一、組成和結(jié)構(gòu)

生物材料的組成和結(jié)構(gòu)方面的檢測技術(shù)主要有紅外和拉曼光譜、核磁共振譜、紫外和可見吸收光譜、質(zhì)譜和X線衍射等。下面分別介紹它們的基本原理及其在生物材料研究中的應用。

1．紅外和拉曼光譜　紅外（Infrared縮寫為IR）光譜是物質(zhì)在波長為0．7～1　000μm的紅外光輻射作用下分子振動能級躍遷而產(chǎn)生的，由于同時伴有分子轉(zhuǎn)動能級躍遷，因而紅外光譜又稱振－轉(zhuǎn)光譜。拉曼（Raman）光譜是一種散射光譜，它是研究波長為幾百納米（nm）的可見光與物質(zhì)的相互作用。由于激光具有單色性好、方向性好、亮度高等特點，因而以激光為光源的激光拉曼光譜分析已成為材料分析的重要方法。

紅外和拉曼光譜在生物材料的研究中占有十分重要的地位，它們是研究和表征生物材料的化學和物理結(jié)構(gòu)的基本手段之一，通過它們可以對生物材料的化學組成和結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、空間立構(gòu)、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)以及生物高分子材料的聚合過程、結(jié)晶過程、物理老化和降解機制等進行研究，下面將舉例說明它們在生物材料領(lǐng)域中的主要應用。①分析和鑒別材料的組成和結(jié)構(gòu)：紅外光譜法操作簡單，譜圖的特征性強，因此是分析和鑒別材料結(jié)構(gòu)的一種理想的方法，它不僅可以區(qū)分不同類型的材料，對于結(jié)構(gòu)相近的某些材料也可以很好地區(qū)別。如聚乳酸（PLA）和聚羥基乙酸（PGA）均為聚酯類材料，均表現(xiàn)出在1　750cm附近有強的酯羰基特征吸收峰，但由于聚乳酸分子鏈中存在側(cè)甲基，它們在1　300～1　500cm處表現(xiàn)出來的吸收峰是不同的，聚乳酸的紅外光譜上1　455cm和1　380cm處對應有－CH－和－CH3基團的彎曲振動峰，而聚羥基乙酸的紅外譜圖上1　420cm處有來自－CH2－的彎曲振動峰。據(jù)此可以鑒別這兩種聚酯材料。②共聚物組成和結(jié)構(gòu)研究：共聚物的性能和共聚物中不同結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)、組成和序列有很大的關(guān)系，有關(guān)它們的信息均可通過紅外光譜得到。如研究乙交酯和丙交酯的共聚合反應時，可以通過測定共聚物的紅外光譜上1　420cm處吸收峰的強度變化來推斷共聚物的組成和序列結(jié)構(gòu)。③結(jié)晶性材料的研究：采用紅外光譜法可以對材料的結(jié)晶度、結(jié)晶動力學以及結(jié)晶形態(tài)等進行研究。如在研究水熱法合成的羥基磷灰石（HA）的結(jié)構(gòu)時，通過觀察HA的紅外光譜上1　400～1　500cm－1處CO32－的特征吸收峰為單峰或雙峰，可以判斷等邊三角形CO32－對四面體形狀PO43－是否發(fā)生了替換而引起晶格畸變。

2．核磁共振譜　核磁共振譜與紅外光譜一樣，也是一種吸收光譜，它的頻率是兆周（MC）或兆赫茲（MHz），屬于無線電范圍。核磁共振是利用具有核磁矩的原子核作為探針來探測分子內(nèi)部局部磁場的情況，而這一局部磁場的大小以及隨著各種因素的變化正反映了分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及各個分子之間的排列情況，因此，核磁共振是研究不同物質(zhì)的分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)、動態(tài)結(jié)構(gòu)以及環(huán)境對分子結(jié)構(gòu)的影響和物理性質(zhì)的有力工具。

NMR譜按照測定對象分類，可分為：1　H－核磁共振譜（氫譜）、13　C－核磁共振譜（碳譜）以及氟譜、磷譜、氮譜等。其中以氫譜和碳譜的應用最為廣泛。

（1）1　H－核磁共振（1　H－NMR）在生物材料研究中的應用：1　H－NMR也稱為質(zhì)子核磁共振，是研究化合物中1　H原子核（即質(zhì)子）的核磁共振。從1　H－NMR可提供化合物中氫原子所處的不同化學環(huán)境和它們之間相互關(guān)聯(lián)的信息，依據(jù)這些信息可確定分子的組成、連接方式及其空間結(jié)構(gòu)等。例如在研究聚（丙交酯／乙交酯）（PLGA）共聚物的分子組成時，共聚物的1　H－NMR譜圖顯示在化學位移（δ）為1．6ppm、5．2ppm和4．8ppm附近有三組質(zhì)子共振峰，它們應分別為共聚物中－CH3、－CH－和－CH2－基團上的質(zhì)子共振峰，且根據(jù)5．2ppm和4．8ppm質(zhì)子共振峰的相對強度可計算得到共聚物的化學組成。

（2）13　C－核磁共振（13　C－NMR）在生物材料研究中的應用：13　C－NMR是研究化合物中13　C核的共振狀況，對于研究化合物中碳的骨架結(jié)構(gòu)，特別是在高分子結(jié)構(gòu)分析中，研究碳的歸屬是很重要的，如確定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、測定高分子的立構(gòu)規(guī)整性、研究高分子的支化結(jié)構(gòu)以及共聚物的組成和序列分布等。例如從PLGA共聚物的13　C－NMR譜圖上－G－（乙醇酰）結(jié)構(gòu)單元和－L－（乳酰）結(jié)構(gòu)單元中的酯羰基C的共振峰均發(fā)生了分裂，則可說明共聚物分子鏈中存在不同的結(jié)構(gòu)序列，且從各共振分裂峰的相對強度可計算得到共聚物分子鏈中－GG－和－LL－序列的平均長度。

3．紫外和可見吸收光譜　紫外、可見吸收光譜是物質(zhì)在紫外、可見光輻射作用下分子外層電子在電子能級間躍遷而產(chǎn)生的，故又稱為電子能譜。當樣品分子吸收光子后，外層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，不同結(jié)構(gòu)的樣品分子，其電子的躍遷方式是不同的，而且吸收光的波長范圍不同，吸收光的幾率也不同，從而可根據(jù)波長范圍、吸光度鑒別不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的差異。紫外、可見吸收光譜分析法常稱為紫外、可見分光光度法。

紫外、可見吸收光譜在生物材料研究中的應用主要用于研究分子中含有不飽和鍵（如羰基、羧基、酰胺基、雙鍵、苯環(huán)等）的物質(zhì)的性能，如物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)分析、物質(zhì)構(gòu)型和構(gòu)象的測定、單一物質(zhì)、化合物和混合物組分含量的定量分析及其化合物相對分子質(zhì)量的測定、材料的降解分析等，如利用紫外光譜跟蹤分析生物可降解聚酯的羰基吸收峰的變化可反映這類生物材料的降解進程。

4．質(zhì)譜

（1）質(zhì)譜分析基本原理：質(zhì)譜分析是通過對樣品離子的質(zhì)量和強度的測定來進行成分和結(jié)構(gòu)分析的一種方法。在質(zhì)譜圖中每個質(zhì)譜峰表示一種質(zhì)荷比的離子，質(zhì)譜峰的強度表示該離子峰的多少，因此根據(jù)質(zhì)譜峰出現(xiàn)的位置可以進行定性分析，根據(jù)質(zhì)譜峰的強度可以進行定量分析。

（2）質(zhì)譜分析的應用：質(zhì)譜是一種十分靈敏的分析方法，被廣泛應用于研究材料的組成和結(jié)構(gòu)，如聚合物的組成和結(jié)構(gòu)鑒定、共聚物的組成和序列分布分析、高分子混合物的分析、聚合物中存在的微量單體和低分子量齊聚物以及各種添加劑的分析等，而且也可以作為聚合物初級熱解機制研究的有力工具。此外，對于一些難溶、難熔的高分子的結(jié)構(gòu)表征，裂解質(zhì)譜（DYMS）是提供其結(jié)構(gòu)信息惟一而有效的方法。如利用裂解質(zhì)譜分析聚乳酸在360℃下的熱降解性能時，裂解質(zhì)譜上出現(xiàn)一系列強的準分子離子峰，這表明分子內(nèi)交換反應形成環(huán)狀齊聚物在聚乳酸的初級熱分解過程中占優(yōu)勢。隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，各種解吸技術(shù)也用于獲得高分子質(zhì)譜，尤其是對生理高分子的序列分布分析特別有用。靜態(tài)二次離子質(zhì)譜（SSIMS）和快原子質(zhì)譜（FABMS）對高分子的表面分析特別有用。

5．X線衍射　當一束平行的波長為λ＝0．05～0．25nm的X線射到晶體上時，使晶體內(nèi)原子中的電子發(fā)生頻率相同的強制振動，因此，可以把晶體中每個原子都看成是一個新的散射波源，它們各自向空間輻射與入射波相同頻率的電磁波。由于這些散射波之間的干涉作用使得空間某些方向上的波始終保持互相疊加，于是在這個方向就可以觀測到衍射線；而在另一些方向上的波始終是互相抵消的，于是就沒有衍射線產(chǎn)生。所以，X線在晶體中的衍射現(xiàn)象，實質(zhì)上是大量的原子散射波疊加的結(jié)果。衍射遵循Bragg公式

2dsinθ＝λ式中，d為晶面間距；θ為入射線與原子面間的交角；λ為X線波長。

X線衍射在生物材料研究中的應用主要是結(jié)晶性高分子材料和無機材料等的物相分析、結(jié)構(gòu)鑒定、晶態(tài)與非晶態(tài)及晶型的確定以及結(jié)晶度、微晶尺寸和晶體的取向測定等，如通過X線衍射法研究聚左旋－乳酸（PL－LA）、羥基磷灰石（HA）、膠原、磷酸三鈣（TCP）等物質(zhì)的晶體組成和結(jié)構(gòu)、晶型以及結(jié)晶度等。

二、分子量測定

組織工程研究中目前應用最多的支架材料主要是生物可降解高分子。作為支架材料使用，這類生物可降解高分子應具有良好的力學性能和加工性能，而材料的力學性能和加工性能以及其他性能與其分子量密切相關(guān)，因此，在應用材料之前，材料的分子量是需要考慮的一個重要指標。

低分子化合物一般有一固定分子量，而聚合物卻是分子量不等的同系物的混合物，因此聚合物的分子量是一平均值，存在著分子量分布問題，即具有分子量多分散性。根據(jù)統(tǒng)計方法的不同，聚合物有不同的平均分子量，常用的有數(shù)均分子量（Mn）、重均分子量（Mw）和黏均分子量（Mv）。Mw／Mn的比值稱為聚合物的分子量分布指數(shù)。

測定聚合物分子量的方法有滲透壓法、蒸汽壓下降法、光散射法、黏度法和凝膠滲透色譜法等，其中，以黏度法和凝膠滲透色譜法的應用最為廣泛。

黏度法測定的是聚合物的黏均分子量，具體方法是：選用一種合適的溶劑使聚合物完全溶解形成一定濃度的聚合物溶液，采用黏度計測定聚合物溶液在某一恒定溫度下的特性黏數(shù)（［η］），根據(jù)下式Mark－Houwink方程計算得到聚合物的黏均分子量。

［η］＝KMva

式中，［η］為特性黏數(shù)；Mv為黏均分子量；K，a為與分子量無關(guān)的常數(shù)。

黏度法是測定聚合物分子量最簡單的一種方法。在組織工程研究中，可采用黏度法來測定生物可降解高分子支架材料的特性黏數(shù)和黏均分子量以及降解過程中材料的特性黏數(shù)和黏均分子量的變化。黏度法的缺點是不能測定聚合物的分子量分布指數(shù)，因此，目前研究聚合物的分子量及分子量分布指數(shù)通常采用凝膠滲透色譜法。凝膠滲透色譜法（GPC）的應用范圍非常廣泛，如合成高分子和天然高分子、高分子和低分子、均聚物和共聚物的分子量及分子量分布指數(shù)的測定等。采用GPC法不僅可測定聚合物的分子量及分子量分布指數(shù)，而且可給出聚合物的組成、形態(tài)、構(gòu)型等多方面的信息，現(xiàn)已成為研究聚合物的重要手段。如采用GPC法不僅可測定聚己內(nèi)酯／聚乙二醇／聚乳酸（PCEL）三元共聚物在不同降解時間的分子量及分子量分布，而且從共聚物的GPC曲線隨降解時間增加由較窄的對稱單峰逐漸變?yōu)殡p峰還可說明共聚物的水解降解首先發(fā)生在材料的無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)的邊緣。

三、溶 解 性 能

由于高聚物的分子量大且具有多分散性，分子的形狀有線型支化和交聯(lián)的不同，高分子的聚集態(tài)又有非晶態(tài)和晶態(tài)之分，因此高聚物的溶解過程比小分子物質(zhì)的溶解要復雜得多。

線型高聚物的溶解過程分為兩個階段，首先是溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高聚物體積膨脹，稱為“溶脹”，然后才是高分子均勻分散在溶劑中，形成完全溶解的分子分散的均相體系。交聯(lián)高聚物因有交聯(lián)的化學鍵束縛，它們在溶劑中只發(fā)生溶脹不會溶解，如組織工程研究中應用較多的水凝膠因存在交聯(lián)結(jié)構(gòu)只能在水中溶脹，而不能溶解。

高聚物的溶解性能與多種因素有關(guān)，如分子量的大小、形狀和聚集態(tài)等。一般隨高聚物的分子量增大，高聚物的溶解性能下降；對交聯(lián)高聚物而言，其溶脹度隨交聯(lián)度的增大而下降；晶態(tài)高聚物的溶解性能較非晶態(tài)高聚物的溶解性能差，如無定形的聚（D，L－乳酸）（PDL－LA）可溶于丙酮，而結(jié)晶性的聚（L－乳酸）（PL－LA）難以溶于丙酮，而易溶于極性較小的三氯甲烷。選擇高聚物的溶劑時，通常遵循“相似相溶”和“極性相近”的原則。

四、密 度 測 定

在一定條件（溫度、壓力）下，物質(zhì)的質(zhì)量與其體積之比稱之為質(zhì)量密度，簡稱為密度（ρ），其定義式為：ρ＝m／V，單位為kg／m3。物質(zhì)的密度與物質(zhì)的本性有關(guān)。每種物質(zhì)在一定溫度、壓力下其密度為常數(shù)，與該物質(zhì)組成的系統(tǒng)形狀、質(zhì)量與體積無關(guān)。由于物質(zhì)的絕對密度難以準確測量，因此，平時所指物質(zhì)的密度一般是以4℃或20℃下的純水作為參考物所得到的相對密度。

組織工程用生物材料一般為固體。固體物質(zhì)密度的測量方法有多種，其中，密度瓶法比較容易，且精確度也較高，是應用較多的一種方法。密度瓶法的具體操作是：首先稱出空密度瓶的質(zhì)量（m0），再向瓶內(nèi)注入已知密度（ρ）的輔助液體（該液體不溶解待測固體，但能潤濕待測固體，一般采用水或乙醇），置于恒溫槽中恒溫一定時間。取出密度瓶擦干，再次稱出密度瓶質(zhì)量（m1），倒出液體，吹干密度瓶。將待測固體放入密度瓶內(nèi)，恒溫后稱得質(zhì)量為m2，然后向密度瓶內(nèi)注入一定量輔助液體。將密度瓶放在真空干燥器內(nèi)，抽氣3～5min，使吸附在固體表面的空氣全部抽走，再往瓶中注滿輔助液體。將密度瓶放入恒溫槽恒溫，然后稱得質(zhì)量為m3，則固體的密度（ρs）可由下面的公式計算得到。

ρs＝（m2－m0）ρ／［（m1－m0）－（m3－m2）］

組織工程用多孔支架因具有大量相互連通的孔洞，所測得的密度往往稱為表觀密度。

五、力 學 分 析

在組織工程研究中，支架材料不僅為特定細胞提供附著場所，而且為細胞提供結(jié)構(gòu)支撐作用，以抗擊壓力等外力，在體內(nèi)維持組織形狀和骨架完整性，因此，組織工程支架材料應具有一定的力學性質(zhì)。支架材料的力學性質(zhì)是決定其合理使用的一個重要因素。

生物材料的力學性質(zhì)檢測主要是研究材料的力學機械性質(zhì)和生物高分子材料的黏彈性。試驗方法有很多，如拉伸、壓縮、剪切、彎曲、沖擊、蠕變、應力松弛、滯后和力學損耗等。在介紹生物材料的力學性質(zhì)檢測之前，先簡單介紹一下材料的這幾種常用力學性質(zhì)指標。

1．幾種常見的力學性質(zhì)指標

（1）拉伸強度：指在規(guī)定的試驗溫度、濕度和試驗速度下，在標準試樣上沿軸向施加拉伸載荷，直到試樣被拉斷為止，斷裂前試樣承受的最大載荷和試樣的起始面積的比值。拉伸初始階段的應力與應變的比值就稱為拉伸模量（即楊氏模量）。

（2）壓縮強度：是在規(guī)定試驗條件下，向試樣施加單向壓縮載荷，試樣所承受的最大載荷和試樣的起始面積的比值。壓縮初始階段的應力與應變的比值則稱為壓縮模量。

（3）剪切強度：指在規(guī)定的試驗條件下，向試樣施加剪切力，直到試樣的切向畸變達到最大為止，試驗過程中的最大載荷與試樣的起始截面積的比值。

（4）彎曲強度（亦稱撓曲強度）：規(guī)定試驗條件下，對標準試樣施加靜彎曲力矩，直到試樣折斷為止，取試驗過程中的最大載荷P，按規(guī)定的公式分別計算得到彎曲強度和彎曲模量。

（5）沖擊強度：通常指試樣受沖擊載荷而折斷時單位截面積所吸收的能量。它是衡量材料韌性的一種強度指標，表征材料抵抗沖擊載荷破壞的能力。

（6）蠕變和應力松弛：蠕變是指在一定溫度和較小的恒定外力（拉力、壓力或扭力等）作用下，材料的形變隨時間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。應力松弛是指在恒定的溫度和形變保持不變的情況下，聚合物材料內(nèi)部的應力隨時間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。應力松弛和蠕變統(tǒng)稱為靜態(tài)力學松弛過程或稱靜態(tài)黏彈性。

（7）滯后現(xiàn)象和力學損耗：高聚物材料在交變應力作用下，形變落后于應力變化的現(xiàn)象就稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象中，每一循環(huán)變化中所要消耗的功，就稱為力學損耗，有時也稱為內(nèi)耗。在交變的應力、應變作用下發(fā)生的滯后現(xiàn)象和力學損耗統(tǒng)稱為動態(tài)力學松弛，也稱為高聚物的動態(tài)力學性質(zhì)或動態(tài)黏彈性。

2．生物材料的力學性質(zhì)檢測　生物材料的力學機械性質(zhì)的研究主要是測定材料的強度（如拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度、剪切強度和抗沖擊強度）和模量（如拉伸模量、壓縮模量和剪切模量）；測試的儀器主要有萬能材料試驗機、擺錘式?jīng)_擊試驗機和落球式?jīng)_擊試驗機等。如采用萬能材料試驗機研究組織工程多孔支架的抗壓縮性能時，是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和試驗速度下，向試樣施加單向壓縮載荷，試樣所承受的最大載荷和試樣的起始面積的比值即為多孔支架的壓縮強度；壓縮初始階段的應力與應變的比值則稱為多孔支架的壓縮模量。

生物高分子材料的黏彈性力學測試分靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)力學測試是測定材料的蠕變和應力松弛行為；采用的儀器為蠕變儀和應力松弛儀。動態(tài)力學測試是測定材料的滯后現(xiàn)象和力學損耗；試驗方法主要有自由衰減振動法（扭擺儀和扭辮儀）、強迫振動共振法（振簧儀）和強迫振動非共振法（動態(tài)黏彈譜儀）。由于聚合物由長鏈分子組成，分子運動具有明顯的松弛特性，聚合物的力學性質(zhì)對溫度和時間的依賴性很強，表現(xiàn)為聚合物材料的黏彈性，因此，采用動態(tài)力學法來研究聚合物的力學性質(zhì)是一種非常有效的測試方法。通過動態(tài)力學測試所測到的材料動態(tài)模量、損耗模量和力學損耗不僅可反映材料的宏觀性質(zhì)，如：疲勞壽命、韌性、沖擊彈性、撕裂性能、耐熱性、耐寒、耐老化等，而且還可反映出材料的微觀結(jié)構(gòu)變化和分子運動等方面的信息，如相對分子質(zhì)量的大小、分子取向、聚合物的主轉(zhuǎn)變和次級轉(zhuǎn)變、結(jié)晶度大小、交聯(lián)和共聚、共混等，以及溫度、頻率、時間、形變類型、氣氛、濕度等環(huán)境變量的變化對聚合物材料動態(tài)性質(zhì)的影響。例如醫(yī)用聚氨酯彈性體是由軟鏈段（聚醚、聚酯或聚烯烴長鏈）和硬鏈段（含有氨基甲酸酯基等強極性基團的鏈段）構(gòu)成的嵌段共聚物，且具有微觀相分離的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，聚氨酯彈性體的性能與化學組成及相分離程度有密切關(guān)系，而聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、取向、相分離等結(jié)構(gòu)變化都與分子運動狀態(tài)的變化密切相關(guān)，因而可采用動態(tài)力學測試技術(shù)來研究聚氨酯彈性體聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、分子運動及部分物理性能等。

六、熱　分　析

熱分析（TA）是在程序控制溫度下，測量材料物理性質(zhì)與溫度之間關(guān)系的一種技術(shù)。根據(jù)ICTA的歸納，現(xiàn)有的熱分析技術(shù)方法可分為9類17種，其中，差熱分析法（DTA）、差示掃描量熱法（DSC）和熱重分析法（TG）在生物材料研究中的應用最為廣泛。

1．差熱分析法　差熱分析是在程序控溫下測量試樣與參比物之間的溫差與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。差熱分析法的主要優(yōu)點是可用于測量樣品在高溫和高壓下的熱性質(zhì)。一般DTA儀的工作溫度可達1　500℃，超高溫DTA儀的爐溫可達2　400℃；且可用于幾百大氣壓以上的研究工作。在生物材料領(lǐng)域研究中，利用DTA儀主要用于研究陶瓷（如HA、β－TCP和生物活性玻璃（BG））等無機生物材料的熱性質(zhì)，如根據(jù)物質(zhì)的相變（包括熔融、升華和晶型轉(zhuǎn)變等）和化學反應（包括脫水、分解和氧化還原等）所產(chǎn)生的特征吸收或放熱峰對材料進行鑒別和成分分析等。也可利用DTA來研究生物高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變、相變和相圖以及燃燒等。

2．差示掃描量熱法（DSC）　DSC是在程序控溫下測量輸入樣品和參比物的功率與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。記錄的熱譜圖稱為DSC曲線，其縱坐標是試樣與參比物的功率差dT／dt，也稱作熱流率，單位為毫瓦（mW），橫坐標為溫度（T）或時間（t）。

DSC技術(shù)在生物材料研究中的應用：鑒于DSC能定量地量熱、靈敏度高和工作溫度可以很低，所以它的應用領(lǐng)域很寬，該技術(shù)特別適用于生物高分子材料領(lǐng)域的研究。尤其是在測定生物高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、相變溫度、分解溫度、結(jié)晶度、混合物和共聚物的組成等方面，DSC是一種最佳的分析儀器。①非晶態(tài)生物高分子的研究：通過DSC可研究非晶態(tài)生物高分子的玻璃化溫度轉(zhuǎn)變、分子鏈的解纏結(jié)以及交聯(lián)和降解反應。②結(jié)晶性生物高分子的研究：通過DSC可測定結(jié)晶性生物高分子的熔點（Tm）、平衡熔點（Tom）、熔融熱焓和結(jié)晶度以及研究聚合物的雙重、多重熔融行為和聚合物的結(jié)晶行為。③研究多組分生物高分子：采用DSC方法可測定多組分體系的組成以及研究多組分體系的相容性。如利用DSC測定高分子共混物的Tg是研究高分子共混物的相容性和相分離的一種十分簡便有效的方法。對于不相容的高分子共混物，在它們的DSC曲線上將顯示共混高分子各自的玻璃化溫度轉(zhuǎn)變，若在曲線上顯示與共混組分的Tg不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，表明不同組分間相容性好。④測定生物高分子的熱容：在升溫速率不變時，DSC譜圖中基線的偏移量只與試樣和參比物的熱容差有關(guān)。因此，可利用基線偏移量來測定某一聚合物的熱容。⑤測定生物高分子的熱導率。

3．熱重分析法　熱重分析法（TG）是在程序溫度下測量試樣的質(zhì)量與溫度或時間關(guān)系的一種方法，這里的程序溫度包括升溫、降溫或某一溫度下的恒溫。熱重法所用儀器稱為熱重分析儀或天平。熱重分析儀的天平具有很高的靈敏度（可達到0．1μg）。由熱重法記錄的質(zhì)量變化對溫度的關(guān)系曲線稱為熱重曲線（TG曲線），它表示過程的失重累積量，屬積分型，從熱重曲線可得到試樣組成、熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、熱分解產(chǎn)物和熱分解動力學等有關(guān)數(shù)據(jù)。同時還可獲得試樣質(zhì)量變化率與溫度或時間的關(guān)系曲線，即微商熱重曲線（DTG曲線）。微商熱重分析主要用于研究不同溫度下試樣質(zhì)量的變化速率，因此，它對確定分解的開始階段溫度和最大分解速率時的溫度是特別有用的。

熱重分析在生物材料研究中的應用：熱重分析法主要用于研究在空氣中或惰性氣體中材料的熱穩(wěn)定性、熱分解作用和氧化降解等化學變化；還廣泛用于研究涉及質(zhì)量變化的所有物理過程，如測定水分、揮發(fā)物和殘渣、吸附、吸收和解吸、氣化速度和氣化熱等；除此之外還可研究固相反應、縮聚聚合物的固化程度、有填料的聚合物或共混物的組成以及利用特征熱譜圖作鑒定等。