納米技術(shù)的缺點(diǎn)范文

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篇1

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)，機(jī)械工程，應(yīng)用

中圖分類號：TU198文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

前言

納米技術(shù)從材料的結(jié)構(gòu)層面而言,其屬于宏觀物質(zhì)欲微觀層面的原子、分子的中間領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于各學(xué)科，使機(jī)械工程領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化。運(yùn)用納米技術(shù)，在機(jī)械工程領(lǐng)域出現(xiàn)了微機(jī)械技術(shù)，它已成為新世紀(jì)的核心技術(shù)，世界上有許多國家都推出了更多的納米技術(shù)研究，機(jī)其在械工程中更是一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。

1、納米材料刀具

這項(xiàng)技術(shù)的研制成功是由安徽合肥大學(xué)實(shí)現(xiàn)的。合肥大學(xué)成功研制了納米新型陶瓷刀具,該成功具有著標(biāo)志性意義,表明了運(yùn)用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具問世。納米技術(shù)在其中的運(yùn)用,使得刀具的力學(xué)性能大大優(yōu)化,而且刀具的使用壽命也提高了2倍以上。

2、納米耐磨符合圖層的運(yùn)用

納米材料顆粒之間都存在著范德華力、庫侖力等,甚至有些顆粒還會(huì)和化學(xué)鍵結(jié)合,結(jié)果導(dǎo)致了陶瓷顆粒很容易出現(xiàn)團(tuán)聚,而且顆粒愈小,團(tuán)聚就越緊,在這種情況下,納米材料應(yīng)有的良好性能就比較難以充分發(fā)揮出來。就解決方式而言,一般通過施加機(jī)械能,或者引發(fā)化學(xué)作用這兩種途徑進(jìn)行解決,不過硬團(tuán)聚由于顆粒之間結(jié)合的比較緊密,單純的通過化學(xué)作用是遠(yuǎn)不能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的,所以還需要另外施加一個(gè)比較大的機(jī)械力,例如剪切力、撞擊力等。通過這些里對材料的結(jié)合力進(jìn)行破壞。

3、納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用

一般而言,對于靜態(tài)的密封比較容易解決,通常可以采用塑料、金屬、橡膠等材料制作的O型環(huán)當(dāng)做密封的元件,將其密封。但對于動(dòng)態(tài)的密封,特別是旋轉(zhuǎn)條件下的密封則一直沒有好的解決方式。在高速、高真空條件下一般不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封,而納米磁性液體則帶來了一種新的解決方式。納米技術(shù)對磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用取得了很大的促進(jìn)作用。我國南京大學(xué)已經(jīng)成功進(jìn)行了多種磁性液體的制成,比如硅油、水基、烷基、二脂基等。而在磁性液體的應(yīng)用方面,電子計(jì)算機(jī)的硬盤在防塵密封方面就普遍采用了磁性液體。而在劑的制造方面,對新型劑的制造也起到了較大的促進(jìn)作用。

(1)納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用的尺寸效應(yīng)

在納米技術(shù)領(lǐng)域,其顯著成果之一就是在旋轉(zhuǎn)軸中,對傳統(tǒng)的尺寸單位進(jìn)行了縮小,以前的計(jì)量單位級為毫米,而今則是納米級,而1納米僅相當(dāng)于1毫米的百萬分之一,如果運(yùn)用在機(jī)械工程之中,那么機(jī)械的體積會(huì)因?yàn)榧{米技術(shù)的應(yīng)用而極大的降低,在此基礎(chǔ)上就有了微型機(jī)械為代表的新型機(jī)械的誕生和生產(chǎn)。實(shí)際上,這種微型化并不僅僅是單純意義上的尺度上發(fā)生了重大變化,而更多的是指可以成批進(jìn)行制作生產(chǎn)微傳感器、集合微結(jié)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微電路等處置裝置于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。系統(tǒng)中的大部分都運(yùn)用了納米技術(shù)成果,因此,從某種意義上說,其已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇。可以說微型機(jī)械是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ),在整個(gè)納米科技中具有重要地位,采用嶄新技術(shù)路線和思維方式的具有劃時(shí)代意義的產(chǎn)物。

(2)納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用的材料以及多元化

納米技術(shù)的應(yīng)用使原材料能夠以一種更加微小的形態(tài)出現(xiàn),而且性能強(qiáng)大。其首先不僅改良了傳統(tǒng)的材料,同時(shí)通過采用納米科技,更多更新的新材料也不斷涌現(xiàn)。磁性液體密封技術(shù)證明了磁性液體能夠能夠被磁場控制的特性,另外在材料的應(yīng)用過程中,通過向其添加一定的微量元素,還能夠使材料獲得更好的效果。第四，納米技術(shù)節(jié)能效果。納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“小材大用”，帶來的又一優(yōu)勢便是節(jié)能和環(huán)保。在納米技術(shù)的應(yīng)用中，產(chǎn)生了很多新型材料，它們減少了很多不必要的消耗，使得傳統(tǒng)的機(jī)械工程中需要的大量材料迅速降低，對于原材料的節(jié)約起到了驚人的效果。德國不萊梅應(yīng)用物理所已研制成功并且申請了一項(xiàng)專利，即用納米Ag代替微米Ag 制成導(dǎo)電膠，可節(jié)省Ag 粉50%，用這種導(dǎo)電膠焊接金屬和陶瓷，涂層不需太厚，而且涂層表面平整，效果理想。

(3)納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用的摩擦性能

納米技術(shù)最為顯著的一個(gè)特征就是其摩擦性能,在機(jī)械工程中,特別是結(jié)構(gòu)和尺寸比較大的機(jī)械,由于摩擦力的影響,各種軸承對會(huì)因摩擦出現(xiàn)損傷,對機(jī)械的磨損非常嚴(yán)重。而納米材料,則幾乎處在一種無摩擦的狀態(tài),非常好的克服了摩擦的問題。

4、納米減摩與自修復(fù)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的減摩添加劑主要有兩大類: 一類是化學(xué)( 活性) 減摩添加劑, 該類添加劑大部分具有極性或含有活性元素的油溶性有機(jī)化合物。該類添加劑在摩擦過程中, 與摩擦表面發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng), 生成摩擦化學(xué)保護(hù)膜, 從而起到抗磨減摩作用。該類添加劑的缺點(diǎn)是消耗性和耐高溫性能較差; 另一類是機(jī)械減摩, 這類添加劑是非油溶性的懸浮于油中的固體微粒。該類添加劑能在摩擦過程中, 沉積并填平凹凸不平的磨損表面, 阻礙部件的直接接觸而起到減少摩擦磨損作用。該類添加劑的主要缺點(diǎn)是摩擦系數(shù)較高, 固體微粒的分散性能差。全軍裝備維修表面工程研究中心在上述減摩添加劑研究的基礎(chǔ)上, 利用先進(jìn)的納米技術(shù), 研制了納米減摩與自修復(fù)油添加劑。減摩與自修復(fù)是指在摩擦過程中, 由于介質(zhì)及環(huán)境的摩擦物理、化學(xué)作用, 對磨損表面具有一定補(bǔ)償?shù)摹靶迯?fù)”現(xiàn)象。減摩與自修復(fù)型添加劑的作用機(jī)理與常見的活性添加劑不同, 它不是以犧牲添加劑和表面物質(zhì)為條件, 而是在摩擦條件下,在摩擦表面上沉積、結(jié)晶、鋪展成膜, 使磨損得到一定補(bǔ)償, 具有一定減摩與自修復(fù)作用。目前, 自修復(fù)型添加劑的作用機(jī)理大致可分為兩類, 一類是鋪展成膜理論: 添加劑分子與金屬表面具有親和作用, 在摩擦過程中表現(xiàn)出極性, 并擴(kuò)散到摩擦微觀表層, 形成一層具有減摩與自修復(fù)作用的鋪展膜;另一類是共晶成膜理論: 即在邊界、混合狀態(tài)下, 局部的摩擦高溫促使添加劑微粒與磨損微粒化合成微小的共晶微球, 在表面形成具有滾動(dòng)性功能的保護(hù)層膜, 填充摩擦表面微觀溝谷, 改善摩擦表面的性能, 以降低摩擦阻力, 延長使用壽命。納米減摩與自修復(fù)添加劑作用機(jī)理可在某種程度上體現(xiàn)共晶成膜機(jī)理。在一定溫度、壓力、摩擦力作用下, 表面產(chǎn)生劇烈摩擦和塑性變形, 納米材

料在摩擦表面沉積, 并與摩擦表面作用。當(dāng)摩擦表面的溫度高到一定值時(shí), 納米材料粒子強(qiáng)度下降,即與金屬表面摩擦的微觀顆粒產(chǎn)生共晶, 填補(bǔ)表面微觀溝谷, 從而形成一層具有抗磨減摩作用的修復(fù)膜。

結(jié)語

納米材料在機(jī)械工程中被廣泛使用，它的應(yīng)用將改變傳統(tǒng)的機(jī)械的操作模式，以促進(jìn)機(jī)械工程的發(fā)展，透露出強(qiáng)烈的科技實(shí)力。另外, 在機(jī)械工程，納米技術(shù)的例子不勝枚舉，通過新興技術(shù)的應(yīng)用，我們可以清楚地感受到在機(jī)械工程中納米技術(shù)將會(huì)對其產(chǎn)生非常深刻的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]樊東黎.納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展和應(yīng)用[J].金屬熱處理.2011(02).

[2]閆超.納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用淺談[J].價(jià)值工程.2010(29).

篇2

關(guān)鍵詞 納米技術(shù)；水處理；TiO2光催化劑

中圖分類號 X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)021-0163-01

納米技術(shù)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一門新技術(shù)，介于納米材料能夠吸收水體中某些特殊的有機(jī)物，研究學(xué)者將納米科技引入到現(xiàn)代水處理中，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

1 傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)

工業(yè)生產(chǎn)、生活廢水中常常含有大量的有機(jī)物、泥沙、細(xì)菌等物質(zhì)，甚至有些物質(zhì)有巨大的毒性，為了除去這些有害物質(zhì)，我國常用的傳統(tǒng)方法有物理法、化學(xué)法和生物法。

1）物理法。物理法，顧名思義就是利用物理沉降、過濾等手段將污水中的懸浮污染物、泥沙等雜質(zhì)除去，常用的物理法有沉淀法、過濾法、離心法、氣浮法、蒸汽冷凝法等。

2）化學(xué)法。化學(xué)法就是在污水中加入某種化學(xué)試劑，利用化學(xué)反應(yīng)來分離或者轉(zhuǎn)化污水中的雜質(zhì)及有毒物質(zhì)，常用的化學(xué)法有中和法、吸附法、混凝法、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法、離子交換法等。

3）生物法。生物法就是利用某種微生物分解廢水中的某種特定有機(jī)污染物，根據(jù)微生物的類別，生物法可以分為好氧生物處理和厭氧生物處理。

上述污水處理方法是我國常用的污水處理技術(shù)，這類污水處理方法的效果差、成本高，有些處理手段可能出現(xiàn)二次污染等問題，降低了污水處理的效果。而納米技術(shù)的出現(xiàn)，以及其在水處理中的研究發(fā)展，可以提高污水處理技術(shù)水平。

2 納米技術(shù)和納米材料在世界的發(fā)展情況

納米材料和納米技術(shù)的出現(xiàn)，給未來高新技術(shù)的發(fā)展提供了一個(gè)很好的研究手段，各個(gè)國家都非常重視納米技術(shù)的研究。美國國家基金委員會(huì)（NSF）在1998年對納米功能材料進(jìn)行了大量研究，并對其加工和合成作為重要的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目；日本在近7年以來制定了大量的納米科技研究項(xiàng)目，如Oglala計(jì)劃、量子功能器件的原理研究等；德國科研技術(shù)委員會(huì)也制定了發(fā)展納米科技的計(jì)劃。這都說明國外對納米材料的研究都非常重視，在今后一段時(shí)間內(nèi)都是國際研究熱點(diǎn)和方向。

我國從“八五”期間以來，對納米材料的研究取得了非常豐富的成果：如：①大面積定向碳管陣列合成；②超長納米碳管；③硅襯底上納米管陣列等，但是我國納米科技水平與國外還是有一些差距的，尤其是歐美國家，但是由于我國科研隊(duì)伍梯隊(duì)完善，基礎(chǔ)研究在國際上也具有一定地位，為我國納米材料研究奠定的基礎(chǔ)。

3 納米催化劑在水處理中的應(yīng)用

1）納米材料作催化劑的優(yōu)點(diǎn)及光催化原理。納米材料的尺寸非常小，1 nm=10-9 m，這么小的顆粒比表面積非常大，并且顆粒表面的鍵態(tài)與電子態(tài)與顆粒內(nèi)部有很大區(qū)別，表面原子配位不全會(huì)導(dǎo)致表面的活性位置增加，表現(xiàn)出催化特性。對納米材料表面特性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著粒徑的減少，表面光滑程度變差，形成了凹凸不平的原子臺階，提高了水處理中化學(xué)反應(yīng)的接觸面。研究學(xué)者對超微粒進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其作為催化劑能夠提高化學(xué)反應(yīng)的效果。光催化材料具有無污染，使用方便、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，其中半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)是指：在光的照射下，價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶，價(jià)帶的孔穴會(huì)將周圍環(huán)境的羥基電子吸引過來，使得羥基變?yōu)樽杂苫蔀閺?qiáng)氧化劑，將酯類最終變成CO2，保證有機(jī)物能夠完全降解，但是采用這種光催化劑在催化過程中半導(dǎo)體的能隙不能太寬也不能太窄，否者光催化效應(yīng)的效果不好。

2）TiO2光催化劑的優(yōu)缺點(diǎn)和納米TiO2的優(yōu)勢。TiO2具有良好的光催化效果，是水處理常用的光催化劑，其主要特點(diǎn)為：催化條件簡單，只需要太陽光即可，光催化劑吸收太陽光中的紫外線，表現(xiàn)出較強(qiáng)的氧化性；在酸堿性變化較大的污水中也能保證穩(wěn)定性；污水處理中不產(chǎn)生有毒物質(zhì)和有毒氣體。

但是由于TiO2的禁帶寬度為3.2 eV，只能吸收太陽光中波長＜387 nm的紫外線，光利用率低，另外TiO2的光量子效率也很低，有待進(jìn)一步提高。研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)納米TiO2材料比一般的半導(dǎo)體材料的催化效果好，主要是因?yàn)椋孩儆捎诹孔映叽缧?yīng)使得導(dǎo)電和價(jià)帶能級變成了分立級能，能隙變寬，導(dǎo)電電位變得更低，但是價(jià)帶電位變得更高，使得納米材料表現(xiàn)出更強(qiáng)的氧化效果和還原能力；②由于納米半導(dǎo)體粒子的粒徑非常小，能夠通過擴(kuò)展效應(yīng)從粒子內(nèi)遷移到表面，有利于得到或失去電子，保證氧化反應(yīng)的正常進(jìn)行。

3）納米TiO2在水處理中的應(yīng)用。納米科技的發(fā)展為人類治理環(huán)境開辟了一條行之有效的新途徑。

①有機(jī)污染物的處理。在太陽光的照射下，納米TiO2通過產(chǎn)生的電子和空穴，表現(xiàn)出強(qiáng)還原性和氧化性，提高有機(jī)物降解的速度，氧化的產(chǎn)物為CO2、H2O等一些簡單的無機(jī)物。目前納米TiO2能夠氧化一些脂肪酸、芳香酸和酚類等有機(jī)物，也能降解燃料、除草劑、殺蟲劑和表面活性劑等一類物質(zhì)。在利用納米材料進(jìn)行光催化過程中，納米TiO2作為空心小球，當(dāng)有機(jī)物通過這些小球時(shí)就會(huì)附著在上面，利用太陽光中的紫外線完成降解過程。

②無機(jī)污染物的處理。除有機(jī)物外，許多無機(jī)物在納米表面也具有光化學(xué)活性，例如對Cr2O72-離子水溶液的處理，利用TiO2懸浮粉末經(jīng)光照將Cr2O72-還原為Cr3+對含氰廢水的處理，以TiO2光催化劑將CN-氧化為OCN-，再進(jìn)一步反應(yīng)生成CO2、N和NO3-；用Ti02光催化法可從Au(CN)4中還原Au，同時(shí)氧化CN-為NH3和CO2，該法可用于電鍍工業(yè)廢水的處理。不僅能還原鍍液中的貴金屬，而且還能消除鍍液中氰化物對環(huán)境的污染，是一種有實(shí)用價(jià)值的處理方法。大量試驗(yàn)結(jié)果表明，納米TiO2光催化反應(yīng)對于工業(yè)廢水具有很強(qiáng)的處理能力。但值得一提的是，由于光催化反應(yīng)是基于體系對光能量的吸收，因此要求被處理體系具有良好的透光性。對于高濃度的工業(yè)廢水，若雜質(zhì)多、濁度高、透光性差。反應(yīng)則難以進(jìn)行。因此該方法在實(shí)際廢水處理中，適用于后期的深度處理。

③微生物的滅殺。納米TiO2微粒本身對微生物無毒性，當(dāng)他們聚集在一起形成一定規(guī)模后才會(huì)對微生物造成一定危害。納米TiO2光催化可以通過直接或間接方式消滅微生物，直接方式主要是利用太陽光激發(fā)TiO2，使得納米材料出現(xiàn)光生電子和光生空穴，直接導(dǎo)致細(xì)胞壁、細(xì)胞膜破損，細(xì)胞因?yàn)楣δ苄詥卧Щ疃霈F(xiàn)細(xì)胞壞死。在懸浮液體中，TiO2顆粒可以吸附在微生物的表面，或者被生物體細(xì)胞吞噬，這些納米TiO2顆粒利用產(chǎn)生的光生空穴和活性氧化直接與細(xì)胞內(nèi)的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得細(xì)胞失活。由于太陽光激發(fā)TiO2顆粒產(chǎn)生空穴具有非常強(qiáng)的氧化效果，并且生成的活性物質(zhì)具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性。因此，不論是在懸浮液中還是在光陽極表面，太陽光激發(fā)TiO2顆粒均能夠殺死乳酸桿菌、面包酵母菌、大腸桿菌以及海拉細(xì)胞、T24細(xì)胞等。

納米技術(shù)作為21世紀(jì)前沿科學(xué)能夠在環(huán)境保護(hù)中表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景，可以預(yù)見，隨著納米技術(shù)研究的不斷深入和實(shí)用化進(jìn)程的加快，納米水處理技術(shù)將在本世紀(jì)得到充分的發(fā)展，在污水處理中取得令人振奮的成果。

參考文獻(xiàn)

[1]喬仁桂,崔德明,納米技術(shù)的發(fā)展及納米催化劑在水處理中的應(yīng)用[J].能源與環(huán)境,2007.

篇3

關(guān)鍵詞：納米金剛石；應(yīng)用；發(fā)展；性質(zhì)；前景

1 引言

金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石的原身，它是一種由碳元素組成的礦物，是碳元素的同素異形體。金剛石是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業(yè)中的切割工具。

納米金剛石，是新型納米技術(shù)和傳統(tǒng)的金剛石技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，納米技術(shù)興起于20世紀(jì)末，一經(jīng)誕生便迅速發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域都取得了顯著成效，尤其在材料科學(xué)領(lǐng)域，對最硬材料金剛石的發(fā)展，更是有著不同尋常的意義，成績斐然，本文主要對新型材料納米金剛石的研究情況和未來前景展開研究，希望對今后的學(xué)習(xí)提供資料，為科研提供借鑒。

2 納米金剛石的優(yōu)點(diǎn)

納米金剛石作為一種新興材料，一經(jīng)出現(xiàn)，便以其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體硅片拋光、計(jì)算機(jī)硬盤基片、計(jì)算機(jī)頂頭拋光、精密陶瓷、人造晶體、硬質(zhì)合金、寶石拋光等眾多高科技領(lǐng)域。比如俄羅斯用納米金剛石拋光石英、光學(xué)玻璃等，其拋光表面粗糙度達(dá)到1nm。精確度比起之前大大提高。

納米金剛石在應(yīng)用過程中，顯示出很多的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸旧砭哂谐?xì)、超硬的性能，使得光學(xué)拋光中一直以來讓人頭疼的難題便隨之迎刃而解。精細(xì)拋光是光學(xué)拋光中的難題，原工藝方法是把磨料反復(fù)使用，需要耗時(shí)幾十個(gè)小時(shí)，效率并不高。自從使用了納米金剛石之后，就使的拋光速度大大提高。拋光相同的工件所需的時(shí)間才十幾小時(shí)至幾十分鐘，效率提高了數(shù)十倍至數(shù)百倍。根據(jù)資料研究不難得出，納米金剛石能夠適應(yīng)與滿足超精加工發(fā)展的需求。

總之，納米金剛石有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）.精確度高，納米金剛石的分級準(zhǔn)確，如大致范圍是10nm，10～50nm等；

（2）.組合方便，納米金剛石較好的儲存是含水懸浮方式，穩(wěn)定性更強(qiáng)，更容易適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要，

（3）.納米金剛石的表面和整體化學(xué)性質(zhì)具有好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，能夠整體適應(yīng)無機(jī)化學(xué)要求；

（4）.干凈整潔，有效防止表面污染，納米金剛石使用過程中嚴(yán)格按照微電子技術(shù)的規(guī)范，不含化學(xué)不純物等雜質(zhì)；

（5）摩擦性好，.納米金剛石成本在穩(wěn)定的條件狀態(tài)下，與靜壓合成金剛石的微粉和膏體有可比性。表面修飾的納米金剛石微粒在油中的抗磨減摩性。

3 納米金剛石使用中的問題

作為一種新型的納米材料，納米金剛石不但具有金剛石的特性，而且具有小尺寸效應(yīng)、大比表面效應(yīng)和量子尺效應(yīng)等納米材料的特性。優(yōu)異的電子、機(jī)械和化學(xué)性能使得納米金剛石在電子、機(jī)械、化學(xué)、化工和醫(yī)療等很多領(lǐng)域都有著很好的應(yīng)用前景，受到了廣泛的關(guān)注。但是，由于納米金剛石表面能級高以及合成過程中諸多因素的影響等原因，粒子極易團(tuán)聚，如果分散不好，納米金剛石的硬團(tuán)聚和軟團(tuán)聚等問題得不到解決，在實(shí)際使用過程中往往會(huì)導(dǎo)致粒子失去其作為納米粉體的許多優(yōu)越性，其良好的性能不能得到充分的發(fā)揮，其應(yīng)用因此受到制約，無法滿足使用的要求，由此也暴露出很多的缺點(diǎn)和問題，因此在實(shí)際的操作運(yùn)行過程中，要注意對其進(jìn)行解團(tuán)聚及分級處理。

納米粉體分級的方法主要有干法和濕法兩種。在干法分級中于由粒子間相互附著，分散凝聚是干法分級難以解決的問題。而在濕法分級中，作為介質(zhì)水本身就是一種較好的分散劑， 且利用添加表面改性劑制得分散性好的料漿，因此在實(shí)際運(yùn)行中，擬采用濕法離心分級方法，試圖達(dá)到使用的要求。又由于納米金剛石特有的性能，所以分級前必須解決其團(tuán)聚及分散性問題，即要先采用機(jī)械及化學(xué)的方法對其表面改性處理。

4 納米金剛石前景

隨著二十一世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技水平的不斷提高，現(xiàn)實(shí)需要的不斷變化，關(guān)于新材料的研發(fā)是我國重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域之一，而納米材料又是其中的佼佼者。跟據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的有關(guān)材料，截止到2010年全世界納米材料市場規(guī)模已超過2000億美元。隨著國際科技進(jìn)步及工業(yè)向高精尖的發(fā)展，納米技術(shù)已成各國競相發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。真正批量生產(chǎn)粒徑為幾個(gè)納米的材料只有納米金剛石等少數(shù)幾種，可見納米金剛石的發(fā)展前景是非常寬廣的。

另外，值得注意的是，納米金剛石應(yīng)用在腸胃疾病、腫瘤、皮膚病等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的治療方面，還可以作為葡萄糖氧化酶的載體，可制成性能優(yōu)良的血糖測定傳感器等，來測定人體血糖血壓等相關(guān)數(shù)據(jù)的變化和發(fā)展，從而達(dá)到預(yù)報(bào)病情的目的，提醒醫(yī)生病人身體機(jī)能發(fā)生的變化，及時(shí)采取措施，防止糖尿病、高血壓、高血脂等高危病的進(jìn)一步發(fā)展，除此之外，納米金剛石在醫(yī)學(xué)上還有多種應(yīng)用，因此我們可以看出，納米金剛石在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域幾有較好的應(yīng)用前景，將來的發(fā)展前途不可限量。

5 結(jié)語

納米金剛石作為一種新型的材料，在實(shí)際應(yīng)用過程中，已經(jīng)展示了良好的應(yīng)用前景，引起了人的高度重視。隨著對納米材料研究的日趨深入，必將對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。不過由于納米金剛石是一個(gè)比較新的研究領(lǐng)域，研究涉及到物理、化學(xué)、化工、材料等眾多學(xué)科，到目前還未形成完整的理論體系。也不可以避免的暴露出一些問題，因此，我們要加大對納米技術(shù)研究的關(guān)注程度和投資力度。采取有效措施，趨利避害，保證納米技術(shù)已在材料、微電子學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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篇4

關(guān)鍵詞：納米材料；功能整理；天然纖維

中圖分類號：TS195.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Technological Model for Applying Nanomaterials in Natural Fiber Modification

Abstract： This paper expounded both advantages and disadvantages of four methods for using nanomaterials in fiber modification， including the blended spinning method， finishing method， the grafting modification and the in-situ formation method. Under the condition of remain the advantages of natural fiber， the author put forward two ways of functional finishing by using nanomaterilas， namely， introducing discontinuous nanomaterials on the surface of fiber and embedding nanomaterials inside the fiber， and the effectiveness of these methods was verified by testing samples.

Key words： nanomaterials； functional finishing； natural fiber

自上世紀(jì)合成纖維問世以來，合成纖維產(chǎn)業(yè)的日新月異發(fā)展帶動(dòng)了纖維業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品的縱深延伸，也推進(jìn)了現(xiàn)代人們的消費(fèi)方式，作為單一天然纖維的應(yīng)用歷史也告終結(jié)。從產(chǎn)業(yè)角度來看，天然纖維為了自身產(chǎn)業(yè)的生存，不斷進(jìn)行著技術(shù)革新與改良，但天然纖維作為自然產(chǎn)生物，其產(chǎn)品的性能及功能的發(fā)展遠(yuǎn)達(dá)不到合成纖維的技術(shù)發(fā)展速度。

而從上世紀(jì)末至近幾年，合成纖維已完成了仿真到超真的技術(shù)轉(zhuǎn)變，合成纖維超細(xì)化加工技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步促進(jìn)了合成纖維制品的多樣化和功能化，這對天然纖維產(chǎn)業(yè)所形成的發(fā)展壓力也是空前的。

但技術(shù)發(fā)展并不是單向性的，當(dāng)合成纖維借助于功能材料技術(shù)的發(fā)展而壯大時(shí)，作為合成纖維制品實(shí)現(xiàn)了諸如抗紫外、抗菌等功能時(shí)，天然纖維也同樣獲得了現(xiàn)代材料技術(shù)發(fā)展這一平臺的支持，產(chǎn)品功能上也有效地獲得了技術(shù)突破，這一發(fā)展，有效地彌補(bǔ)了天然纖維單一的缺陷，也使天然纖維成功地走向了功能化之路。

近年來，產(chǎn)品消費(fèi)的細(xì)分化現(xiàn)象日益顯著，各類紡織纖維在服裝產(chǎn)品的親肌膚性、友好性、美觀性、功能性等方面表現(xiàn)出了不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢，從而也使各種紡織纖維在產(chǎn)品開發(fā)方面表現(xiàn)出了不同的特長，這在客觀上促進(jìn)了紡織產(chǎn)業(yè)走向細(xì)分化、多樣化，也促使紡織技術(shù)產(chǎn)品的相互交叉或多重風(fēng)格。

而在紡織產(chǎn)品的功能化實(shí)現(xiàn)中，納米材料的應(yīng)用對于推進(jìn)紡織品的功能化起到了十分重要的作用，但這一作用更多地體現(xiàn)在化學(xué)纖維的應(yīng)用方面，在天然纖維領(lǐng)域，納米技術(shù)產(chǎn)品相對較少，所以也影響了天然纖維多樣化的實(shí)現(xiàn)。

納米技術(shù)及納米材料已經(jīng)成為21世紀(jì)世界各國爭相研究的重點(diǎn)，在紡織工業(yè)中，為功能紡織品的開發(fā)和紡織品應(yīng)用領(lǐng)域的拓展提供了廣闊的思路和可行性。

1 納米技術(shù)在紡織產(chǎn)品中的應(yīng)用

目前，利用納米材料對紡織材料進(jìn)行改性通常有 4 種技術(shù)方法。

1.1 共混紡絲法

共混紡絲法可以用來制備合成纖維和再生纖維，即將功能納米材料與紡絲切片或紡絲液混合，通過熔融紡絲、濕法紡絲或干法紡絲等紡絲技術(shù)制備納米材料改性纖維。采用共混紡絲法制備的納米材料改性纖維具有性能穩(wěn)定，納米材料與纖維結(jié)合牢度高，穩(wěn)定性好，耐久性好等特點(diǎn)。采用共混紡絲法需要納米材料具備一定的性能，如采用熔融紡絲時(shí)，要求納米材料具有較好的耐高溫性能，并且粒徑足夠小；采用濕法紡絲或干法紡絲時(shí)，要求納米材料和溶劑或凝固劑無相互作用，并能在紡絲液中保持足夠的穩(wěn)定性。

1.2 后整理法

對于一些天然纖維或者已經(jīng)以纖維或紡織品形式而存在的紡織材料而言，則無法通過共混紡絲法來實(shí)現(xiàn)納米材料對其的改性，因此后整理法可以解決這個(gè)問題。后整理法即是采用浸漬、浸軋、涂層或噴涂等方法將納米材料附加到纖維上，并使之固著在紡織材料上的一種方法。后整理法通常有以下幾種情況：（1）將紡織材料浸漬到納米材料分散液中，通過納米材料高的表面能使之吸附在紡織材料表面；（2）將納米材料分散在一定溶劑中，通過噴涂方式將納米材料一次或多次沉積在紡織材料表面；（3）將含有納米材料的整理劑在一定的粘合劑（如反應(yīng)性樹脂）存在下涂覆到織物表面，形成一種功能性的涂層。

后整理法制備納米材料改性紡織品具有工藝簡單、可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢。但加工過程中納米材料易團(tuán)聚，納米材料與纖維結(jié)合牢度低；或者處理過程中通常含有一些有毒的溶劑或粘合劑，給紡織品帶來一些污染；再者一些粘合劑或涂層會(huì)改變纖維本身所具有的一些優(yōu)異的性能，如棉纖維柔軟、吸濕、透氣等特性，真絲纖維爽滑、和人體良好的親和力等，使之手感變差，穿著舒適性大大降低。

1.3 接枝改性法

由于后整理法中納米材料與紡織纖維間缺少相應(yīng)的作用力，或者粘合劑和涂層的引入會(huì)影響織物的性能。因此，通過某種途徑賦予納米材料表面一定的官能團(tuán)，再與纖維表面官能團(tuán)直接或間接反應(yīng)，將納米材料接枝到紡織材料表面，以提高其牢度且不影響材料本身。也可制備各種微膠囊，將納米材料置于微膠囊中，然后將微膠囊接枝到纖維材料上。但納米材料本身改性及微膠囊技術(shù)難度高，目前沒有得到廣泛應(yīng)用。

1.4 原位生成法

以上方法都是將納米材料機(jī)械式的添加到纖維上，在加工中工藝復(fù)雜，或者效果較差，并且由于納米材料本身的團(tuán)聚效應(yīng)，使納米材料不能在纖維表面獲得很好的分布。對于天然纖維而言，納米材料只能簡單地添加在纖維表面，更加導(dǎo)致了其耐久性差。原位生成技術(shù)能夠同時(shí)在纖維的表面和內(nèi)部生成納米材料，在纖維上分布均勻。并且納米材料的制備和對紡織材料的整理同時(shí)進(jìn)行，避免了納米材料在整理過程中團(tuán)聚的問題。而且原位生成技術(shù)也使納米材料與纖維天然結(jié)合牢度高，因此，正越來越受到廣大納米材料和材料改性研究者的重視。

2 納米材料在天然纖維改性中的應(yīng)用

通過長期對化纖類制品的消費(fèi)認(rèn)知，人們發(fā)現(xiàn)了天然纖維，在綜合性的因素（如舒適性、保健性等）方面，都具有不可替代性，尤其作為內(nèi)衣面料，天然纖維（特別是真絲和棉纖維）制品具有更大的優(yōu)越性能，這種通過反復(fù)實(shí)踐所獲得的消費(fèi)認(rèn)知所形成的對產(chǎn)品的“忠城”將在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)存在，這也將提醒研究者，在對天然纖維產(chǎn)品功能化研究中，必須充分尊重天然纖維這一特點(diǎn)。

天然纖維作為天然生成物，功能材料的導(dǎo)入方式，將影響天然纖維本身的自然優(yōu)勢。為了保護(hù)天然纖維與人體的友好性，在功能化改性中，可以采用以下兩種方式。

2.1 纖維表面非連續(xù)介質(zhì)導(dǎo)入法

非連續(xù)介質(zhì)導(dǎo)入，是指在纖維表面離散分布功能材料的細(xì)小微粒，不影響天然纖維本身與人體的接觸，這一思考依據(jù)，對于真絲制品尤其重要，眾所周知，真絲的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與人體蛋白質(zhì)特征有無可比擬的相似性，所以，任何其他功能材料在真絲表面的連續(xù)覆蓋都將使真絲制品的友好性和親和性能受到影響。

2.2 纖維內(nèi)部填埋法

纖維內(nèi)部填埋，依據(jù)來自天然纖維（蠶絲、棉、麻等）本身的結(jié)構(gòu)具有原纖特征，這種原纖特征決定了天然纖維內(nèi)部具有眾多的微孔和微隙，給功能材料的導(dǎo)入提供客觀便利，這種導(dǎo)入方式，也對天然纖維功能的長效性有很大的益處，但這一導(dǎo)入手段對技術(shù)的要求相對較高。從現(xiàn)有的技術(shù)來看，纖維內(nèi)部組裝技術(shù)是一種有效的方法，而前述的原位生成技術(shù)，也屬于這一范疇，這種原位生成技術(shù)的特點(diǎn)在于：在功能材料組裝前，功能材料本身以離子或分子形式游離進(jìn)入天然纖維內(nèi)部，再通過特定的反應(yīng)環(huán)境，使進(jìn)入纖維內(nèi)部的離子或分子反應(yīng)生成具有特定結(jié)構(gòu)的固體材料，從而使功能材料支撐在纖維內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)在保護(hù)天然纖維本身優(yōu)勢性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其功能的長效性。

從本質(zhì)上來看，功能納米材料是最符合纖維表面非連續(xù)介質(zhì)導(dǎo)入法和纖維內(nèi)部填埋法的功能元素，也符合纖維表面非連續(xù)介質(zhì)導(dǎo)入法和纖維內(nèi)部填埋法的技術(shù)要素，由于不同納米材料所表現(xiàn)的功能性各不相同，可以根據(jù)開發(fā)的功能，選擇不同的納米材料，但這里所言的納米技術(shù)本身，不僅僅是納米材料，更重要的是制備納米材料的工藝過程，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)從常規(guī)整理技術(shù)到納米組裝技術(shù)的突破。

3 實(shí)施案例分析

為了能更好地說明問題，筆者選擇自己的部分研究結(jié)果進(jìn)行對比分析。

3.1 形態(tài)比較

從圖 1 和圖 2 比較，圖 2 采用了原位生成納米銀技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)了在真絲纖維表面的離散的非連續(xù)納米銀分布，納米銀顆粒細(xì)小，不影響真絲材料原有的表面特征。

3.2 吸附量比較

表 1 為普通納米銀助劑整理和采用同樣濃度制備工藝原位生成技術(shù)（組裝技術(shù)）兩種不同方法處理的真絲織物中的納米銀含量，可以看出，隨著銀濃度的提高，整理到織物上的納米銀含量增加。比較同一濃度下兩種方法整理的真絲織物中的銀含量，采用原位生成整理的真絲織物銀含量明顯高于常規(guī)浸漬法整理的真絲織物。說明浸漬法整理真絲織物時(shí)，納米銀難于均勻地吸附到真絲織物的內(nèi)部，主要集中在纖維表面。而原位生成、自組裝技術(shù)整理時(shí)，銀離子能夠均勻滲透到真絲纖維內(nèi)部的各個(gè)部位，再將其還原，自組裝生成納米銀，所以其銀含量要高于浸漬法整理的真絲織物。

3.3 耐洗牢度比較

為了比較兩種方法整理的真絲織物上的納米銀的牢度，選取兩個(gè)具有相近銀含量的樣品進(jìn)行耐洗牢度測試，在經(jīng)過不同次洗滌后測試樣中的銀含量，以此評價(jià)其耐洗牢度。表 2 中列出了分別經(jīng)過10、20和30次洗滌后的樣品中的銀含量，由表中數(shù)據(jù)可見，浸漬法整理的真絲織物在經(jīng)過10次洗滌后，銀含量從125.94 mg/kg下降到81.63 mg/kg，下降了35.2%，在經(jīng)過30次洗滌后，銀含量下降到56.48 mg/kg，相比未洗滌的樣品下降了55.2%。而通過原位生成法整理的真絲織物洗滌30后，銀含量從116.48 mg/kg下降到101.29 mg/kg，僅下降了13.0%。證明了原位生成法處理后，因納米銀分布于纖維內(nèi)部，并支撐在纖維微孔和間隙中，所以納米銀和真絲纖維的結(jié)合牢度遠(yuǎn)高于普通浸漬整理法，具有很好的耐洗牢度。

以上結(jié)果表明，原位生成法整理真絲纖維或制品不僅可以獲得較高的銀含量，提高納米材料的利用率，同時(shí)還能獲得很好的耐洗牢度。

3.4 抗菌性能分析

筆者選擇低含量原位生成技術(shù)制備的納米銀真絲面料，進(jìn)行抗菌耐冼性分析，表 3 顯示，真絲面料經(jīng)30次洗滌還具有優(yōu)異的抗菌性能，能有效滿足日常生活中的抗菌要求，也有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

篇5

【關(guān)鍵詞】 納米；檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)；納米技術(shù)；磁性納米粒；納米粒子

作者單位：256617 山東省濱州市結(jié)核病防治院（孫本海）； 濱州職業(yè)學(xué)院（金仲品）

納米是一種長度計(jì)量單位，又稱為毫微米（10-9 m）。納米技術(shù)（Nanoscale technology，NT）是一門在0.1～100nm空間尺度內(nèi)操縱原子和分子，對材料進(jìn)行加工，制造具有特定功能的產(chǎn)品、或?qū)δ澄镔|(zhì)進(jìn)行研究、掌握其原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新高技術(shù)學(xué)科。NT領(lǐng)域不僅包括納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米制造學(xué)、納米生物學(xué)和納米顯微學(xué)、納米機(jī)械加工技術(shù)，而且是多學(xué)科交叉的橫斷學(xué)科［1］。NT產(chǎn)生的基礎(chǔ)是現(xiàn)代化學(xué)、物理學(xué)和先進(jìn)工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是與高技術(shù)緊密結(jié)合的一門新型科學(xué)技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)工程是現(xiàn)代生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)、工程學(xué)相結(jié)合而發(fā)展起來的邊緣學(xué)科，它與信息、材料、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)密切相關(guān)。Zhongguo［2］研究發(fā)現(xiàn)NT的發(fā)展正越來越成為世界各國科技界所關(guān)注的焦點(diǎn)，誰能在這一領(lǐng)域取得領(lǐng)先，誰就能占據(jù) 21 世紀(jì)科學(xué)的制高點(diǎn)。NT可以為生物醫(yī)學(xué)工程中的諸多方面提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和強(qiáng)有力的技術(shù)保證。Song等［3］總結(jié)了快速發(fā)展的納米微粒和生物分子軛合物的制備方法，已逐漸將生物連接制備的納米粒子商品化，并對檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1 磁性納米粒

Li等［4］認(rèn)為磁性納米粒（magnetic nanoparticle）已廣泛用于生物分子固定化的載體和有機(jī)固相合成，其中磁性材料主要有鐵、鈷、鎳等過渡金屬及其氧化物和混合材料等。磁性納米粒具有超順磁性，在外磁場作用下，固液相的分離非常簡單，不需離心、過濾等繁雜的操作，撤去磁場后沒有剩磁殘留，并在外磁場作用下可以定位。磁性納米粒可通過共聚、表面改性賦予其表面多種反應(yīng)基，可連接各種基團(tuán)或DN段而用于不同的檢測。

1.1 生物活性物質(zhì)和異生質(zhì)分析與檢測 生物活性物質(zhì)的檢測方法雖然很多，但以抗體為基礎(chǔ)的技術(shù)不多而且是最重要的。目前采用免疫分析加上磁性修飾已成功地用于檢測各種生物活性物質(zhì)和異生質(zhì)（如藥物、致癌物等）。在納米磁球表面固定上特異性抗體或抗原，并以熒光染料、放射性同位素、酶或化學(xué)發(fā)光物質(zhì)為基礎(chǔ)所產(chǎn)生的檢測，與傳統(tǒng)微量滴定板技術(shù)相比，具有更簡單、快速和靈敏的特點(diǎn)。Helden等［5］將抗體連接的納米磁性微球與高效率、快速的化學(xué)發(fā)光免疫測定技術(shù)相結(jié)合的自動(dòng)檢測系統(tǒng)，已成功地用于血清中人免疫缺陷病毒1型和2型抗體的檢測。還創(chuàng)建了用于人胰島素檢測的全自動(dòng)夾心法免疫測定技術(shù)，其中亦用到抗體蛋白A納米磁性微粒復(fù)合物和堿性磷酸酶標(biāo)記二抗。

1.2 免疫磁性微球 檢測生物活性物質(zhì)或細(xì)胞的富集是在檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，親和配體技術(shù)在分選和回收方面提供了強(qiáng)有力的工具。Taubert等［7］采用白細(xì)胞分化抗原單抗標(biāo)記的IMMS除去外周血中的白細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)癌細(xì)胞的富集，隨后用免疫細(xì)胞化學(xué)方法檢測癌細(xì)胞。如果將寡核苷酸（dT）鏈交聯(lián)到納米磁性微粒上，即可用于真核細(xì)胞mRNA的分離純化。Nagy等［8］已用胎兒紅細(xì)胞抗原標(biāo)記的免疫磁性微球很容易將母體外周血中的極少量胎兒細(xì)胞富集，該方法簡便，并能通過進(jìn)一步熒光PCR檢測確定胎兒性別，進(jìn)行非創(chuàng)傷性產(chǎn)前診斷。對癌癥的早期診斷是醫(yī)學(xué)界極為關(guān)注的難題。從理論推測，利用免疫磁性微球進(jìn)行細(xì)胞分離技術(shù)可在早期癌癥患者血液中檢出癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)對腫瘤的早期診斷。

2 納米粒子

納米粒子表面積大而直徑很小，偶聯(lián)容量高，懸浮穩(wěn)定性較好，便于發(fā)生各種高效反應(yīng)，常用于各種不同的生物分析系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的生物制劑相比較，納米粒子作為一種試劑有很多優(yōu)越性。

2.1 納米粒子作定量標(biāo)簽用于生物分析 與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料或放射性元素的標(biāo)記相比，納米粒子作為生物分析不僅可以代替，而且克服了它們的缺點(diǎn)。納米粒子的主要兩個(gè)領(lǐng)域是：金屬納米粒子和量子點(diǎn)（quantum dot，QD）。

2.1.1 金屬納米粒子 金屬納米粒子可用于包括光學(xué)、電化學(xué)、顯微學(xué)和質(zhì)譜等多種檢測途徑。Rojas-Cha-pana等［9］將膠體金用于電子顯微鏡檢測，如用掃描隧道顯微鏡通過檢測DNA的表面密度而用于目標(biāo)序列的檢測，在此系統(tǒng)中先將膠體金標(biāo)記的dT探針與被測DNA序列雜交，使目標(biāo)序列帶上膠體金標(biāo)記鏈。Leary等［10］將納米金屬粒子標(biāo)記到dT探針上，與樣品中的目標(biāo)DNA序列雜交，然后在金屬納米粒子上沉析出銀，通過電勢測定法檢測目標(biāo)序列。Huang等［11］則將電感耦合等離子體質(zhì)譜測定法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）和夾心免疫測定法相結(jié)合建立了一種新的免疫檢測方法。在這個(gè)系統(tǒng)中，他們將膠體金標(biāo)記的羊抗兔抗體作為ICPMS的分析物間接檢測兔抗人IgG。這個(gè)系統(tǒng)還可通過在分析物上標(biāo)記不同無機(jī)納米粒，而達(dá)到同時(shí)檢測不同物質(zhì)的目的。

2.1.2 量子點(diǎn) 利用量子的限制作用，賦予納米粒子獨(dú)特的光學(xué)和電子的特性，也稱為半導(dǎo)體納米微晶體。這是一種最新的熒光材料，QD能夠克服熒光分子重要的化學(xué)和光學(xué)局限性而具有多種特性，如根據(jù)QD的大小，可產(chǎn)生多種顏色，在同一激發(fā)波長下，不同長短直徑的QD可發(fā)出不同顏色的激發(fā)光，利用這一特點(diǎn)，可同時(shí)檢測多種指標(biāo)的要求，這是傳統(tǒng)染料分子根本無法實(shí)現(xiàn)的；QD的熒光時(shí)間較普通熒光分子延長數(shù)千倍，并便于長期追蹤和保存結(jié)果。QD技術(shù)可用于檢測活細(xì)胞里多種蛋白質(zhì)活動(dòng)［11］。Leary等［9］在QD上包被一層迪羥基硫辛酸（di hydroxy lipoic acid，DHLA）后，則易與親和素連接，再針對不同的QD給予不同的蛋白質(zhì)抗體，制備出具有蛋白質(zhì)專一性的一批QD。

2.2 納米粒子作信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)物 納米粒子（Nanoparticles，NPs）在檢驗(yàn)診斷中作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)物，可免去標(biāo)記生物樣品的需要，就可顯示出巨大的發(fā)展空間。由于免去樣品制備的步驟，使檢驗(yàn)技術(shù)變得更簡便和價(jià)廉。在這個(gè)系統(tǒng)中，納米粒子對生物復(fù)合物的干擾作用或納米粒子之間相對位置的改變都可成為一種檢測信號。Hirsch等［12］根據(jù)以上原理建立了一種其他金屬納米粒子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的應(yīng)用，包括金納米粒子介導(dǎo)的熒光淬滅，凝集反應(yīng)檢測血液中的免疫球蛋白方法。2006年Li等［4］這個(gè)系統(tǒng)中開發(fā)了一種新型生物傳感器，這種傳感器的核為直徑2.5nm的金微粒，外面包裹一層dT分子，該分子的一端為巰基，一端聯(lián)有熒光分子，由于納米金微粒是一種有效的能量受體，能夠作為熒光的淬滅物，當(dāng)這種傳感器與樣品中的目標(biāo)分子雜交后，引起傳感器構(gòu)像的改變，導(dǎo)致淬滅的熒光分子復(fù)原。再則，由于此系統(tǒng)熒光背景極低，與傳統(tǒng)的有機(jī)淬滅物相比，該類傳感器具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性。

3 小結(jié)

作為一門新興學(xué)科的NT近年來被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域剛剛開始，基本處于探索階段，就已顯示出將推動(dòng)檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展?jié)撃堋暮屑{米微粒的各種實(shí)驗(yàn)方法來看，納米微粒在檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值與現(xiàn)有技術(shù)相比，它的特異性、靈敏度和速度等性能都有了極大提高。隨著NT的發(fā)展，在不久的將來一定會(huì)有更多的新納米材料出現(xiàn)，并被應(yīng)用于新的檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的檢測方法中，檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)將出現(xiàn)劃時(shí)代的進(jìn)展。

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篇6

【關(guān)鍵詞】功能性 納米材料 電化學(xué) 免疫傳感器

【Abstract】The immune sensor is based on the close cooperation with the selective immune response and is suitable for the signal conversion technology， to monitor antigen - antibody response of biological sensors， gradually get rapid development and extensive application in many fields. In recent years the electrochemical immunosensor main research direction， in general is to improve the sensitivity， accuracy， selectivity， response time， and this article will use the single-walled carbon nanotubes as electrode， using its good conductivity， high surface area ratio， through the modification of carbon nanotubes wall and pipe end and biological molecular bonding， and keep the activity of biological molecules， the electrochemical immunosensor extremely symbolic significance. This paper combines the specific relevant theories and analysis， the application of functional nano materials in electrochemical immunosensor for research.

【Key words】Functional； Nano materials； Electrochemical； Immunosensor

免疫傳感器的一般工作原理為固定在換能器上的抗體（抗原）對樣品介質(zhì)中的抗原（抗體）進(jìn)行選擇性免疫識別，并且產(chǎn)生隨分析物濃度的變化而變化的分析信號。在抗體的不同區(qū)域和抗原決定簇之間的高選擇性反應(yīng)主要包括疏水力、靜電作用力、凡德瓦爾力和氫鍵作用力。近年來納米材料在電化學(xué)免疫傳感器上的應(yīng)用也發(fā)展得相當(dāng)迅速。由于納米材料具有表面積大、表面反應(yīng)活性高、表面活性中心多、催化效率高和吸附能力強(qiáng)等優(yōu)異性質(zhì)，將納米微粒應(yīng)用于電化學(xué)免疫傳感器中，可以提高傳感器測量的靈敏度、準(zhǔn)確性、減少采血量和檢測時(shí)間[1]。作為免疫分析技術(shù)的一個(gè)重要分支，免疫傳感器除了具有傳統(tǒng)免疫分析方法所共有的性能特點(diǎn)外，還具有高選擇性、高靈敏度、可逆性和劑利用的高效率等優(yōu)點(diǎn)。另外，免疫傳感器大都制備簡單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化和微型化，因此可以避免傳統(tǒng)免疫分析方法所附帶的一系列問題，故在臨床分析、環(huán)境分析和生物監(jiān)測過程中顯示了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力[2]。因?yàn)槊庖邆鞲衅鞒Ｓ脕頊y量源于分析物和固定的抗體/抗原之間的反應(yīng)而產(chǎn)生的信號，所以將抗體（抗原）固定在原始換能器表面的固定化過程在免疫傳感器制備中有著重要的作用。大量的固定法已用于各種免疫傳感器，如靜電吸附、包覆法、交聯(lián)法、共價(jià)鍵結(jié)合法等。

1 電化學(xué)免疫傳感器的工作原理

由于電化學(xué)免疫傳感器具有高靈敏度、低成本和便攜等優(yōu)點(diǎn)，成為免疫傳感器中研究最早、種類最多，也較為成熟的一個(gè)分支。電化學(xué)免疫傳感器的基本工作原理是：采用電化學(xué)檢測方法來檢測標(biāo)記的免疫劑或一些由酶、金屬離子和其它電活性物質(zhì)標(biāo)記的標(biāo)記物，從而對疾病診斷或病人狀態(tài)監(jiān)測中復(fù)雜系統(tǒng)的多組混合物進(jìn)行分析提供有力數(shù)據(jù)[3]。用于電化學(xué)免疫傳感器檢測中的換能器主要分為電位型、電導(dǎo)型、電容型、阻抗型和安培型等裝置。電位型傳感器現(xiàn)在已經(jīng)被公認(rèn)為是一種成熟的傳感器，已有大量的商品化產(chǎn)品。對于電位型傳感器，當(dāng)電流流動(dòng)為臨界點(diǎn)時(shí)，換能器界面處于平衡狀態(tài)，此時(shí)電極或者表面修飾膜的電位變化與溶液定金屬離子活性呈對數(shù)比例關(guān)系，這就是電位型換能器的基本工作原理。這類生物傳感器具備制備簡單、操作容易及選擇性良好的優(yōu)點(diǎn)[4]。

2 功能性納米材料技術(shù)

與塊狀物質(zhì)相比，金屬和金屬氧化物納米粒子由于其新穎的材料特性，近年來已被廣泛研究。少于50個(gè)金屬原子小團(tuán)簇可以產(chǎn)生像大分子一樣的效果，但大于300個(gè)原子的大團(tuán)簇表現(xiàn)出大體積樣品的性質(zhì)，介于這兩種極端之間的材料，通常為納米材料，有許多未知的化學(xué)和物理性質(zhì)，這也是許多研究一直集中于納米材料的一個(gè)原因。納米材料具有依賴于其尺度的光、電和化學(xué)性能[5]。納米材料可以應(yīng)用到許多領(lǐng)域，如光學(xué)器件、電子器件、催化、感測技術(shù)、生物分子標(biāo)記等。考慮納米粒子的優(yōu)點(diǎn)，如大面積、高催化性和良好的親和性，如今，多種納米材料已被用來包覆蛋白質(zhì)。常用的有納米碳管（CNTs）、金膠體（Au colloidal）、量子點(diǎn)以及納米二氧化鈦。CNTs自從1991年被發(fā)現(xiàn)以來，引起了一股研究熱潮。納米直徑的圓筒形石墨片狀的CNTs具備高電導(dǎo)率、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、非常顯著的機(jī)械強(qiáng)度和成模性。納米碳管可以與DNA分子自組裝（self-assembly）。根據(jù)理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，DNA/CNTs 層可作為新的電子材料[6]。由于DNA溶液可以膠化，混合的DNA/CNTs層能夠在金屬電極表面保持穩(wěn)定，可以用來研究一些電化學(xué)現(xiàn)象或檢測一些蛋白質(zhì)性質(zhì)。此外，帶正電荷的蛋白質(zhì)可被固定在帶大量負(fù)電荷的DNA修飾層上。多壁納米碳管與DNA混合后，可成功地固定在鉑電極表面，更進(jìn)一步的研究表示，細(xì)胞色素C可被強(qiáng)吸附在修飾電極表面形成一種近似的單分子層。

納米技術(shù)的快速發(fā)展為納米粒子在生物傳感器和生物分析中的應(yīng)用開拓了新的方向，由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)，納米粒子引起了納米科學(xué)家的極大興趣，這些性質(zhì)使其在化學(xué)和生物感測方面具有廣闊的應(yīng)用潛力。近年來，組成和空間結(jié)構(gòu)不同的納米粒子被廣泛應(yīng)用于不同生物分子識別的電學(xué)、光學(xué)和微量感測中。膠體金（Colloidal gold）和半導(dǎo)體量子點(diǎn)納米粒子在生物分析中應(yīng)用得非常廣泛。通過與生物識別反應(yīng)和納米生物電子的耦合作用，能極大地提高這兩種納米粒子的用途。納米粒子放大標(biāo)記以及納米粒子-生物分子的自組裝產(chǎn)生極大的信號增強(qiáng)作用，為制造超靈敏的光學(xué)和電學(xué)檢測奠定了基礎(chǔ)，其靈敏度可與聚合物酶鏈反應(yīng)（PCR）相比[7]。

納米材料獨(dú)特的性質(zhì)使其在設(shè)計(jì)具有高靈敏度和選擇性的核酸和蛋白質(zhì)檢測方法中具有廣闊的應(yīng)用前景。由于可以制得不同尺寸、組成和形狀的納米材料，調(diào)節(jié)其物理化學(xué)性質(zhì)，使其在生物感測和生物分析中得到廣泛的應(yīng)用。由于納米材料的小尺寸效應(yīng)，其性質(zhì)很大程度上受到與其結(jié)合的生物分子影響。近幾年，不同組成的納米粒子作為多種用途、靈敏的標(biāo)記物被廣泛地應(yīng)用于識別不同生物分子的電子、光學(xué)和微天傳感器中。納米粒子放大標(biāo)記以及納米粒子-生物分子的自組裝產(chǎn)生極大的信號增強(qiáng)作用，這種技術(shù)結(jié)合了納米粒子-生物分子自組裝的放大特性和光學(xué)或電化學(xué)傳感器的高靈敏性，將多個(gè)基于納米材料的放大單元和過程結(jié)合，也能夠設(shè)計(jì)出多重放大器，滿足現(xiàn)代生物分析對更高靈敏度的需求[8]。金屬納米粒子獨(dú)特的催化性質(zhì)能在其本身或另一種金屬納米粒子的刺激下實(shí)現(xiàn)放大信號的功能。也可以通過將大量的能夠產(chǎn)生信號的分子封裝在納米粒子中以提高每個(gè)結(jié)合過程標(biāo)記物的數(shù)量，達(dá)到放大信號的目的。這些基于納米材料的生物感測和生物分析方法還能夠與其它的放大技術(shù)結(jié)合。如圖1所示。

3 基于功能性納米粒子的電化學(xué)免疫傳感器與應(yīng)用

基于抗體和抗原的特異性反應(yīng)，免疫傳感器為免疫劑的分析提供了一種靈敏的選擇性的方法。在此方法中，免疫材料被固定在傳感器上，通過標(biāo)記物與其中一種免疫劑的復(fù)合物對分析液進(jìn)行測量[9]。一般是通過測量標(biāo)記物的特異活性，例如放射性、酶活性、熒光、化學(xué)發(fā)光或生物發(fā)光對分析物進(jìn)行定量。但是每一種標(biāo)記物都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，含有金屬標(biāo)記物免疫檢測的金屬免疫檢測，以克服一般的放射性標(biāo)記，熒光標(biāo)記和酶標(biāo)記的缺點(diǎn)。電化學(xué)檢測的金屬免疫分析具有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：如，檢測液用量少、樣品不用純化、靈敏度好、儀器設(shè)備相對便宜。盡管電化學(xué)技術(shù)能夠檢測到nano-mole有機(jī)金屬化合物或金屬離子，與能檢測到pico-mole級的熒光檢測方法相比，靈敏度還不夠高。使每個(gè)結(jié)合物上含有最大量的金屬標(biāo)記物的理想方法是使用包含上千個(gè)金屬原子的金屬納米粒子。由于其優(yōu)越的氧化還原活性，膠體金是電化學(xué)免疫感測和免疫標(biāo)測標(biāo)記物的最佳選擇。現(xiàn)已建立了一種基于金納米粒子循環(huán)累積的新方法，通過陽極溶出技術(shù)檢測人的免疫球蛋白（IgG）[10]。在生物素存在下，脫巰基生物素和親合素的解離反應(yīng)為能夠分析最終定量的金納米粒子的循環(huán)累積提供了有效的路線。陽極峰電流隨著循環(huán)次數(shù)的增加而增大。五個(gè)循環(huán)的累積即可滿足該分析方法的需要。這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是背景值很低，從而使人IgG的檢測極限可達(dá)0.1ng/ml。如圖2、圖3所示。

4 結(jié)語

納米技術(shù)為設(shè)計(jì)超靈敏的生物傳感器和生物分析方法提供了很大的機(jī)會(huì)。納米粒子在生物傳感器放大和生物分子識別具有巨大的潛力及應(yīng)用價(jià)值。新的納米粒子感測技術(shù)的超強(qiáng)靈敏度，為常規(guī)方法檢測不到的疾病標(biāo)記物提供了可行性。這種高靈敏的檢測方法還能夠?qū)崿F(xiàn)疾病的早期診斷或預(yù)警。納米粒子標(biāo)記物在蛋白質(zhì)檢測中的應(yīng)用還處于起步階段。但超靈敏的DNA檢測中的應(yīng)用會(huì)為蛋白質(zhì)的檢測提供好的起步。

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篇7

關(guān)鍵詞 納米材料 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 評價(jià)機(jī)制

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

"Nano-materials" Course Design and Teaching Exploration

LI Hongping， CHEN Beibei

（School of Material Science & Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212013）

Abstract Nano-material is an emerging interdisciplinary， involving a number of areas materials， physics， chemistry， biology and so on. Emerge and flourish nanotechnology nano-technology and new materials， and on the "nano-materials" teaching activities proposed new requirements. In this paper， the characteristics of the course， with its own teaching experience， mainly from three aspects determine the arrangement of teaching content， select teaching methods and evaluation mechanisms conducted to explore the system in order to achieve good teaching， students of the scientific spirit and ability to innovate.

Key words nano-materials; course design; teaching methods; evaluation mechanism

1990年7月在美國巴爾的摩召開了第一屆納米科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議，正式把納米材料作為材料科學(xué)的一個(gè)新分支公布于世，從而納米材料科學(xué)作為一個(gè)相對比較獨(dú)立的學(xué)科誕生。①本文結(jié)合納米材料課程的特點(diǎn)、重要性以及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，擬從課程教學(xué)內(nèi)容的安排、教學(xué)方法的選取以及評價(jià)機(jī)制的確定三個(gè)方面對高等院校材料類專業(yè)本科生進(jìn)行納米材料課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

1 課程特點(diǎn)概述

相比于其它發(fā)展相對成熟的課程，納米材料是一門前瞻性、創(chuàng)新性、專業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，涉及物理、化學(xué)、材料、生物、能源等領(lǐng)域，具有涵蓋范圍廣、知識點(diǎn)復(fù)雜、概念抽象以及知識更新快的特點(diǎn)。②傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式不能滿足課程的教學(xué)要求，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段也不能很好地滿足納米材料課程的教學(xué)要求。比如在教材選擇方面，由于納米材料是一門交叉學(xué)科，涵蓋的領(lǐng)域眾多，再加上知識更新速度快，教材的更新速度跟不上知識點(diǎn)內(nèi)容的更新速度，所以采用單一的教材、沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)方法講授納米材料這門課程很難達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)。因此，根據(jù)該課程特點(diǎn)，合理地安排教學(xué)內(nèi)容，恰當(dāng)?shù)剡x擇教學(xué)模式和評價(jià)機(jī)制，對于完成納米材料課程教學(xué)目標(biāo)具有重要意義。

2 教學(xué)內(nèi)容的安排

納米材料課程涵蓋了納米科技的整個(gè)領(lǐng)域，它的內(nèi)容多、范圍廣、更新快等特點(diǎn)，且需要在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)將整個(gè)納米材料領(lǐng)域講授給學(xué)生，這就需要教學(xué)內(nèi)容條理清晰，重點(diǎn)突出，邏輯性強(qiáng)，同時(shí)要結(jié)合納米材料最新研究進(jìn)展，以點(diǎn)帶面，合理優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。因此，筆者從廣度和深度的統(tǒng)一、基礎(chǔ)與前沿的兼顧、新舊內(nèi)容的銜接等方面考慮，合理安排教學(xué)內(nèi)容。具體如下：（1）納米材料的概念：從納米材料的新奇特性開始，引入納米材料的基本概念、發(fā)展史、分類方法，在內(nèi)容編排上注重引入最新研究成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（2）納米材料的結(jié)構(gòu)和基本效應(yīng)：該部分內(nèi)容是理解納米材料特殊性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是該課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)。在講述過程中，結(jié)合納米材料應(yīng)用實(shí)例（如：納米二氧化鈦光催化特性的原因及相關(guān)應(yīng)用等），加深學(xué)生對納米材料特性的理解和掌握。（3）納米材料的制備方法及表征手段：納米材料的制備方法主要有：氣相法、液相法和固相法。氣相法中重點(diǎn)講述物理氣相法和化學(xué)氣相法的原理及特點(diǎn)。液相法中重點(diǎn)講述共沉淀法、水熱法、溶膠―凝膠法的原理及應(yīng)用條件等。在固相法中重點(diǎn)講述機(jī)械粉碎法和固相反應(yīng)法的特點(diǎn)。納米材料的主要分析測試手段包括：掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡、激光粒度儀等，重點(diǎn)講述測試儀器的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍，讓學(xué)生掌握納米材料的分析表征的主要方法。（4）納米材料的理化特性及應(yīng)用領(lǐng)域：回憶前面納米材料結(jié)構(gòu)和基本效應(yīng)的學(xué)習(xí)，引出納米材料的理化特性，以微觀結(jié)構(gòu)―特殊效應(yīng)―特殊功能―應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樗悸罚箤W(xué)生認(rèn)識納米材料的重要性，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生深入思考，進(jìn)而深入掌握納米材料的理化特性。（5）納米材料最新研究進(jìn)展：根據(jù)納米材料的最新研究動(dòng)態(tài)，讓學(xué)生了解國際最新研究熱點(diǎn)。

3 教學(xué)方法的選取

（1）多種教學(xué)方法和手段相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣。“學(xué)起于思，思起于疑”，通過巧妙設(shè)疑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。如在講述納米材料基本理論知識時(shí)，可以從生活中一些常見現(xiàn)象啟發(fā)學(xué)生思考：出淤泥而不染的荷葉為什么具有自清潔功能？美麗的紫銅在尺寸小到一定程度為什么會(huì)變?yōu)楹谏客ㄟ^這種情景設(shè)置啟發(fā)學(xué)生思考，尋求答案，對于其中的難點(diǎn)再予以解釋。另外，針對納米材料課程內(nèi)容多，涉及范圍廣的特點(diǎn)，利用多媒體集圖、文、聲、像等于一體的優(yōu)點(diǎn)，將大量的課程內(nèi)容以豐富多彩的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。（2）加強(qiáng)師生交流，建立以“學(xué)生為主體”的教學(xué)模式。結(jié)合課程內(nèi)容，將學(xué)生分為多個(gè)小組。學(xué)生根據(jù)課程要求以及興趣，自主查閱文獻(xiàn)資料，通過PPT形式與大家進(jìn)行課堂交流。在此基礎(chǔ)上，針對學(xué)生遇到的疑點(diǎn)、難點(diǎn)，加以詳細(xì)講解。這種充分發(fā)揮學(xué)生主體的教學(xué)模式可以有效地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)及探索能力。（3）科研工作與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，提高學(xué)生綜合能力。科研工作與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，使學(xué)生參與一定科研項(xiàng)目，是一個(gè)雙贏舉措。對于學(xué)生來講，不僅可以加深課堂上對于納米材料理論知識的學(xué)習(xí)，同時(shí)可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力等。③筆者把自己科研工作中納米二氧化鈦納米球、納米管等的掃描電子顯微鏡圖片通過多媒體形式與學(xué)生分享。通過帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，參與納米二氧化鈦的制備、表征以及光催化性能研究，讓學(xué)生了解影響二氧化鈦形貌的因素、光催化特性的原理以及掃描電子顯微鏡的原理和方法，熟悉電鏡樣品的制樣過程和方法，為學(xué)生今后從事納米材料方面的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

4 評價(jià)機(jī)制的確定

本課程的考核方式和成績評定具體如下：（1）考核方式：讓學(xué)生查閱資料、做PPT，介紹納米材料制備、性能及相關(guān)應(yīng)用，在PPT匯報(bào)的同時(shí)，撰寫綜述。（2）成績評定：平時(shí)成績（出勤情況及上課表現(xiàn)）占20%，學(xué)生做PPT及演講情況占40%，綜述占40%。這種靈活的考核評價(jià)模式可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，以不同于閉卷考試的形式檢驗(yàn)學(xué)生對納米材料相關(guān)知識的掌握情況，同時(shí)使學(xué)生了解納米科技前沿，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

5 結(jié)束語

納米科學(xué)技術(shù)作為科學(xué)技術(shù)的重要分支，它的發(fā)展必然推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。而納米材料是納米科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，對納米材料的學(xué)習(xí)，是適應(yīng)未來社會(huì)對材料專業(yè)人才的需要。本文結(jié)合納米材料課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容的安排，到教學(xué)方法的選取和評價(jià)體制的確定三方面對高等院校材料類本科專業(yè)進(jìn)行納米材料課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討。實(shí)踐證明，這些方法和模式有助于加強(qiáng)師生交流，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用，使學(xué)生不僅掌握納米材料相關(guān)知識，并能運(yùn)用相關(guān)知識分析、解決問題，提高學(xué)生的綜合能力。

注釋

① 陳敬中.納米材料科學(xué)導(dǎo)論[M].高等教育出版社，2006.

篇8

關(guān)鍵詞：高分子材料；阻燃技術(shù)；無機(jī)阻燃劑；鹵系阻燃劑

1高分子材料的阻燃機(jī)理

高分子材料能夠進(jìn)行阻燃是存在一定機(jī)理的，主要是由于破壞了高分子材料的結(jié)構(gòu)和成分，然后形成了新的保護(hù)膜，才能夠阻止材料燃燒。一般的阻燃原理可以從兩個(gè)方面來考慮，分別是隔離氧氣和降低溫度。隔離氧氣一般采用凝聚相阻燃機(jī)理，這種材料在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生阻燃的細(xì)小分子，能夠中斷燃燒等鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使得材料的熱分解溫度升高，并且在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生水蒸氣，同時(shí)阻燃高分子材料中也存在著大量的氫氧元素，與空氣接觸后會(huì)產(chǎn)生水霧覆蓋在材料的表面，這樣便能隔離與空氣的接觸，達(dá)到阻燃的效果。經(jīng)過吸熱產(chǎn)生的水霧也能夠降低材料表面的溫度，還能夠堵塞材料內(nèi)部的孔隙，使材料形成一個(gè)密閉的環(huán)境，再次隔離與空氣的接觸。凝聚相在阻燃的過程中存在4中阻燃的模式，材料在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生惰性氣體，能夠延緩材料的燃燒；在材料燃燒的過程中還會(huì)產(chǎn)生一些多碳?xì)饪祝_(dá)到阻燃的效果；在反應(yīng)的過程中還會(huì)吸收大量的熱量，通過降低表面溫度的方法來達(dá)到阻燃的效果；還有一些無機(jī)分子，這類分子的比熱容較大，在燃燒的時(shí)候分子之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使分子發(fā)生變化以達(dá)到阻燃的效果。這幾種反應(yīng)在機(jī)理中大致相同，但是在阻燃反應(yīng)中的機(jī)理還有很多，所以還是很難給高分子阻燃體系進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的劃分。

2高分子材料阻燃劑的類別

2.1無機(jī)阻燃劑

無機(jī)阻燃劑主要是對無機(jī)化合物進(jìn)行加熱，分解得到的水蒸氣或者其他保護(hù)膜來隔斷材料與空氣的接觸，降低燃燒溫度來達(dá)到降溫的效果。同時(shí)無機(jī)阻燃劑也能過在燃燒的過程中產(chǎn)生水分，當(dāng)環(huán)境溫度比較高，水分會(huì)吸收熱量變成水蒸氣，降低環(huán)境的溫度達(dá)到阻燃的效果。另外一種是通過阻燃材料形成一種保護(hù)膜，比如說三氧化鋁材料在燃燒的過程中，會(huì)在材料表面形成一層細(xì)致的氧化物薄膜，隔斷與空氣的接觸。通常的無機(jī)阻燃材料化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，也不會(huì)產(chǎn)生對環(huán)境和人體有害的氣體，所以常用來作防火阻燃劑。

2.2鹵系阻燃劑

在元素周期表中，鹵系元素所組成的化合物都具有非常優(yōu)秀的阻燃效果。比如說氟利昂這種鹵系化合物就比較容易揮發(fā)，但是會(huì)破壞臭氧層，分別在這種物質(zhì)中添加氯元素和氟元素，然后通過一定的方法對其沸點(diǎn)進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)添加氟元素的材料沸點(diǎn)明顯低于添加氯元素的材料。當(dāng)化合物中含有3個(gè)氯分子時(shí)，材料的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是61.2℃；當(dāng)化合物中含有3個(gè)氟分子時(shí)，材料的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是-128℃。通常含氯化合物所形成的阻燃劑材料都會(huì)有很好的阻燃效果，這種阻燃劑化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，并且和許多高分子材料都有很好的相容性，所以不會(huì)對反應(yīng)產(chǎn)生太大的影響。一般的，含溴元素的阻燃化合物的穩(wěn)定性介于氯和碘元素所形成的阻燃化合物之間，也具有很好的阻燃效果。

2.3磷系阻燃劑

磷系阻燃劑一般有紅磷、白磷、磷酸氫二銨以及亞磷酸酯的化合物等，這一類化合物在燃燒的過程中都會(huì)形成一層碳膜，這個(gè)膜除了能夠降低材料的溫度以外，還能與空氣隔絕，達(dá)到更好的阻燃效果。然后就是紅磷和白磷的混合也能達(dá)到很好的阻燃效果。紅磷在燃燒的過程中會(huì)發(fā)出藍(lán)色的火焰，放出白煙；白磷的燃燒效果與紅磷很像，不同的是生成的產(chǎn)物是五氧化二磷，這兩種磷在制備次磷酸阻燃劑中都能夠夠顯著提高與液態(tài)水的混合比例。次磷酸的化學(xué)式是H3PO2，分子量為60，次磷酸與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)，能夠產(chǎn)生磷酸氫和氫氣等非助燃?xì)怏w，所以也會(huì)達(dá)到阻燃的效果。對于磷含量在磷系阻燃劑中的含量，在次磷酸中磷含量比例在35%，在亞磷酸中的比例在27%，這兩種配比才會(huì)使阻燃劑達(dá)到最好的阻燃效果。

3高分子材料阻燃技術(shù)的發(fā)展

3.1納米技術(shù)

近些年來科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，納米技術(shù)也開始應(yīng)用到高分子材料的阻燃技術(shù)當(dāng)中，日本就曾經(jīng)研發(fā)出一種具有優(yōu)異阻燃性能的納米硅酸鹽粘土材料。這種材料在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生一種抑制劑，這種物質(zhì)會(huì)改變材料的結(jié)構(gòu)，讓材料內(nèi)部發(fā)生變化。材料的分子直徑在0.4-0.5mm之間，在燃燒的過程中產(chǎn)生的凝聚產(chǎn)物能夠堵塞氣孔，達(dá)到與空氣隔斷的效果。同時(shí)這種材料也能夠延緩物質(zhì)燃燒時(shí)的熱量釋放，保證在一定的時(shí)間內(nèi)所散發(fā)的熱值最小。

3.2接枝和交聯(lián)改性技術(shù)

接枝和交聯(lián)改性也能夠制備一系列的阻燃材料，主要通過光敏技術(shù)或化學(xué)接枝的方法將多種無機(jī)化合物聚合形成共聚物。共聚物在燃燒的過程中能夠產(chǎn)生一種無機(jī)絕緣層，這種絕緣層能夠有效的吸收易燃物質(zhì)的高分子，通過減少易燃物質(zhì)來達(dá)到阻燃的效果。

3.3膨脹技術(shù)

膨脹技術(shù)一般都會(huì)使用發(fā)泡劑作為阻燃物質(zhì)，這種技術(shù)做成的阻燃材料一般有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：無排煙量、無毒氣、無滴落等。以往的工藝手段在處理阻燃時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生出大量對人體有害的氣體，比如說四溴苯酚在作阻燃材料時(shí)就會(huì)放出很多有毒氣體，不但對環(huán)境有害，對人體也有著巨大的傷害。無滴落則主要體現(xiàn)在阻燃劑不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性液體，防止材料發(fā)生局部腐蝕。

4結(jié)語

通過本篇對于高分子材料阻燃技術(shù)的分析，使得對于該技術(shù)有了更深的了解。這種材料不但能夠?qū)τ谖镔|(zhì)燃燒有著很好的阻燃效果，并且還不會(huì)對環(huán)境有害，對人體產(chǎn)生危害。

參考文獻(xiàn)： 

[1]歐育湘，陳宇，王莜梅.阻燃高分子材料[M].國防工業(yè)出版社，2001. 

[2]李學(xué)鋒，陳緒煌.氫氧化鋁阻燃劑在高分子材料中的應(yīng)用[J].中國塑料，1999（6）：80-85. 

篇9

讓癌癥治療不再簡單粗暴

4000年以來，我們對癌癥的恐懼從來不曾消失，因?yàn)樗馕吨谋M頭和痛苦的治療。

癌癥已經(jīng)成為人類健康的頭號殺手。目前，我國每年有超過150萬人死于癌癥，每5位死者中，便有1人死于癌癥。大約在公元前2500年，人類第一次有了關(guān)于癌癥的記錄。4000年以來，我們對癌癥的恐懼從來不曾消失，因?yàn)樗馕吨谋M頭和痛苦的治療。

標(biāo)準(zhǔn)的癌癥治療手段過于簡單粗暴

雖然，良好的生活習(xí)慣能夠預(yù)防與慢性感染和煙草相關(guān)的癌癥，但是衰老與衰老所累積的基因突變等致癌因素卻不可避免。積極的預(yù)防并不能夠解決所有問題，總有一些人會(huì)不幸患癌。更糟糕的是，患者和他們的家屬不僅要忍受疾病的痛苦，還需要忍受治療之苦。

現(xiàn)今，手術(shù)、化療、放療是癌癥治療的三駕馬車，它們有效，但是過于簡單粗暴。不論是用刀切、用放射線燒，還是用藥物毒死癌細(xì)胞，我們的健康細(xì)胞都會(huì)跟著遭殃，或者有癌細(xì)胞成為漏網(wǎng)之魚。這些療法就像是一個(gè)盲人拿著機(jī)關(guān)槍亂掃一通，不分?jǐn)澄摇５搅税┌Y晚期，即使患者忍受了這些痛苦的治療，也收效甚微。

智慧型的癌癥療法將成為疾病的終結(jié)者

難道就沒有更智慧的癌癥治療方法嗎？隨著科技的進(jìn)步，和醫(yī)學(xué)工作者持之以恒的努力，RNA干擾技術(shù)、納米技術(shù)、微生物技術(shù)、免疫療法等新方法將更加精確、高效、持久地抗擊癌癥。RNA干擾技術(shù)能夠讓利于癌癥生長的基因失去作用，納米技術(shù)可以減少藥物的毒副作用和增強(qiáng)藥效，微生物技術(shù)可以讓病毒和細(xì)菌成為我們的抗癌雇傭兵，而免疫療法則使我們的免疫系統(tǒng)全面清除癌細(xì)胞。

利用這些新技術(shù)開發(fā)的藥物有的已經(jīng)用于臨床，例如，用免疫細(xì)胞制作的癌癥治療疫苗Provenge已經(jīng)上市，用于治療晚期前列腺癌，能夠延長患者的生命。還有更多的新式抗癌藥物正在臨床試驗(yàn)階段，例如治療肝癌的RNA干擾藥物和治療多種實(shí)體腫瘤的靶向性納米藥物。

當(dāng)然，有時(shí)候可能結(jié)果并不符合研究者們的設(shè)想，但是，他們堅(jiān)信，這些智慧型藥物才是癌癥的終結(jié)者。隨著微生物、納米和遺傳工程學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及我們對于不同種類癌癥和自身免疫系統(tǒng)了解的增多，難關(guān)將被一一攻克，癌癥也將變得不再可怕。

未來戰(zhàn)士1

納米技術(shù)——讓藥物瞄準(zhǔn)癌細(xì)胞

如果說，化療藥物可能因?yàn)楦鞣N原因讓健康細(xì)胞“躺著也中槍”，那么納米技術(shù)就是來幫助它們更精準(zhǔn)地“殺敵”。

納米技術(shù)，讓“毒藥”起死回生

納米是計(jì)量長度的單位，所以它本身并不能夠治療癌癥，但是納米級的分子卻能夠解決許多抗癌藥物的問題。藥物可能傷害健康細(xì)胞，也可能在到達(dá)目標(biāo)細(xì)胞之前便被吸收，而納米材料卻可以解決這些問題。納米技術(shù)可以讓RNA干擾等新抗癌技術(shù)真正運(yùn)用到臨床中去，也可以讓許多早已因?yàn)槎靖弊饔帽淮蛉肜鋵m的抗癌藥物“起死回生”。

讓藥物能更好地滲入腫瘤血管

大多數(shù)的化療藥物都是通過殺死快速增殖的細(xì)胞來抑制癌癥，可是除了癌細(xì)胞以外，我們的皮膚、腸道和免疫系統(tǒng)中還存在許多快速增殖的健康細(xì)胞。在化療過程中，這些健康細(xì)胞經(jīng)常“躺著也中槍”。有時(shí)為了保護(hù)快速增殖的健康細(xì)胞，只能降低化療劑量，但這樣一來，癌細(xì)胞又得到了喘息的機(jī)會(huì)。相比普通血管，納米級的藥物更容易滲入腫瘤血管，因此，藥物將在腫瘤處聚集，放過其他血管。把化療藥物跟納米技術(shù)相結(jié)合，就是為了集中火力，把所有子彈送進(jìn)敵人的胸膛，避免自己人受傷。

給納米藥物加上更精確的導(dǎo)航系統(tǒng)

納米級的藥物“路過”腫瘤血管時(shí)，會(huì)滲入其中，但是并不會(huì)主動(dòng)尋找腫瘤。于是，只是制作納米級的藥物并不能夠滿足藥物研發(fā)者們對抗癌藥物的要求，他們還希望給這些藥物加上一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)。把能夠“找到”癌癥蛋白質(zhì)的抗體附著到納米級的藥物上，藥物就會(huì)直接找到癌癥，這種藥物被稱作靶向性納米藥物。由于幾乎所有的靶向性納米藥物都能夠不被浪費(fèi)地到達(dá)腫瘤處，因此，即使是很低的劑量，也可以發(fā)揮很好的作用。

舊藥裝上新補(bǔ)丁：用量更少，效果更好

第一類能夠達(dá)到臨床評估的靶向性納米藥物是BIND公司的新藥DTXL-TNP。其中的DTXL為FDA（美國食品與藥物管理局）早已批準(zhǔn)的傳統(tǒng)化療藥物多紫杉醇，而TNP就如同它的補(bǔ)丁，讓它效果更好，用量更少。

第一步：制作補(bǔ)丁 根據(jù)大小、載藥量、釋藥特性等的不同，研究者從100多種納米微粒中選出了最佳的一種，然后再將前列腺癌特異膜抗原的抗體附著于上。因?yàn)檫@些抗原存在于前列腺癌細(xì)胞和大多數(shù)非前列腺實(shí)體腫瘤的新生血管上，所以帶有其抗體的納米微粒能夠迅速找到腫瘤。這種名為靶向性聚合納米微粒（TNP）的細(xì)微分子將填補(bǔ)傳統(tǒng)化療藥物不分?jǐn)澄业穆┒础?/p>

第二步：安裝補(bǔ)丁 接著，研發(fā)者把傳統(tǒng)的化療藥物注入到靶向性聚合納米微粒中，藥物便會(huì)被微粒精確地帶到腫瘤處。微粒的釋藥特性能夠讓血液中的藥物濃度長久保持較高水平，延長藥效。在小鼠試驗(yàn)中，這種新藥的血液循環(huán)半衰期可達(dá)到約20個(gè)小時(shí)之久。藥物不僅能更長時(shí)間地發(fā)揮作用，在肝臟的聚集量也大幅度降低，變得更加安全。

第三步：成果測試 與傳統(tǒng)化療藥物相比，給藥后12 個(gè)小時(shí)中，納米藥物在小鼠腫瘤處的聚集明顯增多。給藥24小時(shí)后，納米藥物在小鼠血液中的濃度一直維持在傳統(tǒng)化療藥物的100倍，藥物的生物學(xué)效應(yīng)得到明顯改善。而最初的臨床試驗(yàn)也表明，相比使用常規(guī)劑量的傳統(tǒng)化療藥物，晚期實(shí)體腫瘤患者在使用了更低劑量的納米藥物后，腫瘤有了更明顯的萎縮。簡單地說，納米微粒的運(yùn)輸，讓藥物使用達(dá)到了劑量更少，效果更好的目的。

未來戰(zhàn)士2

RNA干擾技術(shù)——關(guān)掉癌癥基因

只是殺死癌細(xì)胞，它們還會(huì)長出來，可是如果關(guān)掉了癌癥基因，那么便一勞永逸了。就好像廁所漏水了，你不能只舀水，必須得關(guān)掉水龍頭，不然，水永遠(yuǎn)都舀不干。RNA干擾技術(shù)就是關(guān)掉癌癥基因的希望所在。

RNA干擾=讓癌癥基因不致病

給矮牽牛花注入了催生紅色素的基因后，花朵理應(yīng)變得更鮮紅，結(jié)果卻是，花瓣褪成了白色。后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種奇怪的現(xiàn)象是因?yàn)榘珷颗；ㄗ陨淼腞NA干擾現(xiàn)象讓催生紅色素的基因沉默了。這是因?yàn)椋珼NA是攜帶著蛋白質(zhì)編碼的基因，而mRNA是DNA和蛋白質(zhì)之間傳遞編碼信息的“中間人”，如果mRNA擾了，那對應(yīng)的基因就失去了作用。如果我們能夠讓癌癥的基因沉默，那么即使你擁有癌癥基因，也不會(huì)患癌癥。

怎樣利用RNA干擾治病

許多生物，尤其是低等生物，都是依靠RNA干擾來抵抗病毒的入侵，例如，植物、蠕蟲和果蠅體內(nèi)都存在這種原始的RNA級別抗病毒機(jī)制。但是，包括人類在內(nèi)的脊椎動(dòng)物體內(nèi)卻沒有這種抗病毒機(jī)制。現(xiàn)在，在人類身上，研究者們希望運(yùn)用RNA干擾技術(shù)使特定的基因沉默，例如讓可導(dǎo)致膽固醇升高、病毒感染、內(nèi)分泌紊亂的基因沉默，從而達(dá)到治療疾病的目的。

讓基因沉默的具體工作是由小干擾片段完成的，它們會(huì)截殺傳遞基因信號的mRNA，讓相應(yīng)的蛋白質(zhì)無法合成。小干擾片段只截殺與其堿基配對的mRNA，所以具有特異性，這是抗癌藥物夢寐以求的。把針對癌癥基因的小干擾片段注入癌癥患者體內(nèi)，他們的癌癥基因就會(huì)保持沉默，癌癥也就會(huì)停止生長。健康mRNA的堿基與這些小干擾片段并不符，因此不會(huì)受到影響。但是，想要讓小干擾片段截殺正確的mRNA，就必須先知道這個(gè)mRNA參與合成哪一種蛋白質(zhì)。

資料庫：小干擾片段是什么

小干擾片段是RNA干擾的一個(gè)中間產(chǎn)物。1998年美國科學(xué)家安德魯·法爾和克雷格·梅洛發(fā)現(xiàn)， RNA的編碼鏈被稱作“正義”鏈，與之互補(bǔ)的RNA鏈被稱作“反義”鏈。一正一反兩條RNA鏈集合在一起形成了雙鏈RNA。蛋白質(zhì)復(fù)合體Dicer附著其上后，會(huì)將其切割成許多小干擾片段，即siRNA。然后，蛋白質(zhì)復(fù)合體RISC會(huì)再與這些片段結(jié)合，清除其中一條RNA鏈，剩余的一條成為探測mRNA（信使RNA）分子的探針。當(dāng)一條mRNA分子與RISC復(fù)合體上的RN段通過堿基配對的形式結(jié)合時(shí)，該mRNA分子便會(huì)被剪切并降解，其對應(yīng)的基因也就沉默了。這一現(xiàn)象被稱為RNA干擾。

以致病蛋白質(zhì)為線索制藥

以生物技術(shù)公司Alnylam治療感染肝癌的RNA干擾藥物ALN-VSP為例，藥物研發(fā)者把癌細(xì)胞大量制造的兩種蛋白質(zhì)作為線索。第一種蛋白質(zhì)能幫助腫瘤血管的新生，用于向癌細(xì)胞運(yùn)輸血液，第二種蛋白質(zhì)則能夠讓癌細(xì)胞加速生長。于是，針對這兩種蛋白質(zhì)，研發(fā)者設(shè)計(jì)出了截殺其mRNA的小干擾片段，然后將這些小干擾片段注入患者體內(nèi)。這些小干擾片段與負(fù)責(zé)生產(chǎn)兩種致病蛋白質(zhì)的mRNA配對，然后將它們分解掉，這樣就切斷了致病蛋白質(zhì)的生產(chǎn)鏈，從而抑制了癌癥的生長。

納米材料讓藥物安全到達(dá)敵營

但小干擾片段也有缺點(diǎn)，在自然的RNA干擾過程中，它們很快就會(huì)降解，于是在治療癌癥時(shí)，如何才能保證它們“安全”到達(dá)腫瘤處是一個(gè)問題。制造出特定的小干擾片段后，還必須有能夠保護(hù)它們的“運(yùn)輸工具”，以免它們“出師未捷身先死”。因此，藥物研發(fā)者又設(shè)計(jì)了一種脂質(zhì)的納米材料，它只能夠被肝臟吸收。把小干擾片段藏到這種脂質(zhì)納米微粒中，它們在到達(dá)肝臟以前都能夠保持完整，而到達(dá)肝臟后，納米材料被吸收，小干擾片段便會(huì)出來阻斷癌癥基因發(fā)出的信號。小干擾片段如果是士兵，那么納米材料就是把士兵安全運(yùn)輸?shù)綌碃I的坦克。

斷掉腫瘤生長的后路

在首次臨床試驗(yàn)中，化療失敗的19名肝癌患者服用了ALN-VSP數(shù)周內(nèi)，藥物便開始阻止致病蛋白質(zhì)的生成，使病情有了明顯好轉(zhuǎn)。核磁共振成像顯示，患者體內(nèi)腫瘤62%的血流被切斷了。腫瘤無法獲得養(yǎng)分，只能停止生長。今年Alnylam公司與中美合資的世方藥業(yè)有限公司結(jié)成合作伙伴，將在中國共同開發(fā)這種納米藥物，用于治療包括原發(fā)性肝癌的各類肝癌。

Bruce Sullenger是美國杜克大學(xué)一位研究RNA干擾的分子生物學(xué)家，他說：“我們現(xiàn)在已經(jīng)可以利用RNA干擾使2萬個(gè)基因沉默，剩下的工作就是如何制造出載體讓RNA干擾能夠準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)細(xì)胞。”除了ALN-VSP以外，還有很多其他RNA干擾藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，希望在不久的將來，RNA干擾藥物能夠成為“包治百病”的靈丹妙藥。

現(xiàn)在處于臨床試驗(yàn)階段的RNA干擾藥物

未來戰(zhàn)士3

微生物改造——化敵為友，共同抗癌

敵人的敵人便是朋友，這個(gè)原則也同樣適用于癌癥治療。病毒和細(xì)菌原本是我們的敵人，可是，如果讓它們感染和殺死癌癥細(xì)胞，那么它們便成為我們抗癌的雇傭兵。

讓病毒成為我們的抗癌雇傭兵

病毒的天性是侵占我們的細(xì)胞，然后在其中繁殖，直到細(xì)胞死亡，再去侵占更多的細(xì)胞。如果我們能夠操作病毒，使其只攻擊癌細(xì)胞，那么病毒便不再可怕，它們將成為我們對付癌癥的重要戰(zhàn)略伙伴。這個(gè)想法并不新鮮，早在20世紀(jì)50年代便有人希望利用病毒的破壞力來對付癌癥。各式各樣的病毒被注入患者的腫瘤中，但有時(shí)候病毒感染會(huì)迅速蔓延開，并且導(dǎo)致致命的后果。以毒攻毒有可能變成玩火自焚。

而如今，利用基因技術(shù)改造病毒，可以讓它們只感染腫瘤細(xì)胞，還能讓它們在腫瘤細(xì)胞中的繁殖更加瘋狂，最終能夠把腫瘤“吞噬”干凈。現(xiàn)在，至少有10 個(gè)種類的病毒在接受基因改造后被用于癌癥治療的研究，而BioVex公司的OncoVEX GM-CSF可能是目前為止效果最好的這類藥物。GM-CSF是英文“粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子”的首字母縮寫，這是一種強(qiáng)勁的免疫化學(xué)物質(zhì)，能夠刺激免疫系統(tǒng)辨別和攻擊癌細(xì)胞。基因被改造后的皰疹病毒再“帶上”這種免疫化學(xué)物質(zhì)，就變成了能夠治療癌癥的病毒。這種治療性病毒通過兩種方式起作用：第一，直接入侵癌細(xì)胞，并在其中繁殖和殺死宿主癌細(xì)胞；第二，告訴身體制造更多能刺激免疫系統(tǒng)抗癌的化學(xué)物質(zhì)。這種雙管齊下的治療性病毒，可用于治療黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌等多種癌癥。

在臨床試驗(yàn)中，已發(fā)生轉(zhuǎn)移的50位黑色素瘤患者中，有8位患者的腫瘤完全消失了，而且療效持續(xù)時(shí)間長。對于存活率極低的晚期黑色素瘤患者來說，這是一個(gè)天大的好消息。另外，據(jù)參與試驗(yàn)的患者反映，這種以病毒為載體的藥物所帶來的副作用和不適感要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于干擾素（干擾素常用于癌癥治療中，毒副反應(yīng)較為明顯）。現(xiàn)在，這種治療性病毒已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)的第3階段，也許在不久的將來便能夠造福更多的患者。

拔掉艾滋病病毒的毒牙

全球的免疫學(xué)家都在積極尋找更多適合抗癌的病毒，美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究者便看中了艾滋病病毒強(qiáng)大的感染能力。首先，他們通過基因改造去掉了艾滋病病毒的致病能力，使其成為缺陷型病毒。然后，他們把缺陷型病毒的基因插入人體免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞中，這樣T細(xì)胞便會(huì)如同艾滋病病毒一樣瘋狂地攻擊癌細(xì)胞和大量繁殖。3位接受這種實(shí)驗(yàn)性的病毒療法的血癌患者中，有2位患者痊愈，1位患者病情得到控制。而在此前，化療已經(jīng)對這3位患者不再產(chǎn)生作用，而且他們也沒有接受骨髓移植的機(jī)會(huì)。可以說是艾滋病病毒救了這些血癌患者一命。

尋找天生的癌癥捕殺者

除了利用基因改造后的病毒去殺死癌細(xì)胞，研究者們還在尋找天生就只殺死癌細(xì)胞的病毒。Neotropix公司的抗癌藥物NTX-010所選用的病毒，天然就只感染和殺死癌細(xì)胞，不需要基因改造。藥物注射入患者體內(nèi)后，病毒會(huì)有選擇性地感染和殺死神經(jīng)內(nèi)分泌癌細(xì)胞。在臨床試驗(yàn)中，一些走投無路的小細(xì)胞肺癌（神經(jīng)內(nèi)分泌癌的一種，惡性程度較高）患者的病情得到了不錯(cuò)的控制。不過，這種治療性病毒并不能殲滅所有的癌細(xì)胞，它們殺死癌細(xì)胞的速度與癌細(xì)胞生長的速度達(dá)成了一個(gè)平衡。腫瘤雖然不會(huì)縮小，可會(huì)停止長大，患者的生命也將得到延長。以病毒為載體的抗癌藥物研究還只是一個(gè)開始，還有很多以病毒為載體的藥物正在動(dòng)物試驗(yàn)階段。

細(xì)菌打起癌癥包圍戰(zhàn)

說起病毒便不能忘記另外一種寄生在我們體內(nèi)的微生物——細(xì)菌。許多菌株，包括沙門氏菌和大腸桿菌，都傾向于寄宿在腫瘤中，因?yàn)樵谘鯕庀∩俚哪[瘤中心，這些細(xì)菌能夠躲過人體免疫系統(tǒng)對它們的追捕，還能夠以癌細(xì)胞的代謝產(chǎn)物為食。接受過基因改造的細(xì)菌能夠按照我們的要求釋放毒素或者在指定的地點(diǎn)完成其他任務(wù)。

這與病毒療法十分相似。不過，相比改造病毒，細(xì)菌更容易大量培養(yǎng)，而且在基因改造的過程中也更容易控制。更好的是，細(xì)菌還會(huì)作用于被病毒忽略掉的腫瘤基質(zhì)細(xì)胞，它們本身不是癌細(xì)胞，但是卻會(huì)支持癌細(xì)胞的生長。腫瘤的80%都是由這些基質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成的。所以，細(xì)菌療法不僅能夠直指敵人的大本營，還能包圍敵人。

給益生菌裝上抗癌武器

2010年，愛爾蘭庫克癌癥研究中心的主要研究人員Tangney改造了一種無害的腸道細(xì)菌，短雙歧桿菌的基因用于追蹤小鼠的皮下腫瘤。結(jié)果顯示，即使是口服，這種抗癌細(xì)菌也可以通過胃腸道，最終到達(dá)腫瘤處，并在其中繁殖，其效果與靜脈注射的給藥方式幾乎相同。在給藥2周后，細(xì)菌仍然在小鼠的腫瘤處工作，而且小鼠在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中都沒有因?yàn)榧?xì)菌感染而患病。

以無害的益生菌作為載體，插入“報(bào)道基因”，醫(yī)生便能通過這些細(xì)菌找到患者體內(nèi)容易被忽略的癌細(xì)胞；插入“治療基因”，則可以用這些細(xì)菌來殺死癌細(xì)胞。不過，由于細(xì)菌療法是比病毒療法更新的技術(shù)，還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，所以沒有相關(guān)的臨床試驗(yàn)案例。

未來戰(zhàn)士4

免疫療法——啟動(dòng)我們天生的抗癌引擎

我們的免疫系統(tǒng)在面對癌癥的時(shí)候并不是束手就擒的，它們也會(huì)反抗，只不過大多數(shù)時(shí)候都失敗了。有一些幸運(yùn)的患者發(fā)現(xiàn)，自己的腫瘤自然消失了，這其實(shí)是自身免疫系統(tǒng)在對抗癌癥的戰(zhàn)役中迎來了遲到的爆發(fā)。癌癥的免疫療法就是要讓我們的免疫系統(tǒng)重新加入戰(zhàn)爭，并最終贏得勝利。

免疫系統(tǒng)讓腫瘤不治而愈

免疫療法的概念誕生于19世紀(jì)80年代，這都得益于美國紐約紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心的一位外科醫(yī)生——Coley。他發(fā)現(xiàn)在抗生素發(fā)明以前，癌癥患者在切除腫瘤后并不容易復(fù)發(fā)，而在抗生素發(fā)明以后，切除腫瘤后，患者的癌癥反而變得容易復(fù)發(fā)了。另外，一些腫瘤自然消失的患者，都幾乎有過急性感染的經(jīng)歷，有的人患過麻疹，有的人患過流感，還有的人患過瘧疾。把這些綜合起來思考，Coley懷疑，是感染讓患者的免疫系統(tǒng)在對付病毒或者細(xì)菌的時(shí)候也順便清除掉了癌細(xì)胞。因此抗生素雖然讓癌癥患者避免了手術(shù)后受到感染，但是也讓其失去了清理癌細(xì)胞的機(jī)會(huì)。

在18世紀(jì)，一些外科手術(shù)醫(yī)生也注意到了感染就像是某種原始的“免疫療法”，可以清除手術(shù)所遺漏的癌細(xì)胞。因此，他們會(huì)故意不做好消毒工作，有的甚至?xí)竽懙貙懠不蛘呙范静《咀⑷氚┌Y患者體內(nèi)。有時(shí)候，這種原始的“免疫療法”真的能夠成功。不過醫(yī)療發(fā)展到Coley的時(shí)代，故意感染患者顯然是不可行的，但仍然有一些意外受到感染的患者，他們的腫瘤會(huì)自行消失。Coley告訴紐約醫(yī)學(xué)院，如果感染能夠清除腫瘤，那么類似的人為操作應(yīng)該也能夠達(dá)到相同的目的。

鏈球菌刺激免疫系統(tǒng)抗癌

鏈球菌是一種能夠引起扁桃體炎等感染性疾病的細(xì)菌，但是又不如梅毒或者結(jié)核桿菌那樣致命。在1981年5月，Coley給一位自愿的腫瘤患者在腫瘤處直接注射了鏈球菌。這位患者的頸部和扁桃體都長有腫瘤，之前的手術(shù)后，腫瘤復(fù)發(fā)并且生長迅速。Coley為他治療的前兩個(gè)月，他幾乎每天都注射鏈球菌，而腫瘤真的萎縮了。到了8月，Coley停止了注射，腫瘤再次開始生長。于是，Coley又給患者注射了一種更為強(qiáng)勁的鏈球菌，這次患者開始高燒，但兩周后，其頸部的腫瘤完全消失了。兩年后，這位患者頸部的腫瘤仍然沒有復(fù)發(fā)，扁桃體的腫瘤雖然沒有消失，但也沒有繼續(xù)長大。

之后，Coley開始用這個(gè)方法治療其他患者。其中一位患者的腫瘤遲遲無法消失，直到Coley給他注射了另外一種能引起他發(fā)燒的鏈球菌。接著的24小時(shí)中，Coley眼睜睜地看著腫瘤一點(diǎn)點(diǎn)地消失了。似乎發(fā)燒是讓這個(gè)療法發(fā)揮作用的核心所在。但有的時(shí)候，即使天天注射也無法讓患者發(fā)燒，可還有時(shí)候，一次注射便讓患者的感染情況一發(fā)不可收拾。因此，他制造了一種混合死鏈球菌和黏質(zhì)沙雷氏菌的注射液，并稱其為Coley毒素。這種藥物會(huì)造成患者高燒，但是卻不會(huì)引起真正的感染。Coley強(qiáng)調(diào)，重要的并不是細(xì)菌的種類，而是要保證注射液能夠注射到腫瘤的深處，而且必須引起患者發(fā)燒，這樣持續(xù)幾周甚至幾個(gè)月，腫瘤便能夠萎縮甚至消失。

免疫療法研究仍在繼續(xù)

我們在“發(fā)燒”的時(shí)候，免疫系統(tǒng)的工作效率最高，這個(gè)時(shí)候身體會(huì)制造更多的免疫細(xì)胞，而且這些免疫細(xì)胞的活動(dòng)范圍廣、攻擊能力強(qiáng)。越來越多的研究顯示，一個(gè)人受到感染并且發(fā)燒的次數(shù)越多，他患某些種類癌癥的幾率便越小。可以說，發(fā)燒是我們天生抵御疾病的引擎。Coley就是靠著刺激身體發(fā)燒成功治愈了許多患者，甚至是一些腫瘤已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者。

但是，Coley也遇到了很多困難，例如，如何才能夠調(diào)配出適合每一位患者的細(xì)菌注射液，還有如何讓免疫系統(tǒng)保持“亢奮”。1936年，Coley去世后，他的Coley毒素也逐漸被更容易預(yù)測效果的放療和化療取代。但是，對于免疫療法的研究并沒有因此而停止。

在免疫療法沉寂了一段時(shí)間后，研究者們又開始重新研究如何利用我們天生的防御機(jī)制來對抗癌癥。不同于Coley的是，現(xiàn)在隨著對免疫系統(tǒng)的了解的加深，科學(xué)家們更清楚地了解到抗原、抗體、免疫細(xì)胞在我們身體防御機(jī)制中所扮演的角色，因此能夠更加精確地去操控免疫細(xì)胞。再結(jié)合最先進(jìn)的生物技術(shù)，他們可以通過各種方法讓免疫細(xì)胞去攻擊癌細(xì)胞，包括給患者注射癌癥抗原、培育更多免疫細(xì)胞、改造免疫細(xì)胞的基因等等。

“疫苗”是免疫系統(tǒng)的抗癌啟動(dòng)按鈕

把病毒抗原或者滅活的病毒注入患者體內(nèi)，患者便會(huì)產(chǎn)生抗體，其免疫系統(tǒng)就能夠識別和清除病毒，這就是疫苗的作用。現(xiàn)在，科學(xué)家們希望像對付細(xì)菌和病毒一樣來對付癌細(xì)胞。最簡單的方法是使用抗原疫苗：給患者注入癌細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)（即抗原），或者帶有抗原的已死癌細(xì)胞，刺激患者的免疫系統(tǒng)自動(dòng)識別和殺死癌細(xì)胞。如果說，免疫系統(tǒng)清除掉身體內(nèi)的癌細(xì)胞是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，那么疫苗就是啟動(dòng)按鈕，一旦觸動(dòng)，免疫細(xì)胞便開始奮力殺敵。

讓免疫系統(tǒng)不停工作——DNA疫苗

設(shè)想是美好的，但現(xiàn)實(shí)是殘酷的。在過去的幾十年里，數(shù)百名患者于臨床試驗(yàn)中接種了治療癌癥的抗原疫苗，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)更是不計(jì)其數(shù)，但都以失敗告終。總結(jié)一下原因，如下：第一，腫瘤會(huì)對免疫系統(tǒng)發(fā)出一種撤退的信號；第二，大多數(shù)患者的免疫系統(tǒng)因?yàn)榉暖熞呀?jīng)脆弱不堪；第三，免疫系統(tǒng)要?dú)⑺腊┘?xì)胞必須同時(shí)依靠免疫細(xì)胞和抗體，但抗原疫苗雖然善于誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體，可卻不善于刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫細(xì)胞，然而，最終要真正殺死癌細(xì)胞卻得靠免疫細(xì)胞。在困難重重的環(huán)境中，抗原疫苗剛開始還能起到一些作用，但等免疫系統(tǒng)適應(yīng)了之后，就會(huì)停止工作。

現(xiàn)在，英國南開普敦大學(xué)的研究者改變了思路，尋找其他辦法來激活免疫系統(tǒng)。他們不再給患者直接注射抗原，而是把負(fù)責(zé)制造抗原的DNA放入一種載體中，制成DNA疫苗。一旦這種DNA疫苗注射入患者的手臂肌肉中，那里的肌肉細(xì)胞便會(huì)遵循新的基因指示，開始源源不斷地產(chǎn)生抗原，直到它到達(dá)細(xì)胞的表面。

以往，直接注射抗原后，抗原會(huì)在血管中隨波逐流，或者只是依附于已死的癌細(xì)胞上，很難真正刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫細(xì)胞。而現(xiàn)在注射了DNA疫苗，細(xì)胞產(chǎn)生的抗原依附于細(xì)胞的表面，只有這樣的抗原才能達(dá)到刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫細(xì)胞的目的。DNA疫苗的另外一個(gè)好處是，由于細(xì)胞會(huì)持續(xù)不斷地產(chǎn)生抗原，所以免疫系統(tǒng)會(huì)一直得到刺激，對癌癥的追擊便不會(huì)停止。目前，已有幾種DNA疫苗在進(jìn)行小規(guī)模的臨床試驗(yàn)。

給T細(xì)胞找個(gè)幫手——樹突狀細(xì)胞疫苗

樹突狀細(xì)胞是一種特殊的免疫細(xì)胞，它能幫助免疫系統(tǒng)辨別癌細(xì)胞，還能將癌細(xì)胞分解為帶有抗原的小碎片，讓免疫系統(tǒng)中的T細(xì)胞更容易找到并且清除這些癌細(xì)胞片段。總的來說，樹突狀細(xì)胞的工作就是為了方便免疫系統(tǒng)識別和殺死癌細(xì)胞，但其數(shù)量非常稀少。

研究者先從患者的血液中獲取免疫細(xì)胞，然后在實(shí)驗(yàn)室中讓這些免疫細(xì)胞暴露于癌細(xì)胞或者癌癥抗原中，接著再用一些化學(xué)物質(zhì)讓免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)變成樹突狀細(xì)胞，并讓樹突狀細(xì)胞大量增殖。最后，樹突狀細(xì)胞被注射回患者體內(nèi)，并刺激免疫系統(tǒng)對身體內(nèi)的癌細(xì)胞做出反應(yīng)，誘導(dǎo)T細(xì)胞將癌細(xì)胞殺死。這種把免疫細(xì)胞植回患者體內(nèi)的做法叫過繼性免疫療法。

因?yàn)闃渫粻罴?xì)胞疫苗是一種自體同源的疫苗（即利用患者自身的免疫細(xì)胞制作疫苗），所以每一個(gè)患者的疫苗都是“私人定制”，無法批量生產(chǎn)，是疫苗中的奢侈品。美國Dendreon公司研發(fā)的Provenge疫苗便屬于治療晚期前列腺癌的樹突狀細(xì)胞疫苗，也是FDA首個(gè)批準(zhǔn)用于治療腫瘤的疫苗。這種疫苗治療一個(gè)病人的開支高達(dá)9.3萬美元，療法為一個(gè)月內(nèi)注射三次，平均能夠?yàn)榛颊哐娱L4個(gè)月的壽命。

訓(xùn)練癌癥殺手——T細(xì)胞疫苗

樹突狀細(xì)胞畢竟不能直接殺死癌細(xì)胞，因此有研發(fā)者直接培育能殺死癌細(xì)胞的T細(xì)胞。研究者從患者切除下來的腫瘤中獲取T細(xì)胞，培育后再注射回患者體內(nèi)，也屬于“私人定制”類的疫苗。如果再結(jié)合放療與去除免疫抑制細(xì)胞，T細(xì)胞疫苗甚至能治愈晚期黑色素瘤，而在此之前，醫(yī)生們面對這種癌癥幾乎都無力回天。美國國家癌癥研究所（NCI）的Steven Rosenberg醫(yī)生，在美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）附屬臨床研究中心進(jìn)行了T細(xì)胞疫苗的臨床試驗(yàn)。結(jié)果顯示，在接受治療的93位晚期黑色素瘤患者中，有20人的腫瘤完全消失，而且其中19人在5年后都沒有復(fù)發(fā)。總共52位患者的腫瘤有了明顯萎縮。

但科學(xué)家們并不滿足于現(xiàn)在的結(jié)果，他們已經(jīng)開始著手給患者的T細(xì)胞做基因改造，將能夠識別癌癥的基因插入T細(xì)胞中，使T細(xì)胞更有效地攻擊癌細(xì)胞。隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們將可能通過基因改造，制造出各種全新的細(xì)胞類型，而將免疫療法與遺傳工程相結(jié)合是現(xiàn)今最前沿的研究。少數(shù)與大學(xué)掛鉤的醫(yī)療中心已對一些絕癥患者進(jìn)行了相關(guān)的臨床試驗(yàn)，而部分患者的情況顯示，這可能成為癌癥的真正終結(jié)者。

盤點(diǎn)2012癌癥研究十大突破

1殺死癌癥干細(xì)胞的藥物

據(jù)《細(xì)胞》雜志報(bào)道，一個(gè)癌癥干細(xì)胞研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)ick Bhatia博士發(fā)現(xiàn)，甲硫噠嗪（一種抗癌藥物）可以在不損傷正常干細(xì)胞的前提下，殺死誘發(fā)白血病的癌癥干細(xì)胞。這是一項(xiàng)重大的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榘┌Y干細(xì)胞可以持續(xù)分化，進(jìn)而發(fā)展為癌癥，并且它也是導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)的一個(gè)常見原因。

2破解致死乳腺癌的基因

三陰性乳腺癌是一種特殊類型的乳腺癌，死亡率高，患者的雌激素受體、孕激素受體和人表皮生長因子受體均成陰性，并且尚無針對性的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。但Vanderbilt-Ingram癌癥中心的研究人員破解了關(guān)于三陰性乳腺癌的基因，發(fā)現(xiàn)其患者的許多基因都發(fā)生了變化，例如MYC、MCL1和JAK2發(fā)生了基因擴(kuò)增，而PI3K基因卻發(fā)生了突變。了解有關(guān)于三陰性乳腺癌的基因異常，有利于疾病的診斷，以及研發(fā)出更有針對性和個(gè)性化的療法。

3提高罕見胰腺癌患者存活率

胰腺癌的死亡率極高，但加拿大國家癌癥研究所一個(gè)臨床研究小組發(fā)現(xiàn)，一種較為罕見的胰腺癌——壺腹周圍癌，如果治療得當(dāng)，患者的壽命將會(huì)延長。壺腹周圍癌患者在接受了手術(shù)切除腫瘤后，繼續(xù)進(jìn)行氟尿嘧啶或者吉西他濱的化療，那么存活率將會(huì)明顯提高。

4維生素D或可抑制癌癥生長

加拿大安大略癌癥研究所的John White博士及其研究小組，對一種名叫cMYC（寡核苷酸）的蛋白質(zhì)進(jìn)行了研究，至少50%的癌癥患者體內(nèi)這種蛋白質(zhì)的含量會(huì)升高。研究發(fā)現(xiàn)，維生素D可以阻斷cMYC的生成。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對未來研究和了解維生素D在阻斷癌癥生長過程中的作用有重大意義。

5兒童惡性腦癌新療法

隨母細(xì)胞瘤是一種兒童后顱惡性膠質(zhì)瘤。在此之前，我們認(rèn)為所有的隨母細(xì)胞瘤都一樣，采用的也是同一種標(biāo)準(zhǔn)治療方法，但許多患兒因此接受了過度治療。加拿大多倫多病童醫(yī)院的Taylor醫(yī)生帶領(lǐng)一個(gè)國際研究小組發(fā)現(xiàn)，隨母細(xì)胞瘤有四個(gè)分型，情況也有輕有重。如果能夠在治療患兒以前先確認(rèn)到底是哪一種分型，那么治療將更有針對性，也避免了對于病情較輕的患兒過度使用放療。放療可能帶來長期的副作用，包括損害患兒的大腦結(jié)構(gòu)。

6天然海綿可以預(yù)防癌癥導(dǎo)致的肌肉萎縮

肌肉萎縮，也叫作惡病質(zhì)，是由癌癥引起肌肉或體重減少的一種疾病。癌癥死亡者中，大約30%是死于肌肉萎縮。加拿大麥吉爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在蒙特利爾發(fā)現(xiàn)，在小鼠實(shí)驗(yàn)中，一種源自于海綿的天然產(chǎn)品可以有效預(yù)防肌肉萎縮。該研究首次為肌肉萎縮患者提供了一個(gè)潛在的治療方法。

7甲氟奎抗癌大有前景

急性骨髓性白血病是一種血液和骨髓癌癥，如果治療不及時(shí)，可能會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的后果。加拿大麥吉爾大學(xué)的Aaron Schimmer博士以及他的同事對多種藥物進(jìn)行了檢測，希望確定其中是否有藥物可以攻擊急性骨髓性白血病細(xì)胞。最終研究發(fā)現(xiàn)，甲氟奎，一種常用于治療瘧疾的藥物，可以導(dǎo)致急性骨髓性白血病細(xì)胞破裂。

8只化療對霍奇金淋巴瘤更好

加拿大國家癌癥研究所的另一個(gè)臨床試驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)，局限期的霍奇金淋巴瘤患者如果只接受化療，比接受化療并接受放療的患者活的時(shí)間更長。化療聯(lián)合放療一直都是對付癌癥的有利武器，此前，90%的霍奇金淋巴瘤患者都同時(shí)接受達(dá)卡巴嗪化療和次全淋巴結(jié)照射放療，但實(shí)際上，這種雙管齊下的療法可能讓患者更快走向死亡。

9罕見癌癥的智能療法

加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的Torsten Nielsen博士及其團(tuán)隊(duì)，日前揭示了基因突變與蛋白質(zhì)相互作用引發(fā)癌癥的過程。這種基因變體可以引起一種罕見但是致命的癌癥（滑膜肉瘤）的增生。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過藥物或者基因抑制劑能夠阻止這些致病蛋白質(zhì)的生成，從而殺死腫瘤細(xì)胞。

篇10

核酸適體是一種通過結(jié)合蛋白質(zhì)、離子、核酸、細(xì)胞等目標(biāo)分子,并借助配位系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)(SELEX)經(jīng)體外篩選的人工合成膚分子。適配體不僅具有分子量小、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),故被稱為“化學(xué)抗體”,常常被化學(xué)工作者用于分子識別和靶標(biāo)物檢測研究的重要工具,從而為生物分析方法和設(shè)計(jì)傳感器提供了新的思路。核酸適體還可以形成發(fā)夾、凸環(huán)、假結(jié)等穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。在分子識別時(shí),通過目標(biāo)分析物的誘導(dǎo),單鏈核酸適體常常會(huì)形成或是折疊成特殊的二級結(jié)構(gòu)。單位點(diǎn)結(jié)合和雙位點(diǎn)結(jié)合兩種是最常見的適體與靶體之間的相互作用。根據(jù)研究,一旦適配體的結(jié)構(gòu)稍有差異,則可能會(huì)導(dǎo)致靶分子與其結(jié)合的阻礙。而這些特點(diǎn)有助于高靈敏、高選擇性和快速高通量的靶標(biāo)分子的分析檢測,逐漸成為了分析化學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。目前研究人員僅僅只是核酸適體的新分析方法(電化學(xué)法、熒光、比色法、壓電和SPR)。

2壓電生物傳感器

壓電生物傳感器是通過使壓電晶體表面產(chǎn)生微小的壓力變化,引起振動(dòng)頻率的改變而制成的傳感器。這種方法不僅充分利用壓電石英晶體對表面電極區(qū)附著質(zhì)量的敏感性,同時(shí)還結(jié)合了生物功能分子抗原和抗體之間的選擇特異性。其組成部分為:壓電晶體、振蕩電路、差頻電路、頻率計(jì)數(shù)器及計(jì)算機(jī)等部分。壓電晶體通常具有9MHz的諧振頻率。而這種晶體大多是使用石英晶體按照AT方式進(jìn)行切割形成的。振蕩電路通常會(huì)有兩個(gè)設(shè)置,一個(gè)是晶體檢測振蕩電路,而一個(gè)是晶體參比振蕩電路。所謂參比電路就是指為了減少或消除一些溫度、氣壓、粘度等的誤差影響。通常可以用頻率計(jì)數(shù)器來改變壓電晶體的諧振頻率和頻率的改變,隨后在有計(jì)算機(jī)對其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。壓電生物傳感器因其不僅具有裝置簡單,而且其高靈敏度、快響應(yīng)速度以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測等優(yōu)點(diǎn)而得到人們的廣泛關(guān)注。而人們研究的熱點(diǎn)正是壓電免疫傳感器和壓電基因傳感器。其中壓電免疫傳感器常常是用于檢測微生物、免疫球蛋白等蛋白物質(zhì)、生物小分子等。壓電免疫分析技術(shù)和流動(dòng)注射分析技術(shù)兩者的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜品的分析,進(jìn)行連續(xù)檢測。壓電免疫傳感器常常被用于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究,從而直接檢測生物的反應(yīng)過程。隨著液相壓電傳感技術(shù)的逐漸成熟,盡管壓電基因傳感器的研究還剛剛起步,但目前已經(jīng)可以用于表面雜交過程的動(dòng)力學(xué)研究,為基因?qū)W的優(yōu)化提供了重要的依據(jù)。