。
生物医学材料
生物医学材料又称生物材料，其研究与开发始于本世纪30年代，在近20年内得到了飞速发展。它已被许多国家列为高技术新材料发展规划，并迅速成为竞争激烈的世界性高技术关键新材料的重要领域之一；它对于人类的健康生活和国家的经济及社会和谐发展，均具有重要意义。
生物医学材料的特点
正如建房子需要水泥和钢筋一样，当患者的组织和器官发生病变、引起损伤或衰竭需要治疗时，医生往往希望有合适的材料能够仿制或替代这些组织和器官，这类材料即是生物医学材料。确切地说，生物医学材料是一类对人体细胞、组织和器官具有增强、替代、修复和再生作用的新型功能材料。
从研究内容上看，生物医学材料研究涉及材料学、生物学、医学、药学、物理学和化学等学科。一方面，生物医学材料的发展不断地丰富和促进了这些学科的发展；另一方面，正是由于这些学科知识的横向渗透、互相借鉴并逐渐突破旧有学科的种种限制，才加速了生物材料学科的形成。
从材料种类上看，目前人类社会使用着数以亿计的各种材料，但生物医学材料只有数百种，这是因为生物医学材料有一些特殊的要求。
概括起来说，生物医学材料有三个基本要求：首先是生物相容性，即要求材料在使用期间内，同机体之间互不产生有害作用。这是生物医学材料最基本的要求，也是其区别于其他功能材料的最主要的特点。实际上，绝对意义上的生物相容性是不存在的。一方面，生命是一个封闭的自协调平衡系统，对外来异物的“入侵”有一种天然本能的免疫排斥作用；另一方面，任何材料都会在一定程度上破坏生命系统的原有平衡而引起机体的不适反应。因此，实际上的生物相容性是指材料和机体之间所能发生不良作用的程度限制在双方能够“容忍”的范围内。
其次，材料必须能够在生理环境的约束下发挥一定的生理功能，常称之为生物功能性。如人工代骨材料必须具有一定的力学性能，以保证代骨材料的承载功能。因此，人工关节的首选材料仍是高强韧性的医用金属材料。膜透析材料必须对生物分子具有选择性透析功能。人工眼角膜材料要有一定的透光性和润湿性等。
最后，材料还必须具有一定的可靠性。即材料在人体使用期间内必须确保不出问题，人体部件不能像机器一样任意拆卸检修。生物医学材料本身是为人类生命健康服务的，如果在使用期间没有绝对的可靠性，则往往会成为引狼入室的“杀手”。当然，生物材料随使用部位的不同，还有一些特殊性要求。尽管存在这些极为苛刻的限制，但经过人类数千年来不懈的努力和筛选，我们还是拥有了一定数量的生物医学材料。
生物医学材料的分类
生物医学材料的品种繁杂，临床应用的要求各种各样。从认识和管理来说，目前所使用的所有生物医学材料可按多种标准进行分类。例如，按用途可以分为牙科材料、骨科材料、心血管材料、手术缝线材料、组织粘合剂、血液代用品材料、药物或药物传递材料等；根据材料来源可以分为同种组织器官移植材料、异种器官移植材料、天然或改性生物材料、人工合成材料等；按材料在人体内使用期限和接触情况又可分为永久性（长期）植入材料和一次性医疗用品材料等。常见的分类方法是根据材料本身的性质分为医用金属材料、医用高分子材料、生物陶瓷材料和医用复合材料四大类。
医用金属材料主要适用于人体硬组织的修复和置换，有钴基合金、不锈钢、钛及钛合金、贵金属系、形状记忆合金、金属磁性材料等七大类。医用金属材料的显著特点是具有较高的强度和韧性，加工性能好，工艺成熟稳定可靠，广泛用于齿科充填、人工关节、人工心脏、磁疗、放射疗法、药物载体、生殖控制等。
生物陶瓷材料是近年来得到较快发展的一类生物材料，应用范围与医用金属材料类似。根据材料本身的性质可分为三类：一类是生物体内近于惰性的生物材料，如氧化铝（纯刚玉）陶瓷材料、碳素材料等；第二类称为生物体内可控表面活性材料，如生物玻璃陶瓷、羟基磷灰石等；第三类是生物体内可吸收的生物材料，如磷酸钙系可吸收材料、熟石膏等。生物陶瓷材料的优点是生物相容性好，同时又具有一定的强度和耐腐蚀性。但脆性和加工成型困难，仍是制约生物陶瓷广泛应用的两个最大难题。
医用高分子材料是生物材料中的最大家族。事实上，正是由于高分子科学的发展才确立了生物医学材料的学科地位。医用高分子材料，包括合成和天然高分子，品种达100多种，已被广泛应用于各种韧带、肌腱、皮肤、血管、角膜、骨和牙以及各种人工器官脏器的修复和制造。医用高分子材料所包括的范围虽然较繁杂，但大致上可归纳为5个方面：即软组织替换材料、硬组织替换材料、生物降解材料、组织工程材料（又称杂化生物材料、生物化材料或第三代生物医学材料）、药物传递系统、粘接剂和高分子药物等。
根据材料的性质分为生物降解和非生物降解材料两大类。所谓降解型高分子材料是指材料在植入体内后，可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变，最终通过体内新陈代谢分解而排出体外，如胶原、纤维素、聚氨基酸、壳聚糖及某些聚酯材料等；非降解型高分子材料则相反，可作长期植入之用，如常见的聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶、聚砜、聚丙烯酸酯（有机玻璃）等。
生物复合材料是上述三种材料任意两种以上复合而成的。生物医学材料的研究仍属于仿生学范畴。从材料科学观点来看，几乎所有的生物体组织和器官，都是由两种或两种以上材料复合而成。如骨骼和牙齿可看作是由胶原蛋白、多糖基质等天然高分子构成的连续相和弥散于其中的羟基磷灰石晶粒复合而成。皮肤、肌肉、肌腱、韧带等是由弹性硬蛋白和胶原蛋白所组成。
当然，也可根据材料行为分为近于生物惰性的、生物活性的和可生物降解的三种基本类型。前面提及的组织工程材料也可看作是一类特殊的“活”复合材料。这为将来获得真正具有“生命活力”的生物材料开辟了广阔的道路。
生物材料虽然已经在临床上得到了广泛应用，并得到了医学界、化学界、材料学界乃至经济学界人士的高度重视，但它距离人们的真正期望和要求相差甚远。因此，它仍然是一类正在高速发展的“未来材料”。
生物医学的应用历史
生物医学材料的应用历史与人类历史一样漫长。早期人类主要是利用各种天然材料或从已有的材料中寻求比较适合于人体组织的人工材料，如采用马鬃、棉花等缝合伤口，用木板、铜、铁、金等修复颅骨、牙齿，用金属丝固定断骨等。这类材料并没有明确的生物相容性、可靠性要求，所使用的材料也多由于感染、失效而被淘汰了。
进入19世纪中叶以后，由于冶金、工业和医学的进步，人们在详细分析和测定了生物体各种物质、组织和器官成分、结构和性能基础上，开始有意识地通过成分、结构模仿，或采用与人体组织的结构成分相类似材料来发展多种新型生物材料，如羟基磷灰石、胶原、生物衍生材料、多肽等。生物医学材料的应用也由于高分子学说的建立而获得较大发展。
近年来，随着世界性高技术的发展和生命科学、材料科学的进步，人们开始逐渐加深了对生物体内各种细胞、组织、生长因子、生长抑素及生命机制的了解，在此基础上建立了研制第三代具有促进人体组织器官自身修复和再生作用的生物医学复合材料新概念。这类材料一般是由具有生理“活性”的组元及具有控制培养作用的载体非“活性”组元复合而成。这可称得上是材料科学、生物技术、医学、药学等方面共同协作努力的成功典范，具有极为光明的发展前景。
生物材料研究是一项多学科交叉的课题，涉及跨学科的多门类知识，是集基础科学、工程技术、临床医学和药学于一体的学科。生物医学材料研究的最终目的是用其能够完全替代或修复人体病变、衰竭或损伤的各种组织和器官，并实现其生理功能。
生物陶瓷在医学上的妙用
一个生命垂危的心脏病患者躺在手术台上，无形灯下，医生用娴熟的手法切开了病人的胸膛，