纳米技术出现的影响范文

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纳米技术可能引起的主要伦理问题

1．健康和安全问题。纳米技术对健康和安全的影响，是纳米伦理面对的首要问题。由于纳米粒子极其微小，可以说无孔不入，所以也很容易进入人体，有可能成为许多重大疾病如肺部疾病和心血管疾病的诱因，给人类健康和安全带来严重的损害。研究表明，吸入的纳米颗粒可能避开免疫系统的吞噬作用，蓄积在某些靶器官，也可跨越不同生物屏障，重新转运分布到身体的其他组织器官，产生系统的健康效应［10］。而且，环境中的纳米颗粒由于具有较大的表面积而极易吸附大气中的有毒污染物，如多环芳烃等，被纳米颗粒吸附的有毒污染物可进一步对人和其他生物体产生毒性效应，还可能波及整个生物圈。纳米粒子对健康和环境的潜在风险涉及安全伦理和环境伦理的问题。安全不仅是一个科学的概念，安全更是伦理学必须考量的最基本的要素，因为安全既是人的基本需求也是人的基本权利。离开了安全，人的其他权利和自由、尊严等也将无从谈起;而且，保障研究人员和工人在工作场所的生命和健康安全，也是国家和企业的基本责任。

2．平等与公正问题。首先，纳米技术的潜在利益和风险使得其风险与利益的分配，也面临着社会公平与公正的伦理问题。纳米技术可能为技术发明家、企业家带来丰厚的利益，但也可能为研究者、受试者、生产者甚至消费者带来直接的和间接的健康风险，为公众带来环境风险。面对个体利益与公众利益、企业利益与社会利益、眼前利益与长远利益的冲突，应该优先考虑谁的利益?承担高风险的人是否应得到较高的回报?“如何分配科学技术的发展带来的好处、风险和代价，就成为了我们时代所必须面对的一个重要问题”［11］。其次，纳米技术的应用也可能加剧原有的社会不平等、不公正现象。众所周知，“信息高速公路”的出现导致了迅速扩大的信息资源和知识资源分布严重不均的“数字鸿沟”问题，并且加剧了原有的经济不平等、机会不平等和社会不平等问题，成为当今社会问题的一个重要根源。纳米技术的发展也可能产生类似数字鸿沟的“纳米鸿沟”问题。比如，纳米技术在医学上的应用，使得疾病的预防、早期诊断和治疗成为可能。研究表明，在不久的将来，用基因芯片、蛋白质芯片组装成的纳米机器人，有可能通过血管进入人体以诊断疾病、携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段，也可以将携带纳米药物的芯片送入人体内，在外部加以导向，使药物集中到患处，更理想地提高药物疗效［12］。但是，这些技术在其发展的初期阶段，往往比较昂贵，大部分人可能只好望而却步，仅能被少数人使用。如何使社会中的大多数成员公正地享受到纳米技术的成果并避免可能受到的损害，是纳米技术发展过程中必须面对的重要伦理问题。第三，纳米技术还有可能带来代内与代际、穷国与富国之间的平等与公正问题，尤其是可能使发达国家与发展中国家之间的差距加大。能够支付纳米技术研究与发展巨额费用的国家，可能优先发现和利用纳米技术的研究成果，在国际舞台上便优先掌握了“话语权”。当然，也不能排除发达国家将有污染的、甚至有毒的纳米研究项目转移到发展中国家的可能。诸如此类的问题会使国际间的不平等恶化。此外，还存在为了当代利益发展纳米技术而提前利用了过多的自然资源或给后代造成众多污染等代际不公正现象。

3．自主与尊严问题。人是有理性的存在物。理性之人的尊严来自于它的自主性，能够按照自己的意志作出决定。“大自然中的无理性者，它们不依靠人的意志而独立存在，所以它们至多具有作为工具或手段的价值，因此我们称之为‘物’。反之，有理性者，被称为‘人’，这是因为人在本性上就是目的自身而存在，不能把他只当做‘物’看待。人是一个可尊敬的对象，这就表明我们不能随便对待他。”［13］联合国教科文组织在《世界生物伦理与人权宣言》中强调，科学技术的研究和发展需要遵循本宣言所阐述的伦理原则，要尊重人的尊严。这包括自尊、享受别人尊重和尊重他人三个方面。在纳米技术的研究与应用中，许多方面涉及人的自主与尊严问题。例如，纳米技术与认知科学相互渗透与融合，可以揭示人脑的工作机制，利用纳米药物可以增强人的认知能力或治疗某些脑神经与认知方面的缺陷。但是，如果利用这些研究成果控制人的思维、干扰人的决定，则侵犯了人的自、漠视人的尊严。再者，如果将能够随时获取他人信息的纳米电子芯片等极微小的纳米器件，毫不被人察觉地嵌入他人衣服或皮肤里，则不仅窃取了他人的隐私，更贬损了他人的尊严。又如，纳米基因工程不仅能够治疗遗传病，而且能够改变生殖细胞基因以达到治疗或增强后代的目的。但是，不论父母的主观意愿是否善良，这种行为确实忽视了子女的自主与尊严。而诸如赛博格(Cyborg)、生命产品(Biofact)等技术的进一步发展将模糊人与机器、生命体与人工产品之间的界限，使得我们关于人与自然的基本概念发生动摇，什么是人、什么是自然等问题将变得不再是不言而喻的了。

纳米伦理的特征与评估

纳米技术的中介性和不确定性特征不仅使纳米技术可能引起一系列的伦理问题，而且也使得这些伦理问题展现出共同的伦理特征:可能性、整合性和前瞻性。这使得即时性、跨学科性、预警性评估成为应对纳米伦理的关键。

1．可能性特征与即时评估。纳米技术可能引起的伦理问题包括两个部分，其中有些是现实的，比如纳米粒子对安全和健康造成的影响;有些还是潜在的、未来的甚至含有推测性特征，比如有关纳米机器人的自我复制问题，但这绝不等于说这种推测完全是无中生有。纳米伦理不仅关注现实的纳米伦理问题，也关注未来的和潜在的伦理问题，目的是在纳米技术研究和开发的初期就参与到纳米技术的构建中。事实上，技术的发展并不是由技术本身或者技术专家们所能决定的。如果有怎样的技术就会有怎样的未来，那么，我们就有权利选择技术、选择和构建未来。因此，纳米伦理必须关注可能性。在这个意义上，可能性成为纳米伦理的一个重要特征。鉴于纳米技术发展的可能性、阶段性和动态性特征，对纳米技术应该采取即时评估的研究方法，以适时地、动态地评估纳米技术研究发展与应用各个阶段可能出现的伦理问题。在目前纳米技术的开发时期，首先应该关注的是实验室和工作场所的安全伦理问题，包括工人对所从事的纳米技术风险的知情权问题，建立健全工人的健康保险制度的问题，以及工作场所的通风、检测和预警机制等制度问题。其次，在纳米药物和利用纳米技术进行的检测中，即时评估纳米粒子在人体的生物学效应和对人体整体的影响，以确保纳米用药和检测的安全。

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【分类号】X50

1 纳米技术

纳米（nm）技术是指在0.1-100nm范围内，研究电子、原子和分子内在规律和特征，并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术。纳米尺度的物质颗粒接近原子大小，此时量子效应开始影响到物质的性能和结构。由纳米级结构单元构成的纳米材料，在机械性能、磁、光、电、热等方面与普通材料有很大不同，具有辐射、吸收、催化、吸附等新特性。人类通过在原子、分子和超分子水平上控制了纳米结构来发现纳米材料的奇异特征，以及学会有效地利用这些特定功能产品，最终能够仿照自然生态中非常复杂的过程，这也是纳米科技的最终目的。

纳米技术包含下列四个主要方面：

（1）纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在1-100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

（2）纳米动力学：主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统，用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等，用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。

（3）纳米生物学和纳米药物学：如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。

（4）纳米电子学：包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。更小是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。

纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。

2 纳米技术在环境邻域的应用

纳米材料的比表面积大，表面活性中心多，是催化剂的必要条件。国际上已将纳米材料作为新一代催化剂进行研究和开发。近年来的发展方向是纳米复合化，例如，氟石结构的纳米Ce2-x和Cu组成纳米复合材料，可用于汽车尾气中SO2、CO的消除。已有生产厂家开发出可以用来代替汽车中的金属构件的纳米粒子增强型复合材料，这种纳米复合材料的广泛使用可能使汽油的燃烧量每年减少15亿升，二氧化碳的排放量每年至少减少50亿千克。我国山东小鸭电器集团采用纳米复合抗菌除味塑料制作洗衣机的外筒，具有耐高温、耐摩擦、耐冲击、韧性好和硬度高等特点，还有很好的光洁度和很强的除垢能力，不但可以防止污垢在筒壁沉积，随时保持洗衣机内部清洁，还可以防止细菌滋生，解除了衣物交叉感染的可能，开辟了健康洗衣机的新纪元。

用黏土和聚合物的纳米粒子替代轮胎中的炭黑是一项生产环保型、耐磨损轮胎的新技术，利用纳米材料对紫外线的吸收特性而制作的日光灯管不仅可以减少紫外线对人体的损害，而且可以提高灯管的使用寿命。把具有导电性能的纳米颗粒，如炭黑、金属粒子等加入到高聚物中，可以改善高聚物的导电性，节约能源。

3 纳米技术在环境领域的潜在突破

3.1 有效利用资源

纳米技术是从原子和分子开始制造材料和产品。这种从小到大的制造方式需要的材料较少，造成污染程度较低。纳米复合陶瓷，因其优异的耐高温、高强度等性能，有望应用于高温发动机中，其燃烧热效率可增加一倍，且燃烧完全，污染降低。由于纳米技术导致产品微型化，使所需资源减少，不仅可达到"低消耗、高效益"，而且成本低廉。可以预测，未来资源浪费，造价昂贵的大型机械设备将逐步淘汰，以实现资源消耗率的"零增长"。

3.2 用于对水和空气的处理

消除水和空气中最细微的污染物（分别为300nm和50nm），使空气和饮用水更加清洁。新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力，是普通净水剂的10-20倍，可将污水中的悬浮物和铁锈、异味等污物除去。通过纳米孔径的过滤装置，还能把水中的细菌、病毒去除。净化和淡化海水的选择性滤膜，不仅成本低，而且所需量不足目前的十分之一。

3.3 监测大气污染

大气中含有的C、N、S等元素的氧化物可导致酸雨和温室效应，因此它们在大气中的含量必须被实时监测。现有监测技术成本高，不便于移动作业，所需温度高，而利用纳米材料的高比表面积能对吸附气体有快速反应，吸附后能改变其物理性质，且反应可逆，具有能再生的特性。研制出可用于监测大气中的有害气体，可在室温下工作、造价低廉、体积小的监测器。

3.4 提供有效储氢方式

物理和化学方法储氢，需要昂贵的设备。采用纳米材料可避免大晶粒储氢材料在反复吸收、释放氢气的循环过程中产生的氢脆现象，又可增加吸氢容量和吸氢速率，提供一种有效而清洁的储氢方式，这种材料如果用来制造燃料电池汽车中的氢容器，可有效避免空气污染。

4 结束语

纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，美国权威机构预测，2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元，纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的"材料革命"现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。加入纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷性提高了十几倍，而且无毒无害无异味。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量

尽管纳米技术仍有许多问题有待于进一步探索和解决，但它在高科技领域和传统产业中带来的冲击是不可否认的。它将成为新世纪信息时代的核心。随着人们对纳米材料研究的深入，纳米材料必将出现更为广阔的应用前景，纳米材料的大规模工业生产和商业应用也将成为现实。可以相信，纳米技术作为一门新兴科学，必将对环境保护产生出深远的影响，利用纳米技术解决污染问题将成为未来环境保护发展的必然趋势。

参考文献：

[1]曹学军等，神奇的纳米技术，国外科技动态，2010，9（3）；33-36。

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在S系统的SIPOABS数据库中进行检索，得到1449件申请人国别为中国（CN）的纳米技术领域专利申请，转库到DWPI中后，得到673个专利族。以下分别对这些申请的年代分布、细分领域（技术主题）分布、主要申请人分布和主要申请国别进行统计和分析。

专利申请量的年度分布

笔者对上述673个专利族的最早公开年和最早优先权年分别进行统计分析，得到1991～2012年纳米技术领域中，我国申请人的国外专利申请量的年度分布状况，见图1所示。从图1可以看出，在纳米技术领域，中国申请人在国外的专利申请最早可以追溯到1991年（优先权日在1991年），但是中国申请人的相关专利申请较少，直至2000年才达到10件。2000年以后，中国申请人在国外的相关专利申请量有所增加，并在2007年前后达到一个峰值，接近100件，这一阶段为快速发展阶段。2007年至今，中国申请人在国外的相关专利申请量出现下降趋势，笔者分析，其原因可能有两点：首先，2010年以后的申请还没有全部公开，因此无法统计在内；其次，一般而言，前沿科技领域较传统领域受国际经济环境影响大，2008年爆发国际金融危机、近期的欧债危机以及目前国际经济环境低迷等是导致2008年至今中国申请人在国外的相关专利申请量减少的因素。

技术主题的分布情况

笔者分析了在纳米技术领域，中日韩三国申请人向国外申请专利的情况，统计了在八个细分领域中中日韩三国申请人的国外专利申请量，见图2所示。从图2可知，在纳米技术领域，中国申请人在国外的专利申请主要集中在“用于信息加工、存储或传输的纳米技术”和“用于材料和表面科学的纳米技术”两个细分领域中，这与韩国和日本申请人在国外的专利申请趋势相同，可见这两个细分领域是现在的热点。而在“纳米光学”领域，中国申请人在国外的专利申请量明显偏低，这与韩国和日本的情况不同。结合图1、图2可知，我国纳米技术的发展经过了初始阶段（2000年之前）、快速发展阶段（2000～2007年），现在已经逐步稳定。在纳米技术领域，我国向国外申请专利的绝对量还很少，与一些先进国家相比还存在较大差距。

主要申请人分布情况

笔者对在纳米技术领域在国外申请专利的主要中国申请人及其申请量进行了统计，在统计过程中不考虑公司之间的隶属关系，共同申请人也分别进行统计，见图3所示。的申请量占据了该领域中国申请人国外专利申请量的半壁江山，且排在前三位的申请人经常是一件专利申请的共同申请人。进一步检索可发现，清华大学的发明人主要来自一个研究机构——清华富士康纳米技术研究中心。在纳米技术领域，向国外申请专利的中国申请人很多是台湾和香港申请人，或者由台湾公司资助的研究机构，大陆地区的申请人主要是大学和科研机构，包括北京化工大学、中国科学院物理研究所、北京大学、中国科学院长春应用化学研究所等。名列前四位的申请人分别是鸿海精密工业股份有限公司、清华大学、鸿富锦精密工业（深圳）有限公司和新科实业（香港）有限公司，它们的专利申请均集中在“用于信息加工、存储或传输的纳米技术”领域，而北京化工大学则以“用于材料和表面科学的纳米技术”领域为主要申请领域。可见在纳米技术领域，中国申请人在国外申请的专利主要集中在信息加工、存储或传输，以及材料和表面科学领域。

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关键词：纳米，中医药，经济，技术

引言：通过现在的问题反映，首先提出一些纳米技术的需求，再而阐述了纳米中医药的现状接着提出纳米中药化的好处和现在存在的一些问题，通过笔者的分析，一步一步的摄入了纳米技术在当前中国的国情来说要发展，提出一些相对的解决方法。引入纳米技术是社会的要求。最后说明自己的观点（总结）。

随着经济的发展，环境问题变得越来越严重。从而导致发病率变得越来越高。如果还是单靠过去的一味中药很难把病情完全治好。加上现在环境问题的特为严重和社会的需求量增多。很多中药材都是靠人工培育，但人工培育的功效始终比不上天然的。虽然实行了中医药的政策，解决了老百姓的看病难，看病贵的问题。但始终是不能从根本解决问题。加上纳米技术的进一步发展，因此将纳米技术融入中医药是社会的要求，社会的主流。纳米技术使中医药的药效得到更好的发挥。

那先由我们看看纳米中医药的发展

纳米中药制备技术的研究现状

医学上的发展就目前来说，提出最多的是中西合作和中医药现代化，但我们在中医药的现状中发现很多问题，例如上面所提的民生问题，为此我们要想一下有没有更好的方案解决目前的问题，随着经济的发展我，我国的纳米技术已达到一定的程度，并取得一定的成效，为使中药面向世界，并形成医学科新的经济增长点，应将现代的高新技术引入到中药制剂之中。随着科学技术的飞速发展，中药的现代化生产已成为现实。纳米技术的出现使得超微粉碎成为全世界各个生产领域的先进技术，日益显现出它强大的生命力和蕴藏的无穷财富。对于中国的国药—中草药尤为如此。可以说中药超微粉碎是中药的一次飞跃性革命。如果中国能胜利的打完这场“革命”，在医学生又是一个新的焦点。纳米技术是如何引进中医药中呢？首先注意的是纳米粒制备的关键是控制粒子的粒径大小和获得较窄且均匀的粒度分布，减小或消除粒子团聚现象，保证用药有效、安全和稳定。

根据目前的科技情况。纳米药物粒子的制备技术可以分为三类，机械粉碎法、物理分散法和化学合成法。通过宏观到微观的转型，实现了微观世界的并且是医学界的狂飙式发展。

中医药的理论基于对宏观的自然界，而纳米技术科研研究则是微观技术，现在把宏观与微观技术的有机组合能不能在医学上形成一们崭新的“宏微”中医理论学科呢？至于宏观中医药大家对它有了一定的了解，现在我只是对微观进行阐述。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术的引入是医学微观化，一方面由于纳米技术的引入为携带提供了一定的方便，以前，无论什么看一次病总要大袋小袋的提着，这只是对病者，如果像医院或一些医护机构，当他们想购买大量药物时不是很麻烦。引入纳米技术在这里就起了相当重要的作用，比如运输大量的药物，现在只须小盒便能搞定；另一方面，害怕吃药吗？害怕打针吗？不用怕，纳米技术中药话可以帮助你，把纳米级药物制成药膏然后贴于患处，可以通过皮肤直接接受不需要注射。由于纳米技术是对药物的微观化，比如将药物磨成粉状，加大了与病菌的接触面积，例如中药超细后的产品除用于散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂、中药口服散剂、胶囊剂、微囊外，把药物微化，这样可以提高药物在体内的生物利用度。增强中药的疗效，再者，纳米技术在中药加工方面的应用能保持中药原有成分的基础，使药效充分析出。另外，纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修复损伤组织。在人工器官移植领域，只要在器官外面涂上纳米粒子，就可以预防器官移植的排异反应。使用纳米技术的新型诊断仪，只需检测少量的血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。在抗癌的治疗方面，德国一定医院的研究人员将一些极其细小的氧化铁纳米颗粒，注入患者的癌瘤里，然后将患者置于可变的磁场中，使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到45-47摄氏度，这温度足以烧毁癌细胞，而周围健康组织不会受到伤害。同时，配合使用纳米药物来阻断肿瘤血管生成，饿死癌细胞。纳米中药化不知那些好处，据了解，纳米中药化将药物加工成纳米级的微细粒子，病人服药时，首先减轻病人的痛苦，有些病人怕吃药，如果制成了粒子状，病人一般是比较易接受，药物的真对性特别的强，药物就可能针对性地直达病灶，激活中药细胞活性成分，直接攻击病毒、细菌、重金属、毒质，细胞壁或细胞膜等障碍将不复存在，这样中药疗效可大大速率，尽快的减轻病人的痛苦，如治疗消化道疾病的药品“思密达”经纳米化处理后其药效提高了3倍。中药药效的加大、加快，使中药可与西药相媲美，为今后中药的发展创造了条件。使中药具有新的功能将中药加工至纳米尺寸之后，其细胞内原有不能被释放出来的某些活性成分由于破壁而被释放出来，有可能使纳米中药具有新的功能。此外，由于其给药途径，药物吸收方式等的改变，可能在药代动力学、药效学、药理学、药物化学等方面产生新的作用。并且中药有没有西药那样很多副作用，发展纳米中医药看来是必然的事了。特别的，一些科学家预言：由于纳米微粒的尺度一般比生物体内的细胞、红血球小得多，所以，有可能把含有计算机功能、人机对话功能和有自身复杂能力的纳米机器人送入体内而又不严重干扰细胞的正常生理过程。通过体外控制操作，获取体内多种生化反应的连续的动态信息，从而破解中药复杂的作用机制。

纳米中医药也存在一定的问题，那是值得我们深虑：

1.成分的混乱；由于纳米中药化加大了药的效用，但同时也是所需药的成分难以把握，例如你本来是需要的是5两A药材6两B药材4两C药材，但当你纳米化时，你会使药用发生了变化，使得吸收的药的分量不同，可能导致A多了或少了。纳米技术中药化使得生物利用度、溶出度较低等得以纠正，疗效得以增强。这种改变性质的作用使得传统中药所含的有效成分及其药效变得面目全非。严重的会造成安全隐患。为此对研究和发展纳米中药化造成了巨大的压力。

2.由于纳米技术是一种微观的世界，如果科学家对药物不是有充分的了解，当实行微观处理时可能会导致一些药物的分量不够或减少了别的分量，另外，需要谨慎地掌握纳米粒度与相关中药所含有效成分分子组成和分子量的关系，以防为获得纳米微粒而损坏了药物的有效成分。纳米级的研究并不像宏观的研究那么简单，如果一些技术错误了，结果可能要重做。

3.纳米中药因其粒度超细，表面效应和量子效应显著增加，使得药物的有效成分获得了高能级的氧化或还原潜力，从而影响药物稳定性，增加了保质和储存的困难。

4.加大了鉴别的难度，即超细状态下的中药是否还具有普通粉碎时所有的显微特征？如果原有的显微特征发生了改变，则又应建立何种更精细的鉴别方法？这是个重大的问题，对于纳米级的研究，考的是先进的技术。

5.纳米尺度的物质存在着生物安全性威胁问题，如果不能够有效地防止纳米尺度物质的接触或者摄入，可能会引起多系统的复杂病变。

所谓万物都有双面性，纳米中医药的引入一定上给我们带来了很多好处，但也有一些负面的影响，综合中国现在的情况，许多专家都认为发展纳米中医药是利大于弊。那就根据我国的国情出发，如何将纳米技术中医药引入。何如加大对纳米技术中医药的发展呢？

1.由于各级的懒散性比较强，如果国家不统一制定完全的行业技术标准，可能会导致某些地方的药用不高或某些地方的纳米中药技术只是一个梦想。如果国家有了一定的机构管理，一定的技术标准，那样可以使纳米药物统一化，安全化。所以国家应成立你执迷中医药的研究中心，一方面集中科研相关的技术连接，另一方面可以组织协调科研机构，高校试验室以及产业界的公共参与，进行重点攻关。

2.国家政府必须认真重视纳米医药的发展，毕竟市场是一个充满“利润”式的社会，很多时候，如果国家不重视药物的安全管理，可能不导致药物市场混乱，同时国家有必要组织一定实力和特色的中药类高校与纳米研究机构进行强强联合，通过集大家之智慧来进行纳米中医药化。这就是国家要加强宏观调控对纳米药物的管理。

3.由于纳米中药化是刚刚引进来的一个新学科，很多方面还没有完善，特别是纳米对技术的要求高，所以国家应增加国内纳米重要的博士研究站，在较高会议上培养和吸引综合性的科研人才投身到这个领域中去

4.加强国内研究基地的建设。改善基础设施条件，增加专项的投入，并重视知识产权的保护，加大纳米中医药的财政支出，因为外国对这方面有了一定的认识，由于他们的技术含量高，纳米技术早就名噪一时，所以，国家可以加大中外的合作，另外还有派人到外国学习先进的技术，通过只是的交流，国与国的合作，进一步提高中医药的纳米技术的发展。

总结：纳米技术是2l世纪最具发展前景的领域之一，它给中医药的现代化提供了新的思路和方法。通过对比中国的利弊，实行纳米中药化的转型不但可以促进经济的发展和提供取药的方面，在历史上也是一次伟大的改革，在一定的程度上提高了医学家纳米中医药的定位，而且在国外也是中医的地位提得更高。科学技术的迅猛发展，中医药也逐步走向世界，面临着前所未有的机遇和巨大的发展空间—纳米技术中药化，然而，基于其独特的理论体系，现代科学技术尚难与之有机地结合起来，这也成为阻碍中医药发展的最主要因素。随着纳米技术在中药研究开发领域的一些应用基础研究上获得突破，它必将极大地促进中药现代化的进程。在中医理论的指导下，中药纳米化技术作为实现中药现代化的关键技术，必将推动我国的中药尽可能快地走向国际市场。

参考文献：

1杨祥良基于纳米技术的中药基础问题研究[J]．华中理工大学学报，20一104—105

2赵宗江，胡会欣，张新雪．中药归经理论现代化研究[J]．北京中医药大学学报，2002年25

3.徐辉碧,杨祥良,谢长生,等.纳米技术在中药研究中的应用[J].中国药科大学学报,2001年32

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【关键词】纳米技术；精细化工；催化剂；添加剂

0.引言

纳米技术是指使用纳米材料的特殊性质的技术，纳米材料是指尺寸处于1-100nm的微小粒子组成的材料，这样的微小粒子既不是微观的原子簇，也不是宏观物体，是出于微观与宏观之间的介观系统，这种材料往往因为其表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应具有传统物质所不具备的特殊性质。纳米材料通常具有很高的特殊催化性，在冶金、涂料、精细化工等工业领域应用非常广泛。本文对纳米技术在精细化工领域的应用方法及特点进行了详细的论述，为纳米技术在精细化工领域的推广应用提供了有效的支撑。

1.纳米技术在精细化工中的应用

1.1纳米材料的制备方法简介

纳米材料的制备通常包括机械法、物理法和化学法。机械法是指机械粉碎法和机械合金化法，其制作方法简单、成本低，但颗粒不均匀，纯度低；物理法是指溶液蒸发法和蒸发冷凝法，其制作方法较为复杂、成本较高，但粒度可控、纯度很高、结晶组织好；化学法则是通过化学反应制备纳米材料，其粒度可控、纯度很高，而且其成本不是很高、操作相对简单，常用的有水热法、沉淀法、溶胶-凝结法、化学气相反应法、微乳液法、有机配合前驱体法以及超重力沉淀法等。纳米材料的制备方法很多，而且正在不断的被发现，越来越多的制备更细颗粒、更好分散性的方法出现，为纳米技术的进一步发展提供了较好的支撑。

1.2纳米技术在催化方面的应用探讨

大量研究表明，纳米催化剂的稳定性好，催化效率高，如：在乙炔加氢反应中，加入纳米的Pb/TiO2作为催化剂，可以是乙炔的转化率达到100%，并且使乙炔的选择性达到80%以上；在液态加氢法制备2-氨基-4，6二氯苯酚时，采用纳米Ni-B/SiO2作为催化剂，其催化效果明显比其他Ni催化剂好得多，转化率达到了100%，选择性达到了98%。在化学电源领域，纳米材料具有很好的电化学活性，作为电极能很好的减轻电池重量，如：纳米二氧化锰作为锂电池正极可以做成高能电池；纳米的银粉、镍粉和二氧化镍混合烧结体作为光化学电池的电极，效果远超过其它材料；碳管纳米材料的奇异电学性能已经广泛应用于场发射元件、锂离子电池、燃料电池等。

另外，纳米材料的光催化特点被广泛应用与环境保护领域，如：（1）污水处理，硫化物或金属氧化物的纳米材料是半导体材料，其特殊的电子结构可以通过氧化或还原反应降解并矿化H2O、CO2、无机离子以及某些毒性较小的有机物等，其特点是分解完全，没有二次污染、成本低、操作简单，常见的纳米催化剂材料有二氧化镍、三氧化铝、氧化锌等，尤其是二氧化镍对染料废水、农药废水的处理效果极好。

（2）空气污染处理，纳米催化材料对空气中的硫氧化物和氮氧化物的处理效果极好，在汽车尾气处理方面应用广泛，比传统的贵金属和稀土催化剂的效果好得多，尤其是贵金属催化剂，价格昂贵。易失活，纳米光催化剂成本低、稳定性好，活性高，能有效的提高汽车尾气中的一氧化碳、一氧化氮、碳化氢等物质的转化效率；另外，纳米材料还用于陶瓷制品的除臭抗菌以及分解有机物等作用，也用于汽车或建筑玻璃的自洁等。

1.3纳米技术在添加剂领域的应用

纳米技术在添加剂领域的作用也非常广泛，通常是纳米材料加入到其它物质中，改变其它物质的性质，达到普通物质所达不到的效果，常用的有：

（1）化妆品添加剂。将纳米材料氧化锌、二氧化镍、氧化铁作为添加剂可以提高化妆品的药物利用率、增强抗菌作用，减轻对皮肤的刺激，而且自身无毒无味、化学稳定、热稳定，是目前化妆品领域的研究热点。

（2）黏合剂、剂和密封胶。纳米二氧化硅作为添加剂，可以有效提高黏合剂等黏结效果、剂的效果和密封胶的密封效果。

（3）涂料。将纳米材料加入到涂料中，可以有效的改善传统涂料的性能，并使涂料具有新的功能，如纳米氧化锌添加剂可以使涂料具有吸收红外线、屏蔽紫外线、杀菌防霉等效果，纳米二氧化硅可以增加涂料的耐磨性、抗氧化性等。除此之外，纳米材料还可增加橡胶的力学性能、硫化活性，改变塑料综合力学性能、纤维的分散性、有机玻璃的冲击韧性等。

另外，纳米技术在医药领域也有广泛的应用，可以提高药效的吸收，降低药物的不良反应，还能有效的丰富制药技术，提高药物的效果。

2.结论

纳米技术是一种新兴的技术，纳米材料具有一般材料所不具备的特性，在精细化工领域已经取得了广泛应用，也为人类解决环境保护、能源合理开发利用提供了有效的新途径。目前纳米技术的推广使用还受纳米材料制备、纳米改性技术工业化等限制，但随着纳米技术的发展和影响，纳米技术在精细化工领域必然得到广泛的使用。 [科]

【参考文献】

[1]陈建锋，邹海魁，刘润静，等.超重力反应沉淀法合成纳米材料及其应用[J].现代化工，2001，21（9）：9-12.

篇6

[关键词]纳米技术、包装、食品包装、药品包装

中图分类号：TB383.1；TB484 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0047-02

20世纪90年代初兴起的纳米技术，被认为是21世纪科技发展的前沿领域。它主要研究0.1～100nm尺寸之间的物质组成体系以及其运动规律和相互作用，其中在实际应用中纳米技术的实用性。它是一种结合科学前沿和高技术于一体的完整体系。纳米技术的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术已进入一个新的时代――纳米科技时代。其科学价值和应用前景已逐渐被人们所认识，纳米科学与技术被认为是21世纪3大科技之一。纳米技术主要包括：纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学和纳米力学。在包装行业迅速发展的当今社会，纳米技术必然会引领包装行业走向更好的未来。

1 纳米材料

纳米材料是纳米科学技术最基本的组成部分。纳米材料可定义为：把组成相或晶粒结构控制在100nm以下长度尺寸的材料。从广义上说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸长度范围或由它们作为基本单元构成的材料。

1.1 纳米材料的结构特征和性质

纳米材料又称为纳米结构材料，主要由晶粒和晶界组成。纳米晶体结构与常规物质不同，关于纳米晶体结构特征主要有两类看法：a.以Gleiter为代表的1类气体0结构。它既不同于长程有序的晶体也不同于近程有序的非晶体，而是处于一种无序度更高的状态；b.近程有序结构说。根据大量的实验结果分析，纳米材料的晶界处存在着短程有序的结构单元，原子保持一定的有序度，趋于低能态排列。按不同的分类原则，纳米材料有不同的分类。按纳米晶体结构形态划分成4类：零维纳米材料，如原子团、量子点等；一维纳米材料，即在一维方向上晶粒尺寸为纳米量级，如纳米丝、量子线等；二维纳米材料，即在二维方向上晶粒尺寸为纳米量级，如纳米厚度薄膜，碳纳米管等；三维纳米材料，即在三维方向上晶粒尺寸为纳米量级，如通常所指的纳米固体。把所有纳米材料从结构上区分为两类：第一类纳米材料结构全部为晶粒和晶界组成，结构基元尺寸为纳米量级；第二类是低密度具有大量纳米尺寸空洞的无规网格结构，由纳米晶粒和纳米空洞（有时还有纳米骨架结构和更小的亚稳原子团簇）组成。

1.2 纳米材料优异的特性[1～2]

a.表面效应 表面效应是指纳米晶粒表面原子数与总原子数之比，随粒径变小而表面急剧增大后所引起的性质上的变化 这种表面效应使其在催化、吸附、化学反应等方面具有普通材料无法比拟的优越性。

b.体积效应 当纳米晶粒的尺寸与传导电子的德布罗意波波长相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，使其物理性质、化学活性、电磁活性、光吸收和催化特性等与普通材料相比都将发生很大变化，这就是纳米粒子的体积效应。

c.量子尺寸效应 指纳米粒子尺寸下降到一定值时，纳米能级附近的电子能级由连续能级变为分离能级的现象，这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光学催化性等。

d.宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而发生变化，故称为宏观量子隧道效应MQT。早期曾被用来定性的解释纳米Ni晶粒在低温下保持顺磁性现象。这一效应与量子尺寸效应一起确定了微器件进一步微型化的极限，同时也限定了采用磁带磁盘进行信息存储的最短时间。

e.独特的光学性质 又分为：线性光学性质。纳米材料的红外吸收研究是近年来比较活跃的领域，在纳米SnO2、Fe2O3、Al2O3中均观察到异常红外振动吸收。目前，纳米材料拉曼光谱的研究也日益引起关注。当Si晶粒尺寸减小到5nm或更小时，观察到很强的可见光发射。进一步的研究发现，CdS、CuCl、TiO2、SnO2、Fe2O3等的晶粒尺寸减小到纳米量级时，也观察到发光现象。非线性光学效应。纳米材料的非线性光学效应分为共振和非共振光学非线性效应，前者由波长低于共振吸收区的光照射样品而导致，其来源于电子在不同电子能级的分布而引起电子结构的非线性，从而使纳米材料的非线性响应显著增大；后者由高于纳米材料的光吸收边的光照射样品导致，目前主要采用ZSCAN和DFWM技术来探测纳米材料的光学非线性。

f.巨磁电阻效应（GMR） 磁场导致物体电阻率改变的现象，称为磁电阻效应（MR），对于一般的金属其效应（2%～3%）常可忽略。巨磁电阻效应（GMR）是指在一定的磁场下电阻急剧减小，一般减小的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值约高10余倍。最近，在一些磁性纳米材料中观测到比巨磁电阻效应大得多的效应称为庞磁电阻效应（CMR）。

g.超塑性 指材料在特定条件下变形时不存在加工硬化现象，且可以承受很大程度的塑性变形而不断裂，这种特性被称为超塑性或超延展性。材料超塑变形的基本原理是高温下的晶界滑移。除以上特性外，纳米材料还具有高导电率和扩散率、高比热和热膨胀、高磁化率和矫顽力，在催化、光电化学、熔点、超导等方面也显示出与宏观晶体材料不同的特性。

2 纳米技术在食品包装应用研究的最新技术

2.1 纳米抗菌性包装材料

传统的抗菌材料一般采用以银、铜、锌等金属离子为抗菌活性成分的抗菌剂生产工艺，新的MOD系列纳米高性能无机抗菌剂是将纳米技术导入无菌复合包装，是以MOD活性基因及无机纳米银化合物为主要抗菌成份，以各种无机材料为载体而制成的无机抗菌粉体。该抗菌材料采用高科技纳米技术制备而成，抗菌机理为金属离子作用和光催化作用，具有强力的长效抗菌功能，抗菌率可达99.9%，彻底解决了无机抗菌包装材料在应用中变色的难题，是一种无毒的广谱抗菌剂，可广泛应用于生产液体奶、饮料无菌复合包装产品。抗菌制品被世界各国认为是跨世纪的环保和健康产品，纳米无机抗菌剂具有巨大的潜在市场[3]。新型抗菌材料尼龙66中掺加了一种特殊的纳米粘土复合材料，经改性后，不但提高了强度、韧性等物理力学性能，还对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有明显的杀伤效果，同时生产成本也可大幅度降低，应用于食品等高档包装薄膜的生产。日本开发了以银沸石为母料的全新型无机抗菌剂，既起催化作用，同时有具有显著的抗菌特性，其特点为抗菌效果持续时间长，不会气化和迁移而对包装物产生影响，加工稳定性高，不会污染环境。添加银沸石母料（含量1%～ 3%）制得的薄膜或表面覆一层这种薄膜的容器，经2年试用表明：在无营养源的情况下，含1%银沸石的薄膜在1～2天内完全杀死会引起食品中毒菌类，广泛应用于熟食肉类、水产品和液体食品包装[4]。

2.2 纳米保鲜包装材料

在保鲜包装中，果蔬释放出乙烯，当乙烯释放到一定浓度后，果蔬会加速腐烂。因此，果蔬等新鲜食品的保鲜技术的思路，是加入乙烯吸收剂，减少加快果蔬后熟过程的乙烯气体含量，控制包装内部气氛浓度。纳米Ag粉具有乙烯氧化的催化作用，在保鲜包装材料中加入纳米银粉，便可加速氧化果蔬食品释放出的乙烯，减少包装中乙烯含量，从而达到良好的保鲜效果，并延长货架寿命。紫外线不仅能使肉类食品自动氧化而变色，而且还会破坏食品中的维生素和芳香化合物，从而降低食品的营养价值。利用纳米材料的光学特性，纳米TiO2粉体可以有效地屏蔽紫外线，用添加0.1%～0.5%的纳米TiO2制成的透明塑料包装材料包装食品，既可防止紫外线对食品的破坏作用，还可以使食品保持新鲜。纳米技术在食品包装领域已得到较广泛地应用，陈丽、李喜宏[5]等人成功研制出富士苹果PVC/TiO2纳米保鲜膜；李喜宏等[6]还进行了PE/Ag纳米防霉保鲜膜研制；黄媛媛等通过实验研制了一种新型绿茶纳米包装材料，与普通包装材料相比，透氧量降低2.1%，透湿量降低28.0%，纵向拉伸强度提高24.0%；绿茶包装240d后，新型纳米材料包装的绿茶中，维生素C、叶绿素、茶多酚、氨基酸保留量比采用普通包装绿茶分别高7.7%、6.9%、10.0%、2.0%。

2.3 纳米高阻隔性材料及其在高阻隔性PET塑料啤酒瓶中的应用

食品包装阻隔性主要是指氧气、二氧化碳等的气体阻隔性，水蒸气阻隔性等。目前市场上较普遍的玻璃啤酒瓶存在质重、运输破损与易爆裂，制造污染等不利因素，国外上世纪90年代就已经着手研制用于啤酒灌装的PET瓶。啤酒对包装材料要求的一个重要指标是对气体的阻隔性，首先要保证在6个月的货架期内CO2的损失率小于10%，同时氧气的透过量不超过110-6。氧气尤为敏感，极微量的氧气就可以使啤酒产生异味从而影响口感，甚至是塑料瓶体材料自身溶解的氧的渗出都会影响啤酒的品质，塑料作为啤酒包装材料首先必须解决的就是气体的阻隔性问题。PET瓶因透明，化学性质稳定，阻隔性相对好，质轻价廉，回收方便等优点广泛用于软饮料和含气饮料的包装，但作为啤酒瓶，PET的气体阻隔性仍不够高，普通PET装啤酒一般只有1个月左右的保质期，不能满足市场需求。如何改进PET材料组分使之适用于啤酒包装是该领域的一个重要课题，提高聚酯瓶气体阻隔性是实现啤酒包装塑料化首要解决的技术问题。法国Sidel公司开发的无定形纳米碳涂覆技术（ACTIS）是使等离子乙炔在PET瓶内壁凝聚淀积，形成一层高度氢化的非晶态碳均匀的纳米固体膜，厚度为20～150nm。采用ACTIS工艺处理的PET瓶，较普通PET瓶的隔氧化性能效果提高30倍，对CO2的阻透性提高7倍多，防乙醛的渗入性提高了6倍[7]。此外，中科院化学所工程塑料国家重点实验室的研究人员使用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）聚合插层复合技术，将有机蒙脱石与PET单体一起加和到聚合釜中，成功地制备了PET纳米塑料（NPET），这种纳米塑料的阻隔性较普通的PET有了很大改善，实验表明：把啤酒装在NPET瓶里保存了4～5个月后，结果发现啤酒的口味与新鲜啤酒没有明显区别[8]。

3 纳米技术在药品包装应用研究的最新技术

3.1 高阻隔性包装

高阻隔性包装是指对氧气、水蒸气、二氧化碳等有高阻隔性的包装，高阻隔包装常采用多层复合膜。药用泡罩包装材料包括药用铝箔、塑料硬片（最常用的材料是药用聚氯乙烯PVC硬片）、热封涂料等。但因为药品对湿气、氧气等敏感和人们对药用包装要求的提高及药品储存期的延长，现在正在采用新技术将塑料硬片复合一层高阻隔性材料，如PVDC等，以提高对湿气等气体的阻隔性能，最具有代表的结构为PVC/PVDC，PVDC作为高阻隔层材料，其最大的特点就是对气体水蒸汽优异的阻隔性，很好的保持药品原味。

添加纳米级材料的无机粒子可以极大地改进基础树脂的物性，在高阻隔包装材料中发挥神奇的作用[9]。如德国Bayer公司推出的尼龙纳米复合材料，把化学改性的硅酸盐粘土分散在PA6薄膜中，这些细小颗粒不影响薄膜透明度，但建立了迷宫式的气体通路，减慢气体通过薄膜的进程。日本纳米材料公司将纳米复合材料涂在各种薄膜基体上，据称阻隔性与镀铝膜相同。既具有无机材料的高阻隔性又有塑料透明性的涂氧化硅膜是塑料阻隔技术发展的代表，这种薄膜光泽、透明性好，阻隔性优于一般共挤出薄膜和PVDC涂布膜。氧化硅的深层厚度仅为0.05～0.06 m，不会影响透明度，氧气、水蒸气的透过率极低，而且与塑料膜粘合极牢，抗弯折性极佳，耐消毒，因而在美国、日本等发达国家已生产和使用。

3.2 纳米抗菌性包装材料

纳米抗菌性包装材料在药品包装领域的应用前景有具有抗菌功能的纳米纸、纳米复合抗菌素薄膜等。主要是将一些纳米级的无机抗菌剂加入到造纸浆料或者薄膜中，制成抗菌性能极强的纳米纸[10]、纳米薄膜。

由于许多有机抗菌剂存在着耐热性差、易挥发、易分解产生有害物质、安全性能不好等问题，所以无机抗菌剂的开发成为人们的研究重点。人们利用超微细技术可以产生纳米级的无机抗菌剂，无机抗菌剂主要包括银、铜、锌、硫、砷及其离子元素。光催化抗菌剂有纳米级氧化钛、氧化硅、氧化锌等，它们能将细菌和残骸一起杀灭和消除，所以比传统的抗菌剂仅能杀死细菌本身的性能更加优越。MOD系列的纳米高性能无机抗菌剂还解决了无机抗菌剂在应用中 变色的世界性难题。

4 展望

纳米技术是未来包装技术的希望。它可以使用更少的材料，同时具有更好的性能，并且使包装成为智能化系统的一部分。纳米技术制造的包装材料有更好的强度、刚性、生物降解性、化学稳定性、热力稳定性、隔热防火特性和防紫外线特性等。这必将使得食品和药品包装领域的新材料新技术大量出现。从而使这些与我们生活密切相关的商品质量得到更好的保障。

参考文献

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[2] 程卫国.等.MATLAB5.3应用指南[M].北京：邮电出版社，2000.

[3] 陈希荣.纳米无机抗菌剂的添加法及在液态奶包装上应用[N].中国包装报，2005-07-16

[4] 黄媛媛.王林，胡秋辉. 纳米包装在食品保鲜中的应用及其安全评价[J].食品科学，2005：16（8）：442-444

[5] 陈丽，李喜宏，胡云峰，等.富士苹果PVC/TiO2纳米保鲜膜的研究[J].食品科学，2001，22（7）：74-76

[6] 李喜宏，陈丽，关文强.PE/Ag纳米防霉保鲜膜研制[J].食品科学，2002，23（2）：129-132

[7] 徐锦龙.聚酯啤酒瓶技术现状及发展趋势[J].合成技术及应用，2001，15（2）：22-24.

[8] 欣溪.食品工业中的纳米科技[J].中外食品，2002，（7）：44

篇7

[关键词] 纳米技术表面改性；气道自扩张；金属支架；气道狭窄

[中图分类号] R562 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）11-0014-05

Clinical study on the treatment of tracheal stenosis with airway self-expanding metal stent based on nano-technology surface modification

WU Fengjie1 YAO Yangwei1 CHEN Enguo2

1.Department of Respiratory Medicine， Jiaxing Second Hospital in Zhejiang Province， Jiaxing 314000， China； 2.Department of Respiratory Medicine， Sir Run Run Shaw Hospital Affiliated to School of Medicine， Zhejiang University， Hangzhou 310006， China

[Abstract] Objective To explore the clinical efficacy of airway self-expanding metal stent in the treatment of tracheal stenosis based on nano-technology surface modification. Methods A total of 42 patients with airway stenosis who were admitted to the department of respiratory medicine or other departments were collected and randomly divided into the experimental group and the control group， with 21 patients in each group. Both groups were given metal stent implantation. The control group was given Ni-Ti memory alloy stent， and the experimental group was given airway self-expanding metal stent based on nano-technology surface modification. After the treatment， the clinical efficacy， the lumen diameter of the airway stenosis， the shortness of breath index， the test of lung function， the incidence of re-stenosis， the classification of dyspnea index and the occurrence of complications were compared between the two groups. Results After the treatment， the lumen diameter of the airway stenosis， the levels of FVC and FEV1 were increased and the shortness of breath index was decreased in both groups（P

[Key words] Nano-technology surface modification； Airway self-expanding； Metal stent； Airway stenosis

气道狭窄是由于气道内肿瘤、内膜结核生长，气管软化，巨大甲状腺瘤以及食道肿瘤压迫等原因导致患者出现呼吸困难、通气受损等症状的一类呼吸系统疾病[1]，出现气道狭窄后患者常出现气促、缺氧状态[2]，不及时治疗或处理不当甚至会危及生命。以往的治疗方法一般采用手术治疗或气管切开，不适宜进行外科手术的患者应用药物治疗疗效欠佳。近年来，金属支架逐渐应用于本病的治疗中，并获得较为满意的临床疗效[3]，气道支架技术也为治疗气道狭窄开辟了新途径，成为治疗本病的一种有效方法。研究显示，内支架治疗能够迅速解除气道狭窄，缓解呼吸困难，提高患者生活质量[4]。纳米科技是一项崭新的研究领域，而纳米技术表面改性是其重要组成部分[5]，基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架则是近年来我院研究的重点项目，具有良好的生物兼容性、无细胞毒性、炎症反应以及免疫排斥，植入后能够保持结构稳定和完整性，更适合微应力环境等优势[6]，并有望成为理想的组织工程支架。本研究主要基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄的临床疗效进行研究，现报道如下。

1资料与方法

1.1临床资料

收集2014年6月～2016年6月在我院呼吸内科或其他科室治疗的42例气道狭窄患者，男17例，女25例，年龄21～85岁，平均（69.73±7.42）岁，病程4周～3年，平均（1.63±0.32）年，其中导致气管狭窄的原发病：支气管肺癌23例，多发性骨髓瘤会厌下环状软骨大部分浸润破坏2例，甲状腺癌3例，支气管内膜结核4例，原发性纵隔恶性肿瘤2例，食道中下段癌伴有气管淋巴结转移4例，气管切开肉芽增生2例，气管切开瘢痕挛缩2例；狭窄部位：气管22例，右主支气管5例，右中间支气管3例，左支气管6例，气管与右主支气管同时出现4例，气管与左主支气管同时出现2例。25例患者以气促为主要症状，7例患者以呼吸困难为主要症状。随机分为试验组和对照组，各21例，试验组患者男9例，女12例，年龄24～85岁，平均（70.39±7.22）岁；对照组患者男8例，女13例，年龄21～84岁，平均（68.49±7.30）岁。两组平均年龄、病程、原发病及气管狭窄部位等经统计学处理，差异无统计学意义（P>0.05）。本实验经伦理委员会批准，患者家属签署知情同意书。

1.2 纳入标准[7]

所有入选患者均行X线及胸部CT、支气管镜检查及实验室检查确诊为气道狭窄；气管，左、右主支气管自身病变或外压诱发管腔狭窄≥原管腔的1/2；不适合进行外科手术或不愿意进行外科手术的患者；气促指数2级或以上；行外科手术后气道再狭窄者；应用微波、高频电灼烧以及冷冻等其他腔内介入治疗方法后疗效难以维持者。

1.3 排除标准[8]

年龄低于18岁，病变支气管远程的气管存在广泛狭窄或软化，狭窄距声门

1.4 治疗方法

1.4.1 术前准备 术前所有患者均予以血常规、胸部CT、X线胸片以及支气管检查等常规检查，根据病情情况部分患者可予以多层螺旋CT气道三维重建以及超细支气管镜检查以了解患者狭窄程度、长度以及远端气道病变等情况，准备球囊扩张器、高频喷射枪通气机以及必要的抢救器械等设备。

1.4.2 支架的选择 对照组予以普瑞斯星（常州）医疗器械有限公司提供的国产镍钛记忆合金支架；试验组予以英斯特朗（上海）试验设备贸易有限公司提供的基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架。支架支撑力约为70 g/mm2，复性温度33℃～36℃，根据术前检测狭窄部位不同的解剖特点选择合适的支架长度和直径，一般支架程度较狭窄部位短2 mm，支架直径比狭窄部位支气管支架大2 mm。气管支架直径选择16～20 mm，长度大于狭窄上下端5～10 mm，主支气管支架直径为10～14 mm，右侧长度20 mm，左侧35～40 mm，右中间支架直径12 mm，长度为20 mm；支气管支架推送器外径为16F，气管支架推送器外径为19F。

1.4.3 支架置入方法 患者选择仰卧位，采用多功能监测仪对患者心电、呼吸、血压以及血氧饱和度进行检测，并配合高流量吸氧，若患者存在血氧饱和度较低的情况予以高频喷射通气。术前应用2%利多卡因雾化吸入对咽喉、气管及支气管部位进行常规局部麻醉，同时予以安定10 mg、阿托品0.3 mg、盐酸曲马多75 mg肌肉注射，经一侧鼻孔插入由河南三强医疗器械有限责任公司提供的FUJINON E400纤维支气管镜（带电视屏幕），明确患者狭窄部位并做好体表投射标志，吸引清除病变部位的坏死组织和分泌物，支气管镜活检孔放置导丝后退出支气管镜，再将支气管镜经另一鼻孔重新M入狭窄部位的上方，沿导丝将支架推送器送至狭窄部位下方0.5～1 cm，将导丝抽出，支气管镜下观察并将推送器外套管缓慢往后退，支架自然释放。将支架释放约1/3左右，可应用支气管镜再次观察放置部位是否存在偏差，若不理想可以通过推送器进行调整，位置准确后才能够将支架完全释放，并退出推送器。支架完全释放后不能完全张开或气管狭窄仍严重，可以应用球囊扩张器，其中注入温水进行扩张，从而使气道扩张，使支架完全打开并定型。

1.4.4 术后情况 支架成功置入后，再次行支气管镜检查，检测狭窄支气管扩张程度，观察是否存在支架脱落、错位以及出血等情况，其中针对出血者可予以1∶10000肾上腺素2～3 mL局部喷洒，术后2 h观察症状变化情况并再次进行气促程度评价，次日进行X线胸片拍摄了解患者是否存在气胸、纵隔气肿等并发症。术后予以抗炎、抗菌、解痉、平喘及促进排痰等常规治疗，适当予以止咳药物避免支架对气管刺激诱发剧烈咳嗽。

1.5 观察指标

1.5.1 疗效评价标准[9] 疗效评定分为完全有效、部分有效、轻度有效以及无效，其中完全有效为患者主观症状消失，气管狭窄再通，腔内病灶完全清除，功能基本恢复正常；部分有效为狭窄管腔重新开放≥50%，功能检查基本恢复正常，患者主观症状改善；轻度有效为狭窄改善

1.5.2 气道狭窄段腔径、气促指数及肺功能检测 治疗前后分别检测患者的气道狭窄段腔径、气促指数；采用上海蓝习实业有限公司提供的spirolab-Ⅲ肺功能检测仪检测两组患者用力肺活量（FVC）及一秒用力呼气容积（FEV1）。

1.5.3 再狭窄发生情况 6个月后进行复查，根据患者实验室检查结果观察患者是否存在再狭窄发生，并计算再狭窄率。

1.5.4 呼吸困难指数分级 根据美国医疗委员会制订的呼吸困难指数分级，其中0级为剧烈活动时存在呼吸困难；Ⅰ级为爬坡或快走时呼吸困难；Ⅱ级为平地行走存在呼吸困难；Ⅲ级为每走100码时或走5～10 min需要停下来呼吸；Ⅳ级为仅能在室内活动或穿衣即气短；Ⅴ级为休息时即存在呼吸困难。

1.5.5 并发症情况 在家属的协助下，记录患者术后并发症发生情况。

1.6 统计学处理

采用SPSS 17.0 统计学软件进行统计分析，气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能等计量资料用均数±标准差（x±s）表示，采用t检验，临床有效率、呼吸困难指数以及并发症发生率等计数资料用率（%）表示，采用χ2检验，P

2 结果

2.1 两组患者临床疗效比较

对照组总有效率为42.86%，试验组临床总有效率为76.19%，两组比较，差异具有统计学意义（P

2.2 两组患者治疗前后气道狭窄段腔径、气促指数及肺功能水平比较

治疗前两组患者气道狭窄段腔径、气促指数、FVC 以及FEV1比较，无统计学差异（P>0.05）。治疗后两组患者气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平升高，气促指数降低（P

2.3 两组患者再狭窄率发生情况比较

治疗后，与对照组相比，试验组患者再狭窄发生率较低（P

2.4两组患者呼吸困难指数分级比较

治疗后，与对照组相比，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，试验组呼吸困难较对照组轻，试验组缓解呼吸困难程度较对照组明显，差异有统计学意义（P

2.5 并发症发生情况

试验组出现1例严重心律失常，1例胸痛，总并发症发生率为9.52%（2/21），φ兆槌鱿2例严重心律失常，2例胸痛，总并发症发生率为19.05%（4/21），两组均出现不同程度的咳嗽，上述并发症除严重心律失常经处理后缓解，其余并发症均自行缓解，试验组患者的并发症发生率明显低于对照组，差异有统计学意义（P

3讨论

气管狭窄是由肿瘤、外伤、结核以及气道软化症等各种因素所致的气道管径缩小，诱发呼吸困难、气促及喘鸣等压迫症状[10]，使患者通气功能严重受损，严重者可威胁生命健康。临床治疗本病一般采取解除气道狭窄、恢复通气[11]。近年来随着科学技术的快速发展以及介入放射学的蓬勃发展，金属支架置入术能够通过抵抗外界压力从而提供内部支撑以保持管腔结构的正常及通畅[12]，缓解气道狭窄以及呼吸困难，提高患者生活质量，并逐渐成为支气管狭窄的主要治疗手段。现今支架的种类不断增多，性能也逐渐改进，常用支架材料为镍钛记忆合金支架、不锈钢支架、螺旋丝支架以及Wallstent网状支架等[13]，各种支架中较为理想的是镍钛记忆合金支架，其将薄膜覆盖于裸支架上制成能够预防肿瘤和肉芽组织长入支架腔内，再狭窄率降低；支架全长被膜覆盖，可有效防止全覆膜支架所致气道引流不畅[14]，但是这一支架也存在一定的弊端，这类支架能够产生免疫排斥反应，匹配度较差。

基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架是近年来通过对原子、分子的运动规律及特性的纳米技术在组织工程领域的应用[15]，由于纳米材料的结构单元和尺寸属于纳米数量级，自由表面较多，纳米单元间存在相互联系[16]，纳米支架会起到毫米以及微米支架无法达到的作用。纳米支架需要下列对理想支架的相关要求[17]：（1）材料在结构及功能上相似于天然细胞外基质，有良好的生物相容性，细胞毒性、炎症反应以及免疫排斥降低；（2）具有合适的孔尺寸、超过90%较高的孔隙率以及相互连接的孔形态，更利于大量细胞的增殖、分化以及细胞外基质的生产，同时对氧气、营养传输、代谢物以及神经内生长帮助较大；（3）纳米技术具有适宜的可降解生物吸收性；（4）特殊的三维外形能够快速获取所需的组织或器官形状；（5）与植入部位的组织力学性能相匹配，能够维持体内生物力学微环境的稳定性以及完整性，提供适宜的置入微应力环境；（6）高表面积以及适宜的表面理化性质能够有助于细胞粘附、增殖以及分化，同时有利于负载生长因子等相关生物信号分子。在各种优势中，纳米技术能够最大限度地模仿细胞外基质结构，具备生物功能，从而最大限度地满足肌体组织的完全整合性[18]，因此，组织工程支架的设计和构建更适宜应用纳米纤维来实现[19]。本研究显示，治疗后与对照组相比，试验组临床总有效率较高，提示基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架能够显著提高气道狭窄患者临床疗效。

呼吸困难、气促是本病的主要压迫症状[20]，因此治疗的首要目标即为解除呼吸困难以及气促症状。本研究选择的42例患者中出现明显呼吸困难症状7例，明显气促症状25例，在置入纳米支架后气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平较对照组高，气促指数较低，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，试验组缓解呼吸困难程度较对照组明显，提示经过基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗，气道狭窄患者呼吸困难以及气促的症状显著缓解，肺部通气功能障碍立即得到纠正或减轻，是治疗气道狭窄的可行、有效之法。

本研究通过对我院收治的气道狭窄42例患者的临床疗效、气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能检测、再狭窄发生率、呼吸困难指数分级以及并发症发生情况进行研究，证实了基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄的临床疗效显著，可解除气道狭窄，改善呼吸困难，安全性高，适宜临床应用推广。

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1 概述

以制造纳米级新材料为目的的科学和技术应用使得纳米技术有了飞速的发展。“纳米”嘲是指十亿分之一米或10-9米。“纳米技术”最早于1974年由东京理科大学的Norio Taniguchi教授提出，用以描述纳米级材料制造的精度。Feynman教授曾在“There’s plenty of room at the Bottom”演讲中提出了纳米技术的概念。生物纳米技术整合了生物技术和纳米技术用于发展纳米材料的生物合成和环保领域应用。纳米粒子是指尺寸范围在1～100nm的原子簇。“纳米”是一个希腊单词，意指非常的小。纳米颗粒因其独特的化学、光学和机械属性，在21世纪发展迅速。金属纳米颗粒由于其较大的表面积与体积比，显示出了卓越的抗菌活性，因其对金属微粒耐药的微生物、抗生素及耐药菌株所显示出的抗菌能力，使其越来越受到研究者的青睐。不同的纳米材料，如：铜、锌、钛、镁、金和银等均已实现，但与其他纳米材料相比银纳米颗粒在抗细菌、病毒及原核生物效果方面显示出了最佳疗效。然而，纳米银颗粒作为药用消毒剂存在一些危险性，如：暴露在银环境下可导致银中毒，并对哺乳动物细胞存在毒性。目前研究显示，采用银离子或金属银以及纳米银颗粒可用于治疗烧伤、制成牙科材料、不锈钢材料涂层，纺织面料，水处理及防晒乳液等，且对人体细胞毒性较低，具有高热稳定性以及低波动性。

2 银作为抗菌材料

银用于治疗烧伤和慢性伤口已有数百年历史。最早在公元前1000年，银就被用于饮用水的处理。硝酸银是以固体形式被应用的，其有不同的短语形式，英语中称为“Lunar caustic”，拉丁语中称为“Lapis infernale”，而法语中称为“Pierreinfernale”。1770年，硝酸银开始用于治疗性病、唾液腺瘘、肛周脓肿以及骨脓肿。19世纪，采用硝酸银除去肉芽组织，并促进上皮细胞再生，使创面得以愈合。不同浓度的硝酸银可用于新鲜烧伤的治疗。1881年，Crede等使用硝酸银滴眼液治愈了新生儿眼炎。Crede设计了银浸渍敷料用于植皮治疗。20世纪40年代，青霉素诞生后，银在细菌感染治疗中的作用大大降低。20世纪60年代，Moyer采用0.5%硝酸银用于烧伤的治疗，使得银再次得到使用。这一方法不会影响表皮细胞的增殖，同时能够具有抗金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌的作用。1968年，硝酸银联合磺胺合成了磺胺嘧啶银乳膏，它可作为一种广谱抗菌剂，并被用于烧伤的治疗。磺胺嘧啶银对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、克雷伯菌和假单胞菌均具有有效的抗菌作用。并且，还具有一定的抗真菌和抗病毒活性。近年来，由于抗生素耐药菌的出现，以及临床上抗生素使用的局限性，使得含有不同水平银的银伤口敷料重新得到重视。

3 作用机制

银对微生物的确切作用机制目前尚不完全明了，但根据研究发现在细菌细胞形态和结构方面发生变化，从而提出了金属银、银离子、纳米银粒子可能的作用机制。

3.1 银的作用机制：根据细菌细胞呼吸酶研究的发现结果提示，银的作用机制与银和巯基化合物的相互作用联系在了一起。银可与细菌细胞壁和细胞膜相结合，参与移植呼吸过程。大肠杆菌中，银通过抑制磷的吸收，释放磷、甘露醇、琥珀酸盐、脯氨酸及谷氨酸而发挥作用。

3.2 银离子的作用机制：银离子的抗菌作用机制可能尚不明确，但是可以通过观察细菌结构和形态学的变化情况研究银离子的作用机制。这就提示当DNA分子处于放松状态时，DNA的复制能够有效的进行。但是当DNA处于凝集形式时，就失去了复制能力，当银离子渗透进入细菌细胞内后，DNA分子变为凝集形式并使其复制能力丧失，进而导致细胞的死亡。此外，已有研究报道称重金属通过与巯基粘附，与蛋白起反应，进而使蛋白灭活。银离子在银沸石的抗菌活性中起关键作用。Matsumura等曾报道，银沸石的作用可能是由于细菌细胞摄取了银离子，使银沸石与细菌接触，抑制细胞功能，使细胞破坏。其次，银沸石可以通过产生活性氧分子，抑制呼吸作用。

3.3 纳米银粒子的作用机制：纳米银粒子的抗菌性能要优于其他盐类，这主要是由于其具有极大的表面积，使之能够更好地与微生物所接触。纳米粒子能够附着于细胞膜，也能够渗透入细菌细胞内。细菌细胞膜具有含硫蛋白，而纳米银粒子能够与细胞内的这些蛋白相互作用，同时也能够与含磷化合物相互作用，如DNA。当纳米银粒子进入细菌细胞后，可在细菌的中心形成一个低分子量区域，细菌向该区域聚集，使DNA免受银离子损害。纳米银粒子有效攻击呼吸链、细胞的分化，最终导致细胞的死亡。纳米银粒子可向细菌细胞中释放银离子，增强杀菌活性。

4 应用

已知银以金属纳米形式均具有较强的抗菌性能，因此银已在不同的领域得到广泛使用。Fe3O4附着纳米银粒子可用于水处理并通过磁场可容易清除，以避免对环境造成污染。磺胺嘧啶银由于其能够缓慢而稳定地与血清及其他体液反应，可使烧伤创面较好的愈合。纳米银敷料、药膏及凝胶可减少慢性伤口的细菌感染。含纳米银粒子的聚醋酸乙烯纳米纤维作为创面敷料已显示出了卓越的抗菌性能。报道称，在动物模型研究中，纳米银粒子显示出了较好的创面愈合性能，使创面更为美观、瘢痕愈合。银浸渍医用设备如外科口罩及可植入性医疗设备等均显示出了良好的抗菌效应。环保型抗菌纳米涂料也已得到开发。无机复合材料用做各种产品的防腐剂。硅凝胶微球与硅硫代硫酸混合具有长效抗菌活性。治疗烧伤和各种感染，银沸石被应用于食品的保存、消毒以及产品的净化。纳米银粒子可用于水的过滤。

5 小结

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【关键词】计算机；发展；应用

【中图分类号】TP309.5 【文献标识码】B 【文章编号】1009-5071(2012)08-0249-01

如今计算机的发展已经进入了人工智能时代，新型计算机的时代又将是新一轮的计算机革命，这又将对社会的发展产生深远的影响。

1 新型计算机系统陆续出现

信息时代对信息的获得能力决定了一个国家或者地区在这个时代的发展能力。全球化已经越来越迅速的今天，世界各国都在加紧研发新型的计算机，计算机的各个方面都出现了质的飞跃。而新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等也将在不久的将来进入我们生活的各个领域，甚至有些已经进入了我们的生活。

1.1 量子计算机：量子计算机的研发是基于量子效应理论开发的，它的运算工作原理是：利用链状分子聚合物的特性来表示信号的开和关，并用激光脉冲来改变分子的状态，使得信息沿着聚合物移动，进行运算。量子计算机的存储单位比以往的计算机都要小许多，是用量子位存储的。具体的表现就是一个量子位可以存储2个数据，这样量子计算机的优势就是比存储量就变的非常庞大，对于工作要求存储量大的电脑用户来说是一个极佳的选择。目前正在研发的量子计算机类型主要有3种，第一种是核磁共振量子计算机，第二种是硅半导体量子计算机，第三种是离子阱量子计算机。科学家们预测，量子计算机将在不久的2030年获得普及。

1.2 光子计算机：光子计算机也可以被称作是全数字计算机，它的工作原理是以光子代替电子，光互连的特性替代导线的互连，用光硬件代替电脑中的硬件设备，用光运算的方式代替电运算的方式进行运算。这种计算机的优势是信息传递的平行通道密度大，而光具有高速、并行的特性，这也就决定了光子计算机并行处理能力强大，运算速度远超人们的想象。

1.3 生物计算机：生物计算机亦称作DNA分子计算机，它的运算过程简单来说就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用的过程。计算过程中需要的转换开关是用酶来担任的，程序的表示也将在酶合成系统与蛋白质结构中变得极其明显。生物计算机的运算速度比人脑的运算速度要快100万倍，也就是说生物计算机完成一项运算需要的时间仅仅是10微微秒。这种计算机的优势是惊人的存储量，根据计算，1立方米的DNA溶液可以存储1万亿亿的二进制数据。

1.4 纳米计算机：纳米作为一种计量单位，许多人对其并不陌生，但是对其的具体感觉却并不直观，它的长度大约是一个氢原子的直径的10倍，它的具体表述就是10-9米。现在纳米技术在计算机领域正在从微电子机械系统中被运用，这个系统是把传感器、电动机和计算机的个各种处理器放在了同一个芯片上。这种用纳米技术的计算机芯片非常微小，体积一般不过就是数百个原子的大小。它的优点就是几乎不需要消耗任何能源，性能更是比现在的计算机要强大的多。

2 计算机技术发展

2.1 现代微型处理器技术发展：计算机性能的提升关键技术就是微型处理器的发展，这种技术追求的就是把处理器里的晶体线宽和尺寸的减小。要实现减小的目的，一般是通过用较短的波长的曝光光源来掩膜曝光，使做出的联通晶体管的导线和刻蚀于硅片上的晶体管更细更小的方法来实现的，这种技术到现在一般是用紫外线作为曝光光源，不管有个限制难题就是线宽小于或等于0.10流明的情况下会受到阻碍，也因此现在的计算机技术已经不再追求利用紫外线做光源来提升计算机的性能发展方向了。

2.2 以纳米为主的电子科学技术：当今计算机技术的发展障碍是处理速度和集成度，尽管现在的电子计算机的电子元件得到了有效的改善，但是相对于现在要求电子计算机的高速化，智能化，和微型化的要求是远远不够的， 所以今后计算机的技术发展也不再是局限在单纯的缩小尺寸方面，还要用其他的创新手段来完善计算机技术。

2.3 分组交换技术的发展：分组交换技术是把需要传送的数据划分为一些等长的部分，每个部分叫做一个数据段的技术。在这些数据段的前面添加一个控制信息组成首部，就可以构成一个分组。分组通过首部指明了需要发往的地址，然后节点交互机根据分组的地址，将他们发往目的地。整个过程就是分组交换过程，这种技术很好的提升了通信的效率。

3 计算机技术发展方向

现在的计算机在人们的生活中已经扮演了一个非常重要的角色，但是它的角色只会变得越来越重要，因为以计算机技术为基础，人类将进入智能化、物联网的时代。

3.1 纳米技术需要大力发展：纳米技术不受到传统的计算机集成和处理速度的限制，纳米技术就成了今后计算机技术大力发展的一个方向了。今后出现的量子计算机和生物计算机的发展都有赖于纳米技术在计算机领域的应用和发展，为推动今后计算机的运算速度和存储能力远远超越现在的计算机，大力发展纳米技术也成了一个必要的选择。

3.2 着力改善计算机的体系结构：计算机是一个具有不同功能的体系结构，也是一个组合体。当代几乎所有的大型电脑和微型电脑都有可以同时处理不同问题的能力，这种功能就是是当前计算机的主流结构：并行计算。另外大型电脑有一个群集的发展趋势，使用户对相融性和可靠性的需求获得提高。

3.3 网络技术推动计算机智能化、物联网方向发展：大力发展网络技术有助于计算机技术的进一步发展，人们今后进入智能化、物联网时代都要依靠网络技术的发展。今天的人们之所以离不开计算机，一个主要的原因就是网络技术的发展。通过网络，人们在家里都可以实现购物，娱乐，获取信息等目的。

篇10

纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

1.在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

2.在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。

3.在其它精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A12O3，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2，能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染。

4.在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。

微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。

纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。