第一篇：納米保鮮技術論文

納米保鮮技術

摘要：概述了納米保鮮技術和國內外幾種新型的保鮮技術，以及納米保鮮技術的優越性，重點介紹了納米保鮮劑以及納米包裝材料在食品保鮮中的應用，并討論了其前前景以及安全性。

隨著科技的發展和人們生活水平的進步，人們對事物儲存的要求也越來越高，相比于傳統的腌漬，脫水等食物儲存，人們越來越青睞于新鮮的食物，先比于傳統的食物保存方法，保鮮食物更加健康口感也更加突出。而相比于幾種常見的保鮮技術，納米保鮮又有諸多的優點，受到了諸多的關注。(一)幾種傳統的保鮮技術：

1.干燥法：僅適用于糧食，對水果等不適用

2.化學試劑保鮮法：化工產品含有多種對人體健康有害的成份和物質。有害的毒素殘留不但危害人體健康、污染環境，造成動植物群體的更大危害，而且成本高、操作不便。

3.食品添加劑保鮮法：大都采用高錳酸鉀、山梨酸鉀、倍酸脂、多菌靈、抗生素及甲醛等防腐劑。這類有害物質危害人體健康，主要損傷和抑制ＤＮＡ復制和代謝，有的直接損傷細胞，使人體誘發多種疾病。

4.電冰箱保鮮法：電冰箱僅僅具有制冷的作用，并不具備保鮮功能，無法抑制細菌和殺死病毒。同時電冰箱也會產生電磁輻射，影響人體健康，且儲藏數量有限，風味不佳，高耗能源。

5.微凍技術，僅使用于海鮮類產品，且暫不成熟，不具備推廣運用條件。

6.氣調保鮮法：相比于以上幾種保鮮方法有明顯的優點，但是其一是設備投資大。、一般小型企業和個體私營戶都難以實現，氣調保鮮雖然優于冷藏，但是仍會是食物的口感品質下降，口感和色澤改變，風味和口感也大不如以前。且冷藏的管理復雜，費工費時并大量耗費電能，也不能很好解決食品運輸過程中的保鮮問題，同時造成了成本高，加重了終端消費者的經濟負擔

我們需要新型的保鮮技術，隨著納米技術的發展，納米在食物保鮮方面的作用也越來越受到重視，納米保鮮劑正是時代發展的產物，中國果蔬產量居世界領先地位，年均生產水果一億噸，蔬菜３.５億噸。但是，由于受到保鮮技術和儲備能力的制約，流通過程中果蔬年損失率高達25—30％。而美國的果蔬損失率僅為1.7—5%，相比之下，中國的果蔬損失指數比發達國家的美國高出23.65個百分點。也就是說，中國農民每年生產的水果和蔬菜就有近四分之一被白白地損失！

（二）納米保鮮劑

保鮮劑廣泛廣泛適用于任何品種的瓜果、水果、蔬菜、花卉、肉類、禽蛋、海鮮、食用菌等食品的保鮮貯藏，且有效提高了果蔬品質。克服了時間短，容量小，有毒副作用，操作不便，成本高的弊端，國外很多國家都在使用，中國市場尚處于起步階段，但前景廣闊

1.納米保鮮劑的優點：

A吸附性：ＰＳＬＴ材料具有很強的雙重吸附性，巨大的比表面積不但可以吸附大量的農藥殘留、有害毒素、有害重金屬，還可以分解乙烯氣體和抑制細菌。

B溶出性：由于ＰＳＬＴ材料中的有益元素溶出率高，可以供給其保鮮產品所缺少的礦物質、微量元素、中量元素和稀土元素（果蔬產品在田間生長時靠土壤來供給能量，而在保鮮儲存期間則有納米保鮮劑提供養分有效延長其生命）。

C對各元素的雙向調節作作用：使用ＰＳＬＴ產品可對常量和微量元素的含量進行雙向調節。若缺少的元素或離子，加入ＰＳＬＴ材料能溶解補充；而已有的或過多的，因“同離子效應”使其不溶解或產生結晶沉淀以減少它的含量，使其被保鮮果蔬產品達到生物體需要的最佳營養平衡狀態，健康自然存活。

D PH雙向調節作用：用ＰＳＬＴ保鮮食品，其ＰＨ值呈弱堿性，而且鉀、硅等元素的含量明顯提高。因ＰＳＬＴ材料可將ＰＨ值４調至６以上，ＰＨ值１０調至７左右，即根據物體所需進行雙向調節至接近中性或弱堿性。在弱堿性條件下，微生物難以生存，并造成有害病菌擠出性死亡；而羥基自由基特性可造成細菌脫水性死亡(而不同于傳統的殺菌劑來毒殺病菌)，因此被保鮮的產品不會腐爛變質。

D無緣遠紅外線輻射：對于被納米保鮮劑保鮮的產品其體內的水分在共振的條件下處于微循環狀態呈生物活性，其水分不容易流失。植物和動物都屬于生物。比如：豬圈里的豬是活的，其血液是流通的，豬的水分就不會流失豬也不會腐爛，而一塊豬肉的水分就容易流失、風干或者腐爛。類同于，一個人的血液如果沒有發生病變就不會導致人的死亡。因此，對所有含水分新鮮的產品都具有保鮮的作用，而且水分越大保鮮期越長。并可以使食品提升品質，改善口感，增加營養。

由于以上五個方面的特性，因此在采用納米保鮮劑時需求的環境（室內）溫度（常溫）零下6度至零上35度即可保鮮，而不需要苛求低溫冷藏，因為果蔬產品在大田里生長期間即遇到過低溫也遭受過高溫并未致其變質，當然大多數產品不能在零下儲存，我們在采用納米保鮮劑時為方便管理和規范體積用到的容器，本身可起到保溫與隔熱的作用。所以在采用納米保鮮產品過程中不需考慮溫、濕度，常溫即可。

2納米保鮮劑的特點:

1、保鮮范圍廣：對果蔬、根莖類、肉制品類、食品類、動物標本類、花卉、禽蛋、食用菌、飲料、奶茶等所有含水分的產品都有非常理想的保鮮效果。

2、成本低廉：ＰＳＬＴ納米生物材料是無機成分(類似于永久性磁鐵及吸鐵石)，性能穩定，幾乎不會衰變。數十年間可持續不斷地發揮作用，因此可以反復使用。只有被棄置或散落丟失時，其功能才隨之“消失”。所以保鮮成本非常的低廉，是其他任何保鮮措施無法取代的。

3、效果獨特：貯存任何食品6－8小時后可達到有機活性標準。使變褐帶味的生肉8小時后復鮮，煮米飯可使米飯增白，且一周不會發餿，能提高產品品質，是食品的天然改良劑和脫毒劑；

4、保鮮期限長：所有含水分的產品都可以用普斯利通保鮮劑進行保鮮，且其所保鮮的產品含水份越大保鮮期越長，也就是說保鮮期和果蔬產品所含的水分是成正比的。大致來說，具體的保鮮期還因我們所要保鮮的產品的品種、產地、貯藏時的成熟度、貯藏的時節和貯藏條件都有關系。如：西瓜的水分占85%所以其保期可達1年；瓜果、水果、蔬菜、嫩玉米、棗、薯類水分占到65%其保期在6個月以上；豆角、辣椒、茄子等保期在5個月以上；由于黃瓜的呼吸強度大保期僅為4個月；草莓、荔枝、櫻桃、檳榔保期兩個月；肉類、海鮮、花卉、食用菌、葉菜、野菜、面包食品等保鮮期為2個月以上。

5、安全健康：納米生物脫毒保鮮劑能吸附有機物、重金屬而用于環保處理毒水毒氣；具有消炎止痛、吸毒排毒收斂功能而用于制藥；能抑菌殺菌而用于美容保健；能溶出人體所需的微量元素又能吸附水中的氯氣除去重金屬和異味，可制作優質PSLT納米生物礦泉水；用于浸種育苗，使秧苗健壯，作物繁茂，提高作物品質，增產明顯；用于釀造，可提高酒品質除去酒中惡醉成分，使酒變得更香醇；能除去飼料中污染物，使動物健康發育，促進生長，提高禽類產蛋率、延長產蛋期；用它培養花木效果更佳，促進花木生長發育，使花朵更鮮艷等。

但PSLT納米生物材料在某種意義上講更適宜于人體，PSLT納米生物礦泉水是人體“細胞洗滌劑”，能排除人體內積累的有害重金屬，而使體內細胞起死回生。PSLT生物納米中微量元素分布曲線與生物體水分中微量元素分布曲線相吻合，能使水分中微量元素達到平衡，對人體健康大有益處。

3納米保鮮劑的現狀：

雖然這方面的研究很多，但是成品少，效果也不是很盡如人意，市場上也有很多類似的假冒產品，其安全性也有待考證，但是這也新型的保鮮技術為人類未來的生活帶來了無限的可能，國內外也有很多專家企業致力于這方面的研究，發展速度快一旦成熟將帶來巨大的經濟效益

對于不怕擠壓的果蔬產品，比如西瓜、土豆、紅薯等，利用普通民房果窖、防空洞、地下室就地成垛碼放，按比例、間距夾放保鮮劑即可。

用于超市貨架展臺保鮮時，在展臺上面按比例、間距擺放好保鮮劑后，在上面堆放果蔬、食品、等任何含水分的新鮮產品均可。

納米保鮮劑可反復使用，且永不失效，在電冰箱或者其他箱子、盒子、柜子的六面內壁用雙面膠粘貼保鮮劑后，不用電的納米保鮮盒、保鮮箱、保鮮柜就誕生了，且效果理想、節能環保、健康安全，永久使用，不遠的將來將走進千家萬戶。

（三）納米包裝材料

果蔬采摘后持續的生命活動主要表現為呼吸作用，其實質是在各種酶的參與下，經過一系列中間反應進行的一個緩慢的生物氧化與還原過程。其間組織中復雜的有機物分解成簡單物質，最后生成二氧化碳和水，并釋放出熱量。理想的保鮮材料應當既要保持果蔬呼吸作用，維持其緩慢的生命活動，但又不會破壞其正常的新陳代謝。另外，果蔬的保鮮在很大的程度上依賴于水分的適度保持。儲運期間的呼吸要消耗水分，此外，多種因素也會造成部分水分的蒸發。果蔬水分損失的內因是由它們的組份性質所決定，而一般外部因素則更起著主 導作用，環境溫度、濕度、光照、等。新鮮果蔬最常使用氣調包裝技術，其保鮮機理主要是依賴包裝膜材料高分子鏈熱振動形成的間隙為氣體分子透過的通道。這就要求通過氣體滲透，保持包裝內部的氣體組分對果蔬保鮮的最佳比例。但在實際應用中效果不是很理想。因此研制更為理想的果蔬產 品保鮮包裝材料顯得非常迫切，具有重要的經濟價值和社會意義

。研究結果表明，與普通包裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學、生裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學、生裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學、生

物學性能上有大幅度提高，如可塑性、穩定性、阻裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學、生裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學、生物學性能上有大幅度提高，如可塑性、穩定性、阻物學性能上有大幅度提高，同時在白色污染日益嚴重的今天，納米包裝技術顯得尤為重要 1納米二氧化鈦在果蔬貯藏保鮮中的應用

納米二氧化鈦的光催化性一方面能夠將果蔬貯藏中產生的乙烯氧化分解成二氧化碳和水；另

一方面細菌等微生物也是由有機物復合構成，納米二氧化鈦在光線照射下產生氧化l生很強的活性自由基使蛋白質變性，從而抑制微生物的生長甚至殺死微生物。與常用殺菌劑相比，納米二氧化鈦抗菌殺菌效果迅速，滅菌徹底圓。韓永生等指出，納米TiO：具有抗菌殺毒、吸收紫外線、自潔功效及良好的阻隔性和力學性能等，可以保證包裝保持自身潔凈和防霧滴功臺

納米二氧化鈦復合薄膜可以有效地減少代謝過程納米TiO：復合薄膜可以有效地減少代謝過程中產生的二氧化碳和水以及乙烯等有害物質，抑制或殺滅微生物以減少果蔬出現變質與腐爛。并且避免因其他貯藏方法如化學保鮮劑所產生的環境污染，克服了目前保鮮技術的缺陷，因此二氧化鈦保鮮技術有這廣闊的前景應用

2.納米硅氧化物在果蔬貯藏保鮮中的應用

納米SiOx顆粒的適量加入有望形成牢固的納米抗菌涂膜，同時利用硅氧鍵對二氧化鈦和氧氣吸附、溶解、擴散和釋放作用，從而抑制果蔬呼吸強度，起到保鮮、保水的作用。納米SiOx的加入可能改變水分子在膜中的滲透路徑，增強復合膜的阻水性，提高保濕性。

加入納米SiOx涂膜劑，水晶梨的失重率與腐爛率都顯著小于其它涂膜液(P

納米技術是21世紀科技發展的制高點，它的迅猛發展將促進幾乎所有領域產生一場革命性的變化。目前，納米技術在果蔬貯藏保鮮中的大部分研究尚處于試驗階段，而實際應用的例子相對較少。這主要是因為納米技術的應用會使果蔬貯藏保鮮的成本加大；納米包裝材料大規 模生產的工藝要求高、程序復雜等諸多方面問題還需要進行深入細致的研究。

（三）納米保鮮的安全性

近年來，圍繞納米產品的生物安全問題發達國家也積極地展開了研究。2003年4月，R F Service(2003)在Science首先發表文章討論納米材料與生物環境相互作用可能產生的生物安全問題，并介紹了Lam研究小組的研究結果。隨后，各個領域的科學家們開始探討納米生 物安全問題，尤其是關于納米顆粒對人體健康、生存環境以及社會安全等方面是否存在潛在負面影響的問題即納米生物環境安全性

科技是吧雙刃劍，在迅猛發展的納米浪潮中，任何人都不能忽視它所帶來的一些負面影響 但是，有關納米材料的安全l生評價資料檢索結果表明，世界范圍內還沒有一個研究機構對納米 的負面影響做相關的研究，我們要利用科技，但同時也要保護好自己

第二篇：納米材料與技術論文

石墨烯在橡膠中的應用

摘要：石墨烯具有較強的力學性能和導電/導熱性質，為發展多功能聚合物納米材料提供了新的方向。本文簡單介紹了石墨烯的制備及其功能化,并重點介紹了石墨烯/橡膠納米復合材料的3種主要制備方法，同時分析了石墨烯/橡膠納米復合材料的發展前景和存在問題.關鍵詞：石墨烯 納米復合材料 制備引言

橡膠在室溫下具有獨特的高彈性，其作為一種重要的戰略性物資，泛應用于國民經濟"高新技術和國防軍工等領域。然而，未補強的橡膠存在強度低，模量低，耐磨差，抗疲勞差等缺陷。因此絕大數橡膠都需要補強，同時隨著橡膠制品的多元化，在滿足最基本的物理機械性能強度的同時，需要具有功能性的納米填料/橡膠復合材料。石墨烯是一種有著優異性能的二維納米填料，將石墨烯與聚合物復合是發揮其性能的重要途徑，石墨烯/橡膠納米復合材料對橡膠的力學機械性能、電學性能、導熱性能和氣體阻隔性能等都有很大提升，因此得到了廣泛關注。石墨烯的制備及其衍生物的功能化 2.1 石墨烯的制備

本文重點介紹利用氧化石墨烯（GO）的還原來制備石墨烯，該方法制備的石墨烯不能完全消除含氧官能團，還存在結構缺陷和導電性差等缺點，但是相比于其他方法，其宏量和廉價制備的特點更為突出。2.2 氧化石墨烯的還原

目前，氧化石墨烯的還原一般分為熱還原與化學還原兩種方法。熱還原是指 GO在高溫下脫除表面的含氧基團并釋放大量氣體，從而還 原并剝離GO.化學還原法是指利用具有還原性的物質對GO進行脫氧還原。2.3 石墨烯的功能化

對于氧化石墨烯還原之后的石墨烯，可以用非共價鍵改性，通過工業用燃料，熒光增白劑，表面活性劑高效穩定石墨烯。

2.4 橡膠/石墨烯復合材料的結構，性能的檢測

利用紅外光譜儀測定復合物的紅外光譜圖;用X射線衍射儀（XRD)測定復合物的衍射譜圖;用發射掃描電鏡(SEM)分析復合物的形貌；用電子萬能試驗機測試式樣力學性能。3 橡膠/石墨烯橡膠納米復合物的制備方法

目前制備石墨烯/橡膠復合材料的制備方法主要有三種，即膠乳共混法，溶液共混法，機械混煉法。3.1 膠乳共混法 利用超聲輻照膠乳和原位還原法(ULMR)制備石墨烯均勻分散的石墨烯/NB復合材料的方法，解決了石墨烯在橡膠基體中的分散和剝離問題，橡膠復合材料的力學性能大幅度提高[1].通過膠乳混合-靜態熱壓和硫化方法制備了具有石墨烯導電網絡的石墨烯/NR納米復合材料[2].黃光速等通過膠乳法分別制備了石墨烯/NR和石墨烯/丁苯橡膠(SBR)復合材料，并研究了材料的硫化機理[3].Kim等[4]通過膠乳法制備了石墨烯/SBR復合材料，發現橡膠材料的熱穩定性和導電性能得到了顯著提升.Schopp等[5]通過膠乳法制備了常規和新型碳系填料(炭黑,碳納米管,石墨烯)填充的SBR復合材料，發現不同填料類型、填充量、填料分散方法對復合材料性能的有影響，其中，石墨烯對SBR復合材料的力學性能、電性能以及氣體阻隔性能的提高最為顯著.3.2 溶液共混法

Lian等[6]通過溶液共混法制備了石墨烯/丁基橡膠(IR)復合材料,橡膠機械性能得到顯著的提升.Sadasiviuni等[7]用馬來酸酐接枝丁基橡膠(MA-g-HR)，通過溶液法制備得到了石墨烯/MA-g-HR納米復合材料.Bai等[8]利用超聲將氧化石墨烯分散到二甲基甲酰胺，將丁腈橡膠(NBR)溶于四氫呋喃，然后將氧化石墨烯分散液加到橡膠溶液中，再經超聲、分散、干燥、雙輥混煉和熱壓硫化得到了氧化石墨烯/NBR復合材料.3.3 機械混煉法

Mahmoud等[9]最早通過機械混煉法制備了石墨烯/NBR復合材料，并研究了石墨烯對材料的循環疲勞的影響.Al-solamy等[10]先利用雙輥開煉機對復合橡膠進行機械混煉，然后將復合橡膠模壓成面積為1cm2、高1cm的圓柱體，最后熱壓、硫化得到石墨烯/NBR復合材料,并研究了復合材料的導電性能，提出了導電橡膠納米復合材料壓阻效應的微觀結構模型.Das等通過機械共混法分別制備了石墨烯、膨脹石墨(EG)、CNTs、EG/CNTs雜化填充SBR納米復合材料，并對4種復合材料的電性能和力學性能做了對比.Dao等[11]通過鋁三仲丁醇在DMF水溶液中處理石墨烯制備出氧化鋁涂覆氧化石墨烯納米片復合填料.3.4 其他方法。

Castro等[12]采用氣相沉積法在聚苯胺/乙丙橡膠復合導電橡膠中趁機石墨烯的方法制備了新型有機電導材料；Cheng等[13]以金屬鎳泡沫為模版，通過CVD法制備了三維石墨烯泡沫，再將二甲基硅橡膠澆筑到石墨烯泡沫中制備石墨烯/合成橡膠復合材料；Zhan等[14]報道了將化學還原的石墨烯自組裝到NR膠乳粒子表面，在不經過開練配合的情況下直接靜態熱壓硫化，制備了具有石墨烯“隔離”網絡結構的NR復合材料（NRLGES）；Wang等[15]在玻璃基板上通過層-層的靜電組裝制備了聚乙烯亞胺/羧基丁腈橡膠多層膜材料.4結論與展望

石墨烯具有優異的物理和電特性，作為橡膠納米填料，具有非常高的增強效率和效果，同好似還可以賦予橡膠材料其他特性如導電性，導熱性，改善其機械性能和氣體阻隔性能等，對橡膠制品的高性能化和功能化具有特別的意義。

石墨烯/橡膠復合材料的制備方法的核心問題是在集體中均勻有效的分散與分布石墨烯填料。目前常用的復合方法有：膠乳共混、溶液共混和機械混煉，一般采用溶液共混和膠乳共混制備的復合材料中石墨烯分散均勻，因此復合材料具有更優異的性能。GO表面的含氧基團能有效增強與極性橡膠的界面作用；還原石墨烯比表面積大且存在“褶皺”結構，因此其與大多數非極性橡膠如NR，SBR等有較強的界面結合。通過石墨烯的表面修飾可以進一步提高街面作用和石墨烯分散，從而提高復合材料性能，總的來說，石墨烯可以有效的增加各種橡膠基材的導電性，導熱性，機械強度和氣體阻隔性。

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第三篇：保鮮技術

保鮮技術

1.使用遠洋捕撈保鮮片冰制冰機

2.水產加工：科美斯片冰機在水產深加工有著更加廣泛的應用，為了新鮮海產品的冷藏、運輸、加工及陳列都是必不可少的，無論機械制冷如何發展，由于含鹽的鱗片冰獨特的特性，仍然沒有理想的替代物可以取代它。鱗片冰可以使海產品新鮮，潮濕和恰當的溫度，不必使用監控器，鱗片冰是很好的冷量儲存體，它是具有很高的實用性和經濟性的冷凍系統。而其它的冷凍系統只能提供寒冷的溫度，并不能提供濕潤的環境，而使海產品風干、脫水。而近乎0℃的鱗片冰可以提供一個完美的冷卻環境，它不會損傷和凍壞魚的表面，可使魚保持在理想的濕潤狀態，避免脫水并給予長時間的新鮮，融化的冰水可以沖洗魚的表面，將魚排出的細菌和異味除去，達到理想保鮮效果。

總體

為防止人類過度捕撈對深海生物資源造成嚴重破壞，聯合國糧食及農業組織發出呼吁，要求各國政府盡快制定嚴格的法律法規，規范漁業生產中的遠洋深海捕撈政策。

糧食及農業組織指出，許多深海魚類生長速度非常緩慢，達到性成熟期的時間較長，有些種類并不是每年都能夠得到繁殖，因此大量捕撈對深海生態造成的影響很大，其危害性可能持續數代。該組織說，由于遠洋深海捕撈存在一定的難度，同時淺海魚類數量豐富，過去人們對深海捕撈的動力很小。然而，自上個世紀七十年代末開始，隨著沿海地區捕撈機會的減少以及科學技術的進步，深海捕撈已經變得日益普遍。

統計資料表明，1950年至1977年間，遠洋深海捕獲量不足全球海產捕獲量的1%，而1995至2005年間，這一比例平均已達到3%，其中2005年更是提升到4%。糧食及農業組織指出，盡管這些數字看上去還不算太大，但事實上，近年來遠洋深海捕撈數量已經增長了近75%。

由于人類進行遠洋深海捕撈的歷史相對較短，大部分國家都缺乏專門針對深海捕撈的管理政策和計劃，另外，對公海上進行的深海捕撈實施管理的難度很大，需要許多國家和地區間開展合作，共同參與。美國生態綜合分析中心聯合其他機構最近組織了一次調查。調查顯示，地球上超過40%的海洋受到了人類活動的嚴重影響，僅有4%%仍然保持著原始狀態，影響最為嚴重的區域包括北大西洋的大片水域、中國的南海和東海、加勒比海、地中海、紅海、海灣地區、白令海及西太平洋上的多數水域。

聯合國糧食及農業組織目前正在推動各國召開一系列會議，探討如何制定國家和國際準則，規范各類深海捕撈活動，防止過度捕撈對海洋生態系統造成嚴重破壞，進而有效地保護海洋生物的多樣性。

第四篇：納米論文

聚合物基-納米二氧化硅復合材料的應用研究進展

班級12材料2班學號1232230042姓名王曉婷

摘要本文介紹了近年來國內外納米SiO2聚合物復合材料的制備方法，討論了制備方法的特點，闡述了聚合物納米SiO2復合材料的研究進展, 并展望了聚合物納米SiO2 的應用前景。

關鍵詞納米SiO2復合材料;聚合物;制備;應用 前言

納米SiO2是目前應用最廣泛的納米材料之一,它特有的表面效應、量子尺寸效應和體積效應等,使其與有機聚合物復合而成的納米二氧化硅復合材料, 既能發揮納米SiO2自身的小尺寸效應、表面效應以及粒子的協同效應, 又兼有有機材料本身的優點, 使復合材料具有良好的機械、光、電和磁等功能特性, 引起了國內外研究者的廣泛關注[

1，2]

。本文就納米Si02一聚合物復合材料的制備方法、制備方法的特點和應用進行一次全面的綜述。

2聚合物/ 納米Si O2 復合材料的制備

2．1 共混法

共混法是制備聚合物／無機納米復合材料最直接的方法，適用于各種形態的納米粒子，但是由于納米粒子存在很大的界面自由能，粒子極易自發團聚。要將無機納米粒子直接分散于有機基質中制備聚合物納米復合材料，必須通過化學預分散和物理機械分散打開納米粒子團聚體，消除界面能差，才能實現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的溶劑中制成溶液(或乳液)，然后加入無機納米粒子，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現了納米si02對PVA的改性；張志華等用溶膠一凝膠反應制備納米Si02顆粒，然后通過超聲分散機將顆粒分散到聚氨酯樹脂中制備出了聚氨酯／Si02納米復合材料；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

將納米無機粒子與聚合物基體在密煉機、雙螺桿等混煉機上熔融共混。

郭衛紅等[5]在密煉機上將PMMA和納米Si02粒子熔融共混后，用雙螺桿造粒制得納米復[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基體中制得復合材料，由于復合偶聯劑的一端易與離子表面上大量的羥基發生化學反應形成穩定的氫鍵，另一端與聚丙烯相容性較好，使納米粒子基本沒有團聚，實現了增強、增韌的目的。張彥奇等[7]將納米Si02經超聲分散并經偶聯劑處理后與LLDPE等組分預混、擠出、造粒，制備了線性低密度聚乙烯(LU)PE)／納米Si02復合材料，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、機械共混等方法在單體溶液中分散納米粒子，或采用偶聯劑對納米粒子表面進行處理，然后單體在納米粒子表面進行聚合，形成納米粒子良好分散的納米復合材料(in situ polymerization)。通過這種方法，無機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進行表面處理，應用本體法聚合制備si02／PMMA納米復合材料，結果顯示納米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為引發劑的使用增強了與納米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／無機納米復合材料的一種重要方法。通過烷氧基金屬有機化合物的水解、縮合，將細微的金屬氧化物顆粒復合到有機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／無機納米復合材料。

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復合材料時顯示出很多優勢。但是，所用的無機組分的前驅物正硅酸烷基酯價格昂貴、有毒，因此為了降低制備成本，改善生產條件和減少環境污染，張啟衛等[10]用硅酸鈉為無機si02組分的前驅物，與PVAC或PMMA的THF溶膠混合，經溶膠一凝膠過程制備出聚合物／Si02雜化材料。結果表明，si02含量在一定范圍時，由于發生了納米級微區效應，有機一無機兩相間相容性好，不產生相分離，材料透光率提高，熱穩定性增強。

3聚合物/ 納米Si O2 復合材料的研究進展

3.1 納米SiO2/環氧樹脂復合材料

Mascia等通過紅外光譜和定性黏度分析得知,納米SiO2 和環氧樹脂隨著環氧樹脂的分子量增加、加入偶聯劑、增加溶劑的極性以及提高反應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合材料性能的影響, 采用透射電鏡和正電子湮沒技術(PALS)對納米SiO2 的分布和自由體積的尺寸及濃度進行了表征[12]。結果表明, SiO2表面處理后, 復合材料性能得到提高, 使環氧樹脂增強和增韌;且納米SiO2含量為3 % 時,自由體積濃度最小, 納米復合材料的性能最佳。劉競超等通過原位分散聚合法制得了納米SiO2/環氧樹脂復合材料[13]。結果表明, 對復合材料力學性能的影響較大的是偶聯劑, 在最優工藝條件下制得的復合材料沖擊強度、拉伸強度比基體分別提高了124% 和30%;復合材料的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)復合材料[14]。結果表明, 經表面處理的SiO2在復合材料基體中分散均勻, 界面粘結好;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, 基體的拉伸強度、彈性模量表現為先下降后升高, 而基體的斷裂伸長率表現為先升高后下降。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復合乳液, 以相同的方法制備丙烯酸酯/微米SiO2復合乳液[15]。結果表明, 共混法制得的納米復合物的拉伸強度、斷裂伸長率和玻璃化轉變溫度隨納米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/硅橡膠復合材料

王世敏等對納米SiO2/二甲基硅氧烷復合材料的光學、力學性能進行了研究[16]。結果表明, 復合材料對波長λ＞390 nm 的可見光基本能透過, 透過率達80%, 硬度隨納米SiO2的增加呈上升趨勢。Mackenzie 等制備的納米SiO2/硅氧烷復合材料在非氧化氣氛中加熱到1 000 ℃以上, 分子發生重排, 形成塊狀微孔體;繼續加熱到1 400 ℃時,有機碳仍不分解, 且熱膨脹系數很小[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)表面的物理化學性質。潘偉等研究SiO2納米粉對硅橡膠復合材料的導電機理、壓阻及阻溫效應的影響[18]。結果表明,隨著SiO2納米粉的增加, 壓阻效應越來越顯著,在一定壓力范圍內, 材料電阻隨壓力呈線性增加;同時, SiO2納米粉的加入使復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, 以及較強的蠕變性。為了進一步提高其應用價值, 王金平等以聚碳酸酯為基體, 采用溶膠－凝膠法技術在聚碳酸酯表面覆蓋一層納米SiO2無機涂層, 涂層與聚碳酸酯較好的結合, 使材料的耐磨性得到明顯提高[19]。

3.5 納米SiO2/聚酰亞胺復合材料 聚酰亞胺(PI)是一種廣泛應用于航空、航天及微電子領域的功能材料, 它的優點是介電性良好,力學性能優良, 但其吸水性強和熱膨脹性高的缺點限制了他的應用。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 其熱穩定性得到加強, 熱膨脹系數得到降低[20]。曹峰等研究PI/SiO2復合材料的力學性能時發現, 隨著SiO2含量的增加, 其楊氏模量、拉伸強度、斷裂強度增加, 加入適量的插層劑, 有利于增加有機分子與無機物分子之間的相容性, 從而可制備強度和韌性更加優異的復合材料[21]。

3.6 納米SiO2/聚烯烴類復合材料

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復合材料[22]。結果表明, 納米SiO2使LLDPE 的拉伸彈性模量、沖擊強度、拉伸強度提高, 且均在納米SiO2用量為3 份左右時達到最大值;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復合材料[23]。結果表明, 經表面處理、用量為4 %的納米SiO2 與4 % 的PE-g-MAH 發生協同作用, 可以使PP/納米SiO2復合材料的沖擊強度提高40 %,拉伸強度提高10%, 耐熱溫度提高22℃。

3.7 納米SiO2/尼龍復合材料

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合材料的特性[24]。形貌分析出粒子的存在不影響復合材料的結晶相;粒子的加入明顯增強了基體的彈性模量,且復合材料的性能受粒子尺寸和分散狀況的影響。

3.8 納米SiO2/聚醚酮類樹脂復合材料

邵鑫等研究了納米SiO2對聚醚砜酮(PPESUK)復合材料摩擦學性能的影響[25]。結果表明, 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填充新型雜萘聯苯聚醚酮(PPEK)復合材料[26]。當納米SiO2用量為1 % 時, 復合材料的綜合力學性能最佳。納米SiO2的加入使得復合材料的摩擦性能比純PPEK 有了明顯提高, 當納米SiO2用量為7 % 時,材料的摩擦磨損性能最好, 并且在大載荷下納米SiO2 更能有效改善復合材料的摩擦磨損性能。

3.9納米SiO2/聚苯硫醚(PPS)復合材料

張文栓等首先將納米SiO2粒子與硅烷偶聯劑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 在高速攪拌機中混合均勻, 然后用雙螺桿擠出機造粒制得PPS/納米SiO2復合材料[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。當納米SiO2用量為3 % 時, PPS/納米SiO2 復合材料的力學性能最佳, 拉伸強度、彎曲彈性模量和缺口沖擊強度分別提高13.4%、7.4% 和27.3%。張而耕等用轉化劑、分散劑和穩定劑制備了PPS/納米SiO2水基涂料[28]。PPS/納米SiO2復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 復合材料

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

4總結與展望

聚合物/納米SiO2復合材料具有優良的綜合性能, 展現出誘人的應用前景。盡管近年來對其研究較多, 并取得了較大進展, 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, 納米復合材料的相界面結構, 納米SiO2 對聚合物性能影響的機理等。相信隨著制備技術的進一步完善及對材料的結構與性能關系的進一步了解, 人們將能按照需要來設計和生產高性能和多功能的聚合物/納米SiO2復合材料。納米Si02可以改性多種高分子材料，通常對聚合物的機械性能如拉伸強度、彈性模量、斷裂伸長率，以及熱穩定性、動態力學行為、光學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復合材料中有機相和無機相的相界面結構；Si02粒徑大小、幾何形狀等形態參數及添加量對復合材料性能的影響；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域發揮出它的重要作用。

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第五篇：納米論文

納米技術在醫學上的應用

[摘要]納米醫學是納米技術與醫藥技術結合的產物,納米醫學研究在疾病診斷和治療方面顯示出了巨大的應用潛力。近幾年,納米技術突飛猛進,作為納米技術的重要領域的納米生物工程也取得了輝煌的成就。本文從納米醫學、納米生物技術和納米生物材料三個方面,講述了納米生物工程的重大進展。本文就納米診斷技術、組織修復和再生醫學中的納米材料、納米藥物載體、納米藥物等方面的研究現狀與進展進行綜述,并探討納米醫學的發展前景。

[引言] 納米技術的基本概念是用單個原子、分子制造和操作物質的技術,是現代高科技前沿技術.納米技術應用前景廣闊,幾乎涉及現有科學技術的所有領域,世界各國都把納米技術列為重點發展項目,投入巨資搶占納米技術戰略高地.[關鍵詞]納米醫學;納米生物材料;診斷;治療

1、跨世紀的新學科——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構、特征及相互作用的高新科學技術,它是現代科學和先進工程技術結合的產物。1990年7月,第一屆國際納米科技會議的召開,標志著納米科技的正式誕生。時至今日,納米科技涉及到幾乎現有的所有科學技術領域。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,是人類按照自己的意志操縱單個原子,在納米尺度上制造具有特定功能的產品,實現生產方式的飛 躍。目前,納米科技已經取得一系列成果,正處于重大突破的前夜。研究者認為,這一興起于本世紀90年代的納米科技,必將雄踞于21世紀,對人類社會產生重大而深遠的影響。

2、納米醫學的提出

納米醫學的形成除了納米技術之外，其醫學本身也應具有可應用納米技術的客觀基礎和必要條件。客觀基礎是指，像其他物質一樣，醫學研究的主體———人體本身是由分子和原子構成的。實現納米醫學的必要條件是，要在分子水平上對人體有更為全面而詳盡的了解。隨著現代生物學和現代醫學的不斷發展,人類在生物學和醫學等領域的研究內容已開始從細胞、染色體等微米尺度的結構深入到更小的層次,進入到單個分子甚至分子內部的結構。這些極其微細的分子結構的特征:尺度空間在0.1-100 nm,屬于納米技術的尺度范圍。研究這些納米尺度的分子結構和生命現象的學科,就是納米生物學和納米醫學。納米醫學是一門涉及物理學、化學、量子學、材料學、電子學、計算機學、生物學以及醫學等眾多領域的綜合 性交叉學科。Freitas曾給納米醫學下過一個較詳細的定義:他認為,納米醫學是利用人體分子工具和分子知識,預防、診斷、治療疾病和創傷,劫除疼痛,保護和改善人體健康的科學和技術。目前的納米醫學研究水平還處于初級階段,當然,由于各國科學工者的不懈努力,納米醫學研究領域已初露曙光,有部分研究成果已開始接近臨床應用。

從定義來看,納米醫學可以分為兩大類,一是在分子水平上的醫學研究,基因藥物和基因療法等就是典型體現;二是把其他領域的納米研究成果引入醫學領域,如某種納米裝置在醫療和診斷上的應用。納米醫學的奧秘在于,可以從納米量級的尺度來進行原來不可能達到的醫療操作和疾病防治。當生命物質的結構單元小到納米量級的時候,其性質會有意想不到的變化。這種變化既包括物質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、納米技術的醫學應用 3.1 診斷疾病

在診斷方面，將應用納米醫學技術手段，在診室內進行全面的基因檢查和特殊細菌涂層標記物的實時全身掃描；檢測腫瘤細胞抗原、礦質沉積物、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三維圖譜的特定分子。在納米醫學時代，這些強有力的手段將使醫務人員能夠檢查患者的任何部位，且可詳盡到分子水平，并能以合理的費用，在數分鐘或數秒鐘內獲得所需的結果。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,以往常采用價格昂貴并對人體有損害的羊水診斷技術。如今應用納米技術,可簡便安全地達到目的。孕8周左右血液中開始出現非常少量的胎兒細胞,用納米粒很容易將這些胎兒細胞分離出來進行診斷。目前美國已將此項技術應用于臨床診斷。肝癌患者由于早期沒有明顯癥狀,一旦發現常已到晚期,難以治愈,因而早期診斷極為重要。中國醫科大學第二臨床學院把納米粒應用于醫學研究,經過4年的努力,完成了超順磁性氧化鐵超微顆粒脂質體的研究。動物實驗證明,運用這項研究成果,可以發現直徑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

這是納米醫學中的一個非常活躍的領域,適時準確地釋放藥物是它的基本功能之一。科學家正在為糖尿病人研制超小型的,模仿健康人體內的葡萄糖檢測系統。它能夠被植入皮下,監測血糖水平,在必要的時候釋放出胰島素,使病人體內的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態。美國密西根大學的博士正在設計一種納米/智能炸彈,它可以識別出癌細胞的化學特征。這種智能炸彈很小,僅有20nm左右,能夠進入并摧毀單個的癌細胞。

德國醫生嘗試借助磁性納米微粒治療癌癥,并在動物實驗中取得了較好療效。將一些極其細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胞。由于腫瘤附近的機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。科學家指出,將磁性納米顆粒與藥物結合,注入到人體內,在外磁場作用下,藥物向病變部位集中,從而達到定向治療的目的,將大大提高腫瘤的藥物治療效果。

納米藥物與傳統的分子藥物的根本區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構或納米特性,發現基于新型納米顆粒的高效低毒的治療或診斷藥物。前者是對傳統藥物的改良,而后者強調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用之一是抗菌藥物。納米抗菌藥物具有廣譜、親水、環保、遇水后殺菌力更強、不會誘導細菌耐藥性等多種性能。以這種抗菌顆粒為原料,成功地開發出了創傷貼、潰瘍貼等納米醫藥類產品。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,當樹脂基托中抗菌劑的濃度達到3%時,即可達到滿意的抗菌效果。

無機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,同時對機體不產生任何毒性。其抑瘤效應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體免疫來實現對腫瘤的抑制作用。納米羥基磷灰石在體外對惡性腫瘤細胞產生明顯的抑制作用,而對正常細胞作用甚微,可望通過進一步的研究獲得一種區別于傳統的化療藥物的納米無機抗癌藥物。此外,有的物質納米化后出現新的治療作用,如二氧化鈦納米粒子可抑制癌細胞增殖;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膜老化而帶來的疾病。

3.2.2 納米藥物載體

實現細胞和亞細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。納米粒子介導的藥物輸送是納米醫學領域的一個關鍵技術,在藥物輸送方面具有許多優越性。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具備以下性質: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體排出;具有較長的體內循環時間,并能在療效相 關部位持久存。3.3 納米生物技術

納米生物技術是納米技術和生物技術相結合的產物,它即可以用于生物醫學,也可以服務于其它社會需求。所包含的內容非常豐富,并以極快的速度增加和發展,難以概述。

3.3.1生物芯片技術

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,即可以同時檢測和研究不同的生物細胞、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律。生物芯片可以粗略地分為細胞芯片、蛋白質芯片(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點,已成為21世紀生物醫學工程的前沿科技。

近2年,已經通過微制作(MEMS)技術,制成了微米量級的機械手,能夠在細胞溶液中捕捉到單個細胞,進行細胞結構、功能和通訊等特性研究。美國哈佛大學的教授領導的研究人員,發展了微電子工業普遍使用的光刻技術在生物學領域的應用,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細胞的生物芯片,通過調節細胞間距等,研究細胞分泌和胞間通訊。此類細胞芯片還可以作細胞分類和純化等。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,即可達到選擇和固定細胞及細胞面密度控制。

美國圣地亞國家實驗室的發現實現了納米愛好者的預言。正像所預想的那樣,納米技術可以在血流中進行巡航探測,即時發現諸如病毒和細菌類型的外來入侵者,并予以殲滅,從而消除傳染性疾病。

研究人員做了一個雛形裝置,發揮芯片實驗室的功能,它可以沿血流流動并跟蹤像鐮狀細胞血癥和感染了愛滋病的細胞。血液細胞被導入一個發射激光的腔體表面,從而改變激光的形成。癌細胞會產生一種明亮的閃光;而健康細胞只發射一種標準波長的光,以此鑒別癌變。3.3.2納米探針

一種探測單個活細胞的納米傳感器,探頭尺寸僅為納米量級,當它插入活細胞時,可探知會導致腫瘤的早期DNA損傷。

3.4組織修復和再生醫學中的納米材料

將納米技術與組織工程技術相結合,構建具有納米拓撲結構的細胞生長支架正在形成一個嶄新的研究方向。相對于微米尺度,納米尺度的拓撲結構與機體內細胞生長的自然環境更為相似。納米拓撲結構的構建有可能從分子和細胞水平上控制生物材料與細胞間的相互作用,引發特異性細胞反應,對于組織再生與修復具有潛在的應用前景和重要意義。將納米纖維水凝膠作為神經組織的支架,在其中生長的鼠神經前體細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性、強度、彈性、韌性和耐久性,同時還可以改進基體材料的生物相容性。研究發現,隨著復合物中碳納米管含量的增加,神經元細胞和成骨細胞在復合材料上的黏附與生長也越來越活躍,而星形細胞和成纖維細胞的活性則呈現同等程度的下降。研究人員設計的人造紅細胞輸送氧的能力是同等體積天然紅細胞的236倍,可應用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運動需要的額外耗氧等。研究人員成功合成了模擬骨骼亞結構的納米物質,該物質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用優勢。

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

4、我國發展納米生物學和納米醫學的現狀和發展策略

目前,我國在納米生物和醫學領域內的研究基礎還比較薄弱,通過采取各種激勵措施和各種研究計劃的實施,特別是國家自然科學基金委的納米技術重大研究計劃對納米生物和納米醫學項目的支持,我國在納米生物和納米醫學方面的研究狀況有了很大的改善,生物、醫學界的許多院、所相繼建立了有關納米技術的研究室,如中國醫學科學院基礎醫學研究所、軍事醫學科學院毒物藥物研究所和生物物理研究所等都設立了納米研究室,初步形成了一只較強的研究隊伍。近年來,來自化學、物理、信息、藥物、生物和醫學等領域的科學家通過幾次研討會進一步明確了納米生物和納米醫學領域的研究方向和內容,并建立了較密切的合作。我國在納米生物和納米醫學的研究領域也涌現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、重大疾病的機制、納米材料的應用和生物安全性及重大疾病預防和早期診斷與治療技術等方面。但是,這些研究的水準與國際先進水平還有相當的差距,離國家、社會的需求也有相當遠的距離。

納米醫學工程的建立不僅是因為有其迫切的需要,而且也因為有了實現的可能。如今,納米科技在國際上已嶄露頭角,世界各發達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。學科發展和社會需要是推動社會發展的巨大動力,學科發展可以創造新的需求,社會需求可以促進學科向深度和廣度發展。納米生物醫學工程正在出現,我們無力將它阻擋。雖然它的廣泛應用尚有待時日,并潛在危險,但若沒有它,我們現在面臨的許多生物醫學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嶄新的陌生世界,倘若人類能直接利用原子、分子進行生產活動,這將是一個質的飛躍,將改變人類的生產方式,并空前地提高生產能力,有可能從根本上解決人類面臨的諸多困難和危機。我們有必要把納米科技和生物醫學工程概念進行拓展,把納米科技的理論與方法引入生物醫學工程的相關研究領域,創立新的邊緣學科——納米生物醫學工程。可以相信,納米醫學工程將會成為納米科技的重要分支,并開創生物醫學工程新紀元。科學家認為,納米科技在生物醫學方面,甚至有可能超過信息技術和基因工程,成為決勝未來的關鍵性技術。[參 考 文 獻] [1]劉吉平,郝向陽.納米科學與技術[M].北京:科學出版社,2002:2,227-229,234-238,239-242,230-234.[2]李道萍.21世紀嶄新的學科——納米醫學[J]1世界新醫學信息文摘,2003,1(3):208-210.[3]李會東.納米技術在生物學與醫學領域中的應用[J].湘潭師范學院學報(自然科學版),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應用化學,2001,18(5):365-369.[5]常津.阿毒素免疫磁性毫微粒的體內磁靶向定位研究[J].中國生物醫學工程學報,1996,15(4):216-221.[6]張共清,梁屹.納米技術在生物醫學的應用[J]1中國醫學科學院學報,2002,24(2):197-201.〔7〕中國社會科學院語言研究所詞典編輯室編.現代漢語詞典.北京:商務印書館2002年版:1711〔8〕奇云.21世紀的納米醫學.健康報,2001(4):12〔9〕紀小龍.納米醫學怎樣診治疾病.健康報,2001,7,19[9]奇 云.納米醫學——21世紀的科技新領域[N].中國醫藥報,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世紀的新材料[J].科技導報,1992(10):28-31.[11]奇 云.納米電子學研究進展[J].現代物理知識,1994,6(5):24-25.[12]奇 云.納米生物學的誘人前景[N].光明日報,1993年5月7日,第15864號第3版.[13]奇 云.納米化學研究進展[J].自然雜志,1993,16（9、10):2-5.[14]奇 云.納米化學研究進展[J].現代化工,1993,13(8):38-39.[15] 華中一.納米科學與技術[J].科學,2000,52(5):6-10..