第一篇：納米生物技術(shù)學(xué)習(xí)心得

在現(xiàn)代科技發(fā)展中，納米科技無疑將在21世紀(jì)極大地影響著人類的生活，影響和帶動許多其它學(xué)科的發(fā)展進(jìn)程。納米生物技術(shù)是生物技術(shù)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)學(xué)科，在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用和明確的產(chǎn)業(yè)化前景，特別是納米生物材料、納米藥物載體、納米探針及診斷技術(shù)、基因工程方面發(fā)揮重要作用。

一、納米生物材料

通過課程學(xué)習(xí)，我了解到納米生物材料是指具有納米量級的超微粒構(gòu)成的固體物質(zhì)。納米顆粒具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，較高的物理強(qiáng)度，較好擴(kuò)散和滲透能力、吸附能力和化學(xué)活性，以及良好生物降解性等特點(diǎn)。

正是因?yàn)榧{米生物材料為一新型生物材料具有傳統(tǒng)材料無可比擬的優(yōu)勢，其作為人體內(nèi)植入物在組織工程中的廣泛應(yīng)用，將能夠很好的解決傳統(tǒng)材料的許多弊端，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢，具有著良好的應(yīng)用前景。伴隨著高分子材料、生物技術(shù)、信息技術(shù)、納米技術(shù)、組織工程技術(shù)的發(fā)展，必將加速推動對納米生物材料的基礎(chǔ)研究和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用研究工作，使之進(jìn)入一個(gè)新的階段。

二、納米藥物載體

課程中我們學(xué)習(xí)到，常見的納米藥物載體主要包括無機(jī)納米藥物載體和有機(jī)高分子納米藥物載體。其中，高分子納米粒子作為藥物載體研究得比較早，目前已有少量基于高分子納米載體的藥物得到歐美一些國家藥監(jiān)部門批準(zhǔn)用于臨床治療。這是因?yàn)楦叻肿蛹{米粒子生物相容性好，毒性小，藥物可通過物理包覆或者化學(xué)鍵合的方式結(jié)合到高分子納米粒子中，其釋放后高分子載體可通過降解排出體外。常見的無機(jī)納米藥物載體包括磁性納米粒子、介孔二氧化硅、納米碳材料、量子點(diǎn)等這些無機(jī)納米藥物載體，在實(shí)現(xiàn)靶向性給藥、控釋和緩釋藥物以及癌癥靶向治療等方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。與高分子納米粒子相比，無機(jī)納米粒子不僅尺寸、形貌可控性好比表面積 大，而且獨(dú)特的光、電、磁性質(zhì)賦予其具有潛在的成像顯影、靶向輸送和協(xié)同藥物治療等功能，使其更適于在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行藥物輸送。

隨著人類對于自身細(xì)胞和病毒粒子研究的深入，不斷提高納米粒子作為藥物載體的可行性、實(shí)用性必然給藥物載體系統(tǒng)的研究提供突破性的進(jìn)展。無機(jī)納米材料由于其本身具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，因此近年來作為藥物載體的應(yīng)用研究取得了較大的進(jìn)展，但其生物安全性一直是一個(gè)頗具爭議的問題，尚需要長期的深入研究。在可預(yù)見的未來，納米藥物載體作為高效安全的藥物控制釋放載體必將為人類健康事業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

三、納米探針及診斷技術(shù)

生物醫(yī)學(xué)起源于診斷，沒有很好的診斷手段就沒有很好的治療和預(yù)防，目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，診斷手段越來越高明、先進(jìn)，得到了前所未有的發(fā)展。納米材料在檢驗(yàn)診斷中主要應(yīng)用于三個(gè)方面：⑴利用納米材料跟蹤生物體內(nèi)活動，對生物體內(nèi)元素的積累和排除作出判斷。⑵利用納米顆粒極高的傳感靈敏效應(yīng)對疾病進(jìn)行早期診斷。⑶利用納米材料的特性去化驗(yàn)檢測試樣從而輔助治療。納米探針近年來在人類疾病特別是癌癥的早期診斷方面應(yīng)用研究進(jìn)展迅速。這其中尤以熒光納米探針發(fā)展最為迅速。熒光納米探針是指與蛋白質(zhì)或其他大分子結(jié)構(gòu)非共價(jià)相互作用而使一種或幾種熒光性質(zhì)發(fā)生改變的小分子物質(zhì)。可用于研究大分子物質(zhì)的性質(zhì)和行為。可以發(fā)熒光的半導(dǎo)體納米微晶體（量子點(diǎn)）或?qū)晒鈭F(tuán)通過包埋、共價(jià)鍵連接以及超分子組裝等方式引入有機(jī) 或無機(jī)納米粒子中，并讓納米粒子承擔(dān)有機(jī)小分子熒光染料的檢測、標(biāo)記等功能。與傳統(tǒng)的熒光染料相比，熒光納米探針具有更高的亮度和光穩(wěn)定性，也能更加容易地實(shí)現(xiàn)水分散性和生物相容性。另外，隨著納米制備技術(shù)的進(jìn)一步提高，對納米粒子的尺度的精確控制及對粒子功能化手段的日臻完善，這在很大程度上使熒光納米 粒子滿足了化學(xué)傳感器、生物探針等領(lǐng)域的要求。目前熒光納米粒子主要有無機(jī)發(fā)光量子點(diǎn)、熒光高分子納米微球、復(fù)合熒光二氧化硅納米粒子三大類。

四、納米生物技術(shù)在分子生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用（基因工程）分子生物技術(shù)作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)分支，目前在遺傳育種中應(yīng)用最多的就是基因工程技術(shù)。基因工程技術(shù)是實(shí)現(xiàn)基因工程目的的手段，其核心技術(shù)是DNA的重組技術(shù)，重組即利用供體生物的遺傳物質(zhì)或人工合成的基因，經(jīng)過體外或離體的限制酶切割后與適當(dāng)?shù)妮d體連接起來形成重組DNA分子，然后在將重組DNA分子導(dǎo)入到受體細(xì)胞或受體生物構(gòu)建轉(zhuǎn)基因生物，該種生物就可以按人類事先設(shè)計(jì)好的藍(lán)圖表現(xiàn)出另外一種生物的某種性狀。除DNA重組技術(shù)外，基因工程技術(shù)還應(yīng)包括基因的表達(dá)技術(shù)，基因的突變技術(shù)，基因的導(dǎo)入技術(shù)等。在未來的遺傳育種領(lǐng)域，現(xiàn)代分子生物技術(shù)尤其是基因工程技術(shù)將成為核心技術(shù)，將被用于培和改良更多能為人們生活服務(wù)的動植物品種。

通過納米生物技術(shù)這門課程的學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)識到納米生物技術(shù)與我們的生活，與我們的未來息息相關(guān)，國際上納米生物技術(shù)的研究范圍涉及納米生物材料、藥物和轉(zhuǎn)基因納米載體、納米生物相容性人工器官、納米生物傳感器和成像技術(shù)、利用掃描探針顯微鏡分析蛋白質(zhì)和 D NA的結(jié)構(gòu)與功能等重要領(lǐng)域，以疾病的早期診斷和提高療效為目標(biāo)。在納米生物材料，尤其是在藥物納米載體方面的研究已取得一些積極的進(jìn)展，在惡性腫瘤診療納米生物技術(shù)方面也取得了實(shí)驗(yàn)階段的進(jìn)展，其它方面的研究尚處于探索階段。

不久的將來，納米生物技術(shù)一定可以取得更進(jìn)一步的發(fā)展，可以進(jìn)入人體內(nèi)為人類修復(fù)病臟，檢查器官，清除體內(nèi)垃圾等。為人類做出更多的貢獻(xiàn)。

第二篇：生物技術(shù)

生物技術(shù)（biotechnology）也譯成生物工程，生物學(xué)研究與應(yīng)用的技術(shù)方面，包括，基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程.生物技術(shù)是現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展及其與相關(guān)學(xué)科交差融和的產(chǎn)物，其核心是以DNA重組技術(shù)為中心的基因工程，還包括微生物工程、生化工程、細(xì)胞工程及生物制品等領(lǐng)域.基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。基因工程技術(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段。

細(xì)胞工程細(xì)胞工程(Cell engineering)：細(xì)胞工程是生物工程的一個(gè)重要方面。總的來說，它是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人們的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，進(jìn)行在細(xì)胞水平上的遺傳操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。當(dāng)前細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體操作及基因轉(zhuǎn)移等方面。通過細(xì)胞工程可以生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價(jià)值的植株，并可以產(chǎn)生新的物種或品系。發(fā)酵工程(Fermentation engineering)是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種選育、培養(yǎng)基的配置、滅菌、種子擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純（生物分離工程）等方面。

酶工程(Enzyme engineering)就是將酶或者微生物細(xì)胞，動植物細(xì)胞，細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會生活的一門科學(xué)技術(shù)。酶工程的應(yīng)用，主要集中于食品工業(yè)，輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。

環(huán)境評價(jià)定義

從環(huán)境衛(wèi)生學(xué)角度按照一定的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法對一定區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀的定性和定量調(diào)查分析、評價(jià)和預(yù)測。環(huán)境質(zhì)量評價(jià)實(shí)質(zhì)上是對環(huán)境質(zhì)量優(yōu)與劣的評定過程，該過程包括環(huán)境評價(jià)因子的確定、環(huán)境監(jiān)測、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評價(jià)方法、環(huán)境識別，因此環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的正確性體現(xiàn)在上述5個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)性與客觀性。常用的方法有數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和環(huán)境指數(shù)方法兩種。2 環(huán)境評價(jià)的目的主要是掌握和比較環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化趨勢；尋找污染治理重點(diǎn)；為環(huán)境綜合治理和城市規(guī)劃及環(huán)境規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)；研究環(huán)境質(zhì)量與人群健康關(guān)系；預(yù)測評價(jià)擬建的項(xiàng)目對周圍環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。環(huán)境評價(jià)的程序

第一階段為準(zhǔn)備階段，主要工作為研究有關(guān)文件，進(jìn)行初步的工程分析和環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，篩選重點(diǎn)評價(jià)項(xiàng)目，確定各單項(xiàng)環(huán)境影響評價(jià)的工作等級，編制評價(jià)大綱； 第二階段為正式工作階段，其主要工作為詳細(xì)的工程分析和環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，并進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測和評價(jià)環(huán)境影響；

第三階段為報(bào)告書編制階段，其主要工作為匯總，分析第二階段工作所得各種資料

數(shù)據(jù)，給出結(jié)論，完成環(huán)境影響報(bào)告書。

（1）工作等級劃分

（2）評價(jià)大綱編寫

（3）工程分析

（4）所在地區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查

（5）建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境一影響預(yù)測

（6）環(huán)境影響報(bào)告書編制

生態(tài)毒理學(xué)，是在傳統(tǒng)的毒理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。是環(huán)境生物學(xué)的一個(gè)分支。研究有毒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境對組成生態(tài)系統(tǒng)的生物種群和生物群落所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)。生態(tài)毒理學(xué)是在傳統(tǒng)的毒理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。環(huán)境污染問題出現(xiàn)后,促使傳統(tǒng)的毒理學(xué)從研究毒物對生物個(gè)體所產(chǎn)生的效應(yīng)擴(kuò)大到研究毒物對生物群體所產(chǎn)生的效應(yīng).研究內(nèi)容生態(tài)毒理學(xué)是生態(tài)學(xué)與毒理學(xué)之間相互滲透的邊緣學(xué)科。有毒物質(zhì)在到達(dá)靶生物以前，要受到環(huán)境的干預(yù)。這里所說的靶生物，就是有毒物質(zhì)直接作用的生物群體，可以是一個(gè)生物種群，也可以是一個(gè)生物群落；這里所說的環(huán)境，既包括非生物環(huán)境，也包括靶生物以外的其他生物種類。毒物、環(huán)境、機(jī)體三者之間存在著相互作用的關(guān)系。生態(tài)毒理學(xué)就是研究這種相互關(guān)系。它包括：①在毒物到達(dá)靶生物以前，環(huán)境以何種方式影響毒物特性，如毒物在遷移、轉(zhuǎn)化、歸宿過程所發(fā)生的特性的變化；②環(huán)境如

何影響機(jī)體對毒物的反應(yīng)；③毒物如何影響環(huán)境，如毒物引起餌料生物滅亡等。研究方法除采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室毒理研究、野外調(diào)查、田間試驗(yàn)和定點(diǎn)、定位的研究和監(jiān)測外,還采用:①建立實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的模式生態(tài)系統(tǒng)（微宇宙），并進(jìn)行測試；②對受控制的野外生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行測試和監(jiān)測；③建立生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)要與野外研究互相結(jié)合，互相補(bǔ)充。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是將人工分離和修飾過的基因?qū)氲侥康纳矬w的基因組中，從而達(dá)到改造生物的目的。常用的方法包括顯微注射、基因槍、電破法、脂質(zhì)體等。轉(zhuǎn)基因最初用于研究基因的功能，即把外源基因?qū)胧荏w生物體基因組內(nèi)（一般為模式生物，如擬南芥或斑馬魚等），觀察生物體表現(xiàn)出的性狀，達(dá)到揭示基因功能的目的。基本技術(shù)過程

(1)從生物有機(jī)體復(fù)雜的基因組中,分離出帶有目的基因的DNA片段；或者人工合成目的基因。

(2)在體外,將帶有目的基因的DNA片段連接到能夠自我復(fù)制并具有選擇標(biāo)記的載體分子上，形成重組DNA分子。

(3)將重組DNA分子引入到受體細(xì)胞(亦稱宿主細(xì)胞或寄主細(xì)胞)。

(4)帶有重組體的細(xì)胞擴(kuò)增，獲得大量的細(xì)胞繁殖體。

(5)從大量的細(xì)胞繁殖群體中，篩選出具有重組DNA分子的細(xì)胞克隆。

(6)將選出的細(xì)胞克隆的目的基因進(jìn)一步研究分析,并設(shè)法使之實(shí)現(xiàn)功能蛋白的表達(dá)。

植物方法: 農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法, 花粉管通道法, 基因槍法.動物技術(shù): 核顯微注射法, 精子介導(dǎo)轉(zhuǎn)基因法, 核移植轉(zhuǎn)基因法, 體細(xì)胞核移植法 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是評估由于一種或多種外界因素導(dǎo)致可能發(fā)生或正在發(fā)生的不利生態(tài)影響的過程。其目的是幫助環(huán)境管理部門了解和預(yù)測外界生態(tài)影響因素和生態(tài)后果之間的關(guān)系，有利于環(huán)境決策的制定。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)被認(rèn)為能夠用來預(yù)測未來的生態(tài)不利影響或評估因過去某種因素導(dǎo)致生態(tài)變化的可能性。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)基于兩種因素：后果特征以及暴露特征。主要進(jìn)行三個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)：問題的提出、問題分析和風(fēng)險(xiǎn)表征。

第三篇：生物技術(shù)

生物與化工工程系簡介

生物與化工工程系是一個(gè)以生物技術(shù)為特色，生物、化工、管、文、貿(mào)多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合性系科。系農(nóng)業(yè)部職業(yè)教育培訓(xùn)示范基地，建有釀酒技術(shù)、生物技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、畜牧獸醫(yī)、茶葉生產(chǎn)加工等多個(gè)師資培訓(xùn)基地。有釀酒技術(shù)教研室、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教研室、化工技術(shù)教研室和畜牧獸醫(yī)教研室。釀酒技術(shù)教研室、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教研室和化工技術(shù)教研室為四川省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。設(shè)有釀酒技術(shù)（與五糧液聯(lián)合辦學(xué)）、工業(yè)環(huán)保與安全技術(shù)、作物生產(chǎn)技術(shù)、茶葉生產(chǎn)與加工技術(shù)、畜牧獸醫(yī)和應(yīng)用化工技術(shù)等專業(yè)。釀酒技術(shù)和作物生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)是國家骨干建設(shè)專業(yè)，作物生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)為四川省首批優(yōu)勢專業(yè)，茶葉生產(chǎn)與加工技術(shù)專業(yè)為全國重點(diǎn)專業(yè)、四川省首批優(yōu)勢專業(yè)，畜牧獸醫(yī)專業(yè)為四川省教研教改示范建設(shè)專業(yè)，應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)為學(xué)院重點(diǎn)專業(yè)。

現(xiàn)有專兼職教師50人，均為大學(xué)本科以上學(xué)歷，其中，博士2人，研究生學(xué)歷38人，教授6人，副教授20人，外聘教授4人，有40人為雙師型教師，部級教學(xué)名師3人，省級學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人后備人選1人，市級拔尖人才4人，市級學(xué)術(shù)帶頭人3人，國家級學(xué)會會員10人，市級學(xué)會副理事長以上共10人，省級優(yōu)秀教師3人，市級優(yōu)秀教師5人，市級道德模范1人。近五年共出版教材、專著30余部，在國家各級刊物上發(fā)表各類文章200余篇，其中被SCI收錄4篇，承擔(dān)國家級科研項(xiàng)目1項(xiàng)、省級4項(xiàng)、市級20項(xiàng)，取得國家專利4項(xiàng)，獲得市級科技成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，市級科技成果二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，市級科技成果三等獎(jiǎng)5項(xiàng)，省級科技成果二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。

有茶葉加工技術(shù)、茶文化傳播、動物生產(chǎn)技術(shù)、化工安全技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物保護(hù)技術(shù)和微生物應(yīng)用技術(shù)等7門四川省精品課程。生物技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)綜合改革項(xiàng)目（共有16個(gè)子項(xiàng)目）獲四川省高等教育質(zhì)量工程項(xiàng)目立項(xiàng)支持。

建有生物與化工技術(shù)中心、生物檢測、品酒與勾兌實(shí)驗(yàn)室、微生物實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室、生物標(biāo)本室、茶葉加工與審檢室、茶藝演示室、解剖生理室等專門實(shí)驗(yàn)室。建有生物科技示范園、食品加工廠、飼料加工廠、實(shí)習(xí)農(nóng)牧場、寵物醫(yī)院等校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地。建有評茶員、茶藝師、農(nóng)藝工、動物檢疫檢驗(yàn)員、化學(xué)分析檢驗(yàn)、化工計(jì)量、白酒釀造工、白酒勾兌師、食品檢驗(yàn)工和食品營養(yǎng)師等10余個(gè)工種的培訓(xùn)與鑒定站。建有五糧液集團(tuán)、天原化工集團(tuán)、大北農(nóng)集團(tuán)、四川敘府茶業(yè)、高金食品集團(tuán)、希望集團(tuán)和通威集團(tuán)等校外教育基地60個(gè)，校外聯(lián)系單位總數(shù)達(dá)460家。設(shè)立了“北京翠露軒茶業(yè)”、“敘府龍芽”、“新希望”、“大北農(nóng)” 和“鐵騎力士”等專業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金。開辦了“天原化工班”、“五糧液班”、“大北農(nóng)班”等訂單班。

辦學(xué)80年來，共為社會輸送各類合格人才13000余名，其中有一大批擔(dān)任了市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)黨政領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)，多數(shù)成了各級行業(yè)行政主管部門、技術(shù)服務(wù)部門的業(yè)務(wù)技術(shù)骨干和企業(yè)家。近六年畢業(yè)生就業(yè)率一直保持在99%以上，連續(xù)六年被評為學(xué)院就業(yè)工作先進(jìn)單位。

第四篇：納米論文

聚合物基-納米二氧化硅復(fù)合材料的應(yīng)用研究進(jìn)展

班級12材料2班學(xué)號1232230042姓名王曉婷

摘要本文介紹了近年來國內(nèi)外納米SiO2聚合物復(fù)合材料的制備方法，討論了制備方法的特點(diǎn)，闡述了聚合物納米SiO2復(fù)合材料的研究進(jìn)展, 并展望了聚合物納米SiO2 的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞納米SiO2復(fù)合材料;聚合物;制備;應(yīng)用 前言

納米SiO2是目前應(yīng)用最廣泛的納米材料之一,它特有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和體積效應(yīng)等,使其與有機(jī)聚合物復(fù)合而成的納米二氧化硅復(fù)合材料, 既能發(fā)揮納米SiO2自身的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及粒子的協(xié)同效應(yīng), 又兼有有機(jī)材料本身的優(yōu)點(diǎn), 使復(fù)合材料具有良好的機(jī)械、光、電和磁等功能特性, 引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注[

1，2]

。本文就納米Si02一聚合物復(fù)合材料的制備方法、制備方法的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行一次全面的綜述。

2聚合物/ 納米Si O2 復(fù)合材料的制備

2．1 共混法

共混法是制備聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料最直接的方法，適用于各種形態(tài)的納米粒子，但是由于納米粒子存在很大的界面自由能，粒子極易自發(fā)團(tuán)聚。要將無機(jī)納米粒子直接分散于有機(jī)基質(zhì)中制備聚合物納米復(fù)合材料，必須通過化學(xué)預(yù)分散和物理機(jī)械分散打開納米粒子團(tuán)聚體，消除界面能差，才能實(shí)現(xiàn)均勻分散并與基體保持良好的親和性。具體途徑如下。

2．1．1 高分子溶液(或乳液)共混

首先將聚合物基體溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲兄瞥扇芤?或乳液)，然后加入無機(jī)納米粒子，利用超聲波分散或其他方法將納米粒子均勻分散在溶液(或乳液)中。

姜云鵬等利用PVA與納米Si02表面的羥基形成的氫鍵實(shí)現(xiàn)了納米si02對PVA的改性；張志華等用溶膠一凝膠反應(yīng)制備納米Si02顆粒，然后通過超聲分散機(jī)將顆粒分散到聚氨酯樹脂中制備出了聚氨酯／Si02納米復(fù)合材料；以上各種方法都使不同材料的各方面性能得到了改善。

2．1．2熔融共混

將納米無機(jī)粒子與聚合物基體在密煉機(jī)、雙螺桿等混煉機(jī)上熔融共混。

郭衛(wèi)紅等[5]在密煉機(jī)上將PMMA和納米Si02粒子熔融共混后，用雙螺桿造粒制得納米復(fù)[4][3]合材料。石璞[6]通過熔融共混法將納米si02粒子均勻地分散于PP基體中制得復(fù)合材料，由于復(fù)合偶聯(lián)劑的一端易與離子表面上大量的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的氫鍵，另一端與聚丙烯相容性較好，使納米粒子基本沒有團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)、增韌的目的。張彥奇等[7]將納米Si02經(jīng)超聲分散并經(jīng)偶聯(lián)劑處理后與LLDPE等組分預(yù)混、擠出、造粒，制備了線性低密度聚乙烯(LU)PE)／納米Si02復(fù)合材料，所得薄膜霧度顯著提高。

2.2在位分散聚合法

首先采用超聲波分散、機(jī)械共混等方法在單體溶液中分散納米粒子，或采用偶聯(lián)劑對納米粒子表面進(jìn)行處理，然后單體在納米粒子表面進(jìn)行聚合，形成納米粒子良好分散的納米復(fù)合材料(in situ polymerization)。通過這種方法，無機(jī)粒子能夠比較均一地分散于聚合物基體中。

歐玉春等[8]利用帶有羥基的丙烯酸酯表面處理劑對Si02進(jìn)行表面處理，應(yīng)用本體法聚合制備si02／PMMA納米復(fù)合材料，結(jié)果顯示納米Si02的加入可以提高聚甲基丙烯酸甲酯材料的機(jī)械性能、玻璃化溫度及材料的耐水性。Jose-Luiz Luna—Xavier等[9]采用原位聚合法以陽離子偶氮化合物AIBA為引發(fā)劑，液相納米Si02為核，聚甲基丙烯酸甲酯為殼合成了納米Si02一聚甲基丙烯酸甲酯乳液聚合物。由于陽離子偶氮化合物AIBA為引發(fā)劑的使用增強(qiáng)了與納米si02的相互作用，使效率大大提高。

2.3溶膠-凝膠法

溶膠一凝膠法(Sol-gel)是制備聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料的一種重要方法。通過烷氧基金屬有機(jī)化合物的水解、縮合，將細(xì)微的金屬氧化物顆粒復(fù)合到有機(jī)聚合物中并得到良好分散，從而在溫和條件下制備出具有特殊性能的聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料。

2.4硅酸鈉溶膠一凝膠法

溶膠一凝膠法在制備聚合物／納米si02復(fù)合材料時(shí)顯示出很多優(yōu)勢。但是，所用的無機(jī)組分的前驅(qū)物正硅酸烷基酯價(jià)格昂貴、有毒，因此為了降低制備成本，改善生產(chǎn)條件和減少環(huán)境污染，張啟衛(wèi)等[10]用硅酸鈉為無機(jī)si02組分的前驅(qū)物，與PVAC或PMMA的THF溶膠混合，經(jīng)溶膠一凝膠過程制備出聚合物／Si02雜化材料。結(jié)果表明，si02含量在一定范圍時(shí)，由于發(fā)生了納米級微區(qū)效應(yīng)，有機(jī)一無機(jī)兩相間相容性好，不產(chǎn)生相分離，材料透光率提高，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3聚合物/ 納米Si O2 復(fù)合材料的研究進(jìn)展

3.1 納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料

Mascia等通過紅外光譜和定性黏度分析得知,納米SiO2 和環(huán)氧樹脂隨著環(huán)氧樹脂的分子量增加、加入偶聯(lián)劑、增加溶劑的極性以及提高反應(yīng)溫度都會使二者的相容性提高[11]。寧榮昌等用分散混合法研究了納米SiO2有無表面處理及其含量對復(fù)合材料性能的影響, 采用透射電鏡和正電子湮沒技術(shù)(PALS)對納米SiO2 的分布和自由體積的尺寸及濃度進(jìn)行了表征[12]。結(jié)果表明, SiO2表面處理后, 復(fù)合材料性能得到提高, 使環(huán)氧樹脂增強(qiáng)和增韌;且納米SiO2含量為3 % 時(shí),自由體積濃度最小, 納米復(fù)合材料的性能最佳。劉競超等通過原位分散聚合法制得了納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料[13]。結(jié)果表明, 對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響較大的是偶聯(lián)劑, 在最優(yōu)工藝條件下制得的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度比基體分別提高了124% 和30%;復(fù)合材料的Tg和耐熱性也有所提高。

3.2 納米SiO2/丙烯酸酯類復(fù)合材料

歐玉春等用原位聚合方法制備了分散相粒徑介于130 nm 左右的PMMA/SiO2(聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅)復(fù)合材料[14]。結(jié)果表明, 經(jīng)表面處理的SiO2在復(fù)合材料基體中分散均勻, 界面粘結(jié)好;SiO2粒子的填充使基體的Tg和損耗峰上升, 隨著SiO2含量的增加, 對應(yīng)試樣的Tg和損耗峰值增大;隨著SiO2含量的增加, 基體的拉伸強(qiáng)度、彈性模量表現(xiàn)為先下降后升高, 而基體的斷裂伸長率表現(xiàn)為先升高后下降。武利民等通過原位聚合、高速剪切法分散共混和球磨法分散共混等3 種方法制備丙烯酸酯/納米SiO2復(fù)合乳液, 以相同的方法制備丙烯酸酯/微米SiO2復(fù)合乳液[15]。結(jié)果表明, 共混法制得的納米復(fù)合物的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨納米SiO2含量的增加先上升然后逐漸下降。涂層對紫外光的吸收和透過隨納米SiO2 含量的增加分別呈上升和下降趨勢, 而微米SiO2復(fù)合丙烯酸酯乳液, 其涂層對紫外光的吸收和透過基本不受微米SiO2 的影響。

3.3 納米SiO2/硅橡膠復(fù)合材料

王世敏等對納米SiO2/二甲基硅氧烷復(fù)合材料的光學(xué)、力學(xué)性能進(jìn)行了研究[16]。結(jié)果表明, 復(fù)合材料對波長λ＞390 nm 的可見光基本能透過, 透過率達(dá)80%, 硬度隨納米SiO2的增加呈上升趨勢。Mackenzie 等制備的納米SiO2/硅氧烷復(fù)合材料在非氧化氣氛中加熱到1 000 ℃以上, 分子發(fā)生重排, 形成塊狀微孔體;繼續(xù)加熱到1 400 ℃時(shí),有機(jī)碳仍不分解, 且熱膨脹系數(shù)很小[17]。由于聚硅氧烷的高柔順性, 在溶膠－凝膠過程中不會因干燥而破裂, 該材料可以作為涂層改善基體(如聚合物、金屬)表面的物理化學(xué)性質(zhì)。潘偉等研究SiO2納米粉對硅橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理、壓阻及阻溫效應(yīng)的影響[18]。結(jié)果表明,隨著SiO2納米粉的增加, 壓阻效應(yīng)越來越顯著,在一定壓力范圍內(nèi), 材料電阻隨壓力呈線性增加;同時(shí), SiO2納米粉的加入使復(fù)合材料的電阻隨溫度增加而增加。

3.4 納米SiO2/聚碳酸酯材料

聚碳酸酯具有較好的透明性, 較高的硬度, 以及較強(qiáng)的蠕變性。為了進(jìn)一步提高其應(yīng)用價(jià)值, 王金平等以聚碳酸酯為基體, 采用溶膠－凝膠法技術(shù)在聚碳酸酯表面覆蓋一層納米SiO2無機(jī)涂層, 涂層與聚碳酸酯較好的結(jié)合, 使材料的耐磨性得到明顯提高[19]。

3.5 納米SiO2/聚酰亞胺復(fù)合材料 聚酰亞胺(PI)是一種廣泛應(yīng)用于航空、航天及微電子領(lǐng)域的功能材料, 它的優(yōu)點(diǎn)是介電性良好,力學(xué)性能優(yōu)良, 但其吸水性強(qiáng)和熱膨脹性高的缺點(diǎn)限制了他的應(yīng)用。而采用納米SiO2改性后的PI 在這方面得到了很大改善。楊勇等的研究表明, 采用納米SiO2改性后的PI 其熱穩(wěn)定性得到加強(qiáng), 熱膨脹系數(shù)得到降低[20]。曹峰等研究PI/SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能時(shí)發(fā)現(xiàn), 隨著SiO2含量的增加, 其楊氏模量、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度增加, 加入適量的插層劑, 有利于增加有機(jī)分子與無機(jī)物分子之間的相容性, 從而可制備強(qiáng)度和韌性更加優(yōu)異的復(fù)合材料[21]。

3.6 納米SiO2/聚烯烴類復(fù)合材料

張彥奇等采用熔融共混法制備了線性低密度聚乙烯(LLDPE)/納米SiO2復(fù)合材料[22]。結(jié)果表明, 納米SiO2使LLDPE 的拉伸彈性模量、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度提高, 且均在納米SiO2用量為3 份左右時(shí)達(dá)到最大值;加入少量的納米SiO2后, LLDPE 薄膜對長波紅外線(7～11 μm)的吸收能力較純LLDPE 膜有顯著提高, 透光率略有下降, 但霧度提高。曲寧等利用納米SiO2、馬來酸酐接枝PE(PE-g-MAH)和PP 通過熔融共混制備了PP/納米SiO2復(fù)合材料[23]。結(jié)果表明, 經(jīng)表面處理、用量為4 %的納米SiO2 與4 % 的PE-g-MAH 發(fā)生協(xié)同作用, 可以使PP/納米SiO2復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高40 %,拉伸強(qiáng)度提高10%, 耐熱溫度提高22℃。

3.7 納米SiO2/尼龍復(fù)合材料

E.Reynaud 等研究了不同粒徑和含量的納米SiO2 與尼龍6 通過原位聚合得到的納米復(fù)合材料的特性[24]。形貌分析出粒子的存在不影響復(fù)合材料的結(jié)晶相;粒子的加入明顯增強(qiáng)了基體的彈性模量,且復(fù)合材料的性能受粒子尺寸和分散狀況的影響。

3.8 納米SiO2/聚醚酮類樹脂復(fù)合材料

邵鑫等研究了納米SiO2對聚醚砜酮(PPESUK)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響[25]。結(jié)果表明, 納米SiO2不但可以提高PPESUK 的耐磨性, 而且還有較好的減摩作用, 其最佳用量為25%。靳奇峰等采用懸浮液共混法制備了納米SiO2填充新型雜萘聯(lián)苯聚醚酮(PPEK)復(fù)合材料[26]。當(dāng)納米SiO2用量為1 % 時(shí), 復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳。納米SiO2的加入使得復(fù)合材料的摩擦性能比純PPEK 有了明顯提高, 當(dāng)納米SiO2用量為7 % 時(shí),材料的摩擦磨損性能最好, 并且在大載荷下納米SiO2 更能有效改善復(fù)合材料的摩擦磨損性能。

3.9納米SiO2/聚苯硫醚(PPS)復(fù)合材料

張文栓等首先將納米SiO2粒子與硅烷偶聯(lián)劑KH-550 的乙醇溶液混合, 在40 ℃以下用超聲波振蕩60 min 后脫去溶劑, 烘干后與PPS 在高速攪拌機(jī)中混合均勻, 然后用雙螺桿擠出機(jī)造粒制得PPS/納米SiO2復(fù)合材料[27]。納米SiO2粒子呈顆粒狀均勻分布在PPS 基體中, 尺寸在10～40 nm 范圍內(nèi)。當(dāng)納米SiO2用量為3 % 時(shí), PPS/納米SiO2 復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳, 拉伸強(qiáng)度、彎曲彈性模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別提高13.4%、7.4% 和27.3%。張而耕等用轉(zhuǎn)化劑、分散劑和穩(wěn)定劑制備了PPS/納米SiO2水基涂料[28]。PPS/納米SiO2復(fù)合涂層的耐沖蝕磨損性比普通涂層提高了約50 倍, 能夠用于零部件的防沖蝕磨損。

3.10納米SiO2/PMMA 復(fù)合材料

張啟衛(wèi)等利用溶膠-凝膠法制備了PMMA/納米SiO2復(fù)合材料[29]。發(fā)現(xiàn)PMMA 與納米SiO2兩相間的相容性好, 材料透光率可達(dá)80 %, 并且熱穩(wěn)定性和Tg都比純PMMA 有較大的提高。郭衛(wèi)紅等將經(jīng)過表面處理的納米SiO2分散于PMMA 單體中形成膠體, 原位聚合制備了PMMA/納米SiO2復(fù)合材料[30]。結(jié)果表明, 復(fù)合材料的耐紫外線輻射能力提高1 倍以上, 沖擊強(qiáng)度提高80 %。同時(shí)由于納米粒子尺寸小于可見光波長, 復(fù)合材料具有高的光澤度和良好的透明度。

4總結(jié)與展望

聚合物/納米SiO2復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能, 展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。盡管近年來對其研究較多, 并取得了較大進(jìn)展, 但是對它的研究還不夠深入, 還有許多問題亟待研究和解決, 如納米SiO2在聚合物基體中的均勻分散問題, 納米復(fù)合材料的相界面結(jié)構(gòu), 納米SiO2 對聚合物性能影響的機(jī)理等。相信隨著制備技術(shù)的進(jìn)一步完善及對材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的進(jìn)一步了解, 人們將能按照需要來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高性能和多功能的聚合物/納米SiO2復(fù)合材料。納米Si02可以改性多種高分子材料，通常對聚合物的機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長率，以及熱穩(wěn)定性、動態(tài)力學(xué)行為、光學(xué)行為等都有較大影響。因此人們都在力求解決很多問題，諸如納米Si02在聚合物基體中的均勻分散；納米Si02復(fù)合材料中有機(jī)相和無機(jī)相的相界面結(jié)構(gòu)；Si02粒徑大小、幾何形狀等形態(tài)參數(shù)及添加量對復(fù)合材料性能的影響；納米Si02對聚合物基體材料性能影響的機(jī)理等。隨著研究的不斷深入，納米Si02一聚合物體系將在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮出它的重要作用。

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第五篇：納米論文

納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

[摘要]納米醫(yī)學(xué)是納米技術(shù)與醫(yī)藥技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,納米醫(yī)學(xué)研究在疾病診斷和治療方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。近幾年,納米技術(shù)突飛猛進(jìn),作為納米技術(shù)的重要領(lǐng)域的納米生物工程也取得了輝煌的成就。本文從納米醫(yī)學(xué)、納米生物技術(shù)和納米生物材料三個(gè)方面,講述了納米生物工程的重大進(jìn)展。本文就納米診斷技術(shù)、組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中的納米材料、納米藥物載體、納米藥物等方面的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展進(jìn)行綜述,并探討納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展前景。

[引言] 納米技術(shù)的基本概念是用單個(gè)原子、分子制造和操作物質(zhì)的技術(shù),是現(xiàn)代高科技前沿技術(shù).納米技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,幾乎涉及現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的所有領(lǐng)域,世界各國都把納米技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目,投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地.[關(guān)鍵詞]納米醫(yī)學(xué);納米生物材料;診斷;治療

1、跨世紀(jì)的新學(xué)科——納米科技

所謂/納米科技,就是在0.1~100納米的尺度上,研究和利用原子和分子的結(jié)構(gòu)、特征及相互作用的高新科學(xué)技術(shù),它是現(xiàn)代科學(xué)和先進(jìn)工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。1990年7月,第一屆國際納米科技會議的召開,標(biāo)志著納米科技的正式誕生。時(shí)至今日,納米科技涉及到幾乎現(xiàn)有的所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。它的誕生,使人類改造自然的能力直接延伸到分子和原子。它的最終目標(biāo),是人類按照自己的意志操縱單個(gè)原子,在納米尺度上制造具有特定功能的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的飛 躍。目前,納米科技已經(jīng)取得一系列成果,正處于重大突破的前夜。研究者認(rèn)為,這一興起于本世紀(jì)90年代的納米科技,必將雄踞于21世紀(jì),對人類社會產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。

2、納米醫(yī)學(xué)的提出

納米醫(yī)學(xué)的形成除了納米技術(shù)之外，其醫(yī)學(xué)本身也應(yīng)具有可應(yīng)用納米技術(shù)的客觀基礎(chǔ)和必要條件。客觀基礎(chǔ)是指，像其他物質(zhì)一樣，醫(yī)學(xué)研究的主體———人體本身是由分子和原子構(gòu)成的。實(shí)現(xiàn)納米醫(yī)學(xué)的必要條件是，要在分子水平上對人體有更為全面而詳盡的了解。隨著現(xiàn)代生物學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展,人類在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究內(nèi)容已開始從細(xì)胞、染色體等微米尺度的結(jié)構(gòu)深入到更小的層次,進(jìn)入到單個(gè)分子甚至分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。這些極其微細(xì)的分子結(jié)構(gòu)的特征:尺度空間在0.1-100 nm,屬于納米技術(shù)的尺度范圍。研究這些納米尺度的分子結(jié)構(gòu)和生命現(xiàn)象的學(xué)科,就是納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)。納米醫(yī)學(xué)是一門涉及物理學(xué)、化學(xué)、量子學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域的綜合 性交叉學(xué)科。Freitas曾給納米醫(yī)學(xué)下過一個(gè)較詳細(xì)的定義:他認(rèn)為,納米醫(yī)學(xué)是利用人體分子工具和分子知識,預(yù)防、診斷、治療疾病和創(chuàng)傷,劫除疼痛,保護(hù)和改善人體健康的科學(xué)和技術(shù)。目前的納米醫(yī)學(xué)研究水平還處于初級階段,當(dāng)然,由于各國科學(xué)工者的不懈努力,納米醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域已初露曙光,有部分研究成果已開始接近臨床應(yīng)用。

從定義來看,納米醫(yī)學(xué)可以分為兩大類,一是在分子水平上的醫(yī)學(xué)研究,基因藥物和基因療法等就是典型體現(xiàn);二是把其他領(lǐng)域的納米研究成果引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,如某種納米裝置在醫(yī)療和診斷上的應(yīng)用。納米醫(yī)學(xué)的奧秘在于,可以從納米量級的尺度來進(jìn)行原來不可能達(dá)到的醫(yī)療操作和疾病防治。當(dāng)生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元小到納米量級的時(shí)候,其性質(zhì)會有意想不到的變化。這種變化既包括物質(zhì)的原有性能變得更好,還可能有我們所意想不到的性能和效益,從而用來治病防病。

3、納米技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 3.1 診斷疾病

在診斷方面，將應(yīng)用納米醫(yī)學(xué)技術(shù)手段，在診室內(nèi)進(jìn)行全面的基因檢查和特殊細(xì)菌涂層標(biāo)記物的實(shí)時(shí)全身掃描；檢測腫瘤細(xì)胞抗原、礦質(zhì)沉積物、可疑的毒素、源于遺傳或生活方式的激素失衡，以及其它以亞毫米空間分辨率制成所定目標(biāo)三維圖譜的特定分子。在納米醫(yī)學(xué)時(shí)代，這些強(qiáng)有力的手段將使醫(yī)務(wù)人員能夠檢查患者的任何部位，且可詳盡到分子水平，并能以合理的費(fèi)用，在數(shù)分鐘或數(shù)秒鐘內(nèi)獲得所需的結(jié)果。許多以往診斷比較困難或無法診斷的疾病,隨著納米技術(shù)的介入,將很容易被確診。為判斷胎兒是否具有遺傳缺陷,以往常采用價(jià)格昂貴并對人體有損害的羊水診斷技術(shù)。如今應(yīng)用納米技術(shù),可簡便安全地達(dá)到目的。孕8周左右血液中開始出現(xiàn)非常少量的胎兒細(xì)胞,用納米粒很容易將這些胎兒細(xì)胞分離出來進(jìn)行診斷。目前美國已將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷。肝癌患者由于早期沒有明顯癥狀,一旦發(fā)現(xiàn)常已到晚期,難以治愈,因而早期診斷極為重要。中國醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院把納米粒應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究,經(jīng)過4年的努力,完成了超順磁性氧化鐵超微顆粒脂質(zhì)體的研究。動物實(shí)驗(yàn)證明,運(yùn)用這項(xiàng)研究成果,可以發(fā)現(xiàn)直徑3mm以下的肝腫瘤。這對肝癌的早期診斷、早期治療有著十分重要的意義。3.2 納米藥物和納米藥物載體

這是納米醫(yī)學(xué)中的一個(gè)非常活躍的領(lǐng)域,適時(shí)準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基本功能之一。科學(xué)家正在為糖尿病人研制超小型的,模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測系統(tǒng)。它能夠被植入皮下,監(jiān)測血糖水平,在必要的時(shí)候釋放出胰島素,使病人體內(nèi)的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。美國密西根大學(xué)的博士正在設(shè)計(jì)一種納米/智能炸彈,它可以識別出癌細(xì)胞的化學(xué)特征。這種智能炸彈很小,僅有20nm左右,能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。

德國醫(yī)生嘗試借助磁性納米微粒治療癌癥,并在動物實(shí)驗(yàn)中取得了較好療效。將一些極其細(xì)小的氧化鐵納米微粒注入患者的腫瘤里,然后將患者置于可變的磁場中,氧化鐵納米微粒升溫到45~ 47度,這一溫度可慢慢熱死癌細(xì)胞。由于腫瘤附近的機(jī)體組織中不存在磁性微粒,因此這些健康組織的溫度不會升高,也不會受到傷害。科學(xué)家指出,將磁性納米顆粒與藥物結(jié)合,注入到人體內(nèi),在外磁場作用下,藥物向病變部位集中,從而達(dá)到定向治療的目的,將大大提高腫瘤的藥物治療效果。

納米藥物與傳統(tǒng)的分子藥物的根本區(qū)別在于它是顆粒藥物。廣義的納米藥物可分為兩類:一類是納米藥物載體,即指溶解或分散有分子藥物的各種納米顆粒,如納米球、納米囊、納米脂質(zhì)體等。二是納米藥物,即指直接將原料藥物加工成的納米顆粒,或利用嶄新的納米結(jié)構(gòu)或納米特性,發(fā)現(xiàn)基于新型納米顆粒的高效低毒的治療或診斷藥物。前者是對傳統(tǒng)藥物的改良,而后者強(qiáng)調(diào)的是把納米材料本身作為藥物。

3.2.1 納米藥物

直接以納米顆粒作為藥物的應(yīng)用之一是抗菌藥物。納米抗菌藥物具有廣譜、親水、環(huán)保、遇水后殺菌力更強(qiáng)、不會誘導(dǎo)細(xì)菌耐藥性等多種性能。以這種抗菌顆粒為原料,成功地開發(fā)出了創(chuàng)傷貼、潰瘍貼等納米醫(yī)藥類產(chǎn)品。例如,納米二氧化鈦樹脂基托材料具有一定的抗變形鏈球菌和抗白色念珠菌的效果,當(dāng)樹脂基托中抗菌劑的濃度達(dá)到3%時(shí),即可達(dá)到滿意的抗菌效果。

無機(jī)納米顆粒作為新型的抗癌藥物為腫瘤治療提供了新的思路。研究人員用Gd@C82(OH)22處理得肝癌的小鼠,在10.7mol/kg的注射劑量下能有效地抑制腫瘤生長,同時(shí)對機(jī)體不產(chǎn)生任何毒性。其抑瘤效應(yīng)不是通過納米顆粒對腫瘤的直接殺傷起作用,而是可能通過激活機(jī)體免疫來實(shí)現(xiàn)對腫瘤的抑制作用。納米羥基磷灰石在體外對惡性腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生明顯的抑制作用,而對正常細(xì)胞作用甚微,可望通過進(jìn)一步的研究獲得一種區(qū)別于傳統(tǒng)的化療藥物的納米無機(jī)抗癌藥物。此外,有的物質(zhì)納米化后出現(xiàn)新的治療作用,如二氧化鈦納米粒子可抑制癌細(xì)胞增殖;二氧化鈰納米顆粒可以清除眼中的電抗性分子并防治一些由于視網(wǎng)膜老化而帶來的疾病。

3.2.2 納米藥物載體

實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和亞細(xì)胞層次上藥物的靶向傳遞和智能控制釋放,是降低藥物毒副作用、提高治療效果的共性問題。納米粒子介導(dǎo)的藥物輸送是納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),在藥物輸送方面具有許多優(yōu)越性。目前,用作藥物載體的材料有金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒及生物活性納米顆粒等。理想的納米藥物載體應(yīng)具備以下性質(zhì):毒性較低或沒有毒性;具有適宜的制備及提純方法;具有合適的粒徑與形狀;具有較高的載藥量;具有較高的包封率;對藥物具有良好的釋放特性;具有良好的生物相容性,可生物降解或可被機(jī)體排出;具有較長的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間,并能在療效相 關(guān)部位持久存。3.3 納米生物技術(shù)

納米生物技術(shù)是納米技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它即可以用于生物醫(yī)學(xué),也可以服務(wù)于其它社會需求。所包含的內(nèi)容非常豐富,并以極快的速度增加和發(fā)展,難以概述。

3.3.1生物芯片技術(shù)

生物芯片是在很小幾何尺度的表面積上,裝配一種或集成多種生物活性,僅用微量生理或生物采樣,即可以同時(shí)檢測和研究不同的生物細(xì)胞、生物分子和DNA的特性,以及它們之間的相互作用,獲得生命微觀活動的規(guī)律。生物芯片可以粗略地分為細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA芯片)等幾類,都有集成、并行和快速檢測的優(yōu)點(diǎn),已成為21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的前沿科技。

近2年,已經(jīng)通過微制作(MEMS)技術(shù),制成了微米量級的機(jī)械手,能夠在細(xì)胞溶液中捕捉到單個(gè)細(xì)胞,進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和通訊等特性研究。美國哈佛大學(xué)的教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員,發(fā)展了微電子工業(yè)普遍使用的光刻技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,并研制出效果更好的軟光刻方法。以此,制出了可以捕捉和固定單個(gè)細(xì)胞的生物芯片,通過調(diào)節(jié)細(xì)胞間距等,研究細(xì)胞分泌和胞間通訊。此類細(xì)胞芯片還可以作細(xì)胞分類和純化等。它的功能原理非常簡單,僅利用芯片表面微單元的幾何尺寸和表面特性,即可達(dá)到選擇和固定細(xì)胞及細(xì)胞面密度控制。

美國圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了納米愛好者的預(yù)言。正像所預(yù)想的那樣,納米技術(shù)可以在血流中進(jìn)行巡航探測,即時(shí)發(fā)現(xiàn)諸如病毒和細(xì)菌類型的外來入侵者,并予以殲滅,從而消除傳染性疾病。

研究人員做了一個(gè)雛形裝置,發(fā)揮芯片實(shí)驗(yàn)室的功能,它可以沿血流流動并跟蹤像鐮狀細(xì)胞血癥和感染了愛滋病的細(xì)胞。血液細(xì)胞被導(dǎo)入一個(gè)發(fā)射激光的腔體表面,從而改變激光的形成。癌細(xì)胞會產(chǎn)生一種明亮的閃光;而健康細(xì)胞只發(fā)射一種標(biāo)準(zhǔn)波長的光,以此鑒別癌變。3.3.2納米探針

一種探測單個(gè)活細(xì)胞的納米傳感器,探頭尺寸僅為納米量級,當(dāng)它插入活細(xì)胞時(shí),可探知會導(dǎo)致腫瘤的早期DNA損傷。

3.4組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中的納米材料

將納米技術(shù)與組織工程技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建具有納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的細(xì)胞生長支架正在形成一個(gè)嶄新的研究方向。相對于微米尺度,納米尺度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與機(jī)體內(nèi)細(xì)胞生長的自然環(huán)境更為相似。納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建有可能從分子和細(xì)胞水平上控制生物材料與細(xì)胞間的相互作用,引發(fā)特異性細(xì)胞反應(yīng),對于組織再生與修復(fù)具有潛在的應(yīng)用前景和重要意義。將納米纖維水凝膠作為神經(jīng)組織的支架,在其中生長的鼠神經(jīng)前體細(xì)胞的生長速度明顯快于對照材料。向高分子材料中加入碳納米管可以顯著改善原有聚合物的傳導(dǎo)性、強(qiáng)度、彈性、韌性和耐久性,同時(shí)還可以改進(jìn)基體材料的生物相容性。研究發(fā)現(xiàn),隨著復(fù)合物中碳納米管含量的增加,神經(jīng)元細(xì)胞和成骨細(xì)胞在復(fù)合材料上的黏附與生長也越來越活躍,而星形細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的活性則呈現(xiàn)同等程度的下降。研究人員設(shè)計(jì)的人造紅細(xì)胞輸送氧的能力是同等體積天然紅細(xì)胞的236倍,可應(yīng)用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運(yùn)動需要的額外耗氧等。研究人員成功合成了模擬骨骼亞結(jié)構(gòu)的納米物質(zhì),該物質(zhì)可取代目前骨科常用的合金材料,其物理特性符合理想的骨骼替代物的模數(shù)匹配,不易骨折,且與正常骨組織連接緊密,顯示出明顯的正畸應(yīng)用優(yōu)勢。

納米自組裝短肽材料RADA16-I與細(xì)胞外基質(zhì)具有很高相似性,RADA16-I納米支架可以作為一種臨時(shí)性的細(xì)胞培養(yǎng)人工支架,它能很好地支持功能型細(xì)胞在受損位置附近生長、遷移和分化,因而有利于細(xì)胞抵達(dá)傷口縫隙,使組織得以再生。有研究人員利用RADA16-I納米支架修復(fù)了倉鼠腦部的急性創(chuàng)傷,并且恢復(fù)了倉鼠的視覺功能。RADA16-I形成的水凝膠可用作新型的簡易止血?jiǎng)?用于多種組織和多種不同類型傷口的止血。

4、我國發(fā)展納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)的現(xiàn)狀和發(fā)展策略

目前,我國在納米生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究基礎(chǔ)還比較薄弱,通過采取各種激勵(lì)措施和各種研究計(jì)劃的實(shí)施,特別是國家自然科學(xué)基金委的納米技術(shù)重大研究計(jì)劃對納米生物和納米醫(yī)學(xué)項(xiàng)目的支持,我國在納米生物和納米醫(yī)學(xué)方面的研究狀況有了很大的改善,生物、醫(yī)學(xué)界的許多院、所相繼建立了有關(guān)納米技術(shù)的研究室,如中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院毒物藥物研究所和生物物理研究所等都設(shè)立了納米研究室,初步形成了一只較強(qiáng)的研究隊(duì)伍。近年來,來自化學(xué)、物理、信息、藥物、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)家通過幾次研討會進(jìn)一步明確了納米生物和納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究方向和內(nèi)容,并建立了較密切的合作。我國在納米生物和納米醫(yī)學(xué)的研究領(lǐng)域也涌現(xiàn)了一批極具特色的研究成果,如在生物傳感器、生物芯片、新型藥物載體和靶向藥物、新型納米藥物劑型、新造影劑、重大疾病的機(jī)制、納米材料的應(yīng)用和生物安全性及重大疾病預(yù)防和早期診斷與治療技術(shù)等方面。但是,這些研究的水準(zhǔn)與國際先進(jìn)水平還有相當(dāng)?shù)牟罹?離國家、社會的需求也有相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。

納米醫(yī)學(xué)工程的建立不僅是因?yàn)橛衅淦惹械男枰?而且也因?yàn)橛辛藢?shí)現(xiàn)的可能。如今,納米科技在國際上已嶄露頭角,世界各發(fā)達(dá)國家紛紛開展納米科技的研究。在我國,科技界對納米科技的重要性有了共識,納米科技研究已取得引人注目的成果。學(xué)科發(fā)展和社會需要是推動社會發(fā)展的巨大動力,學(xué)科發(fā)展可以創(chuàng)造新的需求,社會需求可以促進(jìn)學(xué)科向深度和廣度發(fā)展。納米生物醫(yī)學(xué)工程正在出現(xiàn),我們無力將它阻擋。雖然它的廣泛應(yīng)用尚有待時(shí)日,并潛在危險(xiǎn),但若沒有它,我們現(xiàn)在面臨的許多生物醫(yī)學(xué)工程問題就不可能得到滿意的解決。

人類正在被歷史及自身推向一個(gè)嶄新的陌生世界,倘若人類能直接利用原子、分子進(jìn)行生產(chǎn)活動,這將是一個(gè)質(zhì)的飛躍,將改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式,并空前地提高生產(chǎn)能力,有可能從根本上解決人類面臨的諸多困難和危機(jī)。我們有必要把納米科技和生物醫(yī)學(xué)工程概念進(jìn)行拓展,把納米科技的理論與方法引入生物醫(yī)學(xué)工程的相關(guān)研究領(lǐng)域,創(chuàng)立新的邊緣學(xué)科——納米生物醫(yī)學(xué)工程。可以相信,納米醫(yī)學(xué)工程將會成為納米科技的重要分支,并開創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)工程新紀(jì)元。科學(xué)家認(rèn)為,納米科技在生物醫(yī)學(xué)方面,甚至有可能超過信息技術(shù)和基因工程,成為決勝未來的關(guān)鍵性技術(shù)。[參 考 文 獻(xiàn)] [1]劉吉平,郝向陽.納米科學(xué)與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2002:2,227-229,234-238,239-242,230-234.[2]李道萍.21世紀(jì)嶄新的學(xué)科——納米醫(yī)學(xué)[J]1世界新醫(yī)學(xué)信息文摘,2003,1(3):208-210.[3]李會東.納米技術(shù)在生物學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,27(2):49-51.[4]皮洪瓊,吳俊,袁直等.注射用生物可降解胰島素納米微球的制備[J]1應(yīng)用化學(xué),2001,18(5):365-369.[5]常津.阿毒素免疫磁性毫微粒的體內(nèi)磁靶向定位研究[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào),1996,15(4):216-221.[6]張共清,梁屹.納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用[J]1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào),2002,24(2):197-201.〔7〕中國社會科學(xué)院語言研究所詞典編輯室編.現(xiàn)代漢語詞典.北京:商務(wù)印書館2002年版:1711〔8〕奇云.21世紀(jì)的納米醫(yī)學(xué).健康報(bào),2001(4):12〔9〕紀(jì)小龍.納米醫(yī)學(xué)怎樣診治疾病.健康報(bào),2001,7,19[9]奇 云.納米醫(yī)學(xué)——21世紀(jì)的科技新領(lǐng)域[N].中國醫(yī)藥報(bào),1995年6月8日~1995年7月18日,第1160期-1178期,第7版.[10]奇 云.納米材料——21世紀(jì)的新材料[J].科技導(dǎo)報(bào),1992(10):28-31.[11]奇 云.納米電子學(xué)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代物理知識,1994,6(5):24-25.[12]奇 云.納米生物學(xué)的誘人前景[N].光明日報(bào),1993年5月7日,第15864號第3版.[13]奇 云.納米化學(xué)研究進(jìn)展[J].自然雜志,1993,16（9、10):2-5.[14]奇 云.納米化學(xué)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,1993,13(8):38-39.[15] 華中一.納米科學(xué)與技術(shù)[J].科學(xué),2000,52(5):6-10..