纳米硒范文

导语：如何才能写好一篇纳米硒，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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硒是人体必需的微量元素，硒在营养剂量水平能清除体内过剩活性氧自由基。许多疾病的发生与缺硒有关。硒缺乏可导致克山病和大骨节病。给缺硒人群补充硒，具有防癌、抗衰老、抗氧化、抗炎、调节免疫等众多有益作用。

硒过量：会导致“硒毒性”

硒的摄入量定义为“微量”，来源于过量硒会导致毒性的研究结果。当硒过量时，即超过满足含硒蛋白合成所需的量，硒会经代谢形成一些高活泼小分子硒化合物，例如甲基硒醇。它非常容易被氧化，而体内还原性物质谷胱甘肽，又会迅速使氧化的小分子硒还原，从而形成以硒为中心的氧化还原封闭反应环，导致活性氧自由基形成。这种硒介导的促氧化作用会产生硒毒性，在人体表现为呼吸时有大蒜味。

硒的有益剂量与有毒剂量范围很窄，那么，应该如何补硒，才能既发挥抗氧化和清除活性氧自由基的功能，又能避免产生硒毒性？首先应按规定剂量摄入，其次应考虑硒形式。硒的活性和毒性与硒形式密切相关。早期硒形式被笼统分为无机硒与有机硒。无机硒主要包含硒酸钠和亚硒酸钠，有机硒主要包含硒蛋氨酸和甲基硒代半胱氨酸。已知有机硒毒性比无机硒低，而有机硒的生物利用性并不低于无机硒。因此，以有机硒为主体的硒酵母或动、植物硒载体得以在缺硒人群中广泛被利用。

纳米硒：安全性更高

除了无机硒和有机硒，还有一种元素态硒，它的化学价态为零，在不同物理尺寸下，元素态硒呈现不同色泽。在较大的微米尺寸，元素态硒呈灰或黑色．不溶于水，既无生物活性也无毒性，为生物惰性硒形式。因此，以前学术界普遍认为元素态硒无生物利用价值。然而，在较小的纳米尺寸，元素态硒呈红色。近十几年的研究显示：红色的、零价的和纳米尺寸的元素态硒，即纳米硒(20—60纳米)具有与无机硒或有机硒相近的生物活性。

1．纳米硒具有与无机硒或有机硒相近的生物活性 纳米硒具有生物活性，而微米尺寸元素态硒无生物活性．是因为纳米硒尺寸小的缘故。纳米硒与无机硒和有机硒生物活性相同，是因为在人体缺硒时，即细胞对硒处于“饥饿”状态时．有强大内源驱动力吸收硒．导致纳米硒、无机硒和有机硒能被有效吸纳进入细胞。

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孙教授文章中英文摘要

亚健康状态者在人群中的比例高达七成左右，对于这部分人群如何有效保证抗氧化平衡和补硒是至关重要的。用纳米技术合成硒――高效高安全红色纳米硒，就是说，现在补充低剂量硒相当于以前高剂量的营养含量，又避免了给人体带来的副作用。

从我的专业――自由基生物医学上讲，硒是一种非常好的抗氧化剂。

自由基生物医学就是研究自由基在人的机体里的行为，包括它的产生、消失以及用途、危害。人体自身为了克服自由基的失衡，存在另一种物质进行调整，即抗氧化剂或抗氧化剂系统。而这个系统中最重要的一部分就是有生物活性的酶类，它能清除自由基，如SOD。硒就是其中一种生物酶的活性中心的物质，如果人体缺硒，那么这种酶的生物活性就非常低。所以说，硒是人体内非常必须的一种抗氧化的主要成份。

现在的人群不再是简单的分为健康状态和疾病状态两大块，在这二者当中还出现亚健康状态，它在人群中的比例高达七成左右。对于这部分人群如何有效保证抗氧化平衡和补硒是至关重要的。其次，目前越来越多的人关注爱滋病这个世纪难题。而这个疾病的病程发展过程和氧化状态很有关系。也就是说，一个病毒进入免疫细胞经复制出来就变成了十个、八个，现在我们发现不仅和氧化有关，还与缺硒有关。如果缺硒，淋巴细胞特别容易被病毒攻破。而且有一种观点认为，病毒在复制过程中要大量消耗硒会造成人体内缺硒。另外有发现易感人群中普遍存在缺硒状况。所以，在爱滋病的治疗中给患者被补充硒是延续其生命周期的重要手段。

如何补充？以往硒的存在形式是有机硒、无机硒，人们最困惑的是这种物质既有用又有害。怎样利用这把双刃剑？人们发现无机硒不行，它吸收率低，而且还有毒性，而纳米硒的出现给硒的利用带来了一个变革，也就是说它降低了硒的毒性。

这个魔术师是谁呢？就是纳米技术，它使硒的物质结构由原来分子态的化合物变成了纳米态的零价物质，不仅使人体充分吸收硒、降低了其毒性，而且还具备较好的生物活性。这就是问题的关键。这方面我国走在了世界前列，用纳米技术合成硒――低毒高效红色纳米硒。一般硒都是黑色的、灰色的，用纳米技术合成后存在于液体当中，特点有二：第一，它是零价硒，过去这种硒是没有活性的，而如今的零价硒活性很高，它遇到氧化剂就起还原作用，遇到还原剂就起氧化作用。第二，通过高活性对人体的危害性大大减少，例如，现在补充低剂量硒相当于以前高剂量的营养含量，又避免了给人体带来的副作用。

硒和人类的关系非常密切。早在上世纪60年代，总理就要求科技工作者对克山病的病因进行探索，为什么我国这种带有地方性的疾病很普遍？经过几十年的努力，发现这些地区的土壤和水源里面缺乏人体内不可或缺的微量元素导致地方性疾病的流行，这种元素就是硒。研究还发现从东北向南偏西走向、一直到云南呈现一块很宽缺硒的地质带。这就造成那些地区人民祖祖辈辈受到这种疾病的困挠。这种疾病表现在人体的心脏受到严重损伤，从幼年到老年最受伤害的就是心脏，经病理解剖来看，疾病患者的心脏一般是正常人心脏的几分之一。后来我们采取措施，在土壤里面加硒，提倡硒肥，其次在水里加硒，近年来，我们在保健品、饼干里甚至药品里加硒。

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同时，地质学的研究暗示那些化石样本可能是早期生命的遗迹。更惊人的是，有证据显示这些古老的个体(后来命名为纳米细菌)也存在我们四周，事实上就居住在我们体内，而且还可能导致许多疾病。

这些发现刚发表时，许多科学家持怀疑的态度。几年过去了，人们对这些极小颗粒与它们怪异的类生命行为的了解已经大幅增加。研究结果显示，纳米细菌并不是怪异的新病菌，事实上，它们根本不是活的!不过它们很可能参与了早期生命的演化，只是并非用以前所想的方式。

1993年，美国地质学家佛克在来自意大利维特波温泉的岩石样本里，首次发现了纳米细菌，并为之命名。这些小球看起来有细胞壁，表面也有丝状突起。然而，佛克发现的圆球非常小，远比任何已知的细菌小。

细菌的大小通常在微米左右，但佛克发现的化石的大小介于10纳米一200纳米。佛克从古生代到中生代的地层中得到这些纳米物质，这个时期一般认定是地球上出现生命前的时期。因此他认为这种生物能帮助有机物质与无机物质的循环。

佛克的发现到了1996年才受到广泛的注意。当时NASA的马凯发表文章称，在南极找到的火星陨石ALH84001中也有类似的纳米化石。这个陨石被认定约在45亿年前由熔岩物质形成，是太阳系已知最为古老的岩石之一。马凯与同事在这个陨石中除了找到类似纳米细菌的微小碳酸盐球状物，也找到磁铁矿、硫化铁与多环芳香族碳氢化合物，这些物质都与生命过程有关。

马凯的报告与早期佛克的研究获得媒体瞩目的同时，也在科学界引起许多质疑与争议。评论指出，关于这些最小生物的描述都只基于它们的外观，根本没有证据证明它们曾经活过。尤其这个纳米物质正好引发了单细胞生物能维持生命的最小尺寸的争议。因为DNA双螺旋的直径大于2.6纳米，而细胞中制造蛋白质的核糖体大小约20纳米，评论者质疑这些“纳米级细胞”是否拥有足以维持生命的配备。

当这些争议到达最高峰时，芬兰库奥皮奥大学的科学家卡詹德与奇夫特奇奥卢引发了更激烈的争议。这个芬兰的研究团队在1998年首次提出纳米细菌是一种生命形式的证据。研究人员在进一步分析之后，发现这些小颗粒含有核酸与蛋白质，这也是生命的迹象。他们根据样本里特殊的DNA序列，将这种细菌命名为“纳米细菌藻”，与会导致疾病的布氏杆菌与巴东体在同一群组。芬兰团队也注意到纳米细菌拥有多形性，在培养液中会改变外形。纳米细菌能从小球体转变成薄膜状，并与矿物质聚集，后来发现这些矿物质是羟基磷灰石。研究人员描述，这些小而圆的纳米细菌不但由羟基磷灰石外壁所包覆，也常隐藏在巨大的“圆顶结构”或者说“住处”里。

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[关键词]碳纳米管；复合材料；结构；性能

自从 1991 年日本筑波 NEC 实验室的物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)[1]首次报道了碳纳米管以来，其独特的原子结构与性能引起了科学工作者的极大兴趣。按石墨层数的不同碳纳米管可以 分 为单壁碳 纳 米管(SWNTs) 和多壁碳 纳 米管(MWNTs)。碳纳米管具有极高的比表面积、力学性能(碳纳米管理论上的轴向弹性模量与抗张强度分别为 1~2 TPa 和 200Gpa)、卓越的热性能与电性能(碳纳米管在真空下的耐热温度可达 2800 ℃，导热率是金刚石的 2 倍，电子载流容量是铜导线的 1000 倍)[2-7]。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件，采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件，并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构，从而降低生产成本。因此，聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。

根据不同的应用目的，聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年，人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料，并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究，对这些研究结果分析表明：聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素，如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管)，形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述，并对其所面临的挑战进行讨论。

1 聚合物/碳纳米管复合材料的制备

聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种：液相共混、固相共融和原位聚合方法，其中以共混法较为普遍。

1.1 溶液共混复合法

溶液法是利用机械搅拌、磁力搅拌或高能超声将团聚的碳纳米管剥离开来，均匀分散在聚合物溶液中，再将多余的溶剂除去后即可获得聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法的优点是操作简单、方便快捷，主要用来制备膜材料。Xu et al[8]和Lau et al.[9]采用这种方法制备了CNT/环氧树脂复合材料，并报道了复合材料的性能。除了环氧树脂，其它聚合物(如聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氯乙烯等)也可采用这种方法制备复合材料。

1.2 熔融共混复合法

熔融共混法是通过转子施加的剪切力将碳纳米管分散在聚合物熔体中。这种方法尤其适用于制备热塑性聚合物/碳纳米管复合材料。该方法的优点主要是可以避免溶剂或表面活性剂对复合材料的污染，复合物没有发现断裂和破损，但仅适用于耐高温、不易分解的聚合物中。Jin et al.[10]采用这种方法制备了 PMMA/ MWNT 复合材料，并研究其性能。结果表明碳纳米管均匀分散在聚合物基体中，没有明显的损坏。复合材料的储能模量显著提高。

1.3 原位复合法

将碳纳米管分散在聚合物单体，加入引发剂，引发单体原位聚合生成高分子，得到聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法被认为是提高碳纳米管分散及加强其与聚合物基体相互作用的最行之有效的方法。Jia et al.[11]采用原位聚合法制备了PMMA/SWNT 复合材料。结果表明碳纳米管与聚合物基体间存在强烈的黏结作用。这主要是因为 AIBN 在引发过程中打开碳纳米管的 π 键使之参与到 PMMA 的聚合反应中。采用经表面修饰的碳纳米管制备 PMMA/碳纳米管复合材料，不但可以提高碳纳米管在聚合物基体中的分散比例，复合材料的机械力学性能也可得到巨大的提高。

2 聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状

2.1 聚合物/碳纳米管结构复合材料

碳纳米管因其超乎寻常的强度和刚度而被认为是制备新一代高性能结构复合材料的理想填料。近几年，科研人员针对聚合物/碳纳米管复合材料的机械力学性能展开了多方面的研究，其中，最令人印象深刻的是随着碳纳米管的加入，复合材料的弹性模量、抗张强度及断裂韧性的提高。

提高聚合物机械性能的主要问题是它们在聚合物基体内必须有良好的分散和分布，并增加它们与聚合物链的相互作用。通过优化加工条件和碳纳米管的表面化学性质，少许的添加量已经能够使性能获得显著的提升。预计在定向结构(如薄膜和纤维)中的效率最高，足以让其轴向性能发挥到极致。在连续纤维中的添加量，单壁碳纳米管已经达到 60 %以上，而且测定出的韧度相当突出。另外，只添加了少量多壁或单壁纳米管的工程纤维，其强度呈现出了较大的提升。普通纤维的直径仅有几微米，因此只能用纳米尺度的添加剂来对其进行增强。孙艳妮等[12]将碳纳米管羧化处理后再与高密度聚乙烯(HDPE)复合，采用熔融共混法制备了碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明：碳纳米管的加入，提高了复合材料的屈服强度和拉伸模量，但同时却降低了材料的断裂强度和断裂伸长率。Liu 等[13]采用熔融混合法制得了 MWNT/PA6(尼龙 6)复合材料，结果表明，CNTs 在 PA6基体中得到了非常均匀的分散，且 CNTs 和聚合物基体间有非常强的界面粘接作用，加入 2 wt%(质量分数)的 MWNTs 时，PA6 的弹性模量和屈服强度分别提高了 214 %和 162 %。总之，碳纳米管对复合材料的机械性能的影响，在很大程度上取决于其质量分数、分散状况以及碳纳米管与基质之间的相互作用。其他因素，比如碳纳米管在复合材料中的取向，纤维在片层中的取向，以及官能团对碳纳米管表面改性的不均匀性，也可能有助于改善复合材料的最终机械性能。

2.2 聚合物/碳纳米管功能复合材料

2.2.1 导电复合材料

聚合物/碳纳米管导电复合材料是静电喷涂、静电消除、磁盘制造及洁净空间等领域的理想材料。GE 公司[14]用碳纳米管制备导电复合材料，碳纳米管质量分数为 10 %的各种工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺和聚苯醚等的导电率均比用炭黑和金属纤维作填料时高，这种导电复合材料既有抗冲击的韧性，又方便操作，在汽车车体上得到广泛应用。LNP 公司成功制备了静电消散材料，即在 PEEK 和 PEI 中添加碳纳米管，用以生产晶片盒和磁盘驱动元件。它的离子污染比碳纤维材料要低65 %～90 %。日本三菱化学公司也成功地用直接分散法生产出了含少量碳纳米管的 PC 复合材料，其表面极光洁，物理性能优异，是理想的抗静电材料[15]。另外，聚合物/碳纳米管导电复合材料的电阻可以随外力的变化而实现通-断动作，可用于压力传感器以及触摸控制开关[16]；利用该材料的电阻对各种化学气体的性质和浓度的敏感性，可制成各种气敏探测器，对各种气体及其混合物进行分类，或定量化检测和监控[17]；利用该材料的正温度效应，即当温度升至结晶聚合物熔点附近时，电阻迅速增大几个数量级，而当温度降回室温后，电阻值又回复至初始值，可应用于电路中自动调节输出功率，实现温度自控开关[18]。

2.2.2 导热复合材料

许多研究工作证明，碳纳米管是迄今为止人们所知的最好的导热材料。科学工作者预测，单壁碳纳米管在室温下的导热系数可高达 6600 W/mK[19]，而经分离后的多壁碳纳米管在室温下的导热系数是 3000～6600 W/mK。由此可以想象，碳纳米管可显著提高复合材料的导热系数及在高温下的热稳定性[20]。Wu 等[21]制 备 了 多 壁 碳 纳 米 管 / 高 密 度 聚 乙 烯(MWNTs/HDPE)复合材料，并对其热性能进行了深入的研究，实验结果表明：导热系数随着 MWNTs 含量的增加而升高。当MWNTs 的质量分数达到 38 h，混合材料的导热系数比纯HDPE 的高三倍多。徐化明等[22]采用原位聚合法制备的阵列碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料，在氮气和空气气氛下，复合材料的热分解温度比基体材料分别提高了约 100 和60 ℃。在导热性能上，阵列碳纳米管的加人使得复合材料的导热系数达到 3.0 W/mK，比纯 PMMA 提高了将近 13 倍。

2.2.3 其它功能复合材料

在碳纳米管/聚合物功能复合材料方面最近有南昌大学纳米技术工程研究中心[23]研制的一种多壁碳纳米管/环氧树脂吸波隐身复合材料。通过对多壁碳纳米管进行高温 NaOH 处理，使碳管在其表面产生较多的孔洞，提高碳纳米管的表面活性；制备的吸波隐身复合材料具有良好的雷达吸波效果和可控吸收频段，这种吸波复合材料的体积电阻率在 106~107 ·cm 数量级，具有优良的抗静电能力，这对于调整雷达吸波材料的吸波频段和拓宽吸波频宽有着重要意义。美国克莱姆森大学Rajoriat[24]用多壁碳纳米管对环氧树脂的阻尼性能进行了研究，发现碳纳米管树脂基复合材料比纯环氧树脂的阻尼比增加了大约 140 %。

3 制备碳纳米管聚合物复合材料中存在的问题

3.1 碳纳米管在基体中的分散问题

碳纳米管的长径比大，表面能高，容易发生团聚，使它在聚合物中难以均匀分散。如何让碳纳米管在聚合物基体中实现均匀分散是当前需要解决的首要难题。经表面改性的碳纳米管可均匀分散在聚合物基体中，可以利用化学试剂或高能量放电、紫外线照射等方法处理碳纳米管，引入某些特定的官能团。Liu J 等[25]首先采用体积比为 3∶1 的浓硫酸和浓硝酸对単壁碳纳米管进行氧化处理，得到了端部含羧基的碳纳米管，提高其在多种溶剂中的分散性。ChenQD[26]将碳纳米管用等离子射线处理后引入了多糖链。还可运用机械应力激活碳纳米管表面进行改性，通过粉碎、摩擦、超声等手段实现。

3.2 碳纳米管的取向问题

碳纳米管在聚合物中的取向应符合材料受力的要求，研究表明，通过一定的加工例如机械共混剪切可以改善碳纳米管在聚合物中的取向，从而进一步改善复合材料的性能。Jin L[27]将多壁碳纳米管溶解于一种热塑性聚合物溶液中，蒸发干燥制备出碳纳米管呈无序分散状态的薄膜，然后在其软化温度之上加热并用恒定负荷进行机械拉伸，使其在负荷下冷却至室温，发现通过机械拉伸复合物可以实现碳纳米管在复合物中的定向排列。

3.3 复合材料成型问题

当前碳纳米管/聚合物复合材料的成型一般采取模压、溶液浇铸等手段，模压操作简单、易于工业化，但在降温过程中，样品由于内外温差较大会发生表面开裂等问题；溶液浇铸形成的样品不受外界应力等因素的影响，但除去溶剂过程较长，碳纳米管易发生团聚。

此外，聚合物进行增强改性所用的填料由原来微米级的玻璃纤维、有机纤维等发展到如今的碳纳米管，填料尺寸上的变化使复合物材料原有的加工技术和表征手段都面临着新的挑战，需要在今后大力发展原子水平的新型加工技术和表征手段，以适应碳纳米管聚合物复合材料发展的需要。

4 结语

碳纳米管以其独特的性能正在越来越多领域得到应用，随着科学技术的进步当前碳纳米管复合材料制备过程中存在的各种问题会逐渐得到解决，总有一天纳米技术会真正走到人们的现实生活当来，给人们的生活带来翻天覆地的改变。

参考文献

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[2]Wong E W，Sheehan P E，Lieber C M．Nanobeam mechanics：elasticity，strength，and toughness of nanorods and nanotubes[J]．Science，1997，277：1971-1975．

[3]Kim P，Shi L，Majumdar A，et al．Thermal transport measurements ofinpidual multiwalled nanotubes[J]．Physical Review Letters，2001，87：215-221．

[4]Cornwell C F，Wille L T．Elastic properties of single-walled carbonnanotubes in compression[J]．Solid State Communications，1997，101：555-558．

[5]Robertson D H，Brenner D W，Mintmire J W．Energetics of nanoscalegraphitic tubules[J]．Physical Review，1992，B45：12592-12595．

[6]Lu J P．Elastic properties of carbon nanotubes and nanoropes[J]．PhysicalReview Letters，1997，79：1297-1300．

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[8]Xu X J，Thwe M M，Shearwood C，Liao K．Mechanical properties andinterfacial characteristics of carbon-nanotube-reinforced epoxy thinfilms[J]．Applied Physics Letters，2002，81：2833-2835．

[9]Lau K T，Shi S Q，Cheng H M．Micro-mechanical properties andmorphological observation on fracture surfaces of carbon nanotube compositespre-treated at different temperatures[J]．Composites Science and Technology，2003，63：1161-1164．

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“欢迎来太原采访,我希望通过你们的报道,在宣传好我们企业的同时,能引起国家有关部门对我们的科研成果,特别是应用于耐火材料的纳米技术给予重视与支持!”太原高科耐火材料有限公司(简称太原高科)董事长高树森与记者一见面就这样说。这位长期从事耐火材料研究开发工作的科研领军人和企业家,在记者的眼里更象是一位儒雅的长者,谈起纳米技术的发展,他向记者娓娓道来。

高树森告诉记者:纳米科技和纳米材料是20世纪80年代刚刚诞生并正在崛起的高新技术。它是研究包括从亚微米、纳米到团簇尺寸(从几个原子到几百个原子以上尺寸)之间的物质组成体系的运动相互作用以及可能的实际应用中的科学技术问题,研究内容还涉及现代科技的广阔领域。世界各国都对纳米技术给予了极大关注,美国、日本、德国等发达国家,都将纳米技术和纳米材料作为研究开发的热点课题,并得到政府的资金支持。随着科技发展进步,人类对纳米科技的研究日益广泛深入,纳米技术也已开始得到了较大范围的应用,并越来越深入地影响和改变着人们的生产、生活及思想,而对经济、政治及社会的影响,则更多地体现在各国间对纳米科技及其应用的激烈竞争上。具有特异功能的各种纳米材料越来越多,由纳米材料制备的功能性产品也不断地被开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。在众多的纳米材料中,一些高性能的纳米陶瓷粉体材料,也就是广义上的无机非金属纳米材料的开发应用最为广泛和活跃,并已在多种产业和实际产品中得到应用,出现了高性能多功能性纳米产品,从而使得许多传统产业正在发生一场新的技术革命。随着纳米技术和纳米材料进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,并对人类社会的发展和进步产生深远地影响。

勇于探索创办高新技术企业及企业技术中心

高树森作为山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家,中国节能协会玻璃窑炉专业委员会副主任委员,教授级高级工程师,耐火材料行业专家,长期从事耐火材料研究开发自主创新及使用研究工作,曾主持多项重点热工工程项目,研究开发自主创新多种耐火材料高新技术产品和特种功能性耐火材料,先后获全国科学大会奖,部级、省市级科学技术成果奖和新技术推广奖,并被授予全国冶金劳动模范,山西省、太原市劳动模范及先进科技工作者光荣称号。

太原高科耐火材料有限公司于1989年由高树森发起创立,1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准,成立了太原高科耐火材料有限公司。高树森和他领军的团队先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品,并及时将研究成果转化为生产力,大大促进了企业的发展,为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持,形成了生产与科研相互促进的良好局面。他们注重与国内有关院校及相关专业专家的联系与交流,以企业为主体的产、学、研体制的形成与建立,对企业的发展发挥了很好的作用。

在这之后,随着企业的不断发展,原有的生产能力远不能满足市场的需求。2005年,高树森毅然决定在太原市阳曲县投资8000余万元,建设了总占地面积为150多亩的现代化工厂和企业技术研发中心。该项目同时被列为山西省“1311”重点工程、高科技产业化项目以及山西重点引进关键科技开发项目。新工厂于2006年竣工投入生产,特种高效不定形耐火材料年生产能力为5.5万吨,新建的企业技术研究中心具有较先进完善的试验检验条件和设备仪器,技术中心还拥有一批经验丰富高素质的研究技术人员,具备研究开发自主创新和生产高新技术耐火材料产品的能力,该企业技术中心分别于2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心,2009年被山西省认定为企业技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作,并在自主创新方面取得了多项重大创新成果。

谈及此,高树森高兴地说:公司目前已通过了ISO9001-2000国际质量体系认证和ISO14001:2004环境管理体系认证,被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区“十佳技术创新项目企业”、“质量管理先进企业”等荣誉。最近,中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米耐火材料产业化示范基地”的称号。

通过多年的努力,高树森和他领导的企业已走出了自主研发、自主创新、自主生产科研成果的路子,由“中国制造”变为“中国创造”,而且实际效益十分突出,在这次金融危机的冲击下,该企业也受到一定程度的影响,但在高董事长的带领下克服重重困难,企业产值利润仍得到了较大增长,并且由于纳米科技、纳米材料开发成功和应用企业潜在产值利润发展空间十分广阔。实践证明,坚持科学发展观,走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。

自主创新开辟纳米耐火材料新天地

纳米科技和纳米材料是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的高新技术,是21世纪最富有活力的高新技术,对各个领域将产生深远影响的高新技术,其研究内容涉及现代科技的广阔领域,世界各国都对纳米技术和纳米材料给予了极大关注,具有特异功能的各种纳米材料越来越多,由纳米材料制备的功能性产品也不断地开发出来,开始形成一个新型的纳米功能产品的产业领域,从而使得许多传统产业正在发生一场新的技术革命。

记者得知,自2008年至今,在将近两年的时间里,作为技术发明人,高树森共申报了纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法等六项纳米耐火材料发明专利项目,其中五项发明专利均已公布,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目,还被国家知识产权局出版社编入发明人年鉴中,前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。2010年这些纳米发明专利在第十三届中国北京国际科技产业博览会上再一次获“中国自主创新杰出贡献奖”。

高树森向记者强调:纳米耐火材料系列发明专利的公布,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料与传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用作出了重要贡献。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,对人类社会产生深远影响,同时发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。

建言献策实行“纳米中国耐材”战略计划

随着纳米技术的研究与发展,使其具有特异功能的各种纳米材料的制备成为现实与可能,作为纳米技术基础的纳米材料率先得到发展与应用,由纳米材料制备的功能性产品,也不断地开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。在纳米耐火材料的研发和创新中,在将近两年的时间里,高树森和他的团队情系科研,矢志不渝,先后发明了纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石、纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石、纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质、纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质、纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质、纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法六项纳米耐火材料专利项目,并且在纳米耐火材料产业化进程中也取得了很大进展,为我国纳米耐火材料工业发展作出了重要贡献。

自主创新与研究开发是现代企业生存与发展之本。作为业界的资深人士,高树森向我们阐述了实行“纳米中国耐材”战略计划,这就是催生新型经济社会发展模式,就是要在高新技术产业化大潮中占据有利先机,需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度,探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制,实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级,将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地,高端制造业、技术、产业创新的典范。

高树森认为:在纳米材料领域进行深入研究,对于我国经济转型、经济的平稳快速发展,特别是对于提升传统产业来说意义重大。纳米材料只有真正用于工业生产才能彰显价值,推动产业升级改造。纳米材料的产业化目前面临着如下瓶颈:一是降低纳米材料的制备成本;二是发展大规模生产纳米材料的分散技术问题;三是发展纳米材料应用技术问题,以制取分散性好、组织结构均匀并能形成纳米结构基质的新型高效纳米耐火浇注料。

篇6

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。

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1、和尚鹦色调单一（常规也就蓝和尚、绿和尚，贵些的变种是白和尚、灰翅白和尚，最贵变种是金和尚，选择性较少），和尚鹦拉干屎，能喂中型鹦鹉专用饼干和谷物和蔬果，较为方便。

2、吸蜜鹦色泽斑斓，非常漂亮，比和尚鹦漂亮（43个品种，还有其它人工让不同品种的吸蜜杂交的品种以及一些变异种，选择较多），吸蜜鹦只是吃蜜糖和吸蜜专用粉剂饲料和蔬果，不吃谷物。吸蜜鹦拉水屎，粪便里可能有未消化尽的糖分容易招蚂蚁。

怕麻烦爱干净且不介意鸟的颜色单调的主人可以首选和尚鹦。喜欢色彩艳丽的不怕麻烦不怕脏的主人则可以选择吸蜜鹦。

（来源：文章屋网 ）

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关键词：纳米技术；机电工程；应用；摩擦性能；纳米材料

中图分类号：TP271+.4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。纳米技术的快速发展对于科技发展是非常重大的突破，当前它已经运用在社会各个领域，纳米技术在机电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，展现纳米技术在机电领域的运用。

1.纳米技术介绍

所谓的纳米技术就是借用单一的分子、原则制造物质的一种科学技术，纳米科学技术已经成为了将很多现代的先进科学技术，作为基础科学技术，并且成为了现代科学和现代技术进行组合的重要产物之一，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，比如纳米机械学、纳米材科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发展;第二种概念将纳米技术看成了微加工技术的极限，第，种概念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，纳米技术不仅仅是单一的一门新型技术或者学科，纳米技术被广泛的应用到了各类学科之中，其中，在机电工程中进行纳米技术的应用，已经对机电工程技术的变革产生了不可估量的重要作用。纳米技术在机电方面应用甚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，纳米技术在机电工程中应用主要存在微型轴承力面。传统的轴承的体积比较大，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半径的万分之一，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。通常制造的微型机械轴承与这种纳米轴承相比较，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，但是尽然能够负载四千克的重量，它的寿命却可以达到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，所有它比传统的马达要更加的轻、噪音很低，成本也更加的低，可以说是世界上最静音的马达。当前这种微型马达在机械中运用的并不是很不多，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、塑料或者像胶等等材料制作而成的O型环，将其作为密封的兀件。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进行起到了促进作用。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，在机电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电工程的不断发展起到了深刻的影响。与此同时，与系统的机电工程相比较，由于纳米技术的各种优势才能够使得机电工程产生了显著的效果。

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电工程中，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了微小的变化，而通常指的就是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。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电的范畴和概念，而是基于现代的科学技术之上，并且作为整个的纳米科技中，重要的组成部分，以及用崭新的技术线路和思维方式指导之下的重要产物。

4.2纳米磁性液体在旋转轴中应用

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，在机电工程领域中，各种轴承都会产生摩擦，存在着摩擦性能，但是，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，对于零件过小，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。进而，纳米技术也就对这问题进行了克服，现在已经出现的纳米材料几乎处于无摩擦状态。

4.4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的产生概率。

（3）包封短射、射出成型时发生的粘模 、镜面雾化以及拖痕均具有重要的改善，特别是在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， 这样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。

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【关键词】纳米技术；脑靶向；血脑屏障

【中图分类号】R944.9 【文献标识码】A 【文章编号】1004―7484（2013）10―0057―02

近年来，中枢神经系统病灶引起的疾病的越来越多，例如脑肿瘤、老年痴呆、帕金森综合症等。药物在治疗脑部疾病方面发挥着越来越重要的作用，但诊断和治疗一直都缺乏安全有效的治疗药物。原因主要有以下三点：首先，血脑屏障（blood-brain barrier， BBB）的存在限制了中枢神经系统的通透性，使亲水性、大分子和极性强（如多肽类、神经生长因子、多数抗生素等）的药物难以透过BBB；第二，亲脂性、小分子和极性小的药物即使进入了BBB，但BBB内特殊的酶系统会将药物迅速代谢失活，同时其高特异性的外排机制（如P-糖蛋白、MOAT等）将许多脂溶性物质外排至血液中，因而药物的药理活性降低；第三，脑内的细胞极其多样，神经元对各种损伤及其敏感，且几乎不存在再生功能，损伤后往往难以自愈。

因此研究发展脑部的靶向给药系统，以提高脑内药物浓度和降低毒副作用，具有十分重要的意义。纳米技术以其独有的特点成为脑靶向研究的重中之重。研究表明，脑靶向纳米递释系统能携带药物通过BBB，产生中枢神经系统作用； 纳米递释系统目前正成为药物传递系统基础研究与应用研究的重要领域。本文综述了纳米技术在脑靶向给药系统中的应用，为其深入研究和开发提供参考。

1 脑靶向纳米给药的生理特点

脑是人体最精密的器官之一，在长期的进化过程中形成了独特有效的保护机制。它可将有毒、无效的物质隔离在脑组织外，但同时也使许多药物难进入脑内发挥治疗作用。BBB是一层将脑组织和血液系统分隔开的物理屏障，BBB的存在对大脑形成了有效的保护，将脑内有害或过剩物质排出体外，保持脑的内环境稳定，保障了脑的正常功能，对中枢神经系统起到保护作用。但同时也阻碍了许多有价值的药物进入脑部病灶区域。BBB是一个介于血液与脑以及脊髓之间、通透性较低、有选择性通过能力的动态界面（dynamic in-terface），现代研究认为其结构分为三部分：内层为脑毛细血管内皮细胞及其之间的紧密连接，中间为基膜和周细胞，外层为星形胶质细胞和细胞外基质。BBB毛细血管内皮细胞间的紧密连接处，细胞彼此间互相重迭，形成一完整的带，围绕着整个毛细血管壁，相邻内皮细胞间有10～20 nm间隙。这种紧密连接和如此狭窄的间隙限制了蛋白质分子、某些药物分子和离子的通过，形成了一道有形或无形的屏障。由于血脑屏障的存在，大多数常规制剂中的药物难以进入脑部，影响脑部疾病的诊疗效果，利用纳米微粒作为载药系统可以使药物穿透血脑屏障。将大分子药物制成纳米粒，可增大中枢神经系统中药物浓度及延长药效，增加了对脑内病灶的靶向性。

2 脑靶向纳米给药系统的研究进展

2.1 脑靶向纳米脂质体

脂质体（Liposome）是类脂质材料分散在水中形成的一种双分子结构，其内部为闭合水相囊泡。根据脂质体包含脂质双分子层的层数，分为粒径20～80nm的小单室脂质体（Single unilamellar vesicles， SUV）、粒径100～1000nm的大单室脂质体（Large unilamellar vesicles， LUV）和 粒径1～5μm的多室脂质体（Munilamellar vesicles， MLV）。脂质体为包裹水溶性或脂溶性药物的磷脂双层小囊（50～100 nm），通过延缓药物代谢和清除，降低药物分布体积，有选择性地增加药物在预期作用部位的浓度而提高治疗指数，并提供持续性的药物释放。脂质体能保护药物避免其在血浆中降解、绕开外排转运蛋白（如P-gp）从而利于药物靶向入脑，显著增加脑内药物浓度，广泛用于脑部药物传递的研究[1]。

赵浩[2]通过不同比例的配比进行筛选优化，测定免疫脂质体的包封率和抗体偶联率，得出最佳比例为磷脂-胆固醇为1∶1，脂药比为100∶1，油相种类为二氯甲烷，油水比例为4∶1，旋转蒸发温度为30 ℃，超声温度为10℃，超声时间为5 min，并且加入10%的海藻糖作为稳定剂，得到脂质体的包封率为87.24 %，抗体偶联率为69 %，将药物小分子包裹在脂质体中，通过PEG长臂与血脑屏障转运载体连接，经由载体转导将药物送至脑中。将免疫脂质体通过尾静脉注射到大鼠体内，通过脑组织及周围组织的组织化学染色，证实了通过这一途径可以使外源基因在脑内表达。

2.2 脑靶向固体脂质体纳米粒

固体脂质体纳米粒（solid lipid nanoparticles， SLN）是以生理相容的脂质体为骨架材料制备，在室温下通常呈现固态，具有聚合物纳米粒物理稳定性高、药物泄露少的优势，又兼有脂质体、乳剂毒性低、能大规模生产的优点。

王东兴[3]以粒径为指标，采用复乳-溶剂挥发制备，通过正交设计对空白SLN的处方工艺进行优化，得到平均粒径在120 nm左右的空白SLN，然后制备雷替曲塞SLN，包封率为27%左右，粒径分布范围较窄，形态较圆整。对雷替曲塞SLN小鼠静脉注射的脑靶向进行了评价，SLN较普通溶液血药浓度和脑组织药物浓度都高，脑靶向作用明显。

黄煜伦[4]采用薄膜分散法制备成了雷公藤红素SLN，包封率为71.67%，载药率为2.19±0.12%， 平均粒径为128.1 nm。对小鼠进行腹腔注射雷公藤红素SLN，收集全血，处理后进行LC-MS/MS分析，结果表明雷公藤红素SLN较其裸药Cmax、AUC有显著提高，而MRT和t1/2显著延长，体内结果显示其具有良好的脑靶向性。

2.3 脑靶向纳米粒

纳米粒（nanoparticle， NP）又称毫微粒，是大小在10 ～ 1000 nm之间的固态胶体颗粒，用于运载药物的NP通常是一些高聚化合物，能够与药物交联、吸附，并携带其通过各种细胞膜，甚至血脑屏障。一旦NP到达了靶组织，药物就会通过解离、扩散或NP降解等几种方式被释放到组织中，并且通过调整载体材料种类或配比，可以调节药物的释放速度，制备出具有缓释特性的载药纳米粒。

王同力[5]以聚乳酸/羚基乙酸共聚物（PLGA）为载体，采用超声乳化溶剂-挥发法制备Tf-BCNU-PLGA纳米粒（卡氮芥），通过鼠C6胶质瘤细胞抑制实验，显示Tf-BCNU-PLGA纳米粒对鼠C6胶质瘤细胞的细胞抑制率优于等量的游离药物、没有转铁蛋白修饰的载药纳米粒，具有良好的缓释和抑瘤作用。

徐越[6]等优选可降解的高分子材料a-氰基丙烯酸正丁酯（butyleyano acrylate BCA）为制备NP的载体，采用界面聚合法，反义寡核苷酸（ASODN）为模药，通过优化工艺，包裹制备载药纳米粒 （ASODN in NP） 将其转染C6脑胶质瘤细胞，观察发现通过BCA包裹制备的ASODN in NP，在ASOND相对终浓度5-10μmol/L时，良好的C6细胞生长情况就开始受到抑制，增殖减慢，凋亡增多，其效应优于 FREE ASODN和ASODN-NP组，在ASODN相对终浓度10-15μmol/L时表现出较强的抑制效应，且随浓度的增加增殖活力进一步降低，对C6细胞增殖率的剂量依赖性降低趋势显著优于其他组，可使ASODN能更有效的发挥对胶质瘤细胞的抑制效应。

2.4 脑靶向微乳

微乳的重要特点是使原本互不相容的油和水在表面活性剂作用下形成各向同性的热力学稳定体系。微乳不仅对难溶性药物有较强的增溶能力、促进药物的吸收以及显著提高药物的生物利用度，而且微乳经静脉注射能增加BBB通透性，提高脑内药物浓度。

胡海燕[7]等采用高压均质制备聚氧乙烯蓖麻油Cremophor EL 微乳，粒径为20 ～ 50 nm以其作为载体制备喷昔洛韦微乳，对该微乳尾静脉注射小鼠通过体内分析可知，与溶液组相比，微乳组在脑的曲线下面积（AUC）增加了1.6～2.1倍，相对靶向指数达到80%，而肾中蓄积降低。该微乳提高BBB通透性可能是由于吸附ApoE，经受体介导的内吞作用被脑毛细血管内皮细胞吸收。Cremophor EL 微乳提高血脑屏障的通透性提高提高喷昔洛韦脑内分布。

姚静[8]等用透明质酸壳聚糖修饰Cremophor EL微乳，增加其表面亲水性，进一步提高伊文思蓝的脑内浓度，脑趋向性明显优于普通微乳组，还降低了肝、肾的分布，原因是其黏弹性，可抑制巨噬细胞的吞噬，延长体内循环时间，有助于药物向脑内分布。

3 总结

由于血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的存在，98%小分子化合物和几乎所有大分子难以渗透进入脑病变部位，限制了对脑病的治疗。纳米技术的发展为中枢神经系统疾病的治疗提供了一种新的方法， 其本身的优良特性不仅能增加药物脑内浓度，而且能延长药物脑内滞留时间。但也存在一些亟待解决的问题，如纳米粒被细胞内吞后可能具有的细胞毒性；载药纳米粒通过BBB后，药物释放的速度不易控制；纳米粒作为载体用于基因治疗时，由于转染方法和操作步骤还不成熟，需要运载的核苷酸片段的包载率和转染率都较低；此外，目前在组织相容性、安全性及质量控制等方面还存在不少问题，距临床实际应用仍有较大的距离。这需要生物化学、细胞分子生物学、药剂学、药理学和材料学等多学科研究人员的共同努力和合作。相信随着人们对BBB转运机制认识的深入、体外BBB模型的不断完善以及新材料的开发，纳米载体系统在脑靶向治疗方面将具有更广阔的前景，产生巨大的理论意义和社会经济效益。

参考文献：

[1] Pardridge W M. Drug targeting to the brain[J]. Pharm Res， 2007， 24（9）： 1733-1744.

[2] 赵浩， 王任直， 王菲， 等. 脑靶向基因转运免疫脂质体的制备[J]. 药学学报， 2009， 44（11）： 1-6.

[3] 王东兴. 抗肿瘤药雷替曲塞的脑靶向给药系统研究[D]. 中国人民军事医学科学院， 2005.

[4] 黄煜伦.雷公藤红素纳米脂质体的制备及抗胶质瘤的实验研究[D]. 苏州大学.2009.

[5] 王同力. Tf-BCNU-PLGA纳米粒制备及其对鼠C6胶质瘤细胞作用的实验研究[D]. 军区进修学院， 2010.

[6] 徐越， 柯以锉， 黄乐松， 等. 包裹反义寡核苷酸的BCA纳米粒抑制C6脑胶质瘤细胞生长的实验研究[J]. 中华神经医学杂志， 2008， 7（6）： 541-545.

篇10

1.1国内外专利申请整体状况

从图1中可以看出，微纳米氧化锆的技术发展从1980年开始大致经历了三个阶段：1998年以前为第一阶段，1999-2006年为第二阶段，2006年以后为第三阶段。第一阶段：国内外1980-1998年有关微纳米氧化锆的专利申请较少，年申请量都在10件以下（除了1990年）。究其原因，可能是因为当时纳米技术不够成熟，各年申请量呈波动状态，在微纳米氧化锆方面的发展缓慢。第二阶段：1999年以后，纳米技术逐渐成为了各国研究的热点，关于微纳米氧化锆的制备方法的专利申请量获得突飞猛进的增长，在2006年达到67件，达到各年申请量的最高值。第三阶段：2007之后的年份年申请量又逐渐下降，并呈逐年递减的趋势。其原因可能为：微纳米氧化锆的制备方法已经成熟，新的制备方法减少。

1.2主要技术分支的专利申请状况

从图2中可以看出，关于液相法制备微纳米氧化锆的申请量较多，远远超过了其他分支的申请量，占总申请量的84%左右，而其中的水热法分支的申请量占了总申请量的25%，其余分支的申请量差不多，占总申请量的6~23%。另外，图2表明微纳米氧化锆的制备方面的专利申请在气相沉积法、微波诱导法、超声波法的分布比较分散，研究重点并没有集中在这三个分支，如果对这三个分支进行改进的话，将有很大的专利布局空间。

1.2.1气相沉积

气相沉积法是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的技术。化学气相沉积法制备粉体是在气相中利用锆的挥发性金属化合物的蒸气，在氮气保护环境下通过化学反应可快速冷凝制备出ZrO2(s)纳米粒子（参见CN103243300A）。

1.2.2液相法

1）醇盐水解法醇盐水解法的原理是利用金属醇盐与水反应生成氧化物、氢氧化物、水合物的沉淀，然后沉淀过滤、洗涤、粉碎、煅烧即可得到所需粉体。金属醇盐由于表现出和羟基化合物相同的化学性质如强碱性、酸性等被用来水解制备纳米粒子，其实质是一种诱导体。用此法制备氧化锆纳米粉体是将含有锆的醇盐加水分解，然后依其工艺流程制得氧化锆粉体（参见EP88200481A）。2）沉淀法沉淀法是将沉淀剂和金属盐在水溶液中进行沉淀，然后再对沉淀物进行固液分离、洗涤、干燥以及加热分解等步骤处理后制得所需粉体（参见CN101830506A）。3）水热法水热法制备粉体材料的基本原理是在高温高压环境下，一些M(OH)x，在水中的溶解度大于其相应的MOx在水中的溶解度，因而M(OH)x可溶于水并同时析出MOx。实质是把前驱物置于高温高压的水热介质中进行化学反应，实现原子、分子级的微粒成核和晶体生长，最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒的过程。它是制备结晶良好、无团聚的超细陶瓷粉体的优选方法之一，所需温度低，晶粒大小的可控制性好，且水热反应过程所选物及产生物无毒，是制备纳米粉体的优选方法（参见CN102442699A）。4）微乳液法微乳液法也称W/O反向胶团法，是一种制备纳米粉末的有效方法。微乳液通常由表面活性剂、助表面活性剂（通常是醇类）、油（通常为炭氢化合物）和水或电解质水溶液组成，是透明、各向异性的热力学稳定体系。在微乳液中，金属无机盐水溶液以纳米级的微水核稳定分散在有机相中。微水核被一层表面活性剂分子形成的膜所包围，当共沉淀反应发生在反胶团内部并形成颗粒时，颗粒的尺寸和形状将受到微水核的溶盐量和反胶团本身的尺寸和形状的控制，同时表面活性剂膜也将阻止颗粒之间形成团聚体（参见CN1334243A、CN1733611A）。5）溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指金属醇盐或无机盐经水解形成溶胶，然后使溶胶-凝胶化再将凝胶固化脱水，最后得到无机材料。目前应用溶胶-凝胶法制备纳米氧化锆粉体基本经过溶解、水解、沉淀、胶化、凝胶而固化成水合氧化锆，然后经脱水、干燥及煅烧制得纳米氧化锆粉体。此法由于反应温度低、反应过程易于控制、产物纯度高、产品种类多等特点而受到越来越多的关注（参见CN102627323A）。缺点此法制备过程与机理相当复杂，易受溶液的值、溶液的浓度、反应温度和反应时间的影响。6）溶液燃烧法溶液燃烧法是指利用强氧化剂，选择不同的还原剂与其混配制成高浓度水溶液，在加热下引发燃烧性氧化还原反应，得到高纯度的纳米晶体的过程（参见EP1378489A1）。应用溶液燃烧法得到的纳米氧化物纯度高，粒度较一致，用醇溶液对其处理并经振荡分散后，粒度会更小，分布更窄。并且溶液燃烧法制备纳米氧化物反应过程快速、安全，制备方法经济、简捷、方便。

1.2.3微波诱导法

微波诱导法即是用微波炉加热溶液，使反应在微波的诱导下发生。其原理主要运用微波产生的内热效应促进了反应物中化学物质的均匀分散，体系整体升温均匀，有利于晶核的一次性生成和生长（参见KR20040078770A、CN101913648A）。此法的优点为节能高效、安全无毒制得的纳米粉体粒径较小，且降低了晶化温度。

1.2.4超声波法

超声波在纳米材料的制备中有重要的作用，超声波可视为一种场辐射。当超声波能足够高时，产生“超声空化”现象，有空化气泡产生，空化气泡在爆炸时可释放出巨大的能量，并有强烈冲击力的微射流，且碰撞密度高。利用超声波的空化作用，加速反应物和产物的扩散，促进新的固体相的形成（参见CN102701279A）。

2主要申请人专利申请分析

为申请量位居前十一的申请人排名，从图3中可以看出，清华大学和3M创新有限公司在微纳米氧化锆制备方法方面占据领先地位，其申请量分别为13件和7件，其余7个申请人的申请量差距不大，都在10件左右及其以下。位居前十名的申请人中只有3M创新有限公司是外国企业，其余均为中国高校或研究所。在专利申请方面，3M创新有限公司请求保护的主要是氧化锆产品、氧化锆掺杂钇的产品、改性的氧化锆产品及其制备方法，而中国申请请求保护的大多数为制备方法，请求保护产品的申请寥寥无几。在前十一名申请人中，中国申请人的申请量总和占了申请总量的80%以上，这说明中国在微纳米氧化锆制备方法方面非常活跃，在该方面的实力最强，其在该方面的申请数量遥遥领先于其他国家。但是其在产品研发及新产品保护方面力度不足，前十一名中没有中国企业申请人就是最好的说明。同时，这也说明了中国在科学研究转化为生产力、高校和研究所与企业合作方面有着巨大的发展空间。

3总结与展望