纳米技术的特点范文
时间：2023-12-27 17:56:34
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篇1
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）19-0140-02
一、《纳米技术的基础和应用》课程的现状
纳米技术的发展依靠的是人才的发展，纳米科技人才是纳米技术发展的根本保证。我国一直以来十分重视对纳米科技方面人才的培养。《国家纳米科技发展纲要（2001―2010年）》中明确地提出：要从学校的教育抓起，要重视纳米科技的相关学科建设，择优设立有关于纳米科技的专业，同时在物理、化学、生物、机械、电子学、计算机科学等专业内部，设置有关纳米科技的新课程，重视和保障我国纳米科技的可持续发展。目前，纳米技术的相关教学工作十分活跃，国内许多高校都开设了与纳米技术相关的公共选修课或者专业选修课。在材料类本科专业中，开设有“纳米材料与技术”、“纳米材料”课程，这是当前材料科学领域中重要的专业课程。为弥补专业课程的不足和提供学生自主学习的机会，不少高校还在化学工程与工艺、应用化学、制药工程等专业中开设了“纳米科技导论”选修课程，受到学生的普遍欢迎。
为了让对纳米科技有兴趣的学生了解和认识纳米科技的基本知识、基本概念、基本方法及其应用，我们在桂林电子科技大学大学一年级新生中开设了“纳米技术的基础和应用”通识教育选修课程。这门选修课程推出后，立即受到了广大学生的欢迎，选修本门课的学生人数达到了200人，且仍有相当部分的学生由于受到选课人数的限制未能选上这门课程。实践表明，学生选修“纳米技术的基础和应用”课程的兴趣主要源于对新兴纳米科技知识的求知欲望。目前，在我国的高等院校开设的纳米技术相关课程中，大部分是偏向纳米材料的内容，这些纳米材料类课程一般是作为高年级专业主干课或专业选修课开设。这类课程的开设，一般要求选修的学生具有一定的材料、化学、生物等相关专业知识。对于我校大一新生来说，目前的相关教材和教学内容显然过于深奥。在教学实践过程中，经常有学生发出这样的疑问：“纳米技术这门课这么深奥，我们该如何学呢？以后工作中能用到吗？”
综上所述，我们必须对“纳米技术的基础和应用”这门课程的教学内容、教学模式和教学方法等进行改革。根据教育部“关于推进高等教育面向新世纪教学内容和课程体系改革计划实施工作的若干意见”的指示精神，结合办学定位和人才培养目标，面向大一新生这类特殊的教学对象，本文在《纳米技术的基础和应用》课程中探索了一条切实有效的教学改革之路。
二、新的教学模式和方法在《纳米技术的基础和应用》课程中的应用
（一）教学模式改革的目的
在“纳米技术的基础和应用”课程教学中，结合该课程理论和实践性强的特点，对教学过程中教学要求、教学内容、教学方法、教材建设和考核方法等多个环节进行改革，推动“纳米技术的基础和应用”课程的建设，为将来从事与纳米科技研究及产业相关工作的本科生提供必要的知识准备，以便能快速进入相关领域，满足社会之需求。并力图培养学生的科学思维和创新能力，为培养高层次、综合性、有创新意识和能力的人才奠定基础。
（二）新的教学模式和方法
1.编制新的讲义。目前可供高校教师上课选择的有关纳米技术的相关教材较少，且绝大部分是专业性较强的专业教材。在以往的教学实践中，使用类似的教材，大一学生常常感到接受起来比较困难，影响了教学效果和学生的积极性。因此，有必要针对大一新生，查阅国内外大量与本课程相关的资料，旁征博引，编写纳米技术的相关讲义。该讲义既要比较全面地介绍纳米技术的相关基本概念、理论和应用，又要把握专业深度，体现出专业性和科普性的结合。主要包括：纳米技术概述、扫描隧道显微镜和原子力显微镜、纳米材料、纳米生物与医学技术、纳米机械、纳米电子学等内容。纳米科技的研究对象涉及诸多领域，它的基础研究问题又与应用密不可分。对于大一新生，在有限的学时内，不可能把纳米技术的方方面面都做个系统讲授，比较可行的做法是将本学科领域最近发生的重要事件纳入讲义，并将这些事件产生的巨大影响加以阐述，让学生真切感受到知识的实用性与社会效应，提高学生的学习积极性，这就对教师的专业综合素质提出了较高的要求。结合大一新生专业基础知识较弱同时对前沿科技比较感兴趣的特点，我们在现有教材的基础上编制了新的讲义，注重趣味性、通俗性、易懂性，提高了对学生的吸引力。
2.CAI课件研制。“纳米技术的基础和应用”课程涵盖面较广、信息量教大，单一的板书教学手段不易满足该课程的教学需要。将现代化多媒体技术应用于课堂教学，利用视听说等手段向学生提供声、像、图、文等综合信息，有利于学生集中注意力。纳米技术的许多知识是微观领域的，单靠语言和文字描述，学生难以理解。通过多媒体技术进行动画模拟，可以使微观知识宏观化，变抽象为具体。因此，必须系统开发研制“纳米技术的基础和应用”课程CAI课件，该课件以科学研究前沿课题形式体现纳米技术领域的最新研究成果，尤其是国内外高校和公司中纳米技术应用的具体实例，激发学生的学习和研究热情。
在新的讲义基础上，为了达到好的教学效果，我们研制了高质量的CAI课件。对于纳米尺度相关问题的研究，采用图像、视频、动画等形式，这就比单纯的文字说明更加具有感染力，也更利于学生接受，有利于调动学生的学习积极性。
3.依托科研项目，实现多种教学手段。目前，依托多媒体等现代化的教学设备，已经实现了板书向PPT教学的转化，但在教学内容上，比较偏重理论，教学手段和教学方法比较单一。《纳米技术的基础和应用》课程对于大一新生来说，属于内容比较陌生，概念抽象，较难理解的课程。如果还是采用传统的课堂教学手段，往往使学生产生畏难情绪，影响课堂效果。针对这种情况，我们采取了依托科研项目，将教材内容和科研项目中相关联的内容联系起来，实现两者的有机结合。具体表现为：在教学内容上，首先讲解基本的知识点和相关概念，用浅显易懂的语言表达出来，让学生容易接受，接着引入科研项目中相关的例子，将课堂讲解的内容在科研项目中的应用进行阐述，便于学生有更切实的直观体验;在教具的准备上，如果条件允许，将科研项目中相关的原理样机、视频、图像等在课堂上进行展示，和教学内容相结合，可以引起学生极大的兴趣和参与感。例如，在《纳米技术的基础和应用》课程中，通过展示微流控芯片的原理样机，启发学生思考芯片的设计和加工流程。通过展示胶囊内窥镜、纳米机器人等最新科研成果，激发学生的科研兴趣和学习热情。另外，通过科研项目，邀请有合作研究的企业技术人员、其他高校合作研究人员等以讲座、培训等形式实现多元化的教学模式，丰富教学方法和教学手段。
4.在教学中发掘出科研前沿新课题。通识教育选修课程的教学目标主要是扩充大学生的知识面，注重知识点的“广度”而非“深度”，因此，应具备科普性、前沿性、实用性与趣味性的特点要求。与此相对应的教学形式和教学方法上也和其他的课程有所区别。在教学形式上，以专题形式展开教学。针对学生所关注的问题，开设各相关专题，例如纳米机器人、生物分子马达、隐形飞机表面的纳米涂层、纳米生物芯片等，来充实教学内容。实施讨论式、启发式的教学方法，激发学生的潜能。比如提出问题：“月亮和地球之间的天梯如何实现？”来引出纳米材料的独特优势;从学生熟悉的例子入手，比如媒体上炒的很热的纳米冰箱、纳米保暖内衣等，引出纳米技术的真正定义。采用多媒体教学手段，不断改善教学质量和效果。
纳米技术是目前国家大力支持的发展项目，各项科研资金投入较大。所以，如何通过教研相长，将教学研究作为科学研究的创新源，从教学中发掘出科研前沿新课题和新领域，是一个值得深入研究的问题，通过为学生进行科学讲座，积极倡导科学精神和创新精神指导学生进行探究性学习，集思广益，提炼出科研前沿课题，同时挖掘学生创造性思维潜力，提高分析和解决工程问题的能力。
三、总结
通过以上新的教学模式和方法在《纳米技术的基础和应用》课堂教学中的应用，有效地提高了课堂教学效果，达到了预期的教学目的。
参考文献：
[1]黄德欢.纳米技术与应用[M].上海：中国纺织大学出版社，2001.
[2]姜忠义，成国祥.纳米生物技术[M].北京：化学工业出版社，2003.
[3]李素敏，赵玉涛.关于专业选修课《纳米材料》课程的思考[J]考试周刊，2011，（27）.
篇2
关键词：纳米技术；机械工程；应用；摩擦性能；纳米材料
中图分类号： TU6 文献标识码： A 文章编号：
本文对纳米技术在实际应用过程中所存在的各种技术问题进行了探讨。作为一项重大的科技突破――纳米技术的研发已经应用到了社会的各个领域之中，在机械工程中的运用更是成为其核心，表现在很多方面。本文从实例出发，展现纳米技术在机械工程领域的运用。
1纳米技术的概念
所谓的纳米技术就是借用单一的分子、原子制造物质的一种科学技术，纳米科学技术将很多现代的先进科学技术作为基础，并加以改进和升华，成为了现代科学和现代技术组合后的重要产物之一，其中，现代科学主要包括分子生物学、介观物理、量子力学和混沌物理，现代技术主要包括核分析技术、扫描隧道显微镜技术、微电子技术以及计算机技术，纳米技术一定会引发起一系列的全新的科学技术革命，并产生新的学科，比如纳米机械学、纳米材料学以及纳米电子学等等。
纳米技术也被称为毫微技术，是对结构尺寸在0.1 nm-100nm范围之内材料的应用和性质的研究，从始至今的相关研究来看，人们将纳米技术分为了二种概念，第一种纳米技术的概念就是指分子纳米技术，这一概念将组合分子的机器实用化了，因此，我们可以对所有这类的分子进行任意的组合，并且可以将任何种类分子结构进行制造，但是，这一种概念上的纳米技术仍然没有取得很大的进展;第二种概念将纳米技术看成了微加工技术的极限，后者主要是从生物角度提出的，纳米生物技术中所包含的重要内容已经延伸到了细胞生物计算机开发和DNA分子计算机领域中。
2微型纳米轴承
当前形势下，纳米技术不仅仅是一门单一的新型技术或者学科，它被广泛的应用到了各类学科之中，其中，在机械工程中进行纳米技术的应用，已经对机械工程学科技术的变革产生了不可估量的重要作用。纳米技术在机械方面的应用乃至是微观机械技术的产生已经成为了我们这个世纪进行研究的核心的技术，许多国家都在纳米技术方面展开了越来越多甚至越来越深的研究，在机械工程方面，纳米技术在机械工程中应用主要存在于微型轴承方面。传统的轴承体积比较大，其摩擦力也仅仅能够靠来进行减少，但是，仍然不能够将摩擦力进行避免，美国科学家对其行了研究，并且研制出来一种没有摩擦的微型纳米轴承，微型纳米轴承主要包括以下两个特点:
第一，微型，微型纳米轴承的直径仅仅为一根头发直径的万分之一，其应用到机电系统微型的轴承只有1nm，为微型机械的千分之一。
第二，摩擦力极小，如果轴承的体积很小，那么，套在一起，管子之间摩擦力就会将微型轴承弱点暴露出来，在其产生的摩擦力很大的时候，会导致微型轴承无法使用。通常纳米轴承与这种微型机械轴承相比较，摩擦力仅仅是其最小值千分之一。
3 纳米技术马达
新一代的纳米技术马达是由美国一家公司生产，这种微型马达的体积只有一般电磁马达体积的二十分之一，它的长度比火柴杆还短很多，但是竟然能够负载4千克的重量，它的寿命可以达到100多万次。这种马达主要是通过运用纳米技术制造智能材料来取代传统的铜线圈以及磁铁，所以它比传统的马达重量更轻、噪音更低，可以说是世界上最轻便、最静音的马达，同时成本也比传统的马达更加的低。当前这种微型马达在机械中运用的并不是很多，主要用于汽车的电动车窗，这项研究同时也已经在深圳进行研发和生产。
4纳米磁性液体在旋转轴中的应用
通常情况下，静态密封都是采用金属、塑料或者橡胶等材料制作而成的O型环，将其作为密封的元件。在旋转的条件下，动态密封一直没有对其问题进行解决，动态密封不能够在高真空、高速的条件下进行动态的密封。纳米技术在很大程度上都对磁性液体在旋转轴中的运行起到了促进作用。我国的南京大学也已经成功的进行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多种类型磁性液体的制成，电子计算机硬盘处也已经普遍的采用了磁性液体防尘密封，此外，磁性液体也对新型剂的制造起到了一定的促进作用，由此可见，在机械工程中应用纳米技术的例子举不胜举。以上新兴技术的产生，我们能够很容易的看出纳米技术对机械工程的不断发展起到了深刻的影响。与此同时，与系统的机械工程相比较，由于纳米技术的各种优势才能够使得机械工程产生了显著的提升。
4.1纳米磁性液体在旋转轴中应用之尺寸效应
在纳米技术领域中，最为显著的效果之一是将旋转轴中的传统尺寸竿位进行了缩小，将其毫米单位转化成了纳米，而纳米也就相当于一米的十亿分之一，将纳米技术应用到机械工程中，可以将机械的体积大大降低，最终促使微型机械这种新型的机械的形成和产生.这种产生并不是传统的机械单纯的在尺度上产生的微小的变化，而是指可以进行成批制作的微传感器、微能源、微驱动器、集合微结构、信号、控制电路等等处置装置为一体的微型机电系统的产生，微型机电系统大部分都是将纳米技术成果进行了运用。因此，它们已经远远的超过了传统机械的范畴和概念，而是基于现代的科学技术之上，在崭新的技术线路和思维方式指导之下的重要产物，并且作为整个的纳米科技中重要的组成部分。
4.2纳米磁性液体在旋转轴中应用之材料应用多元化
纳米技术使原材料形成了更加微小的形态，其功能更加强大，不仅仅能够对传统材料进行一定的改良，同样能够使新材料源源不断的产出。磁性液体密封的技术更加证明了磁性液体能够被磁场控制这一特性，将纳米单位液体置于磁场之内，最终达到密封效果。与此同时。在运用材料中，我们能够将微量元素融入到基础的材料之中，以便能够达到更好的效果。
4.3纳米磁性液体在旋转轴中应用之材料摩擦性能
纳米技术摩擦性能已经成为了其最为显著的特性之一，在机械工程领域中，各种轴承都会产生摩擦，存在着摩擦性能。自从纳米材料出现了以后，各类机械的尺寸和结构都变小了，对于过小的零件，其摩擦力就变得尤其重要，如果其摩擦力相对来说比较大，那么就会造成零件的磨损。但是，纳米技术对这个问题进行了克服，现在已经出现的纳米材料几乎处于无摩擦状态。
5纳米技术在机械行业中的发展前景
（1）汽车工业以及机械的滑配原件，例如：滑轨、轴承上应用的纳米陶瓷镀膜能产生磨擦界面，这样可以大大地减低磨损并且能够提高负载。
（2） 塑胶流道的低粘应用，例如：拉丝模、套筒以及热胶道，这样可有效地减少积料碳化产生的概率。
（3）射出成型时发生的粘模、包封短射、镜面雾化以及拖痕均具有重要的改善，特别是在滑块和顶针上所展现出来的干式，这样更是任何金属都不能表现出来的优异性。
（4）橡胶、IC 封装胶和发泡塑料，因为其具有极高的粘着性，所以必须借助大量的脱模剂来协助脱模，但是纳米陶瓷的荷叶效应就可大大地减少脱模剂的使用和模具清理时间。
（5）纳米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能够使塑胶在模具内的流动性大大提升，尤其是高精度模具，例如：塑胶镜片、薄光板、汽车聚光灯罩等一些模具应用后对产品的使用均有显著的改善。
结论
在本文中，笔者首先阐述了纳米技术的概念，然后从微型纳米轴承、纳米技术马达及纳米磁性液体在旋转轴中的应用这三个方面对纳米技术在机械工程中的应用进行了探讨，在进行纳米磁性液体在旋转轴中的应用探析时，笔者主要从纳米磁性液体在旋转轴中应用之尺寸效应、纳米磁性液体在旋转轴中应用之材料应用多元化以及纳米磁性液体在旋转轴中应用之材料摩擦性能这三个方面来讲行阐述的，最后简单介绍了一下纳米技术在机械行业中的发展前景。
参考文献：
[1] 姜婷.国外纳米材料监管法规概览[J]. 标准科学. 2010(10)
[2] 尹继先,黎永强,温云鸽.先进的纳米技术与现代的纺织品[J]. 检验检疫科学. 2006(05)
[3] 陈飞.浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03)
篇3
纳米技术被誉为21世纪的科学，现已成为世界各国研究的热点领域。它的迅猛发展将在世界范围内引发一场包括生命科学、信息技术、生态环境技术、能源技术在内的几乎覆盖所有工业领域的大革命。
从纳米技术的发展来看，激光干涉纳米光刻技术、纳米加工、纳米测量技术，以及纳米制造等，都有着不可忽视的地位和作用。原子力显微镜（atomic force microscope，简称AFM）是纳米技术研究中最常用也是最基础的一个仪器。它是利用微悬臂感受和放大悬臂上探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率[1]。
随着人们对纳米技术的深入研究以及对AFM的不断开发，使原子力显微镜不仅仅具有检测的功能，还可以实现对样品的“推”、“拉”、“刻划”、“切割”、“搬运”等功能，增大了AFM的使用范围。其优势在于操作过程不受环境影响，既可以在大气环境下工作，也可以在液相下工作。这对人们在生物医学等方面的研究工作，带来了便利。
对于纳米技术的基础教学而言， AFM是学生们感知纳米量级，实现简单操作的最直接的方式之一。因此，本论文针对AFM的特点及纳米技术相关教学的知识点，将AFM工作原理及实际扫描、操作后得到的图片引入到课堂中进行辅助教学，取得了一定的效果，提升了学生们的学习兴趣。
一、AFM原理
AFM是将一个对微弱力极敏感的微悬臂的一端固定住，另一端装有一微小的纳米级针尖。当针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息[2]。也就是说，微悬臂的形变是对样品-针尖相互作用的直接反映。
AFM研究对象可以是有机固体、聚合物以及生物大分子等，其可以在空气或者液体下对样品直接进行成像或操作，分辨率很高。因此，AFM被广泛应用于纳米测量及纳米加工等技术中。
二、AFM教学实例
针对纳米测量所涉及的两个重要领域：纳米长度测量和纳米级的表面轮廓测量。列举了AFM扫描的利用多光束激光干涉光刻制备单晶硅形貌图。
观测者不但可以直接看到被测样品的表面形貌，还可以通过AFM二维图像形成相应的三维像，从而获得样品表面结构的深度，大小以及长度等重要信息参数，如图2所示。
针对纳米操作技术所涉及到的对样品的“推”、“拉”及“刻划”等操作，列举了相关原理图及AFM的扫描图像。
通过AFM对原子的操作及样品形貌的扫描，可以让学生更为直观地了解AFM以及纳米技术的相关概念及原理。同时，清晰的扫描图像可以进一步促进学生对纳米技术相关教学课程内容的理解和认识。
篇4
纳米技术(Nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。
1．纳米尺度空间
国际上公认0．1～100nm为纳米尺度空间。为研究工作方便，有人把尺寸0．1～1μm视为亚微米体系，尺寸1～100nm划分纳米体系，典型尺寸
纳米尺度空间所涉及的物质层次，是既非宏观又非微观的相对独立的中间领域，被人称之为介观(mesoscopy)研究领域。
2．纳米技术范畴
(1)纳米材料与技术：纳米材料包括纳米微粒与纳米固体。纳米微粒通常>1nm，需用电子显微镜才能看到；纳米固体系纳米结构材料，尺寸为1―100nm的纳米微粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。又分为晶态、准晶态和非晶态三类。
纳米材料技术(包括纳米相材料技术和纳米复合改性技术)是缘于纳米颗粒的性能发生了变化，从而使纳米材料在力学、磁学、热学、光学、电学、催化等性能及生物活性方面发生变化，因而被广泛应用于各种材料领域；医学上可用于人造骨、人造牙齿等。
(2)纳米器件及技术：其一，微型传感器：利用尖端直径小到足以插入活细胞内而不严重干扰细胞的正常生理过程，以获取活细胞内足够的动态信息来反映其功能状态。这将为临床相应疾病提供诊断及治疗的客观指标，也为药理学、细胞工程、蛋白质工程、酶工程等研究提供相应的材料和技术。
其二，微机器人(包括微型机器人与微操作机器人)微型机器人是指外形很小，便于进入微小空间进行可控操作的微型机器。如果机械结构能做到前所未有的微细，再集成高度的智能的话，那么人们将创造出面目全非的机械，建立一门概念全新的学科。
纳米技术能为医学做些什么
1．纳米生物学(Nanobiology)研究以纳米为尺度，研究(1)细胞内各种细胞器的结构和功能(如线粒体、细胞核)(2)细胞内外之间及生物体的物质、能量和信息交换；(3)生物反应机理：包括修复、复制和调控等方面的生物过程：(4)根据生物学原理，发展分子工程，包括纳米生物分子机器人和纳米信息处理系统。
2．生物与医学工程研究
微操作机器人系统可在生物与医学工程研究中进行显微注射与显微切割，这是一项复杂的微操作过程，其精度要求在微米级。目前上述操作基本上由人工在显微镜下手动或半自动完成。手工操作效率极低，如微注射产生转基因家畜的成功率只有5％左右，一个熟练的操作人员一天大约可注射100个受精卵，而培养一名熟练的操作人员要花5年时间。
3．诊断与监测
(1)光学相干层析术(OCT)已于1997年12月24日，由清华大学单原子探测实验室研制成功，可望1999年进入临床，被科学家誉为“分子雷达”。
OCT的分辨率可达1个微米级，较CT和核磁共振术的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体内活细胞的动态成像，观察活细胞的动态，发现单个细胞病变，且不会像X光、CT、磁共振那样杀死活细胞。有了如此准确的依据，人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”而不必等到生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。
(2)激光单原子分子探测术：此术同样具有超高灵敏性，可在含有1000亿亿(1019)个原子或分子的1CM3气态物质中，在单个原子分子层次上准确获取其中一个。按照这一办法，科学家希望对生物体尤其是人体内生物分子的活动进行探测，以找到影响人类健康的某些答案。通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子(或标志体)，相信已不再是一件遥远的事情。
(3)微小探针技术可向人体内植入，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。
4．临床治疗
(1)显微外科术的革命――细胞修复术众所周知，本世纪器官移植，人工器官技术的发展，曾使得外科从修复外科时代(对病变器官与组织的切除)向替代外科时代(器官移植、人工器官)发展，并有专家预言21世纪医学仍然是替代外科为主的时代。
(2)定点给药：利用微型机器人深人体内做到定点给药，将是21世纪内科疾病治疗的革命。①糖尿病：外源性补充胰岛素，需要准确了解体内血糖的变化，且常年肌注，病人极为不便。胰岛移植的手术费用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少问题。利用纳米药物存储器，定点存放在人体胰岛部位，根据纳米监测器对体内血糖水平的变化情况，自动调控对胰岛素的释放。对此，日本科学家已有初步的研究成果。②肿瘤：肿瘤的放疗、化疗及外科手术以及器官移植，心血管疾病的现行治疗方法，因其功用只是弥补疾病后果或推迟死亡，尽管在大众传媒中被视为高技术的同义词，而实际上耗资巨大，已成为西方医疗危机的主要原因，故被刘易斯・托玛斯称为“半拉子”医疗技术。而纳米技术正是向类似的“牛拉子”医疗技术挑战的有力武器，因为利用纳米技术制成的“生物导弹”可导向定点给药，将肿瘤杀灭在萌芽状态之中。
机遇与对策
1．纳米技术在医学领域内的发展前景
除纳米材料在替代医学中得到广泛的应用之外，纳米器件有可能成为未来保卫人类健康的一支忠实可靠的“卫队”。(1)纳米生物传感器用于监测、收集、播送体内细胞的健康状态和病变信息(2)纳米药物存储器(药泵) 用于存储、运输指定存储的药物，并按指定的部位存放，即定点给药，其体积可达数个微米(3)纳米生物导弹直接用于治疗各种细胞水平的疾病，对病变组织有亲和力，对病变细胞有杀伤力，可特异性地杀灭肿瘤细胞(4)纳米细胞修复器用于修复细胞内的各种病变，如线粒体、细胞核的病变(5)纳米细胞监督器用于监视免疫细胞、白细胞等细胞正常功能的发挥；(6)纳米细胞清扫器：帮助清除体内的代谢废物以及外界进入体内的有害物质；(7)纳米细胞检疫器：巴西和美国科学家最近发明了世界上最小的“秤”，能够称量10-9克的物体，即相当于一个病毒的重量。利用纳米“秤”可称出不同病毒的重量，以发现新的病毒。可定点于口腔、咽喉、食道、气管等外界开放的部位，以充当“检疫”。
2．迎接纳米技术的挑战
篇5
【关键词】纳米纤维；纳米塑料；纳米技术发展
1 引言
目前，我们主要朝着两个方向来发展纳米技术，他们分别是开发新材料，如巴基球以及纳米管等等，和运用新科技来减少现在正在使用的材料，例如金属氧化物的用量等等。一些含有氟聚合物和特种复合材料中已经慢慢运用到了碳纳米管，除此以外，钛白粉和粘土以及SiO2等之中也运用到了纳米技术。纳米氧化物和材料、纳米粘土以及碳纳米管市场都是纳米材料市场的组成部分。德固萨公司是一家以生产先进的纳米氧化铈、氧化铟以及氧化锌为名的公司，它在2004年到2008年之间投资在纳米研究领域有2500万美元。密歇根大学目前正在跟比较前沿的巴斯夫公司合作，研究开发纳米立方体。这种立方体在中压时可以吸附氢气，在释放压力时又可以放出氢气，它是由含有苯和本基因有机体以及氧化锌分子组合而成的多孔结构。其实，目前已经有多家公司开始从事聚合物纳米技术的研究，并且还出产了许多商业化产品。
2 化工中如何运用纳米技术
2.1 开发运用碳纳米管
运用碳纳米管，我们可以制成储气能力极强的储氢材料，然后将它运用于燃料电池等领域。除此外，碳纳米管还可以制成具备高强度的碳Z-T-维材料以及将它作为增强填料形成各种复合材料。如果再大气中制取因，则可以大大地降低费用，这是日本丰桥（Toyohashi）技术科学大学与Futaba公司以及Tokai碳素公司联合开发研究出来的新方法。如果用200-300A的20V直流电在两个石墨电极之间，便会产生电弧，在这种情况下，阳极是不断地消耗的，在4000-10 000K下快速蒸发时候，电弧喷射便产生了。如果将电弧喷射快速急冷，让它到冷却板上，我们就可以得到纳米碳颗粒了，这种产物越有30%纳米管[3]和约70%碳颗粒凝聚体。碳纳米管可以用于生产高性能塑料的蓄电池、燃料电池电极材料以及电子元件和增强材料，目前，世界上拥有着最大规模的碳纳米管生产装置的公司就是日本三井化学公司，它的生产能力为120t/d 。美国西南纳米技术公司和大陆菲利普斯合作，它们的目标市场之一是应用于塑料参混物，现在正在不断加快低成本碳纳米管的商业化步伐。美国公司zeyo第一次提出了大大提高材料的导电和力学性能，可用于改性聚氨酯的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管添加剂产品。我国的碳纳米管技术也是列于世界前位的，目前我国清华南风纳米粉体技术产业化啊工程中心的碳纳米管批量生产技术在国际上是最高的。
2.2 纳米催化剂
根据商务通讯公司的报道，在全球，纳米催化剂的市场资金将会越来越多，应用领域也将会越来越大，其包含有炼油和石化行业、化学和医药领域、食品加工和环保领域等等。纳米的催化性能以及吸附能得到了不断增强，这是由于纳米的表面积不断增大以及纳米微粒粒径不断减小的后果，除此之外，正是由于这些独特的效应，使得一些原来不能反应的能够进行反应了，而且也使得能反应的反应效率得到提高，有效地控制了反应效率。瑞士技术研究院开发了一种可应用于环氧化反应，并且低费用、高效的纳米颗粒二氧化钛，这就是二氧化硅催化剂。与穿透的环氧化催化剂相比，此种基于相同的材料但产生副产物很少的催化剂能够大大地提高转化率。所谓的环氧化物，就是生产表面活性剂、许多聚合物以及医药的关键中间体。
2.3 纳米复合材料
由于纳米粒子具备着量子尺寸效应、表面界面效应以及小尺寸效应，这些 效应和聚合物耐腐蚀却容易加工以及密度小的特点结合以后，就使得他们能够成为和常规不同的复合材料。它们分别包括了有纳米塑料、轮胎纳米聚合物、纳米功能性纤维等。因为聚合物纳米复合材料的快速崛起，所以传统的塑料产业也出现了新的力量，聚合物复合材料提高了传统材料的性能，体现了更加优异的综合性能。除此之外，纳米聚合物在轮胎中的运用能够起到节省能源的作用。意大利Nova—mont公司与别的公司合作，开发出能够大大减少轮胎滚动阻力的淀粉聚合物。最后，纳米技术的进步还使得功能性聚酯等纤维应用了纳米材料，得到进步。一些含有纳米材料的功能性纤维陆续出现，其中能够防辐射、变色、抗菌等等功能引起了人们的关注。
2.4 纳米材料在石油工业的应用展望
纳米材料在油田开发和石油化工方面都得到了应用。为了能够解决好低参透油田的注水开采的最终采收率低和开采速度慢的问题，我国在实际注入过程中采用了新型降压注水剂纳米聚硅材料。实际证明，这种材料能够提高低渗透压注水井的吸水功能。除此之外，又因为纳米表面积很大而且表面活性中心也多，所以它也是一种很好的催化材料。如果把一般的铂、镍、铁等金属催化剂制成纳米微粒的话，纳米它就可以大大地改善催化效果。
2.5 纳米材料
俄罗斯科学家曾经将纳米合金粉末和纳米铜粉末加到油中，可是使得油的使用寿命延长，而且性能得到十倍以上的提高，降低磨损率。目前，油田现场的油气井在完井时套管的管扣剂普遍采用的是黄油或是丝扣油，但是这种油经常会出现咬扣的现象，除此之外，这两种油的减摩效果也不是很理想，所以卸扣和上扣的劳动强度也得到增强。针对套管和油管目前正在使用的丝扣油具有的缺点，根据纳米材料低弹性模量以及硬度大的特点，和纳米粒子抗磨特征，为了能够达到减小上卸扣的困难以及避免咬扣或是粘扣的目标，提出了把纳米粒子加入在先有丝扣油中作为添加剂的建议。
2.6 存在的问题与发展方向
尽管纳米材料有着非常好的发展前景，但是我们也要认识到许多方面到目前为止也是美好的想象或者还处于试验阶段，必须还要解决离实际应用之路上的很多问题。
首先，虽然功能性纳米材料的成本算是比较低的，但是目前我们制备工艺还大多处于实验室阶段，所以纳米技术发展存在的一个关键问题是工业化设备问题。其次，其材料形式也是作为催化剂的纳米材料的一个很重要的问题。如果直接用颗粒存于反映体系之中，那我们就必须考虑它的回收难易性和活性再生难以及抗污染性等问题。还有就是在目前的水平中，纳米二氧化钛灯光催化剂的催化效率还处于比较低的水平，因为它仅仅只能利用波长低于400nm的太阳光。最后，纳米粒子在基础油中必须均匀、稳定地分散，这是它作为油添加剂被应用的前提。我们相信这些难题将会随着纳米技术的不断发张都会慢慢得到解决，纳米材料也会在应用中显示它的无比优越性。
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【关键词】纳米技术；食品安全；技术检测
一、纳米技术概述
所谓纳米技术(Nanotechnology)是指当令世界人力能控制的最小单位，纳米技术其实就是一种用单个原子或分子制造物质的技术。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。纳米是一种几何尺寸的度量单位，1纳米=百万分之一毫米。纳米技术带动了技术革命。利用纳米技术制作的药物可以阻断毛细血管，“饿死”癌细胞。如果在卫星上用纳米集成器件，卫星将更小，更容易发射。纳米技术是多科学综合，有些目标需要长时间的努力才会实现。纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流，它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。纳米技术可以观察病人身体中的癌细胞病变及情况，可让医生对症下药。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。激光技术的发展使拉曼光谱技术获得了长足的进步，而纳米科技的迅猛发展使“纳米增强拉曼光谱(NERS)”在高灵敏度检测方面获得了突破性进展，可达到单分子的检测水平。陆惠宗博士还在报告中详细分析了与液相色谱、气相色谱、质谱、毛细管电泳、ELISA、红外光谱等常规分析技术相比较，纳米增强拉曼光谱在样品处理、检测时间、检测成本、仪器成本、重现性、现场检测等方面所具有的优点。光纳科技还积极与国家质检总局(AQSIQ)、首都医科大学等国内单位合作，共同开展了纳米增强拉曼光谱在检验检疫、唾液检测等方面的研究，并取得了很好的效果。
二、纳米技术在食品安全快速检测中的应用
纳米技术在食品安全检测中的运用。纳米技术与生物学、电子材料相结合，制备出的新型传感器件可用于食品快速检测。目前食品检测分析一般采用化学分析法(CA)、薄层层析法(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)，但需要繁琐、耗时的前处理，样品损失也较大。相对于灵敏度较低的CA和TLC方法，GC、HPLC的灵敏度较高，但操作技术要求高、仪器昂贵，并不适合现场快速测定和普及，而纳米材料本身就是非常敏感的化学和生物传感器，与生物芯片等技术结合，可以使分子检测更加高效、简便。纳米生物传感器已应用在微生物检测、食品检测和体液代谢物监测等方面。所有用于生物传感的纳米材料或器件的结构都有两个特点：第一，它们含有针对分析物的特定的识别机制，比如抗体或酶；第二，它们可以从分析物中产生独特的标志信号，并且这种标志信号可以由纳米结构自身产生或者由纳米结构固定的分子或含有的分子产生。国人深受地沟油之害，网上流传最广大蒜鉴别法——大蒜对于黄曲霉素敏感，如果蒜变红色就是地沟油，但结果证实大蒜与地沟油没有联系，所以大蒜鉴别地沟油的方法并不可行。当然，有的鉴别方法还是有科学依据的，比如有人提出食用油电导率小，而地沟油由于混杂了盐等各种物质，电导率就高。纳米技术的应用，能给我们一个全新的视角。
目前食品检测分析一般采用化学分析法(CA)、薄层层析法(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)，但需要繁琐、耗时的前处理，样品损失也较大。相对于灵敏度较低的CA和TLC方法，GC、HPLC的灵敏度较高，但操作技术要求高、仪器昂贵，并不适合现场快速测定和普及，而以纳米金为免疫标记物的检测技术正弥补了这些技术的缺点，在现代食品分析检测中的运用也越来越多。
农药残留，农药残留分析的困难包括：样品基质背景复杂、前处理过程繁琐，需要耗费较多的时间、被测成分浓度较低、分析仪器的定性能力受到限制、仪器检测灵敏度不够等一系列问题，但使用金标记的快速检测可以很好的解决以上问题。国内的王朔分别使用纳米金免疫层析和纳米金渗滤法检测西维因的残留，整个检测过程只需5min，检测限也分别达到100ug/L和50μg/L。国内的生物技术公司也开发出了成熟的商品化产品，如克百威农残速测试纸条等。
致病微生物检测，目前基于金标记的快速检测研究在致病微生物方面比较多，检测的种类也比较多。最早Hasan以免疫磁性分离技术为基础的免疫胶体金技术已成功应用于01群霍乱弧菌(Vibriocholerae)的检测。国内洪帮兴等人研究了以硝酸纤维膜为载体纳米金显色的寡核苷酸芯片技术，为在分子水平快速简便的鉴别致病菌提供了可能，甚至可以检出致病菌的耐药性变异。该芯片技术对大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、变形杆菌、单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌和空肠弯曲菌等10种(属)具有高灵敏度和特异性，检出水平可达10CFU/mlt251。殷涌光等在使用集成化手持式Spreeta TM SPR传感器快速检测大肠杆菌时，引入胶体金复合抗体作为二次抗体大幅度增加质量，进一步扩大了检测信号，同时延长胶体金复合抗体与微生物的结合过程，使检测信号进一步稳定与放大，从而显著提高了检测精度，使该传感器对大肠杆菌的检测精度由10 6CFU/ml提高到10 1CFU/ml。金免疫渗滤法重要的食源性致病菌之一大肠埃希氏菌0157:H7，目前的检测通常先以山梨醇麦康凯琼脂(sMAC)进行初筛，然后用生化和血清学试验做鉴定，一般需要24-48h，而采用胶体金免疫渗滤法检测却非常的简便，在很短时间即可得到结果。
真菌毒素的检测。真菌毒素(Mycotoxin)是由真菌(Fungi)产生的具有毒性的二级代谢产物，广泛存在食品和饲料中，人类若误食受污染的食品，就会中毒或诱发一定疾病，甚至癌症。检测食品中的真菌毒素常用理化方法或生物学方法。但理化法需要较昂贵的仪器设备，操作复杂。而运用免疫技术检测真菌毒素敏感性高，特异性强，非常适用于食物样品的检测。D.J.Chiao等使用金标免疫层析法在10min之内即可检测50ng/ml的肉毒杆菌毒素B(BoNT/B)，如果使用银增强则其检测限可以达到50pg/ml，而且对A、E型肉毒杆菌毒素没有交叉反应。貉曲霉毒素是曲霉属和青霉属产生的一类真菌毒素，其中毒性最大、与人类健康关系最密切、对农作物的污染最重、分布最广的是赭曲霉素A(OTA)，赖卫华等研制的赭曲霉毒素A快速检测胶体金试纸条，检测限达到了10ng/mlt331，远远低于目前我国对赭曲霉毒素的限量要求5μg/L。黄曲霉毒素Bz的快速检测国内也有很多研究，孙秀兰研制的黄曲霉毒素B，金标免疫试纸条，其最低检测限达到2.5ng/ml，而且能定性或半定量检测食品中的黄曲霉毒素B，含量。
三、小结
食品安全与国人健康幸福指数攸关，做好食品安全监测是我们质量技术监督工作人员艰巨而又伟大的圣神使命。采集各方意见是我们日常工作的重点，同时在采纳高科技，新技术方面也要做出大胆尝试，纳米技术的实践应用就是一个很好的实例，同时我们还要不断探索，不断挖掘出更多更好的检测手段，服务于人民，提升自我科研修养。
参考文献
[1]李华佳,辛志宏,胡秋辉.食品纳米技术与纳米食品研究进展[J].食品科学,2006,27.
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【关键词】纳米 电子学 趋势
随着纳米技术的广泛运用，已经延伸到社会中的各个领域。目前已经研究出的纳米电子技术产品多种多样，这些纳米技术的产品不但性能优良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科学家对于纳米电子技术的研究还不够深入，那么以后的还需要从新型电子元器件以及碳纳米管等方向入手进一步研发。
1 纳米电子技术的发展现状
1.1 纳米电子材料的应用
现阶段纳米材料主要有纳米半导体材料、纳米硅薄膜以及纳米硅材料等类型。在这些纳米电子材料中，可以说纳米硅材料最有发展前景，同时还符合当前社会对于电子技术的实际需求。通过对纳米硅材料与其他纳米电子材料进行比较后，可以看出纳米硅材料具有以下特点：首先，纳米硅材料在不断研发的背景下其成本处于逐渐降低的趋势，其次，该材料还具有能耗低、准确性高以及不易受外界影响的特点。最后，由于纳米硅材料中分子与分子所存在的距离较小，因此可以一定程度的提升纳米电子材料的反映速度，最终达到提升工作效率的目标。
1.2 纳米电子元件的应用
可以说纳米电子元件是以集成元件以及超大规模集成元件为基础的。其具体研发历程是在上个世纪50年代美国研究者对集成电路进行研发之后而开始的，然后经过多年的发展后逐渐从中型、大型转变为超大型的集成电路和特大类型的集成电路。在此背景下，其纳米电子元件的尺寸越来越小，现阶段的电子元件尺寸在0.1到100nm范围之内。
1.3 应用于现代医学领域
特别是在纳米技术的不断发展过程中，其纳米电子技术逐渐应用到医学的领域。可以说在医学治疗的过程中，可以利用纳米电子技术的特点在细微部分的检测与观察方面。在普通显微镜无法观测的物品可以通过纳米电子技术进一步剖析。与此同时，还可以将电化学的信息检测流程中融入纳米传感器的方式对生化反应进行诊断。同时，在纳米电子技术不断发展的背景下，产生了很多方面的高科技医学产品，例如伽马刀、螺旋CT以及MRI等。可以说生物医学以及电子学的融合对于纳米电子技术的发展具有重要的意义，纳米电子技术在生物医学的电子设备集成化具有很大的发展空间，在未来的发展中，可以将纳米电子元件的尺寸控制在分子与原子的大小之间，进而就会将微小生物体的研究带到一个新的领域。
2 纳米电子技术的发展趋势
通过对纳米电子技术的发展现状进行分析后可以看出纳米电子技术在未来发展具有很大的空间，对此主要可以从新型电子元器件、石墨烯以及碳纳米管等方向入手。
2.1 新型电子元器件
对纳米电子技术的当前模式分析后，可以断定在未来十年内必然会经过飞速发展的历程。特别是当前市场对于新型电子元器件的需求逐渐增多的背景下，还需要根据实际需求来对新型电子元器件进行扩展与完善。对此，可以从单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度MOS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的方向入手，在保证了纳米电子技术朝着良好的方向发展的同时，还可以延续摩尔定律以及CMOS的研究成果。
2.2 碳纳米管
可以说碳纳米管是纳米电子技术的发展重要方式，碳纳米管的本质是一种一维的纳米材料，其最大的特点是具有重量轻以及完美六边形的结构。因此在实际的运用中，碳纳米管具有良好的传热性能、光学性能、导电性能、力学性能以及储氢性能等。与此同时，碳纳米管在纳米电子方面具有重要的作用，并作为现阶段晶体管中主要的材料，对此有效的碳纳米管可以对集成电路的效率进行提升。
2.3 忆阻器
所谓忆阻器就是就是经过了继电阻器、电容器以及电感元件发展之后而发展的一种模式。并且忆阻器是模拟信号的方式来对非线性动态纳米元件而组成的具有交叉开关模式的纳米电子技术。忆阻器的属性不但与CMOS类似，更主要的是其具有功率低、体积小以及不受外界因素影响的特点，进而在未来的发展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4 石墨烯
同时，石墨烯作为新型的纳米材料来说，不但具有超薄的特征，最主要的是其质地还是非常坚硬的。并且在正常状态下石墨烯电子的传输速度要比其他类型的纳米电子材料快，正是由于多方面的因素使得对于石墨烯的研究具有重要的意义。石墨烯和其他导体具有很大的区别，进而在碰撞的过程中其能量不会有损失。在对石墨烯的未来进行研究与设想后，根据专家预计在10年后可成功研制性能优异的石墨烯类型的导体材料与晶体管。
2.5 纳米生物电子
最后，纳米电子技术还可以与生物技术进行有效的融合，也可以认为纳米生物电子是以多个领域为核心共同建设的。在对纳米电子技术带入生物领域的过程中，利用纳米电子技术的自身特点可以制造出关于纳米机器以及附属的纳米生物医用的材料产品等，进而可以在医学领域中取得一定的成果，最终达到为人类健康做出巨大贡献的目标。
3 结束语
总之，在电子科学不断发展的背景下，其纳米电子技术的发展越来越受到国际的重视。通过对纳米电子技术的应用现状进行分析后，可以发现其应用的领域越来越广泛，也就是说纳米电子技术完全融入到我们日常生活当中指日可待。通过采用纳米电子技术可以实现一种高效、科学而环保的生物材料、电子晶体管以及医学设备等，最终达到改善人们的生活现状的目标，让人们切切实实地体验纳米时代。
参考文献
[1]叶原丰，王淮庆，郝凌云.碳纳米管在电子器件中的应用[J].金陵科技学院学报，2010（02）.
[2]许高斌，陈兴，周琪，王鹏. 碳纳米管场效应晶体管设计与应用[J].电子测量与仪器学报，2010（10）.
[3]余巧书.纳米电子技术的发展现状与未来展望[J].电子世界，2012（12）.
[4]刘长利，沈雪石，张学骜，刘书雷.纳米电子技术的发展与展望[J].微纳电子技术，2011（10）.
[5]杜晋军，李俊，洪海丽，刘振起.纳米电子器件的研究进展与军事应用前景[J].装备指挥技术学院学报，2004（04）.
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【关键词】纳米中药；生物利用度；靶向性；高效低毒
【中国分类号】R283.6【文献标识码】A【文章编号】1044-5511（2011）11-0012-01
纳米技术是20世纪80年代末期诞生并迅速崛起的新技术，它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，并通过直接操做和组合原子、分子，创造新物质的技术。进入新世纪以来，随着纳米技术迅猛发展，其在医药领域的应用范围不断扩大。以纳米级高分子纳米粒（nano- particles，NP）、纳米球（nano- spheres，NS）、纳米囊（nano- capsules，NC）等为载体，与药物以一定方式结合在一起后制成的药物制剂，称为纳米药物。
纳米中药是指应用纳米技术制造的、粒径小于100 nm 的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂 ［1］。借助纳米技术，可增加中药有效成分的溶出、吸收，提高疗效、提高中药在体内的生物利用度，降低不良反应，同时可实现靶向给药等目的。
1. 纳米中药的特点
1.1具有缓释、控释效应:借助高分子纳米粒作载体等技术手段，可实现药物的缓释、控释作用。纳米载体技术是用一种纳米尺度的分子材料作为载体材料来承载药物，使药物吸附或包被在纳米载体内，随着纳米载体的降解而使药物逐步释放。将中药和纳米载体通过各种方法制成缓释剂，药物- 载体复合物通过一定的给药方式进入体内。药物通过囊壁沥滤，渗透和扩散而从纳米囊中释放出来，或者纳米粒基质本身的溶蚀使其中的药物被缓慢释放出来，可以避免“暴释效应”。此外，纳米载体可以对抗药物降解酶对药物的降解，对药物起着保护作用，增加了药物
的半衰期，延长了药物的作用时间。目前，常用的纳米载体有纳米粒（nano- particles，NP）、纳米球（nano- spheres，NS）、纳米囊（nano- capsules，NC）、纳米乳，纳米脂质体等。如雷公藤乙酸乙脂提取物固体纳米脂质粒［2］有良好的缓、控释功能。陈丹等［3］将制得的羟基喜树碱（HCPT）纳米微球与普通剂型组分别进行细胞培养，发现纳米微球剂型组48 h时细胞生长抑制率低于普通剂型组，至96 h 时则与HCPT 普通剂型组已无多少差异，说明HCPT 纳米微球剂型具有药物缓释优点。
1.2 具有很高的生物利用度:中药经过纳米化后比表面积增大，与介质的接触面积增大，更容易被溶解；其次由于比表面积增大，药物与给药部位的接触面积增大，延长了药物在体内的滞留时间，药物的吸收量也显著增加［4］。并且一般中药的细胞壁是完整的，其有效成分只有很小的一部分穿透细胞壁被人体吸收利用。另外，有些纳米载体具有靶向性，可将所负载的药物输送与特定的病变部位，从而大幅度提高药物的作用效果。采用纳米技术加工中药将有可能使细胞破壁，使更多的中药有效成分被释放出来而被人体吸收，从而提高了中药的生物利用度。王晓波等［5，6］研究发现，纳米级雄黄粉体，吸收与传统雄黄相比，在生物利用度方面具有明显优势。
1.3 具有高度的靶向性:中药的有效部位或复方中药的提取物中的有效成分很难自动运送到病变部位,缺乏针对性， 从而大幅度降低了其生物利用度，并导致全身毒副作用。药物颗粒纳米化后可以将药物输送到身体任何极微细的组织管道及疾病变异的组织细胞中, 因此可大幅度地提高药物的定位性、时效性和功效, 使疾病能更有效地得到控制和治疗。另外，应用脂质体、纳米颗粒、胶体溶液、毫微乳等技术［7］将中药( 主要是有效成分、有效部位或提取物) 运送到人体的病患部位, 可降低某些中药的副作用, 提高治疗效果。制成被动靶向制剂, 实现肝脏靶向给药、基因输送、肺部靶向给药。杨凯等［8］研制了具有颈淋巴结靶向性的葫芦素BE 聚乳酸纳米微粒冻干针剂，通过口腔癌周黏膜下注射后，对颈淋巴结转移灶具有良好的靶向性作用，提高颈淋巴结转移灶内药物浓度，延长了药物持续作用时间，同时也降低了血和其他器官中药物浓度［9］。
1.4 种类繁多的剂型: 传统的中药制剂剂型简单、粗糙，服用繁琐，生物利用度低，不能适应现代社会快速发展的节奏和疾病治疗的多种需求。将中药制成纳米微囊，或纳米级粉针剂，或将水溶性小及难溶的药物加工成纳米脂质体或纳米乳，可提高肌体的吸收率和生物利用度，增强疗效，减少毒副作用。采用纳米技术，还可将中药制成高效透皮释放制剂、口服控释片、干粉吸入剂、鼻喷雾剂、舌下速溶片及植入型控缓释制剂等多种剂型。这些新的剂型不但可以满足不同患者和不同类型疾病治疗的需求，而且可以解决使一些物质因自身缺点的成药的问题。去甲斑蟊素具有较强的抗肿瘤活性，且抑瘤谱广，但因其不溶于水而限制了其应用。孙铭等［10］以聚乳酸一聚乙醇酸（PLGA）共聚物作为基质材料，去甲斑蟊素纳米控释静脉制剂，并采用MMT 方法做了体外杀伤癌细胞实验，证实了PLGA包载去甲斑蟊素的纳米级微粒可成功制备静脉注射剂型。
1.5 具有高效低毒的特点:传统中药的有效部位或复方中药的提取物中的有效成分很难自动运送到病变部位,缺乏针对性， 从而大幅度降低了其生物利用度，并导致全身毒副作用。药物颗纳米化后可以到达身体任何极微细的组织管道及疾病变异的组织细胞中,大幅度地提高药物的定位性、时效性和功效,从而大幅度提高治疗效果。另外，应用纳米脂质体、纳米囊、纳米乳等技术可将中药输送到到靶向部位,提高病变靶区的药物浓度， 减少药物的剂量，达到增效降毒效果。Sharma等［11］将紫杉醇包封于粒径50-60nm的PVP纳米颗粒，给予移植有B16F10鼠黑色素瘤的C57B1/6小鼠，结果显示紫杉醇纳米颗粒能明显减小肿瘤体积，延长动物存活时间，与等剂量的游离型紫杉醇相比抗肿瘤活性显著增强。王俊平［12］采用薏米仁油研制紫杉醇微乳，以紫杉醇为对照品，分别对小鼠尾静脉给药，结果发现紫杉醇组于给药后第5天动物开始死亡，第14 天动物死亡率达90%；而紫杉醇微乳组动物在14 d 内没有发生死亡，说明紫杉醇微乳的急性毒性明显低于紫杉醇。
3.纳米中药的研究现状与展望
目前，纳米技术在医药领域的研究主要集中于西药和单体，生物技术药及体外诊断试剂。与之相比，纳米中药的研究刚刚起步，大多处于实验室研究阶段，与临床应用的还有很大的距离。主要存在的问题：现有的中药纳米制剂主要集中在单味药, 且以中药单体有效成分为主, 中药复方的研究很少；多数制剂停留在实验室研制阶段, 材料、工艺、质量控制等方面还不成熟等等。
中医药学是我国优秀传统文化的瑰宝，借助纳米技术的特殊优势，一定会克服其目前发展的瓶颈问题，尽快实现中药产业的现代化和国际化。
参考文献
［1］杨祥良, 徐辉碧, 谢长生, 等. 基于纳米技术的中药问题研究 ［J］. 华中理工大学学报, 2000, 28(12): 104-105.
［2］翁婷,陈华兵,常雪灵,等.雷公藤乙酸乙酯提取物固体纳米脂质粒的制备和体外透皮吸收研究［J］.中医药现代化国际科技大会论文摘要集,(2002.11.成都)：132。
［3］陈 丹, 柴丽萍, 王骥燕, 等. 羟基喜树碱纳米微球抑制舌鳞癌Tca8113 细胞的实验研究 ［J］. 中华口腔医学研究杂志, 2009, 3(3): 262-269.
［4］邱 洪, 王宝佳, 李悦, 等. 纳米中药简介 ［J］. 中国药业, 2005, 14(4): 78.
［5］WANG XB, XI RG, LI ZL, el al. Preparation of Nanoparticle Realgar Powder ［J］.Pharmaceutical Journal of Chinese People's Liberation Army. 2002, 18(3): 129. Chinese
［6］王晓波,袭荣刚,张治然,等.纳米雄黄粉体药代动力学研究［J］.药学学报,2002,18(6):380.
［7］蒋刚彪, 冯英, 赵慧, 等. 聚合物纳米粒子作为抗肿瘤药物载体的应用 ［J］. 中草药, 2007, 38(8):1265-1269
［8］YANG K, WEN Y M, LI I J, el al. Preparation of cucur- bitacin BE polylactic acid nanoparticles for targeting cervical lymph Nodes ［J］. West China J Stomatol, 2001, 19(6): 347- 350.
［9］YANG K, WEN Y M, WANG C M, et a1. The study of cucur- bitacin BE polylactic acid nanoparticles delivering cucurbitacin BE to metastasized cervical lymph nodes in mice with oral cancer［J］. West China J Stomatol, 2003, 21(6): 77- 88.
［10］孙铭,朱争艳.去甲斑蝥素纳米控释制剂抗肿瘤的实验研究［J］.肿瘤学杂志,2001,7(6):321- 325.
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关键词：纳米技术;水产药物;综述;展望
中图分类号：R978 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.014
Nanotechnology in Aquacultural Drugs and Treatment
SUN Jie1， BI Xiang-dong1， YOU Hong-zheng2， DONG Shao-jie1， YANG Guang1， WU Rui1， YANG Tong-zhi1， CHEN Tian-shuo1
（1. Key Labortary of Aqua-ecology and Aquaculture of Tianjin， Department of Fisheries Sciences， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China; 2. Tianjin Fisheries Research Institute， Tianjin 300221， China）
Abstract： Nanotechnology and nano-drug were presented firstly. Secondly the advantage of nano-drug against traditional drugs was compared. Then the application of nanotechnology in aquaculture drugs was reviewed. At last， application prospect of nanotechnology in aquaculture drugs， developing direction and problems that should be paid attention were prospected.
Key words： Nanotechnology; aquaculture drugs; review; prospection
“纳米技术”（Nanoscletechnology）的概念是于上世纪90年首届国际纳米科学与纳米技术大会（美国巴尔的摩）上首次被提出来的[1]。目前，国际上公认的纳米尺度空间为0.1～100 nm，亚微米体系范围为100～1 000 nm，原子团簇的尺度空间为小于1 nm[2]。纳米技术是在纳米尺度空间研究物质（原子和分子）的物理和化学特性及它们之间的相互作用，通过一定的微细加工方式直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列组合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，进而研究其特性及其实际应用的一门新兴科学与技术[3- 4]。目前，在生物学、材料学、显微学、电子学等研究领域纳米技术已经得到了广泛的应用，取得了突破性的进展[1]。
实际上，“纳米技术”概念的提出要晚于药剂学领域里对纳米粒子的研究。药剂学领域早在上世纪70年代便已经对纳米球、纳米脂质体聚合物和纳米囊等多种类型的纳米载体进行了广泛研究[2]。近年来，纳米技术在药物领域的研究和应用已逐渐成为热点，对该领域产生了深远的影响，催生了“纳米药物”的诞生。纳米药物的粒子存在的形式包括两大类：纳米晶体药物（其制作方式是将原料药物通过一定技术手段直接加工成的纳米粒）和纳米载体药物（以纳米级高分子纳米粒、纳米球、纳米囊等为载体，药物分散在载体中纳米化）[1， 4-5]。有学者认为纳米药物粒径可能超过100 nm，但通常应小于500 nm[4]。包括大小在100 nm以上的亚米微粒子，空间尺度在1～1 000 nm的药物在药物传输系统一般被界定为纳米粒[2]。
1 与传统药物相比较纳米药物的优势
1.1 特殊表面效应及小尺寸效应
纳米药物的分散粒径在1～100 nm之间，使它具有特殊的表面效应和小尺寸效应等。在传统给药形式中，药物是以游离分子态的形式被吸收，而纳米药物以纳米聚集态的形式兼有分子态的形式被吸收。这使其具有了不同的体内过程，进而能够产生特殊的生物学活性[6]。较之传统常规药物，颗粒小、活性中心多、表面反应活性高、吸附能力强、催化效率高等特点是纳米药物所具备的主要优点[4]。
粒径达到纳米水平的药物颗粒的总表面积大幅度加大，提高了药物的溶出速率，增大了给药部位的接触面积，进而提高了药物的单位面积浓度。通过对纳米药物表面进行修饰，可以改变其表面特性，从而实现药物长循环的效果[4]。纳米药物的粒度处于亚微粒水平，且完整的多聚粒是胃肠道易吸收的形式。因而纳米药物可以通过胃肠道中淋巴样组织的集结淋巴结内 M细胞的机制摄取，实现减弱药物的首过效应，以提高其的生物利用度[6]。机体不易将纳米颗粒当作异物排斥，纳米药物对于机体组织、血液和免疫系统等均具有良好的生物兼容性。纳米药物亲水性的表面可以使其免于单核细胞吞噬系统的吞噬，因而纳米药物在血液中具有较长的循环时间[7]。上述原因使纳米药物在药代动力学及药效动力学方面受到医药界的高度重视[1]。
1.2 载体的优势
目前，纳米药物载体的主要种类有纳米囊、纳米脂质体、聚合物胶束和纳米球等，均具有类似生物膜性质的磷脂双分子层结构[6]。其突出优点在于：控制药物进入特定的靶器官或靶细胞，实现药物的靶向输送;药物通过纳米载体的囊壁渗透、沥滤、扩散，或通过被溶蚀的基质释放，避免了药物被体内的各种酶类水解，在延长其作用时间的同时，还提高了其稳定性及生物口服利用度;纳米载体材料可生物降解，无毒或毒性较低[8-9]。
载药纳米粒子通过改变生物膜运转机制，提高了药物对于生物膜的通透性，使其可以通过简单扩散或渗透的形式穿过生物膜。载药纳米粒子粒径小且具有良好的黏附性，延长了药物与吸收部位的接触时间，使吸收部位上皮组织黏液层中的药物浓度增加，并延长了药物半衰期，从而提高了药物的生物利用度。上述优点使得纳米药物可以减少使用剂量并保证作用效果，进而减轻甚至避免药物的毒副作用[4， 8]。
2 水产药物领域的纳米技术
20世纪50年代，我国开始进行水产病害研究工作。20世纪80年代以后，鱼药的开发逐渐形成了产业。与水产鱼药有关的开发和研究工作仍处于较浅的层次[10]。综合现有资料，纳米技术在水产药物方面的应用有以下几个方面。
2.1 环境改良剂
环境改良剂以改善养殖水体为主要目的。目前环境改良剂主要包括水质改良剂、底质改良剂和微生态制剂等类型，但采用纳米技术的只有净水剂。综合使用效果和成本分析，纳米级高效净水剂具有净水效果好、综合成本低和应用范围广等优点。纳米级净水剂通过在极短时间内与养殖水充分混和、絮凝和沉淀，去除水中的异臭、悬浮物、异味及大部分杂质，其净水效果可达到普通净水剂的10～20倍。通过具有纳米级孔径的过滤装置，水中的细菌、病毒等微生物可被除去，从而实现了高效的净水效果[11]。
2.2 消毒剂
消毒剂是指以杀灭水体中的病原微生物为目的的药物。水产药物中的消毒剂主要包括酚类、氯制剂、碘制剂和季胺盐类等[10]。现有药物在实际使用过程中均存在不同程度的诸如稳定性差、作用范围窄、效果不显著等缺陷。目前已经开发应用的水产纳米消毒剂种类较少，常见的有纳米碘，主要成分是纳米碘、季胺盐和WEQ等。通过对碘表面使用具表面活的非离子表面活性剂高分子化合物进行处理，在碘粒子表面形成一层由分散剂组成的保护膜，减弱或屏蔽了粒子间的缔合力，避免了粒子团聚，由此迅速增强碘制剂的杀菌能力和穿透性，并减少了药物有效成分的浪费;一般情况下高分子呈现卷曲状态，可以使用特殊的工艺技术，将碘微粒嵌入其中，以提高药物的稳定性和活性，增加其水溶性并减少药物的刺激性，同时可以达到缓释的效果[12]。
2.3 抗病原微生物类药物
抗病原微生物类药物通过内服或注射的方式给药，起到杀灭或抑制体内病原微生物繁殖和生长的作用[10]。此类药物主要分为抗菌药、抗真菌药和抗病毒药。水产养殖中使用量最大、范围最广的抗菌药有抗生素类、磺胺类、呋喃类和喹诺酮类[13]。
目前，抗生素使用中的药物残留问题、交叉耐药性问题和多元耐药性问题在医药与兽药中普遍存在。更为严重的问题是，人在食用了残留有抗生素的畜禽及其制品后会引起对相关抗生素的敏感性降低[1]。早在20世纪90年代，我国学者就指出由于多种抗生素频繁在鳗鲡养殖中使用，导致鳗鲡病原菌对常用抗菌药产生了严重的抗药性，耐药范围达到了42.5%～90.9%，平均耐药率更是达到69.4%[14]。Inglis[15]从患疖疮病的大西洋鱿分离到304株杀蛙气单胞菌，其中55%的菌株对土霉素具有抗药性，有37%的菌株对于抗生素嗯哇酸出现耐药性，且有94.7%的耐药菌株在次年仍被发现。上述情况使得养殖动物疾病防治工作开展较为困难。具抗药性的水产动物病原微生物如果传播到其他水生生物或陆地动物，也将危害人、畜、兽及农作物[16]。
纳米技术的出现，为解决病原菌抗药性问题带来了新的思路。杨雪峰等[17]的研究指出制备恩诺沙星纳米乳的最佳纳米乳处方为肉豆蔻酸异丙酯 （IPM）、聚氧乙烯蓖麻油-40 （EL-40）、乙酸 （HAc） 和水，以此处方制备的恩诺沙星纳米乳对大肠杆菌ATCC25922和金黄色葡萄球菌ATCC25923的最小抑菌浓度 （MIC） 均为其原料药MIC的1/2。但是也有研究指出，由十六烷基碳脂肪酸为配方的恩诺沙星脂质纳米乳剂，利用金黄色葡萄球菌测定其 MIC 为0.25 μg・mL-1，与普通恩诺沙星药物的值接近[18]。这表明，抗菌药物纳米化后是否能够增强药性，与其采用的纳米配方有关。宁二娟等[19]以聚乳酸为载体材料，采用溶剂挥发法制备的恩诺沙星聚乳酸纳米粒的包封率平均为71.0%，载药量平均为11.3%，平均粒径为66.8 nm，粒径范围为30.0～117.5 nm，电子透射显微镜下观察纳米粒，基本呈较光滑圆整的球形，较均匀，且粒径分布较窄。Bariak等[20]在研究中报道了一种新型纳米管药物，可以杀死包括对传统抗生素形成抗药性的细菌。这表明可以通过对纳米药物进行修饰提高其抗菌和抑菌效果[1]。
现有的纳米抗菌剂还有纳米TiO2、纳米ZnO和纳米SiO2及其银系纳米复合粉等。上述药物具有量子尺寸效应、巨大的比表面积和独特的抗菌机制，较传统抗菌剂、有机类和天然类抗菌剂其综合抗菌效果更佳优良。其中纳米ZnO因为具有一般ZnO无法比拟的优越性而被称为面向21 世纪的新饲料业产品。纳米ZnO化学活性极强，可以与多种有机物（包括细菌内的有机物）发生氧化反应，杀死大部分的细菌和病毒。将纳米氧化锌拌入饲料投喂，鱼类不会产生耐药性[21]。SiO2银系纳米复合粉体是一种无机纳米抗菌剂，通过离子交换的方法在纳米材料的基础上制得。使用时，SiO2银系纳米复合粉体中可缓释银离子，通过银离子进入微生物细胞内破坏其蛋白质结构，引起细胞的代谢障碍，从而达到杀菌的目的。其杀菌效果集安全性、广谱性为一体，较常规的银系无机抗菌剂具更好的抗菌效果和更长的抗菌时间[22]。
2.4 杀虫药
杀虫药通过药浴或内服的方式给药，作用是杀死或驱除养殖动物体内外的寄生虫并杀灭水体中有害无脊椎动物[10]。常用的杀虫药包括硫酸亚铁、硫酸铜、有机磷杀虫药（敌百虫）、抑除虫菊脂杀虫药和有机氯杀虫药等。其中敌百虫因具有毒性较低、药残少、残留时间较短的优点被广泛地适用于水产动物体外寄生虫（甲壳类、单殖吸虫及部分肠道寄生的蠕虫等）的防治[13]。
由于兽医临床和畜牧业生产中杀虫药的广泛应用，以及药物滥用和错误使用，使得水产杀虫药同样面临病原虫抗药性问题。例如敌百虫对金鱼指环虫病的治疗效果已经大打折扣，很多情况下养殖户使用了正常剂量的3～5倍都得不到很好的疗效。甚至发生过因药剂量太大引起金鱼中毒死亡的事件。目前纳米化水产杀虫驱虫药并不多见，在这方面还有很多工作有待开展。
2.5 中草药类水产药物
中草药类水产药物是天然药物，用以水产养殖动物的疾病防治或健康改善，其形式一般是经加工或未经加工的药用植物[10]。中草药用于水产动物疾病治疗是近年来的研究热点之一。鱼药中的中草药从功能上分为抗细菌类（如大黄、黄连、大青叶等）、抗真菌类（如白头翁、苦参等）、抗病毒类（如板蓝根、野菌等）和杀虫类（如苦楠皮、使君子等）[10]。另外，有学者报道五倍子、黄芩、诃子、乌梅、石榴皮五种中草药对迟缓爱德华氏菌（Edwardsiella tarda）和嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）的体外起不同程度的抑菌效果[23]。丁香、薄荷、八角和黄连对丁i具较好的诱食效果[24]。
1998 年国内学者通过将牛黄加工至纳米级水平，使其理化性质发生变化，发现其疗效得到了提高，且具有一定的靶向性和新作用，遂提出“纳米中药”一词。研究表明纳米级的中药在化学、物理和生物学特性方面可出现较大变化，从而出现新的效果。较传统的中药，纳米中药在生物利用度、靶向性和低不良反应方面具有明显的优势[25]。梅之南等[26]通过纳米技术将雷公藤内酯醇制成固体脂质纳米粒，减少了服药小鼠体内 MDA 的产生量。这表明固体脂质纳米粒可通过减少小鼠体内雷公藤内酯醇的脂质过氧化反应，降低雷公藤内酯醇对肝脏的毒性。王俊平[27]使用纳米技术用薏米仁油制备紫杉醇微乳，发现给药后的紫杉醇组动物于第 5 天开始死亡，于第 14 天死亡率达到 90%;而紫杉醇微乳组动物在 14 d 内未出现死亡。这说明纳米技术可以显著降低紫杉醇的毒性。
纳米化水产中草药鲜见于报道，笔者所在研究团队采用处方为表面活性剂吐温-80、助表面活性剂甘油、油相大豆油及水成功制备出高效抑杀养殖水体有害藻类的纳米药物―盐酸小檗碱纳米乳，可显著提高中草药小檗碱的抑藻率，有效控制养殖水体有害蓝藻的爆发。我们采用处方为表面活性剂聚氧乙烯蓖麻油-40、助表面活性剂乙酸、油相肉豆蔻酸异丙酯及水成功制备出高效的抗菌纳米药物―肉桂醛纳米乳等系列水产用纳米药物，可显著增加养殖动物对抗菌药物的吸收利用率，大幅降低养殖上述药物的最小抑菌浓度，提高养殖动物细菌性疾病的防治率，增加养殖产量。
3 展 望
我国人口众多，水产自然资源相对贫乏，紧靠捕捞不足以满足人们对水产品日益增长的需求。近年来，水产养殖技术发展较快，产量逐年提高。随着养殖模式不断改进，高密度的集约养殖和立体养殖技术被广泛应用，新品种引进和原有品种改良，新病原入侵、病原对现有鱼药产生抗药性和环境安全性等问题逐步显现。现有鱼药体系已逐渐不能满足水产行业发展的需求，这对水产病害的研究工作和新型鱼药的开发提出了更高的要求。纳米技术在鱼药开发和生产中的应用有望成为解决上述问题的有效途径之一。
目前，鱼药纳米化正处于起步探索阶段，其进程落后于其他兽药，较之医药领域差距更大。纳米化鱼药的研发可以参照其他兽药和医药纳米化研究中取得的宝贵经验和成果，在纳米晶体药物微粉方法、纳米载体配方、新纳米载体研发等方面进行有益的探索。
据报道，约40%具有活性的候选药物由于在水中溶解度低[28]。溶解控制是难溶性药物在体内被吸收的限速步骤。通过加大药物溶出速率可显著的提高其生物利用度。通过纳米技术减小药物粒径可增加其比表面积，例如将药物的粒径由10 μm 降低至200 nm，可增加其比表面积50倍，而难溶性药物的生物利用度与其比表面积大小密切相关。这表明可以通过纳米技术提高难溶性药物的溶解速率进而改善其生物利用度[29]。纳米级超细微粒状态的难溶性药物和生物大分子的溶解度增大，附着性增强，吸收率提高，有效地增强了疗效[5]。综上所述，纳米技术的出现为新型鱼药的开发提供了技术支持。
任何事物都有其两面性。有研究指出中性和低浓度的阴性纳米粒子不会威胁到血脑屏障，而纳米粒子的表面电荷使得阳性和高浓度的阴性纳米粒子对血脑屏障具有毒性。有研究指出纳米粒子对空气、水和土壤均可产生影响，可在食物链中累积，这可能严重威胁到自然中的生物和人类的健康[30]。这提示我们在开发纳米鱼药的同时也应该关注鱼药纳米化后其自身毒性和生态毒性等方面的变化。
参考文献：
[1] 张继瑜， 刘根新， 吴培星， 等. 纳米药物的研究现状与展望[J]. 安徽农学通报， 2007， 13（18）： 139-142.
[2] 平其能. 纳米药物和纳米载体系统[J]. 中国新药杂志， 2002， 11（1）： 42-46.
[3] 马国， 邓盛齐. 纳米技术在药学中的研究应用进展[J]. 国外医药抗生素分册， 2004， 25（5）： 233-237.
[4] 王子妤， 张东升. 纳米药物的研究进展[J]. 东南大学学报（医学版）， 2004， 23（2）： 131-135.
[5] 周丽莉， 礼彤， 王立红， 等. 超临界流体技术在纳米药物制剂中的应用[J]. 中国药剂学杂志， 2005， 3（6）：341-345.
[6] KAKUMANU V K， ARORA V， BANSAL A K. Investigation of factors responsible for low oral bioavailability of cefpodoximeproxetil[J]. Int J Pharm， 2006， 317（2）： 155-160.
[7] 谭文超， 左金梁， 吴秀君. 纳米药物的药动学研究概况分析[J]. 实用药物与临床， 2014， 17（7）： 906-910.
[8] 阚思行， 王晓文， 唐劲天， 等. 纳米药物控释系统研究进展[J]. 药学学报， 2009， 25（2）： 169-171.
[9] 易承学， 余江南， 徐希明. 纳米药物载体在中药制剂研发中的应用[J]. 中国中药杂志， 2008， 33（16）： 1936-1940.
[10] 陈鹏飞. 鱼病流行现状与鱼药的开发利用[J]. 中国动物保健， 2003（23）： 32-36.
[11] 王维一. 纳米技术及其在水处理等方面的应用[J]. 城市给水， 2001， 15（1）： 25-26.
[12] 叶金明， 郑宗林. 纳米技术在水产养殖中的应用展望[J]. 科学养鱼， 2006（11）：6-7.
[13] 李辉华， 王广军. 常用鱼药的分类及在使用中存在的问题[J]. 水利渔业， 2001， 21（2）： 44-45.
[14] 陈会波， 林阳东， 翁玲， 等. 鳗鲡赤鳍病病原菌的分离鉴定和耐药性的研究[J]. 水生生物学报， 1992， 16（1）： 40-46.
[15] INGLIS V. Antibiotic resistance of Aeromonas salmonicida isolated from Atlantic salmon， Salmo salar L. in Scotland[J]. J of Fish Diseases， 1991（14）： 353-358.
[16] 樊海平. 水产药物开发的几个问题[J]. 海洋湖沼通报， 1994（1）：94-98.
[17] 杨雪峰， 齐永华， 宁红梅， 等. 恩诺沙星纳米乳的制备及其质量评价[J]. 浙江大学学报（农业与生命科学版）， 2012， 38（6）： 693-699.
[18] 杨春蕾， 李丽娟， 周文忠， 等. 恩诺沙星脂质纳米乳剂对断奶仔猪血液生化指标的影响[J]. 中国兽药杂志， 2012， 46（11）： 20-23.
[19] 宁二娟， 刘慧娜， 蔡源源， 等. 恩诺沙星纳米粒的制备及其药剂学性质研究[J]. 河南大学学报（医学版）， 2008， 27（1）： 28-30.
[20] BARIAK J M， GHADIRI M R. Self-assembly of peptide based nanotubles [J]. Materials science and engineering， 1997（4）： 207-211.
[21] 周进， 黄停 宋晓玲. 纳米科技在水产养殖中的应用前景[J]. 农业新技术， 2003（5）： 36-38.
[22] 江勇， 孙丽娜， 边连全. 纳米科技在水产养殖中的应用[J]. 中国畜牧兽医， 2005， 32（2）： 16-18.
[23] 马玉和， 王庆奎， 郭永军， 等. 5种中草药对迟缓爱德华氏菌和嗜水气单胞菌抑菌效果的比较[J]. 饲料工业， 2014， 35（6）： 51-54.
[24] 白东清， 王凤霞， 郭永军， 等. 中草药对丁i诱食效果的初步研究[J]. 天津农学院学报， 2009， 16（1）： 5-8.
[25] 吴芸， 严国俊， 蔡宝昌. 纳米技术在中药领域的研究进展[J]. 中草药， 2011， 42（2）： 403-408.
[26] 王俊平， 王玮， 赵丽妮. 紫杉醇微乳抗肿瘤作用的研究[J]. 中国现代医药杂志， 2009， 2（11）： 10-12.
[27] 郭义明， 赵敬哲， 于开锋， 等. 矿物药炉甘石成分分析及其纳米形态的抑菌活性研究[J]. 高等学校化学学报， 2005， 26（2）： 209-212.
[28] LIPINSKI C A. Drug-like properties and the causes of poor solubility and poor permeability[J]. J Pharacol Toxicol Methods， 2000， 44（1）： 235-249.
篇10
文章编号：1003-1383（2013）01-0106-04 中图分类号：R319 文献标识码：A
纳米（符号为nm）是一种度量单位。1 nm=1/100万mm。“纳米材料”的概念是20世纪80年代初形成的，指的是物质的颗粒尺寸小于100 nm的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。目前在口腔医学临床上使用的材料相当广泛，运用于口腔的纳米材料称之为口腔纳米材料，对口腔临床修复治疗起到了非常重要的作用。随着纳米材料和纳米技术的兴起，新型的纳米材料开始在口腔医学领域[1]应用，对现有口腔材料的改性和创新具有重要意义。纳米材料具有以下主要特点：纳米粒子大小在1～100 nm；有大量的自由表面或界面；纳米单元之间存在着相互作用，作用或强或弱。因为具有以上特性，纳米材料具有包括表面或界面效应、小尺寸效应、量子尺寸、宏观量子隧道效应[2]。纳米材料与组成相同的微米晶体材料比较具有其许多优异的性能[3]，主要表现在催化、磁性、光学、力学等许多方面。纳米高分子材料的应用涉及多方面，主要为介入性诊疗、免疫分析、药物控制释放载体等[4]。纳米技术涉及许多领域，包括纳米合成技术、纳米装置技术、微加工技术等，在口腔医学方面采用的纳米技术称之为口腔纳米技术[5]。现就纳米材料与纳米技术在口腔内外科学中的应用进行如下概括综述。
纳米技术与纳米材料在口腔内科学中的应用 1.纳米复合树脂 从以化学方式固化的复合树脂到光固化灯照射固化的复合树脂及双固化型复合树脂。用复合树脂修复牙体缺损已有40多年历史。复合树脂的基本组成部分是无机填料，根据无机填料的粒径大小分为大颗粒型、超微颗粒型和混合填料型。混合填料型树脂填料粒径近几年不断向纳米级发展。如今推出的适用于所有充填通用型纳米复合树脂，将是最有希望的新型复合树脂。为改善牙科树脂的性能，目前多采用许多增加强度和增加韧性的方法。在树脂中加入种类、数量、大小不相同的无机填料，虽然使复合树脂的强度得到提高，但同时又使树脂的韧性降低。而在树脂中运用纳米粒子来填充，可使复合树脂强度与韧性增加。使复合树脂的强度增强的纳米粒子包括纳米二氧化硅[6]、纳米氧化锆[7]、纳米羟基磷灰石[8]、纳米氧化钛[9]等。由于纳米粒子具有以下独特的性能，如非配对原子多，表面缺陷少，比表面积大，能与聚合物发生较强物理结合或化学结合，使粒子与基体间界面粘结时，对更大的载荷都能承受，从而使纳米复合树脂具有更高的强度和韧性。为使材料发生聚合时不收缩或收缩减小，在光化聚合丙烯酸脂或异丁烯酸脂基的向列液晶单体中，加入二氧化硅纳米微粒和较高含量的金属氧化物，使形成高分子量的聚合物粘结性增强，
体积收缩减小。二氧化锆用于口腔科具有X射线阻射性高、强度高和硬度高等优点，纳米氧化锆复合树脂光学透明性极高，是理想的口腔科复合树脂增强材料。口腔临床使用的树脂充填材料，放射阻射性弱，如发生继发龋坏时，X线片上很难将充填材料与继发龋进行鉴别，若将氧化钽纳米粒子通过运用纳米技术填充入树脂材料中，形成具有放射阻射性的新型纳米复合树脂材料，材料的物理强度会得到增强。而将氧化钽纳米粒子加入玻璃离子材料中，能使材料克服容易溶解的不足，同时强度增强，与一般的复合树脂相比，具有更好的耐磨性。该材料主要是依靠纳米机械结合，来提高其耐磨性。如果把纳米多孔二氧化硅凝胶加入树脂材料中，使新形成的材料具有不相同的结构，耐磨性能得到提高。有学者将纳米材料加入复合树脂中，发现能使其具有抗菌性能。Xu等在口腔科复合树脂中加入熔附了纳米硅颗粒的晶须和纳米二钙或四钙磷酸盐，可达到自修复的目的[10，11]。宋欣等人在复合树脂中加四针状氧化锌，发现该材料不仅能提高树脂的机械性能，还使树脂具有抗菌作用[12]。Niu等也在复合树脂中加入四针状氧化锌，使复合树脂具有抗菌性能的同时机械性能也增强[13]。由有机高分子材料和各种纳米单元通过多种方式复合成型的新型复合材料就是纳米填料复合树脂，是一种含有纳米单元相的纳米复合材料。纳米复合树脂与过去的复合树脂相比较性能上有更大提高，其优势就是色泽更逼真，抛光性与持久性更佳，超强强度更耐磨，可以广泛用于前牙或后牙。
2.纳米粘结材料 从BisGMA粘结剂和酸蚀技术用于口腔临床以来，在口腔临床粘结治疗方面获得很大进步。口腔内环境有其独特性，使许多粘接材料和粘接技术没有达到理想要求。随着纳米技术的广泛运用，纳米材料的日益发展，将纳米粒子加入现有的口腔粘结材料中进行改性外，还把纳米杂化树脂（poss）作为基质，用它与硅基纳米材料发生共聚，从而得到高强度、热稳定、耐久性的高粘结性材料。这种材料不仅能很好地克服酸蚀过程中造成的牙本质小管闭合问题，而且能在牙体和材料之间发挥较高的粘结性，使粘接技术和粘接材料达到一个更高更新的水平。牙本质过敏是口腔内科临床上常见病多发病，是牙齿上暴露的牙本质在受到外界刺激，如温度、化学性、机械性刺激后，引起牙齿的酸、软、疼痛症状，这主要是牙本质暴露后，牙本质小管内的液体，即牙本质液对外界刺激产生机械性反应所引起。临床主要是通过在暴露的牙本质表面涂布粘结剂来缓解敏感症状。在临床口腔常用的光固化粘结剂中加入一些纳米材料，不仅能提高其粘结力，还可作为牙本质过敏治疗的封闭材料。主要是利用纳米粘结材料来封堵牙本质小管，可以使牙本质过敏得到迅速和永久的治愈。
3.纳米根管充填材料 临床上用于做根管治疗的根充材料要求有以下特点：其一，能把炎症始发地彻底清除，能使根管封闭、死腔消灭，从而防止微生物进入根管内，阻止根管再次受到感染；其二，材料自身有恢复组织病变的能力，对根尖孔的钙化闭合有促进作用。因羟基磷灰石颗粒的尺寸较大，如单纯使用羟基磷灰石作为根管充填材料，在根管充填后形成的整体脆性较大，弹性模量与牙根牙本质不匹配，从而出现明显的微渗漏。随着纳米羟基磷灰石生物材料的出现，能很好解决根充材料存在的关于生物相容性的难题。经过大量基础和临床研究，发现纳米羟基磷灰石的结构与天然骨的无机成分很相似，均有良好的生物相容性，两者可以紧密结合，结合后周围组织未见有炎症和细胞毒性的发生，其对骨组织还有良好的诱导性。材料的组成和构造与脊柱动物硬组织相似，生物相容性良好[14～16]。将纳米羟基磷灰石制成糊剂用于充填根管，大多数病例根尖透影区变小或消失，临床症状消失，成功率达93.2%。根尖周围组织有病变的牙齿，成功率达93.8%。王艳玲[17]研究指出，用纳米羟基磷灰石根充与传统氧化锌丁香油糊剂根充两者相比较，在根管壁密合度方面，前者明显优于后者。纳米羟基磷灰石具有良好的根尖封闭特性，用其作根管封闭剂可减少微渗漏的出现。不少学者把具有良好的生物相容性，可使病变组织愈合加快，根充不会被组织吸收的纳米羟基磷灰石作为根管充填材料和根尖屏障材料，对其可行性进行了大量的临床研究[18～22]，取得良好的疗效。纳米羟基磷灰石材料本身无杀菌作用，将碘或其他抗生素加入其中可以使该材料的抑菌和抗菌效果提高[23]。张海燕等[24]对难治性根尖周炎应用无机抗菌剂作为根管充填剂进行根管治疗，取得很好临床疗效。本身没有成骨性的纳米羟基磷灰石，可为新生骨的沉积提供合适的生理基质，引导牙骨质不断沉积来封闭根尖处的根尖孔。有临床报道将其用于年轻恒牙的根管充填特别合适。
纳米技术与纳米材料在口腔外科学中的应用 1.纳米技术在拔牙麻醉上的应用 拔牙麻醉时的注射操作和疼痛往往让患者感到害怕和恐惧。临床上可使用丁卡因进行组织的表面麻醉或局部注射碧兰麻来减轻患者的疼痛，但有时仍会出现诸多问题如麻醉镇痛不全、血肿、面神经暂时性麻痹等。随着纳米技术的发展，口外医生可将纳米粒子活性麻醉剂悬液直接涂布在牙龈和牙龈沟内，在声学信号（如超声波）或程序化的化学反应链（电化学机制）的指引下，经牙齿的薄弱区牙颈部，药物通过牙本质小管到达牙髓腔，达到麻醉效果。比牙本质小管管径（1～4 μm）小数百倍甚至数千倍的纳米粒子，可由信号引导，从牙本质小管灌流到牙髓腔内，起到麻醉效果，实现牙科无痛麻醉，给患者减少疼痛和恐惧感。
2.纳米复合体材料修复骨缺损 随着口腔材料学不断发展，羟基磷灰石作为新兴的材料，可大量用于口腔骨组织缺损的修复，如牙槽骨再造、牙周骨组织缺损、颌骨囊肿等。研究表明：羟基磷灰石所具有的许多特征与多种因素有关，尤其与它的颗粒直径大小有密切关系。如果颗粒直径大小在1～100 nm，羟基磷灰石则会具有特有的生物学特点。纳米羟基磷灰石的晶体构造与自然骨中的无机成分相比较，两者极为相似，都可以通过氢键方式与蛋白质及多糖结合在一起。无细胞毒性，生物相容性好，故认为其是多种口腔疾患造成天然骨质缺陷最好的替代物[25～29]。纳米羟基磷灰石材料既可作为骨形成的支架，而且还对骨细胞有引导的作用。有学者用纳米羟基磷灰石复合胶原植入术，对牙周病造成骨组织缺损的患者进行临床治疗及疗效观察，取得令人满意的临床效果[30，31]。羟基磷灰石复合胶原与周围组织相容性好，其组成和构造跟天然骨相似，本身无细胞毒性，对牙周膜细胞的生长和新生骨的形成有促进作用，故认为它是一种良好的组织工程支架材料。清华大学材料科学与工程系研制的纳米羟晶/胶原仿生骨，用来修复家兔颅颌骨实验性穿通性骨缺损，因仿生骨有良好的生物相容性，对骨组织的再生、修复起到促进作用，从而取得良好的骨创愈合效果，达到骨创的关闭和骨性桥接。有学者用纳米羟基磷灰石人工骨充填慢性根尖周炎及根尖囊肿手术后的骨缺陷区内以及下颌智齿拔除后的牙槽窝内，均取得令人满意的疗效。颌骨囊肿是口腔科的一种常见疾病，为减少术后出现感染概率，缩短术后修复时间，防止患者面部出现畸形，可加入纳米羟基磷灰石人工骨，纳米羟基磷灰石人工骨在充填骨缺损的同时，使感染问题得以解决，而且对骨诱导作用明显，手术操作简便易行，应在口腔外科临床工作中广泛推广。
3.纳米控释系统在肿瘤治疗中的应用 纳米控释系统包括纳米粒子和纳米胶囊，它们直径在10～500 nm之间。药物可以通过吸附作用、附着作用位于粒子表面或者通过溶解、包裹作用位于粒子内部。在外磁场的引导下，将磁性纳米颗粒作为药剂载体引导到肿瘤患者的患病部位，对病变部位进行定位治疗，这样可以减少治癌药的毒副作用，提高药物疗效。恶性肿瘤血管组织的通透性较大，细胞的吞噬能力较强，用静脉给药方式把纳米粒子运送到肿瘤组织，可使药物疗效得到提高，降低毒副作用和减少给药量。Lebold T等[32]把针孔结构的纳米硅石当作载体，结合多柔比星，将两者制成薄膜，与其他给药方式比较其释药时间显著延长。作为抗恶性肿瘤药物的输送系统，纳米控释系统被认为是最有发展的应用之一。纳米颗粒乳剂载体与分散于人体内的癌细胞容易融合，临床上可利用它将抗癌药物包裹。有人用聚乙烯吡咯烷酮纳米粒子将抗癌药物紫杉醇包裹用于肿瘤治疗，结果表明，含紫杉醇的纳米粒子与同浓度游离的紫杉醇在治疗肿瘤疗效方面，前者疗效明显增加。大量研究显示，具有纳米级的一些抗肿瘤药物，延长在肿瘤内停留时间，肿瘤生长缓慢，同时减少对组织器官的毒性和副作用，减少药物剂量。纳米脂质载体在肿瘤造影和成像等方面具有较好的优势[33]，因为其对药物、基因、成影剂有较好的包封率。
综上所述，随着纳米材料与纳米技术的兴起和快速发展，为口腔材料学的研究提供了一种全新的方法和手段。使我们能以全新的思维模式从纳米水平来重新探索和研究材料的成份与结构，从而为口腔医学领域研制出更好更理想的口腔材料。
参考文献[1]王程越，李曦光.纳米技术与口腔医学[J].辽宁医学院学报，2004，25（4）：6870.
[2]梁立红.纳米材料特点及研究动态[J].吉林工学院学报，2000，21（3）：3033.
[3]胡文祥.分子纳米技术在生物医药学领域的应用[J].化学通报，1998（5）：3238.
[4] Song CX，Labhasetwar V，Murphy H，et al.Formulation and characterization of biodegradable nanoparticles for intravascular local drug delivery[J].J Controlled Release，1997，43：197212.
[5]陈治清.口腔生物材料学[M].北京：化学工业出版社，2004：116166.
[6]支 敏，李长福，韦界飞，等.纳米SiO2在PMMA口腔义齿修复材料中的应用基础研究[J].天津医科大学学报，2007，13（4）：493496.
[7]吴伟力，张修银，朱邦尚，等.氧化锆的用量对纳米氧化锆/PMMA复合材料挠曲性能的影响[J].口腔颌面修复学杂志，2008，9（1）：4347.
[8]王 云，王青山.牙体修复性纳米羟基磷灰石复合材料的机械性能研究[J].现代口腔医学杂志，2011，25（2）：115117.
[9]Xia Y，Zhang F，Xie H，et al.Nanoparticlereinforced resinbased dental composites[J].J Dent，2008，36（6）：450455.
[10]Xu HH，Sun L，Weir MD，et al.Nano DCPAwhisker composites with high strength and Ca and PO4 release[J].J Dent Res，2006，85（8）：722727.
[11]Xu HH，Weir MD，Sun L，et al.Strong nanocomposites with Ca，PO4，and F release for caries inhibition[J].J Dent Res，2010，89（1）：1928.
[12]宋 欣，杜 滢，肖 月，等.添加四针状氧化锌晶须抗菌剂对义齿软衬材料机械性能的影响[J].黑龙江医药科学，2011，34（1）：3940.
[13]Niu LN，Fang M，Jiao K，et al.Tetrapodlike zinc oxide whisker enhancement of resin composite[J].J Dent Res，2010，89（7）：746750.
[14]李 平.新型纳米羟基磷灰石根充糊剂（nHA）的应用基础研究[D].四川大学华西口腔医学院硕士学位论文，2005.
[15]苏 勤，叶 玲，周学东.纳米羟磷灰石/聚酰胺66对牙髓细胞生物学作用的实验研究[J].华西口腔医学杂志，2005，23（1）：7981.
[16]方厂云，曹 莹，夏 宇，等.大鼠牙细胞与纳米羟基磷灰石的体外复合培养[J].中南大学学报：医学版，2007，32（1）：114118.
[17]王艳玲.纳米级HA根充糊剂根管密合度及抑菌性的实验研究[D].佳木斯大学口腔医学院硕士学位论文，2006.
[18]董 波，刘陆滨，刘玉杰.纳米羟基磷灰石修复慢性根尖周炎骨缺损的研究[J].黑龙江医药科学，2006，29（4）：103.
[19]杨青岭，李文婷，王健平，等.壳聚糖/纳米羟基磷灰石治疗髓室底穿的实验研究[J].黑龙江医药科学，2007，30（2）：37.
[20]程玉华，陈 东，赵广军，等.骨形成蛋白复合羟基磷灰石用于盖髓根管充填的临床观察[J].医药，1998，10（2）：9394.
[21]刘秀丽，刘 曦.复方羟基磷灰石充填根管临床疗效观察[J].西安医科大学学报，2000，21（3）：257258，295.
[22]Jallot E，Nedelec JM，Grimault AS，et al.STEM and EDXS characterisation of physicochemical reactions at the periphery of solgel derived Znsubstituted hydroxyapatites during interactions with biological fluids[J].Colloids Surf B Biointerfaces，2005，42（34）：205210.
[23]Krisanapiboon A， Buranapanitkit B， Oungbho K.Biocompatability of hydroxyapatite composite as a local drug delivery system[J].J Orthop Surg （Hong Kong），2006，14（3）：315318.
[24]孙海燕，裴玉岩，梁 楠.羟基磷灰石根管充填诱导根尖形成的临床研究[J].黑龙江医药科学，2003，26（1）：21.
[25]温 波，陈治清，蒋引珊，等.纳米羟基磷灰石骨细胞相容性的研究[J].华西口腔医学杂志，2004，22（6）：456459.
[26]崔 阳，刘一，陈学思，等.改性羟基磷灰石骨修复纳米复合材料的制备及生物学评价[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11（26）：50745077.
[27]汤京龙，奚廷斐.纳米羟基磷灰石生物安全性的研究现状[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11（5）：936939，943.
[28]Huber FX，Belyaev O，Hillmeier J，et al.First histological observations on the incorporation of a novel nanocrystalline hydroxyapatite paste OSTIM in human cancellous bone[J].BMC Musculoskelet Disord，2006，7：50.
[29]Kalita SJ，Bhardwaj A，Bhatt HA.Nanocrystalline calcium phosphate ceramics in biomedical engineering[J].Materials Sci Eng C，2007，27：441449.
[30]张 莉，马 宁，车彦海，等.纳米羟磷灰石和胶原复合膜修复下颌骨缺损[J].国际口腔医学杂志，2009，36（6）：647649，654.
[31]孙 波，李月玲，杨德龙.纳米羟基磷灰石胶原骨植入治疗根分叉病变的临床研究[J].口腔医学，2010，30（6）：358359，366.
[32]Lebold T，Jung C，Michaelis J，et al.Nanostructured silica materials as drugdelivery systems for Doxorubicin：single molecule and cellular studies[J].Nano Lett，2009，9（8）：28772883.
