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海洋生物材料 版權信息
- ISBN：9787030736857
- 條形碼：9787030736857 ; 978-7-03-073685-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
海洋生物材料 內容簡介
本書為“生物材料科學與工程叢書”之一。海洋生物材料主要來源于海洋動物、海洋植物和海洋微生物，其化學組成主要為多糖、蛋白質、脂類和無機鹽類。浩瀚的海洋生活著20余萬種大小不同、形態各異的生物，是開發利用海洋資源的巨大寶庫，必將成為生物醫用材料的重要源泉。本書將主要介紹海洋多糖、蛋白質、脂類和無機鹽類在生物醫用領域的研究與應用，主要包括海洋生物材料的生物學活性，甲殼素及其衍生物，海藻酸鹽及其衍生物、海洋膠原及其衍生物、瓊脂糖及其衍生物、珊瑚、貝殼等在醫療器械、人工器官、組織工程、組織修復、藥物載體等領域的應用及其相關的探索性研究成果。
海洋生物材料 目錄
目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 海洋資源及其利用 1
1.2 源自海洋的海洋材料 2
1.2.1 海洋礦物質材料 3
1.2.2 海洋生物質材料 4
1.3 用于海洋開發的海洋材料 5
1.3.1 海洋環境材料 6
1.3.2 海洋安全材料 6
1.3.3 海洋防護材料 6
1.3.4 海洋監測材料 6
1.4 海洋生物材料 7
1.4.1 海洋生物材料的概念 7
1.4.2 海洋生物材料的類型 7
1.4.3 海洋生物材料的生物活性 9
1.4.4 海洋生物材料的安全性 9
1.4.5 海洋生物材料的生物相容性 10
1.4.6 海洋生物材料的功能性 10
1.4.7 海洋生物材料的產業化現狀 11
1.5 幾種常見的海洋生物材料 12
1.5.1 甲殼素及其衍生物 12
1.5.2 海藻多糖 13
1.5.3 海洋動物多糖 14
1.5.4 蛋白質和脂類 14
1.6 海洋生物材料制品及應用 14
1.6.1 海洋生物材料的設計和生產要求 15
1.6.2 感染和微生物污染的防止 15
1.6.3 海洋生物材料及制品的質量控制 16
1.7 海洋生物材料研發新進展 17
1.7.1 海洋生物材料在骨組織工程中的應用 17
1.7.2 海洋生物材料在心血管移植中的應用 19
1.7.3 海洋生物材料基皮膚替代品 20
1.7.4 海洋生物材料在肝組織修復中的應用 22
參考文獻 24
第2章 海洋生物材料的生物學活性 27
2.1 簡介 27
2.2 海洋生物材料的促組織修復活性 27
2.3 海洋生物材料的血液接觸活性 30
2.3.1 抗凝血性能 30
2.3.2 促凝血性能 32
2.4 海洋生物材料的免疫調節活性 33
2.4.1 促炎活性 35
2.4.2 抗炎活性 36
2.5 海洋生物材料的抗菌和抗病毒活性 38
2.5.1 抗菌活性 38
2.5.2 抗病毒活性 40
2.6 其他生物學活性 43
2.6.1 抗腫瘤活性 43
2.6.2 抗氧化活性 44
2.6.3 抗脂質過氧化作用 46
2.6.4 生物礦化活性 47
參考文獻 48
第3章 甲殼素及其衍生物 52
3.1 甲殼素及其衍生物簡介 52
3.2 甲殼素及其衍生物的制備 53
3.2.1 甲殼素脫乙； 53
3.2.2 源于甲殼素的單糖的制備 54
3.2.3 源于殼聚糖的寡糖的制備 54
3.2.4 羧基化反應 56
3.2.5 羥基化反應 56
3.2.6 ；磻 57
3.2.7 烷基化反應 58
3.2.8 酯化反應 59
3.3 甲殼素及其衍生物的生物相容性及其評價 61
3.3.1 甲殼素、殼聚糖的生物相容性 61
3.3.2 甲殼素、殼聚糖衍生物的生物相容性 62
3.3.3 甲殼素、殼聚糖與其他材料共混及復合材料的生物相容性 63
3.4 甲殼素及其衍生物在硬組織修復中的應用 64
3.4.1 在骨水泥中的應用 65
3.4.2 在骨組織工程支架中的應用 65
3.4.3 在口腔頜面部骨修復中的應用 67
3.4.4 在顱腦外科修復中的應用 69
3.5 甲殼素及其衍生物在軟組織修復中的應用 69
3.5.1 在止血材料中的應用 70
3.5.2 在愈合材料中的應用 71
3.5.3 在人工血管材料中的應用 72
3.5.4 在神經導管材料中的應用 73
3.6 甲殼素及其衍生物在藥物載體中的應用 74
3.6.1 殼聚糖微球 74
3.6.2 殼聚糖片 75
3.6.3 殼聚糖納米粒子 75
3.6.4 殼聚糖薄膜 76
3.6.5 殼聚糖水凝膠 76
3.6.6 基于殼聚糖的納米復合材料 77
參考文獻 78
第4章 海藻酸鹽及其衍生物 83
4.1 海藻酸鹽及其衍生物簡介 83
4.1.1 海藻酸鹽的基本性質 83
4.1.2 M、G分布對海藻酸鹽凝膠性能的影響 84
4.1.3 海藻酸鹽凝膠的結構與性能 87
4.1.4 海藻酸鹽及其衍生物的應用 89
4.2 海藻酸鹽及其衍生物的制備 90
4.2.1 海藻酸鹽的化學修飾位點 91
4.2.2 海藻酸鹽的化學修飾基團 93
4.2.3 提高海藻酸鹽凝膠強度和穩定性的修飾 97
4.2.4 賦予生物學功能的修飾 102
4.3 海藻酸鹽及其衍生物組織工程產品的制備與標準 107
4.3.1 組織工程用海藻酸鹽的制備工藝 107
4.3.2 海藻酸鹽的體內降解 111
4.3.3 組織工程用海藻酸鹽的相關標準 112
4.4 海藻酸鹽及其衍生物在硬組織修復中的應用 116
4.4.1 骨組織修復中的應用 116
4.4.2 軟骨組織修復中的應用 117
4.4.3 骨黏合劑中的應用 121
4.5 海藻酸鹽及其衍生物在軟組織修復中的應用 123
4.5.1 皮膚修復的應用 124
4.5.2 血管組織工程支架材料 125
4.5.3 肌肉組織工程支架材料 126
4.5.4 神經組織工程支架材料 127
4.5.5 肝胰組織工程支架材料 127
4.5.6 治療壓力性尿失禁的軟組織增強材料 127
4.6 海藻酸鹽及其衍生物在藥物載體中的應用 128
4.6.1 低分子量藥物緩釋載體 129
4.6.2 蛋白多肽類大分子緩釋載體 130
4.6.3 透皮制劑 132
4.6.4 介入栓塞劑 132
4.6.5 基于細胞的藥物遞送載體 138
參考文獻 141
第5章 海洋膠原及其衍生物 144
5.1 海洋膠原及其衍生物簡介 144
5.1.1 分類與界定 145
5.1.2 結構基礎 147
5.1.3 結構與來源的相關性 150
5.1.4 理化性質 154
5.1.5 生物學功能 157
5.1.6 與陸地膠原的差異性 159
5.2 海洋膠原及其衍生物的制備與純化 165
5.2.1 制備工藝概述 166
5.2.2 純化工藝概述 169
5.2.3 除熱原工藝概述 171
5.2.4 Ⅰ型海洋膠原制備 172
5.2.5 Ⅰ型海洋明膠制備 174
5.3 海洋膠原及其衍生物的生物安全性及其評價 176
5.3.1 細胞毒性試驗 178
5.3.2 急性全身毒性試驗 178
5.3.3 抗原性試驗 179
5.3.4 皮內刺激試驗 180
5.3.5 體內植入試驗 181
5.3.6 熱原試驗 182
5.3.7 溶血試驗 183
5.3.8 過敏試驗 184
5.4 海洋膠原及其衍生物在組織修復中的應用 187
5.4.1 傷口護理 188
5.4.2 組織再生修復 194
5.5 海洋膠原及其衍生物在藥物載體中的應用 202
5.5.1 抗菌/消炎類藥物 202
5.5.2 生長因子 204
5.5.3 生物活性因子 204
5.5.4 抗腫瘤藥物 205
參考文獻 205
第6章 瓊脂糖及其衍生物 210
6.1 大型海藻多糖 210
6.2 瓊脂糖的結構、性能與應用 212
6.3 降解瓊脂糖及其醫學應用 214
6.3.1 低聚瓊脂糖 214
6.3.2 瓊脂寡糖 216
6.4 瓊脂糖乙酸酯及其醫學應用 221
6.4.1 瓊脂糖乙酸酯的制備、結構與性能 222
6.4.2 瓊脂糖乙酸酯的醫學應用 223
6.5 瓊脂糖接枝改性及其醫學應用 225
6.5.1 瓊脂糖接枝透明質酸 225
6.5.2 瓊脂糖接枝明膠 228
6.5.3 瓊脂糖-聚乙烯亞胺-透明質酸共聚物 232
6.5.4 瓊脂糖接枝多巴胺 238
6.5.5 胺化瓊脂糖 240
6.6 其他瓊脂糖基生物材料 244
參考文獻 246
第7章 海洋無機生物材料 249
7.1 海洋無機生物材料簡介 249
7.1.1 海水成分對海洋生物無機礦化的影響 249
7.1.2 海洋無機生物材料分類 250
7.1.3 海洋無機生物材料的生物應用 255
7.2 海洋無機生物材料的晶體結構 257
7.2.1 羥基磷灰石 258
7.2.2 碳酸鈣 260
7.2.3 硅基海洋礦物 263
7.2.4 海洋無機礦物晶生長基礎 266
7.3 海洋無機生物材料的生物學性能 272
7.3.1 生物相容性定義及分類 272
7.3.2 海洋無機生物材料的血液反應 272
7.3.3 海洋無機生物材料的生物學反應 274
7.3.4 海洋無機生物材料的材料反應 275
7.4 珊瑚材料的分類、性能與用途 276
7.4.1 珊瑚材料的分類 276
7.4.2 珊瑚材料的理化性能 281
7.4.3 珊瑚材料的生物學性能 283
7.4.4 珊瑚材料的加工 284
7.4.5 珊瑚材料的生物醫學應用 284
7.5 海洋貝殼無機材料的性能與用途 287
7.5.1 海洋貝殼的結構特征 287
7.5.2 海洋貝殼無機材料的理化、生物學性能 293
7.5.3 海洋貝殼無機材料的應用 293
7.6 其他海洋無機生物材料 297
7.6.1 二氧化硅基硅藻硅質殼的理化性能及生物材料學研究 297
7.6.2 碳酸鈣基卵殼和珍珠的理化性能及生物材料學研究 302
7.6.3 磷酸鈣基鯨齒的理化性能及生物材料學研究 308
參考文獻 313
關鍵詞索引 320
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 海洋資源及其利用 1
1.2 源自海洋的海洋材料 2
1.2.1 海洋礦物質材料 3
1.2.2 海洋生物質材料 4
1.3 用于海洋開發的海洋材料 5
1.3.1 海洋環境材料 6
1.3.2 海洋安全材料 6
1.3.3 海洋防護材料 6
1.3.4 海洋監測材料 6
1.4 海洋生物材料 7
1.4.1 海洋生物材料的概念 7
1.4.2 海洋生物材料的類型 7
1.4.3 海洋生物材料的生物活性 9
1.4.4 海洋生物材料的安全性 9
1.4.5 海洋生物材料的生物相容性 10
1.4.6 海洋生物材料的功能性 10
1.4.7 海洋生物材料的產業化現狀 11
1.5 幾種常見的海洋生物材料 12
1.5.1 甲殼素及其衍生物 12
1.5.2 海藻多糖 13
1.5.3 海洋動物多糖 14
1.5.4 蛋白質和脂類 14
1.6 海洋生物材料制品及應用 14
1.6.1 海洋生物材料的設計和生產要求 15
1.6.2 感染和微生物污染的防止 15
1.6.3 海洋生物材料及制品的質量控制 16
1.7 海洋生物材料研發新進展 17
1.7.1 海洋生物材料在骨組織工程中的應用 17
1.7.2 海洋生物材料在心血管移植中的應用 19
1.7.3 海洋生物材料基皮膚替代品 20
1.7.4 海洋生物材料在肝組織修復中的應用 22
參考文獻 24
第2章 海洋生物材料的生物學活性 27
2.1 簡介 27
2.2 海洋生物材料的促組織修復活性 27
2.3 海洋生物材料的血液接觸活性 30
2.3.1 抗凝血性能 30
2.3.2 促凝血性能 32
2.4 海洋生物材料的免疫調節活性 33
2.4.1 促炎活性 35
2.4.2 抗炎活性 36
2.5 海洋生物材料的抗菌和抗病毒活性 38
2.5.1 抗菌活性 38
2.5.2 抗病毒活性 40
2.6 其他生物學活性 43
2.6.1 抗腫瘤活性 43
2.6.2 抗氧化活性 44
2.6.3 抗脂質過氧化作用 46
2.6.4 生物礦化活性 47
參考文獻 48
第3章 甲殼素及其衍生物 52
3.1 甲殼素及其衍生物簡介 52
3.2 甲殼素及其衍生物的制備 53
3.2.1 甲殼素脫乙； 53
3.2.2 源于甲殼素的單糖的制備 54
3.2.3 源于殼聚糖的寡糖的制備 54
3.2.4 羧基化反應 56
3.2.5 羥基化反應 56
3.2.6 ；磻 57
3.2.7 烷基化反應 58
3.2.8 酯化反應 59
3.3 甲殼素及其衍生物的生物相容性及其評價 61
3.3.1 甲殼素、殼聚糖的生物相容性 61
3.3.2 甲殼素、殼聚糖衍生物的生物相容性 62
3.3.3 甲殼素、殼聚糖與其他材料共混及復合材料的生物相容性 63
3.4 甲殼素及其衍生物在硬組織修復中的應用 64
3.4.1 在骨水泥中的應用 65
3.4.2 在骨組織工程支架中的應用 65
3.4.3 在口腔頜面部骨修復中的應用 67
3.4.4 在顱腦外科修復中的應用 69
3.5 甲殼素及其衍生物在軟組織修復中的應用 69
3.5.1 在止血材料中的應用 70
3.5.2 在愈合材料中的應用 71
3.5.3 在人工血管材料中的應用 72
3.5.4 在神經導管材料中的應用 73
3.6 甲殼素及其衍生物在藥物載體中的應用 74
3.6.1 殼聚糖微球 74
3.6.2 殼聚糖片 75
3.6.3 殼聚糖納米粒子 75
3.6.4 殼聚糖薄膜 76
3.6.5 殼聚糖水凝膠 76
3.6.6 基于殼聚糖的納米復合材料 77
參考文獻 78
第4章 海藻酸鹽及其衍生物 83
4.1 海藻酸鹽及其衍生物簡介 83
4.1.1 海藻酸鹽的基本性質 83
4.1.2 M、G分布對海藻酸鹽凝膠性能的影響 84
4.1.3 海藻酸鹽凝膠的結構與性能 87
4.1.4 海藻酸鹽及其衍生物的應用 89
4.2 海藻酸鹽及其衍生物的制備 90
4.2.1 海藻酸鹽的化學修飾位點 91
4.2.2 海藻酸鹽的化學修飾基團 93
4.2.3 提高海藻酸鹽凝膠強度和穩定性的修飾 97
4.2.4 賦予生物學功能的修飾 102
4.3 海藻酸鹽及其衍生物組織工程產品的制備與標準 107
4.3.1 組織工程用海藻酸鹽的制備工藝 107
4.3.2 海藻酸鹽的體內降解 111
4.3.3 組織工程用海藻酸鹽的相關標準 112
4.4 海藻酸鹽及其衍生物在硬組織修復中的應用 116
4.4.1 骨組織修復中的應用 116
4.4.2 軟骨組織修復中的應用 117
4.4.3 骨黏合劑中的應用 121
4.5 海藻酸鹽及其衍生物在軟組織修復中的應用 123
4.5.1 皮膚修復的應用 124
4.5.2 血管組織工程支架材料 125
4.5.3 肌肉組織工程支架材料 126
4.5.4 神經組織工程支架材料 127
4.5.5 肝胰組織工程支架材料 127
4.5.6 治療壓力性尿失禁的軟組織增強材料 127
4.6 海藻酸鹽及其衍生物在藥物載體中的應用 128
4.6.1 低分子量藥物緩釋載體 129
4.6.2 蛋白多肽類大分子緩釋載體 130
4.6.3 透皮制劑 132
4.6.4 介入栓塞劑 132
4.6.5 基于細胞的藥物遞送載體 138
參考文獻 141
第5章 海洋膠原及其衍生物 144
5.1 海洋膠原及其衍生物簡介 144
5.1.1 分類與界定 145
5.1.2 結構基礎 147
5.1.3 結構與來源的相關性 150
5.1.4 理化性質 154
5.1.5 生物學功能 157
5.1.6 與陸地膠原的差異性 159
5.2 海洋膠原及其衍生物的制備與純化 165
5.2.1 制備工藝概述 166
5.2.2 純化工藝概述 169
5.2.3 除熱原工藝概述 171
5.2.4 Ⅰ型海洋膠原制備 172
5.2.5 Ⅰ型海洋明膠制備 174
5.3 海洋膠原及其衍生物的生物安全性及其評價 176
5.3.1 細胞毒性試驗 178
5.3.2 急性全身毒性試驗 178
5.3.3 抗原性試驗 179
5.3.4 皮內刺激試驗 180
5.3.5 體內植入試驗 181
5.3.6 熱原試驗 182
5.3.7 溶血試驗 183
5.3.8 過敏試驗 184
5.4 海洋膠原及其衍生物在組織修復中的應用 187
5.4.1 傷口護理 188
5.4.2 組織再生修復 194
5.5 海洋膠原及其衍生物在藥物載體中的應用 202
5.5.1 抗菌/消炎類藥物 202
5.5.2 生長因子 204
5.5.3 生物活性因子 204
5.5.4 抗腫瘤藥物 205
參考文獻 205
第6章 瓊脂糖及其衍生物 210
6.1 大型海藻多糖 210
6.2 瓊脂糖的結構、性能與應用 212
6.3 降解瓊脂糖及其醫學應用 214
6.3.1 低聚瓊脂糖 214
6.3.2 瓊脂寡糖 216
6.4 瓊脂糖乙酸酯及其醫學應用 221
6.4.1 瓊脂糖乙酸酯的制備、結構與性能 222
6.4.2 瓊脂糖乙酸酯的醫學應用 223
6.5 瓊脂糖接枝改性及其醫學應用 225
6.5.1 瓊脂糖接枝透明質酸 225
6.5.2 瓊脂糖接枝明膠 228
6.5.3 瓊脂糖-聚乙烯亞胺-透明質酸共聚物 232
6.5.4 瓊脂糖接枝多巴胺 238
6.5.5 胺化瓊脂糖 240
6.6 其他瓊脂糖基生物材料 244
參考文獻 246
第7章 海洋無機生物材料 249
7.1 海洋無機生物材料簡介 249
7.1.1 海水成分對海洋生物無機礦化的影響 249
7.1.2 海洋無機生物材料分類 250
7.1.3 海洋無機生物材料的生物應用 255
7.2 海洋無機生物材料的晶體結構 257
7.2.1 羥基磷灰石 258
7.2.2 碳酸鈣 260
7.2.3 硅基海洋礦物 263
7.2.4 海洋無機礦物晶生長基礎 266
7.3 海洋無機生物材料的生物學性能 272
7.3.1 生物相容性定義及分類 272
7.3.2 海洋無機生物材料的血液反應 272
7.3.3 海洋無機生物材料的生物學反應 274
7.3.4 海洋無機生物材料的材料反應 275
7.4 珊瑚材料的分類、性能與用途 276
7.4.1 珊瑚材料的分類 276
7.4.2 珊瑚材料的理化性能 281
7.4.3 珊瑚材料的生物學性能 283
7.4.4 珊瑚材料的加工 284
7.4.5 珊瑚材料的生物醫學應用 284
7.5 海洋貝殼無機材料的性能與用途 287
7.5.1 海洋貝殼的結構特征 287
7.5.2 海洋貝殼無機材料的理化、生物學性能 293
7.5.3 海洋貝殼無機材料的應用 293
7.6 其他海洋無機生物材料 297
7.6.1 二氧化硅基硅藻硅質殼的理化性能及生物材料學研究 297
7.6.2 碳酸鈣基卵殼和珍珠的理化性能及生物材料學研究 302
7.6.3 磷酸鈣基鯨齒的理化性能及生物材料學研究 308
參考文獻 313
關鍵詞索引 320
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海洋生物材料 節選
第1章 緒論 1.1 海洋資源及其利用 海洋資源是指海洋中的生產資料和生活資料的天然來源，不僅是人類食物不可或缺的來源，也是人類生產資料的豐富資源，如海域具有豐富的油氣及礦產資源，且比陸域豐富得多。海洋資源可分為水體資源和非水體資源，水體資源一般是指與海水有著直接關系的物質和能量資源，包括化學資源、生物（水產）資源和動力資源等。非水體資源一般是指水體之外的資源，如港灣、海洋交通運輸、水產加工、海上風能、海底地熱、海洋旅游、海洋空間等都被視為海洋資源。海洋生物材料基本來源于海洋中的水體資源。 海洋化學資源包括海水化學資源和海洋礦物資源。海水化學資源主要涉及氯、鈉、鎂、鉀、硫、鈣、溴、碳、鍶、硼和氟等元素，占海水中溶解物質總量的99.8%以上，可提取的化學物質達50多種。海洋礦物資源是海濱、淺海、深海、盆地和洋中脊底部的各類礦產資源的總稱。礦物資源包括主要來源于陸上的巖礦碎屑，經河流、海水海流與潮汐、冰川和風的搬運與分選，*后在海濱或陸架區沉積富集而成的砂礦資源，以及經化學、生物和熱液作用等在海底自生礦產。還有一部分是海底固結巖中的礦產，大多屬于陸上礦床向海下的延伸部分。 海洋生物（水產）資源主要是海洋中蘊藏的經濟動物和植物，是有生命、能自行不斷更新的海洋資源，主要分為軟體動物資源、魚類資源、甲殼動物資源、哺乳類動物、海洋植物等，是海洋藥物與海洋生物材料的主要來源。中國近海海洋生物物種繁多，達21000種以上。海洋生物種類以暖溫性種類為主，其次有暖水性和冷溫性及少數冷水性種類。 海洋動力資源主要指海水運動過程中產生的潮汐能、波浪能、海流能以及海水由溫差和鹽度差而引起的溫差能與鹽差能等。 海洋約占地球表面積的71%，生物種類繁多，資源量大，具有為人類提供食物、藥物和其他材料的巨大潛力。我國雖是海洋大國，但海洋資源的開發利用仍以傳統海洋作業為主，80%以上是旅游、交通運輸和海洋漁業（圖1.1）。 圖1.1 我國海洋資源利用現狀示意圖 因存在四舍五入，圖中數據加和不為100% 人類為了滿足生產和生活的需要，在海上、海中和海底空間發展交通、生產、軍事和其他用途的活動，這些統稱為人類對海洋空間的生產活動！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》提出，要拓展藍色經濟空間，發展海洋經濟，科學開發海洋資源，建設海洋強國。海洋經濟已成為拉動國民經濟發展的有力引擎。依據國家海洋發展戰略，海洋經濟的重要領域之一是海洋醫藥，海洋生物材料及其制品是海洋醫藥的重點方向。隨著海洋經濟的發展，國際上有關海洋醫藥，尤其是海洋生物材料的研究日新月異，發展十分迅速。我國從事海洋生物材料研究與開發的人員和企業越來越多，研發內容大多應用了海洋物質作為基質材料、改性材料和生物活性物質，其中不少專家學者是以海洋物質作為主要研究方向。 本章簡單介紹海洋資源及其利用現狀，海洋材料的概念及其分類，重點介紹海洋生物材料的基本概念、分類以及海洋生物材料的生物活性及其安全性，為讀者深入了解海洋生物材料奠定基礎。 1.2 源自海洋的海洋材料 海洋材料是指從海洋中能提取的材料和專門用于海洋開發的各類特殊材料，前者屬于天然材料，后者大多是人工合成材料。源自海洋的材料主要包括礦物質材料和生物質材料；而用于海洋開發的材料則主要有海洋環境材料、海洋安全材料、海洋防護材料和海洋監測材料等。 1.2.1 海洋礦物質材料 海洋中不僅蘊藏著豐富的人類生存必需的生物資源，而且存在著豐富的海洋材料的基本原料—礦產資源。海洋天然材料主要來自海洋礦產資源，包括海底礦產資源和海水中礦產資源，一般僅指海底礦產資源。近年來，隨著陸地礦產資源的不斷減少，礦產資源開發正逐步向海洋邁進。 海洋礦物是海底沉積物和海底巖層中礦產的統稱。在濱海的表層沉積礦產中有各種金屬砂礦和非金屬材料；在陸架區有海綠石、磷灰石等礦產和建筑材料；在深海區有錳結核和多金屬軟泥。海底巖層中的礦產主要有鐵、煤、硫等，主要分布在大陸架。迄今，在淺海區發現和開采的礦產已達數十種。 眾所周知，隨著世界工業和經濟的高速發展，礦產資源消耗量急劇增加，陸地礦產資源在全球范圍內日趨短缺、枯竭。隨著陸地礦產資源逐漸減少，人類唯有把約占地球表面積71%的海洋作為未來的礦產來源。目前，在海洋礦產資源開發中，*有經濟意義、*具發展前景和技術含量*高的是海洋油氣資源與大洋錳結核礦物資源的開發。 海底礦產資源極為豐富，如海灘中的砂礦、磷鈣石和海綠石，深海底的錳結核、多金屬軟泥以及基巖中的礦脈等。海底錳結核是著名的深海礦產，含錳、鐵、鎳、鈷等20多種元素，經濟價值很大。海底多金屬軟泥是在海底覆蓋著的一層紅棕色沉積物，含有硅、氧化鋁、氧化鐵、錳、鎳、鈷、銅、釩、鉛、鋅、銀、金等，不僅具有潛在的經濟意義，也具有重要的科學研究價值。世界上海底煤礦開采早在16世紀就開始了，濱海砂礦已進行了工業規模的開采，其他礦產尚處于勘查研究和試驗性開采階段。1982年通過的《聯合國海洋法公約》中規定：國際海底區域（國家管轄范圍以外的大洋底部）及其資源是人類共同繼承的財產。目前，我國開發的海洋礦產資源主要包括海洋石油、天然氣、濱海砂礦等，其中渤海油田的油氣產量成為我國油氣增長的主體。 濱海砂礦資源主要分為金屬和非金屬重礦物砂礦、砂礫石集料、工業砂、貝殼等幾種類型。我國目前已探明具有工業儲量的濱海砂礦礦種有鈦鐵礦、金紅石、磷鐵礦、獨居石、磁鐵礦、錫砂礦、鉻鐵礦、鉭鐵礦、砂金、貝殼等。經過多年的海洋調查，我國在南海海底發現了富鈷結殼和錳結核礦，在東海發現了高品位的硫化熱液礦床等。近年來，一種外形似冰卻可燃燒的天然氣水合物—“可燃冰”被認為有可能成為人類未來高效的新能源？扇急翘烊粴猓ㄖ饕煞质羌淄椋┍话M水分子中，在海底低溫與高壓下形成的透明結晶體。廣州海洋地質調查局海洋資源調查結果顯示，我國南海北部天然氣水合物資源具有巨大的能源潛力。海底熱液產物—熱液硫化物，富含多種金屬元素，是極具開發前景的潛在資源。熱液活動區生物群奇異的生命表現，改變了人們對傳統極端環境下無生命存在的認識，豐富了深海生物基因庫，在工業、醫藥、環保等領域有廣泛的應用前景。 海洋無機鹽晶須材料具有優良的耐高溫、耐腐蝕性能，良好的機械強度、電絕緣性，高彈性模量、硬度，作為塑料、金屬和陶瓷的改性與增強材料時，顯示出極佳的物理、化學性能和優異的機械性能，因此應積極面向海洋開發豐富的無機鹽晶須材料。 錳結核是錳與鐵的球狀結核塊，小如豌豆，大似馬鈴薯，尺寸一般小于20cm，個別的則達1m以上，是目前發現的*重要的潛在海底多金屬礦產資源。錳結核屬于自生礦物，每年還在不斷增加，現已在很多地方進行勘探、試采和冶煉試驗，力求發揮其巨大的經濟效益。錳結核的資源儲量巨大，估計全球的資源儲量約為230億噸，在太平洋的分布面積為1800萬km2。如果每年從太平洋獲取100萬噸錳結核，便可提供世界所需錳礦的10%～12%以及鈷礦的2%～15%。 石油和天然氣是兩種在成因和組成上都很相近的有機礦產，由復雜的碳氫化合物組成，化學成分主要是烷烴、環烷烴和芳香烴等。據不完全統計，世界陸架區含油氣盆地面積達1500萬km2，已發現800多個含油氣盆地和1600多個油氣田，石油地質儲量達1450億噸，天然氣地質儲量達140萬億m3。 1.2.2 海洋生物質材料 按照生物系統分類，海洋生物資源可以分為海洋植物資源、海洋動物資源和海洋細菌與真菌三大類，迄今發現的海洋生物已經有30多個門類、約21萬種。按照利用類型不同可以將海洋生物資源劃分為水產資源、藥用資源、工業資源、觀賞資源等。按照海洋生物的生活范圍可以將海洋生物劃分為海洋浮游生物、海洋游泳生物以及海洋底棲生物等。海洋動物現知有16萬～20萬種，分布廣泛；海洋植物有10000多種，其中低等的海藻類以及高等的海洋種子植物只有100多種；海洋真菌不到500種，海洋細菌的種類較多。 海洋生物資源*大的特點就是通過生物個體和種下群的繁殖、發育、生長，種群不斷補充，通過自我調節達到數量的相對穩定。預計海洋生物每年可以產生百億噸以上的有機碳和3億噸以上的水產品，可供人類享用五年左右，但目前海洋捕撈及養殖的面積只有大洋面積的10%，大部分海域還沒有得到開發。 海洋動物是指海洋中能自行繁衍并不斷更新的可利用動物，可分為海洋無脊椎動物和海洋脊椎動物兩大類。海洋動物門類繁多，各門類的形態結構和生理特點有差異，形態微小的有單細胞原生動物，龐大的有體長可超過30m、體重可超過190噸的鯨類。從海面至海底，從岸邊或潮間帶至*深的海溝底，都有海洋動物分布。 海洋植物是指海洋中利用葉綠素進行光合作用以生產有機物的自養型生物，分為海藻和海洋種子植物兩大類。海洋植物既有2μm大小的單細胞金藻，也有長達60多米的多細胞巨型褐藻；有簡單的群體、絲狀體，也有具有維管束和胚胎等體態構造復雜的喬木。 海藻是含有葉綠素和輔助色素的低等自養型植物，植物體為單細胞、單細胞群體或多細胞三種。海藻是海洋植物的主體，可用作食品的海洋藻類有100 多種，是人類可利用資源的巨大財富。 海洋種子植物可分為紅樹植物和海草兩類，約有130種，都屬于被子植物，組成了海洋沿岸的生物群落。紅樹植物是一類生長在熱帶海洋潮間帶的木本植物，如紅樹、秋茄樹、紅茄苳、海蓮和木欖等。當退潮以后，紅樹植物在海邊形成一片綠油油的“海上林地”，也有人稱其為“碧海綠洲”。它們對調節熱帶氣候和防止海岸侵蝕起了重要作用。海草的經濟價值很高，像我國淺海中的海帶、紫菜和石花菜，都是很好的食品，有的還可以提煉碘、溴、氯化鉀等工業原料和醫藥原料。海草也是海洋動物的食物，有些海洋動物是靠海草來存活的。 海洋細菌是指那些只能在海洋中生長與繁殖的細菌，無真核、細胞壁堅韌，是不含葉綠素和藻藍素的原核單細胞生物，在海洋微生物中分布*廣、數量*大，其個體直徑常在1μm以下，呈球狀、桿狀、螺旋狀和分枝絲狀。海洋中有自養和異養、光能和化能、好氧和厭氧、寄生和腐生以及浮游和附著等類型的細菌。*常見的有假單胞菌屬、弧菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、螺菌屬、微球菌屬、八疊球菌屬、芽孢桿菌屬、棒桿菌屬、枝動菌屬、諾卡氏菌屬和鏈霉菌屬等十多個屬。 海洋真菌是能形成孢子且有真核結構的微生物，通常棲于某種基體物質而生活，少數自由生活。海洋真菌可分成木生真菌、寄生藻體真菌、紅樹林真菌、海草真菌以及寄生動物體真菌五種基本的生態類型。 海洋真菌和海洋細菌都參與海洋有機物的分解和無機營養物的再生過程，不斷為海洋植物提供有效營養。海洋真菌是海洋動物的寄生菌和致病菌，有的能使海洋植物致病，甚至使港灣設施中的木質結構腐爛；某些海洋真菌能破壞聚氨基甲酸酯等高分子合成材料。 1.3 用于海洋開發的海洋材料 面對未知的深海極端環境，海洋材料成為深海研究的基礎載體。根據海洋環境的特點和開發利用海洋資源的實際需要，以及用途的不同，用于海洋開發的海洋材料大體分為四類：海洋環境材料、海洋安全材料、海洋防護材料、海洋監測材料等。 1.3.1 海洋環境材料 海洋環境包括海水、溶解和懸浮于海水中的物質、海底沉積物和海洋生物，是生命的搖籃和人類的資源寶庫。隨著人類開發海洋資源的規模日益擴大，海洋環境已受到人類活動的影響并產生了一定的污染。海洋環境材料主要是指海洋環境保護材料，保護是指對自然環境和自然資源的保護。海洋自身的特點決定了海洋環境的保護和陸地環境的保護有著相當大的差別，治理的難度要大得多。目前海洋環境材料就是以保護海洋環境為主要用途的材料，如使用方便、耐風浪、易回收的油污圍欄材料；低成本、高強度、具有良好油污吸收性能的油污吸附材料。
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