納米技術的特點范文
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篇1
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）19-0140-02
一、《納米技術的基礎和應用》課程的現狀
納米技術的發展依靠的是人才的發展，納米科技人才是納米技術發展的根本保證。我國一直以來十分重視對納米科技方面人才的培養?！秶壹{米科技發展綱要（2001―2010年）》中明確地提出：要從學校的教育抓起，要重視納米科技的相關學科建設，擇優設立有關于納米科技的專業，同時在物理、化學、生物、機械、電子學、計算機科學等專業內部，設置有關納米科技的新課程，重視和保障我國納米科技的可持續發展。目前，納米技術的相關教學工作十分活躍，國內許多高校都開設了與納米技術相關的公共選修課或者專業選修課。在材料類本科專業中，開設有“納米材料與技術”、“納米材料”課程，這是當前材料科學領域中重要的專業課程。為彌補專業課程的不足和提供學生自主學習的機會，不少高校還在化學工程與工藝、應用化學、制藥工程等專業中開設了“納米科技導論”選修課程，受到學生的普遍歡迎。
為了讓對納米科技有興趣的學生了解和認識納米科技的基本知識、基本概念、基本方法及其應用，我們在桂林電子科技大學大學一年級新生中開設了“納米技術的基礎和應用”通識教育選修課程。這門選修課程推出后，立即受到了廣大學生的歡迎，選修本門課的學生人數達到了200人，且仍有相當部分的學生由于受到選課人數的限制未能選上這門課程。實踐表明，學生選修“納米技術的基礎和應用”課程的興趣主要源于對新興納米科技知識的求知欲望。目前，在我國的高等院校開設的納米技術相關課程中，大部分是偏向納米材料的內容，這些納米材料類課程一般是作為高年級專業主干課或專業選修課開設。這類課程的開設，一般要求選修的學生具有一定的材料、化學、生物等相關專業知識。對于我校大一新生來說，目前的相關教材和教學內容顯然過于深奧。在教學實踐過程中，經常有學生發出這樣的疑問：“納米技術這門課這么深奧，我們該如何學呢？以后工作中能用到嗎？”
綜上所述，我們必須對“納米技術的基礎和應用”這門課程的教學內容、教學模式和教學方法等進行改革。根據教育部“關于推進高等教育面向新世紀教學內容和課程體系改革計劃實施工作的若干意見”的指示精神，結合辦學定位和人才培養目標，面向大一新生這類特殊的教學對象，本文在《納米技術的基礎和應用》課程中探索了一條切實有效的教學改革之路。
二、新的教學模式和方法在《納米技術的基礎和應用》課程中的應用
（一）教學模式改革的目的
在“納米技術的基礎和應用”課程教學中，結合該課程理論和實踐性強的特點，對教學過程中教學要求、教學內容、教學方法、教材建設和考核方法等多個環節進行改革，推動“納米技術的基礎和應用”課程的建設，為將來從事與納米科技研究及產業相關工作的本科生提供必要的知識準備，以便能快速進入相關領域，滿足社會之需求。并力圖培養學生的科學思維和創新能力，為培養高層次、綜合性、有創新意識和能力的人才奠定基礎。
（二）新的教學模式和方法
1.編制新的講義。目前可供高校教師上課選擇的有關納米技術的相關教材較少，且絕大部分是專業性較強的專業教材。在以往的教學實踐中，使用類似的教材，大一學生常常感到接受起來比較困難，影響了教學效果和學生的積極性。因此，有必要針對大一新生，查閱國內外大量與本課程相關的資料，旁征博引，編寫納米技術的相關講義。該講義既要比較全面地介紹納米技術的相關基本概念、理論和應用，又要把握專業深度，體現出專業性和科普性的結合。主要包括：納米技術概述、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡、納米材料、納米生物與醫學技術、納米機械、納米電子學等內容。納米科技的研究對象涉及諸多領域，它的基礎研究問題又與應用密不可分。對于大一新生，在有限的學時內，不可能把納米技術的方方面面都做個系統講授，比較可行的做法是將本學科領域最近發生的重要事件納入講義，并將這些事件產生的巨大影響加以闡述，讓學生真切感受到知識的實用性與社會效應，提高學生的學習積極性，這就對教師的專業綜合素質提出了較高的要求。結合大一新生專業基礎知識較弱同時對前沿科技比較感興趣的特點，我們在現有教材的基礎上編制了新的講義，注重趣味性、通俗性、易懂性，提高了對學生的吸引力。
2.CAI課件研制?！凹{米技術的基礎和應用”課程涵蓋面較廣、信息量教大，單一的板書教學手段不易滿足該課程的教學需要。將現代化多媒體技術應用于課堂教學，利用視聽說等手段向學生提供聲、像、圖、文等綜合信息，有利于學生集中注意力。納米技術的許多知識是微觀領域的，單靠語言和文字描述，學生難以理解。通過多媒體技術進行動畫模擬，可以使微觀知識宏觀化，變抽象為具體。因此，必須系統開發研制“納米技術的基礎和應用”課程CAI課件，該課件以科學研究前沿課題形式體現納米技術領域的最新研究成果，尤其是國內外高校和公司中納米技術應用的具體實例，激發學生的學習和研究熱情。
在新的講義基礎上，為了達到好的教學效果，我們研制了高質量的CAI課件。對于納米尺度相關問題的研究，采用圖像、視頻、動畫等形式，這就比單純的文字說明更加具有感染力，也更利于學生接受，有利于調動學生的學習積極性。
3.依托科研項目，實現多種教學手段。目前，依托多媒體等現代化的教學設備，已經實現了板書向PPT教學的轉化，但在教學內容上，比較偏重理論，教學手段和教學方法比較單一?！都{米技術的基礎和應用》課程對于大一新生來說，屬于內容比較陌生，概念抽象，較難理解的課程。如果還是采用傳統的課堂教學手段，往往使學生產生畏難情緒，影響課堂效果。針對這種情況，我們采取了依托科研項目，將教材內容和科研項目中相關聯的內容聯系起來，實現兩者的有機結合。具體表現為：在教學內容上，首先講解基本的知識點和相關概念，用淺顯易懂的語言表達出來，讓學生容易接受，接著引入科研項目中相關的例子，將課堂講解的內容在科研項目中的應用進行闡述，便于學生有更切實的直觀體驗;在教具的準備上，如果條件允許，將科研項目中相關的原理樣機、視頻、圖像等在課堂上進行展示，和教學內容相結合，可以引起學生極大的興趣和參與感。例如，在《納米技術的基礎和應用》課程中，通過展示微流控芯片的原理樣機，啟發學生思考芯片的設計和加工流程。通過展示膠囊內窺鏡、納米機器人等最新科研成果，激發學生的科研興趣和學習熱情。另外，通過科研項目，邀請有合作研究的企業技術人員、其他高校合作研究人員等以講座、培訓等形式實現多元化的教學模式，豐富教學方法和教學手段。
4.在教學中發掘出科研前沿新課題。通識教育選修課程的教學目標主要是擴充大學生的知識面，注重知識點的“廣度”而非“深度”，因此，應具備科普性、前沿性、實用性與趣味性的特點要求。與此相對應的教學形式和教學方法上也和其他的課程有所區別。在教學形式上，以專題形式展開教學。針對學生所關注的問題，開設各相關專題，例如納米機器人、生物分子馬達、隱形飛機表面的納米涂層、納米生物芯片等，來充實教學內容。實施討論式、啟發式的教學方法，激發學生的潛能。比如提出問題：“月亮和地球之間的天梯如何實現？”來引出納米材料的獨特優勢;從學生熟悉的例子入手，比如媒體上炒的很熱的納米冰箱、納米保暖內衣等，引出納米技術的真正定義。采用多媒體教學手段，不斷改善教學質量和效果。
納米技術是目前國家大力支持的發展項目，各項科研資金投入較大。所以，如何通過教研相長，將教學研究作為科學研究的創新源，從教學中發掘出科研前沿新課題和新領域，是一個值得深入研究的問題，通過為學生進行科學講座，積極倡導科學精神和創新精神指導學生進行探究性學習，集思廣益，提煉出科研前沿課題，同時挖掘學生創造性思維潛力，提高分析和解決工程問題的能力。
三、總結
通過以上新的教學模式和方法在《納米技術的基礎和應用》課堂教學中的應用，有效地提高了課堂教學效果，達到了預期的教學目的。
參考文獻：
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[3]李素敏，趙玉濤.關于專業選修課《納米材料》課程的思考[J]考試周刊，2011，（27）.
篇2
關鍵詞：納米技術；機械工程；應用；摩擦性能；納米材料
中圖分類號： TU6 文獻標識碼： A 文章編號：
本文對納米技術在實際應用過程中所存在的各種技術問題進行了探討。作為一項重大的科技突破――納米技術的研發已經應用到了社會的各個領域之中，在機械工程中的運用更是成為其核心，表現在很多方面。本文從實例出發，展現納米技術在機械工程領域的運用。
1納米技術的概念
所謂的納米技術就是借用單一的分子、原子制造物質的一種科學技術，納米科學技術將很多現代的先進科學技術作為基礎，并加以改進和升華，成為了現代科學和現代技術組合后的重要產物之一，其中，現代科學主要包括分子生物學、介觀物理、量子力學和混沌物理，現代技術主要包括核分析技術、掃描隧道顯微鏡技術、微電子技術以及計算機技術，納米技術一定會引發起一系列的全新的科學技術革命，并產生新的學科，比如納米機械學、納米材料學以及納米電子學等等。
納米技術也被稱為毫微技術，是對結構尺寸在0.1 nm-100nm范圍之內材料的應用和性質的研究，從始至今的相關研究來看，人們將納米技術分為了二種概念，第一種納米技術的概念就是指分子納米技術，這一概念將組合分子的機器實用化了，因此，我們可以對所有這類的分子進行任意的組合，并且可以將任何種類分子結構進行制造，但是，這一種概念上的納米技術仍然沒有取得很大的進展;第二種概念將納米技術看成了微加工技術的極限，后者主要是從生物角度提出的，納米生物技術中所包含的重要內容已經延伸到了細胞生物計算機開發和DNA分子計算機領域中。
2微型納米軸承
當前形勢下，納米技術不僅僅是一門單一的新型技術或者學科，它被廣泛的應用到了各類學科之中，其中，在機械工程中進行納米技術的應用，已經對機械工程學科技術的變革產生了不可估量的重要作用。納米技術在機械方面的應用乃至是微觀機械技術的產生已經成為了我們這個世紀進行研究的核心的技術，許多國家都在納米技術方面展開了越來越多甚至越來越深的研究，在機械工程方面，納米技術在機械工程中應用主要存在于微型軸承方面。傳統的軸承體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠來進行減少，但是，仍然不能夠將摩擦力進行避免，美國科學家對其行了研究，并且研制出來一種沒有摩擦的微型納米軸承，微型納米軸承主要包括以下兩個特點:
第一，微型，微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發直徑的萬分之一，其應用到機電系統微型的軸承只有1nm，為微型機械的千分之一。
第二，摩擦力極小，如果軸承的體積很小，那么，套在一起，管子之間摩擦力就會將微型軸承弱點暴露出來，在其產生的摩擦力很大的時候，會導致微型軸承無法使用。通常納米軸承與這種微型機械軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。
3 納米技術馬達
新一代的納米技術馬達是由美國一家公司生產，這種微型馬達的體積只有一般電磁馬達體積的二十分之一，它的長度比火柴桿還短很多，但是竟然能夠負載4千克的重量，它的壽命可以達到100多萬次。這種馬達主要是通過運用納米技術制造智能材料來取代傳統的銅線圈以及磁鐵，所以它比傳統的馬達重量更輕、噪音更低，可以說是世界上最輕便、最靜音的馬達，同時成本也比傳統的馬達更加的低。當前這種微型馬達在機械中運用的并不是很多，主要用于汽車的電動車窗，這項研究同時也已經在深圳進行研發和生產。
4納米磁性液體在旋轉軸中的應用
通常情況下，靜態密封都是采用金屬、塑料或者橡膠等材料制作而成的O型環，將其作為密封的元件。在旋轉的條件下，動態密封一直沒有對其問題進行解決，動態密封不能夠在高真空、高速的條件下進行動態的密封。納米技術在很大程度上都對磁性液體在旋轉軸中的運行起到了促進作用。我國的南京大學也已經成功的進行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多種類型磁性液體的制成，電子計算機硬盤處也已經普遍的采用了磁性液體防塵密封，此外，磁性液體也對新型劑的制造起到了一定的促進作用，由此可見，在機械工程中應用納米技術的例子舉不勝舉。以上新興技術的產生，我們能夠很容易的看出納米技術對機械工程的不斷發展起到了深刻的影響。與此同時，與系統的機械工程相比較，由于納米技術的各種優勢才能夠使得機械工程產生了顯著的提升。
4.1納米磁性液體在旋轉軸中應用之尺寸效應
在納米技術領域中，最為顯著的效果之一是將旋轉軸中的傳統尺寸竿位進行了縮小，將其毫米單位轉化成了納米，而納米也就相當于一米的十億分之一，將納米技術應用到機械工程中，可以將機械的體積大大降低，最終促使微型機械這種新型的機械的形成和產生.這種產生并不是傳統的機械單純的在尺度上產生的微小的變化，而是指可以進行成批制作的微傳感器、微能源、微驅動器、集合微結構、信號、控制電路等等處置裝置為一體的微型機電系統的產生，微型機電系統大部分都是將納米技術成果進行了運用。因此，它們已經遠遠的超過了傳統機械的范疇和概念，而是基于現代的科學技術之上，在嶄新的技術線路和思維方式指導之下的重要產物，并且作為整個的納米科技中重要的組成部分。
4.2納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料應用多元化
納米技術使原材料形成了更加微小的形態，其功能更加強大，不僅僅能夠對傳統材料進行一定的改良，同樣能夠使新材料源源不斷的產出。磁性液體密封的技術更加證明了磁性液體能夠被磁場控制這一特性，將納米單位液體置于磁場之內，最終達到密封效果。與此同時。在運用材料中，我們能夠將微量元素融入到基礎的材料之中，以便能夠達到更好的效果。
4.3納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料摩擦性能
納米技術摩擦性能已經成為了其最為顯著的特性之一，在機械工程領域中，各種軸承都會產生摩擦，存在著摩擦性能。自從納米材料出現了以后，各類機械的尺寸和結構都變小了，對于過小的零件，其摩擦力就變得尤其重要，如果其摩擦力相對來說比較大，那么就會造成零件的磨損。但是，納米技術對這個問題進行了克服，現在已經出現的納米材料幾乎處于無摩擦狀態。
5納米技術在機械行業中的發展前景
（1）汽車工業以及機械的滑配原件，例如：滑軌、軸承上應用的納米陶瓷鍍膜能產生磨擦界面，這樣可以大大地減低磨損并且能夠提高負載。
（2） 塑膠流道的低粘應用，例如：拉絲模、套筒以及熱膠道，這樣可有效地減少積料碳化產生的概率。
（3）射出成型時發生的粘模、包封短射、鏡面霧化以及拖痕均具有重要的改善，特別是在滑塊和頂針上所展現出來的干式，這樣更是任何金屬都不能表現出來的優異性。
（4）橡膠、IC 封裝膠和發泡塑料，因為其具有極高的粘著性，所以必須借助大量的脫模劑來協助脫模，但是納米陶瓷的荷葉效應就可大大地減少脫模劑的使用和模具清理時間。
（5）納米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能夠使塑膠在模具內的流動性大大提升，尤其是高精度模具，例如：塑膠鏡片、薄光板、汽車聚光燈罩等一些模具應用后對產品的使用均有顯著的改善。
結論
在本文中，筆者首先闡述了納米技術的概念，然后從微型納米軸承、納米技術馬達及納米磁性液體在旋轉軸中的應用這三個方面對納米技術在機械工程中的應用進行了探討，在進行納米磁性液體在旋轉軸中的應用探析時，筆者主要從納米磁性液體在旋轉軸中應用之尺寸效應、納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料應用多元化以及納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料摩擦性能這三個方面來講行闡述的，最后簡單介紹了一下納米技術在機械行業中的發展前景。
參考文獻：
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[3] 陳飛.淺談納米材料的應用[J]. 中小企業管理與科技(下旬刊). 2009(03)
篇3
納米技術被譽為21世紀的科學，現已成為世界各國研究的熱點領域。它的迅猛發展將在世界范圍內引發一場包括生命科學、信息技術、生態環境技術、能源技術在內的幾乎覆蓋所有工業領域的大革命。
從納米技術的發展來看，激光干涉納米光刻技術、納米加工、納米測量技術，以及納米制造等，都有著不可忽視的地位和作用。原子力顯微鏡（atomic force microscope，簡稱AFM）是納米技術研究中最常用也是最基礎的一個儀器。它是利用微懸臂感受和放大懸臂上探針與受測樣品原子之間的作用力，從而達到檢測的目的，具有原子級的分辨率[1]。
隨著人們對納米技術的深入研究以及對AFM的不斷開發，使原子力顯微鏡不僅僅具有檢測的功能，還可以實現對樣品的“推”、“拉”、“刻劃”、“切割”、“搬運”等功能，增大了AFM的使用范圍。其優勢在于操作過程不受環境影響，既可以在大氣環境下工作，也可以在液相下工作。這對人們在生物醫學等方面的研究工作，帶來了便利。
對于納米技術的基礎教學而言， AFM是學生們感知納米量級，實現簡單操作的最直接的方式之一。因此，本論文針對AFM的特點及納米技術相關教學的知識點，將AFM工作原理及實際掃描、操作后得到的圖片引入到課堂中進行輔助教學，取得了一定的效果，提升了學生們的學習興趣。
一、AFM原理
AFM是將一個對微弱力極敏感的微懸臂的一端固定住，另一端裝有一微小的納米級針尖。當針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息[2]。也就是說，微懸臂的形變是對樣品-針尖相互作用的直接反映。
AFM研究對象可以是有機固體、聚合物以及生物大分子等，其可以在空氣或者液體下對樣品直接進行成像或操作，分辨率很高。因此，AFM被廣泛應用于納米測量及納米加工等技術中。
二、AFM教學實例
針對納米測量所涉及的兩個重要領域：納米長度測量和納米級的表面輪廓測量。列舉了AFM掃描的利用多光束激光干涉光刻制備單晶硅形貌圖。
觀測者不但可以直接看到被測樣品的表面形貌，還可以通過AFM二維圖像形成相應的三維像，從而獲得樣品表面結構的深度，大小以及長度等重要信息參數，如圖2所示。
針對納米操作技術所涉及到的對樣品的“推”、“拉”及“刻劃”等操作，列舉了相關原理圖及AFM的掃描圖像。
通過AFM對原子的操作及樣品形貌的掃描，可以讓學生更為直觀地了解AFM以及納米技術的相關概念及原理。同時，清晰的掃描圖像可以進一步促進學生對納米技術相關教學課程內容的理解和認識。
篇4
納米技術(Nanotechnology)是指在納米尺度下對物質進行制備、研究和工業化，以及利用納米尺度物質進行交叉研究和工業化的一門綜合性的技術體系。
1．納米尺度空間
國際上公認0．1～100nm為納米尺度空間。為研究工作方便，有人把尺寸0．1～1μm視為亞微米體系，尺寸1～100nm劃分納米體系，典型尺寸
納米尺度空間所涉及的物質層次，是既非宏觀又非微觀的相對獨立的中間領域，被人稱之為介觀(mesoscopy)研究領域。
2．納米技術范疇
(1)納米材料與技術：納米材料包括納米微粒與納米固體。納米微粒通常>1nm，需用電子顯微鏡才能看到；納米固體系納米結構材料，尺寸為1―100nm的納米微粒凝聚而成的塊體、薄膜、多層膜和纖維。又分為晶態、準晶態和非晶態三類。
納米材料技術(包括納米相材料技術和納米復合改性技術)是緣于納米顆粒的性能發生了變化，從而使納米材料在力學、磁學、熱學、光學、電學、催化等性能及生物活性方面發生變化，因而被廣泛應用于各種材料領域；醫學上可用于人造骨、人造牙齒等。
(2)納米器件及技術：其一，微型傳感器：利用尖端直徑小到足以插入活細胞內而不嚴重干擾細胞的正常生理過程，以獲取活細胞內足夠的動態信息來反映其功能狀態。這將為臨床相應疾病提供診斷及治療的客觀指標，也為藥理學、細胞工程、蛋白質工程、酶工程等研究提供相應的材料和技術。
其二，微機器人(包括微型機器人與微操作機器人)微型機器人是指外形很小，便于進入微小空間進行可控操作的微型機器。如果機械結構能做到前所未有的微細，再集成高度的智能的話，那么人們將創造出面目全非的機械，建立一門概念全新的學科。
納米技術能為醫學做些什么
1．納米生物學(Nanobiology)研究以納米為尺度，研究(1)細胞內各種細胞器的結構和功能(如線粒體、細胞核)(2)細胞內外之間及生物體的物質、能量和信息交換；(3)生物反應機理：包括修復、復制和調控等方面的生物過程：(4)根據生物學原理，發展分子工程，包括納米生物分子機器人和納米信息處理系統。
2．生物與醫學工程研究
微操作機器人系統可在生物與醫學工程研究中進行顯微注射與顯微切割，這是一項復雜的微操作過程，其精度要求在微米級。目前上述操作基本上由人工在顯微鏡下手動或半自動完成。手工操作效率極低，如微注射產生轉基因家畜的成功率只有5％左右，一個熟練的操作人員一天大約可注射100個受精卵，而培養一名熟練的操作人員要花5年時間。
3．診斷與監測
(1)光學相干層析術(OCT)已于1997年12月24日，由清華大學單原子探測實驗室研制成功，可望1999年進入臨床，被科學家譽為“分子雷達”。
OCT的分辨率可達1個微米級，較CT和核磁共振術的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物體內活細胞的動態成像，觀察活細胞的動態，發現單個細胞病變，且不會像X光、CT、磁共振那樣殺死活細胞。有了如此準確的依據，人們或許有辦法把疾病“扼殺在萌芽狀態中”而不必等到生命的尾聲才被CT與磁共振檢查出癌組織病變。
(2)激光單原子分子探測術：此術同樣具有超高靈敏性，可在含有1000億億(1019)個原子或分子的1CM3氣態物質中，在單個原子分子層次上準確獲取其中一個。按照這一辦法，科學家希望對生物體尤其是人體內生物分子的活動進行探測，以找到影響人類健康的某些答案。通過人的唾液、血液、糞便以及呼出的氣體，及時發現人體中哪怕只有億萬分之一的各種致病或帶病游離分子(或標志體)，相信已不再是一件遙遠的事情。
(3)微小探針技術可向人體內植入，根據不同的診斷和監測目的，可定位于體內的不同部位，也可隨血液在體內運行，隨時將體內的各種生物信息反饋于體外記錄裝置。此項技術有可能成為21世紀醫學界常用的手段。
4．臨床治療
(1)顯微外科術的革命――細胞修復術眾所周知，本世紀器官移植，人工器官技術的發展，曾使得外科從修復外科時代(對病變器官與組織的切除)向替代外科時代(器官移植、人工器官)發展，并有專家預言21世紀醫學仍然是替代外科為主的時代。
(2)定點給藥：利用微型機器人深人體內做到定點給藥，將是21世紀內科疾病治療的革命。①糖尿?。和庠葱匝a充胰島素，需要準確了解體內血糖的變化，且常年肌注，病人極為不便。胰島移植的手術費用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少問題。利用納米藥物存儲器，定點存放在人體胰島部位，根據納米監測器對體內血糖水平的變化情況，自動調控對胰島素的釋放。對此，日本科學家已有初步的研究成果。②腫瘤：腫瘤的放療、化療及外科手術以及器官移植，心血管疾病的現行治療方法，因其功用只是彌補疾病后果或推遲死亡，盡管在大眾傳媒中被視為高技術的同義詞，而實際上耗資巨大，已成為西方醫療危機的主要原因，故被劉易斯?托瑪斯稱為“半拉子”醫療技術。而納米技術正是向類似的“牛拉子”醫療技術挑戰的有力武器，因為利用納米技術制成的“生物導彈”可導向定點給藥，將腫瘤殺滅在萌芽狀態之中。
機遇與對策
1．納米技術在醫學領域內的發展前景
除納米材料在替代醫學中得到廣泛的應用之外，納米器件有可能成為未來保衛人類健康的一支忠實可靠的“衛隊”。(1)納米生物傳感器用于監測、收集、播送體內細胞的健康狀態和病變信息(2)納米藥物存儲器(藥泵) 用于存儲、運輸指定存儲的藥物，并按指定的部位存放，即定點給藥，其體積可達數個微米(3)納米生物導彈直接用于治療各種細胞水平的疾病，對病變組織有親和力，對病變細胞有殺傷力，可特異性地殺滅腫瘤細胞(4)納米細胞修復器用于修復細胞內的各種病變，如線粒體、細胞核的病變(5)納米細胞監督器用于監視免疫細胞、白細胞等細胞正常功能的發揮；(6)納米細胞清掃器：幫助清除體內的代謝廢物以及外界進入體內的有害物質；(7)納米細胞檢疫器：巴西和美國科學家最近發明了世界上最小的“秤”，能夠稱量10-9克的物體，即相當于一個病毒的重量。利用納米“秤”可稱出不同病毒的重量，以發現新的病毒?？啥c于口腔、咽喉、食道、氣管等外界開放的部位，以充當“檢疫”。
2．迎接納米技術的挑戰
篇5
【關鍵詞】納米纖維；納米塑料；納米技術發展
1 引言
目前，我們主要朝著兩個方向來發展納米技術，他們分別是開發新材料，如巴基球以及納米管等等，和運用新科技來減少現在正在使用的材料，例如金屬氧化物的用量等等。一些含有氟聚合物和特種復合材料中已經慢慢運用到了碳納米管，除此以外，鈦白粉和粘土以及SiO2等之中也運用到了納米技術。納米氧化物和材料、納米粘土以及碳納米管市場都是納米材料市場的組成部分。德固薩公司是一家以生產先進的納米氧化鈰、氧化銦以及氧化鋅為名的公司，它在2004年到2008年之間投資在納米研究領域有2500萬美元。密歇根大學目前正在跟比較前沿的巴斯夫公司合作，研究開發納米立方體。這種立方體在中壓時可以吸附氫氣，在釋放壓力時又可以放出氫氣，它是由含有苯和本基因有機體以及氧化鋅分子組合而成的多孔結構。其實，目前已經有多家公司開始從事聚合物納米技術的研究，并且還出產了許多商業化產品。
2 化工中如何運用納米技術
2.1 開發運用碳納米管
運用碳納米管，我們可以制成儲氣能力極強的儲氫材料，然后將它運用于燃料電池等領域。除此外，碳納米管還可以制成具備高強度的碳Z-T-維材料以及將它作為增強填料形成各種復合材料。如果再大氣中制取因，則可以大大地降低費用，這是日本豐橋（Toyohashi）技術科學大學與Futaba公司以及Tokai碳素公司聯合開發研究出來的新方法。如果用200-300A的20V直流電在兩個石墨電極之間，便會產生電弧，在這種情況下，陽極是不斷地消耗的，在4000-10 000K下快速蒸發時候，電弧噴射便產生了。如果將電弧噴射快速急冷，讓它到冷卻板上，我們就可以得到納米碳顆粒了，這種產物越有30%納米管[3]和約70%碳顆粒凝聚體。碳納米管可以用于生產高性能塑料的蓄電池、燃料電池電極材料以及電子元件和增強材料，目前，世界上擁有著最大規模的碳納米管生產裝置的公司就是日本三井化學公司，它的生產能力為120t/d 。美國西南納米技術公司和大陸菲利普斯合作，它們的目標市場之一是應用于塑料參混物，現在正在不斷加快低成本碳納米管的商業化步伐。美國公司zeyo第一次提出了大大提高材料的導電和力學性能，可用于改性聚氨酯的單壁碳納米管和多壁碳納米管添加劑產品。我國的碳納米管技術也是列于世界前位的，目前我國清華南風納米粉體技術產業化啊工程中心的碳納米管批量生產技術在國際上是最高的。
2.2 納米催化劑
根據商務通訊公司的報道，在全球，納米催化劑的市場資金將會越來越多，應用領域也將會越來越大，其包含有煉油和石化行業、化學和醫藥領域、食品加工和環保領域等等。納米的催化性能以及吸附能得到了不斷增強，這是由于納米的表面積不斷增大以及納米微粒粒徑不斷減小的后果，除此之外，正是由于這些獨特的效應，使得一些原來不能反應的能夠進行反應了，而且也使得能反應的反應效率得到提高，有效地控制了反應效率。瑞士技術研究院開發了一種可應用于環氧化反應，并且低費用、高效的納米顆粒二氧化鈦，這就是二氧化硅催化劑。與穿透的環氧化催化劑相比，此種基于相同的材料但產生副產物很少的催化劑能夠大大地提高轉化率。所謂的環氧化物，就是生產表面活性劑、許多聚合物以及醫藥的關鍵中間體。
2.3 納米復合材料
由于納米粒子具備著量子尺寸效應、表面界面效應以及小尺寸效應，這些 效應和聚合物耐腐蝕卻容易加工以及密度小的特點結合以后，就使得他們能夠成為和常規不同的復合材料。它們分別包括了有納米塑料、輪胎納米聚合物、納米功能性纖維等。因為聚合物納米復合材料的快速崛起，所以傳統的塑料產業也出現了新的力量，聚合物復合材料提高了傳統材料的性能，體現了更加優異的綜合性能。除此之外，納米聚合物在輪胎中的運用能夠起到節省能源的作用。意大利Nova—mont公司與別的公司合作，開發出能夠大大減少輪胎滾動阻力的淀粉聚合物。最后，納米技術的進步還使得功能性聚酯等纖維應用了納米材料，得到進步。一些含有納米材料的功能性纖維陸續出現，其中能夠防輻射、變色、抗菌等等功能引起了人們的關注。
2.4 納米材料在石油工業的應用展望
納米材料在油田開發和石油化工方面都得到了應用。為了能夠解決好低參透油田的注水開采的最終采收率低和開采速度慢的問題，我國在實際注入過程中采用了新型降壓注水劑納米聚硅材料。實際證明，這種材料能夠提高低滲透壓注水井的吸水功能。除此之外，又因為納米表面積很大而且表面活性中心也多，所以它也是一種很好的催化材料。如果把一般的鉑、鎳、鐵等金屬催化劑制成納米微粒的話，納米它就可以大大地改善催化效果。
2.5 納米材料
俄羅斯科學家曾經將納米合金粉末和納米銅粉末加到油中，可是使得油的使用壽命延長，而且性能得到十倍以上的提高，降低磨損率。目前，油田現場的油氣井在完井時套管的管扣劑普遍采用的是黃油或是絲扣油，但是這種油經常會出現咬扣的現象，除此之外，這兩種油的減摩效果也不是很理想，所以卸扣和上扣的勞動強度也得到增強。針對套管和油管目前正在使用的絲扣油具有的缺點，根據納米材料低彈性模量以及硬度大的特點，和納米粒子抗磨特征，為了能夠達到減小上卸扣的困難以及避免咬扣或是粘扣的目標，提出了把納米粒子加入在先有絲扣油中作為添加劑的建議。
2.6 存在的問題與發展方向
盡管納米材料有著非常好的發展前景，但是我們也要認識到許多方面到目前為止也是美好的想象或者還處于試驗階段，必須還要解決離實際應用之路上的很多問題。
首先，雖然功能性納米材料的成本算是比較低的，但是目前我們制備工藝還大多處于實驗室階段，所以納米技術發展存在的一個關鍵問題是工業化設備問題。其次，其材料形式也是作為催化劑的納米材料的一個很重要的問題。如果直接用顆粒存于反映體系之中，那我們就必須考慮它的回收難易性和活性再生難以及抗污染性等問題。還有就是在目前的水平中，納米二氧化鈦燈光催化劑的催化效率還處于比較低的水平，因為它僅僅只能利用波長低于400nm的太陽光。最后，納米粒子在基礎油中必須均勻、穩定地分散，這是它作為油添加劑被應用的前提。我們相信這些難題將會隨著納米技術的不斷發張都會慢慢得到解決，納米材料也會在應用中顯示它的無比優越性。
篇6
【關鍵詞】納米技術；食品安全；技術檢測
一、納米技術概述
所謂納米技術(Nanotechnology)是指當令世界人力能控制的最小單位，納米技術其實就是一種用單個原子或分子制造物質的技術。當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農產品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質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。納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之一毫米。納米技術帶動了技術革命。利用納米技術制作的藥物可以阻斷毛細血管，“餓死”癌細胞。如果在衛星上用納米集成器件，衛星將更小，更容易發射。納米技術是多科學綜合，有些目標需要長時間的努力才會實現。納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發展主流，它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更美好。納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況，可讓醫生對癥下藥。納米科學技術是以許多現代先進科學技術為基礎的科學技術，它是現代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學）和現代技術（計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術）結合的產物，納米科學技術又將引發一系列新的科學技術，例如納電子學、納米材科學、納機械學等。激光技術的發展使拉曼光譜技術獲得了長足的進步，而納米科技的迅猛發展使“納米增強拉曼光譜(NERS)”在高靈敏度檢測方面獲得了突破性進展，可達到單分子的檢測水平。陸惠宗博士還在報告中詳細分析了與液相色譜、氣相色譜、質譜、毛細管電泳、ELISA、紅外光譜等常規分析技術相比較，納米增強拉曼光譜在樣品處理、檢測時間、檢測成本、儀器成本、重現性、現場檢測等方面所具有的優點。光納科技還積極與國家質檢總局(AQSIQ)、首都醫科大學等國內單位合作，共同開展了納米增強拉曼光譜在檢驗檢疫、唾液檢測等方面的研究，并取得了很好的效果。
二、納米技術在食品安全快速檢測中的應用
納米技術在食品安全檢測中的運用。納米技術與生物學、電子材料相結合，制備出的新型傳感器件可用于食品快速檢測。目前食品檢測分析一般采用化學分析法(CA)、薄層層析法(TLC)、氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)，但需要繁瑣、耗時的前處理，樣品損失也較大。相對于靈敏度較低的CA和TLC方法，GC、HPLC的靈敏度較高，但操作技術要求高、儀器昂貴，并不適合現場快速測定和普及，而納米材料本身就是非常敏感的化學和生物傳感器，與生物芯片等技術結合，可以使分子檢測更加高效、簡便。納米生物傳感器已應用在微生物檢測、食品檢測和體液代謝物監測等方面。所有用于生物傳感的納米材料或器件的結構都有兩個特點：第一，它們含有針對分析物的特定的識別機制，比如抗體或酶；第二，它們可以從分析物中產生獨特的標志信號，并且這種標志信號可以由納米結構自身產生或者由納米結構固定的分子或含有的分子產生。國人深受地溝油之害，網上流傳最廣大蒜鑒別法——大蒜對于黃曲霉素敏感，如果蒜變紅色就是地溝油，但結果證實大蒜與地溝油沒有聯系，所以大蒜鑒別地溝油的方法并不可行。當然，有的鑒別方法還是有科學依據的，比如有人提出食用油電導率小，而地溝油由于混雜了鹽等各種物質，電導率就高。納米技術的應用，能給我們一個全新的視角。
目前食品檢測分析一般采用化學分析法(CA)、薄層層析法(TLC)、氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)，但需要繁瑣、耗時的前處理，樣品損失也較大。相對于靈敏度較低的CA和TLC方法，GC、HPLC的靈敏度較高，但操作技術要求高、儀器昂貴，并不適合現場快速測定和普及，而以納米金為免疫標記物的檢測技術正彌補了這些技術的缺點，在現代食品分析檢測中的運用也越來越多。
農藥殘留，農藥殘留分析的困難包括：樣品基質背景復雜、前處理過程繁瑣，需要耗費較多的時間、被測成分濃度較低、分析儀器的定性能力受到限制、儀器檢測靈敏度不夠等一系列問題，但使用金標記的快速檢測可以很好的解決以上問題。國內的王朔分別使用納米金免疫層析和納米金滲濾法檢測西維因的殘留，整個檢測過程只需5min，檢測限也分別達到100ug/L和50μg/L。國內的生物技術公司也開發出了成熟的商品化產品，如克百威農殘速測試紙條等。
致病微生物檢測，目前基于金標記的快速檢測研究在致病微生物方面比較多，檢測的種類也比較多。最早Hasan以免疫磁性分離技術為基礎的免疫膠體金技術已成功應用于01群霍亂弧菌(Vibriocholerae)的檢測。國內洪幫興等人研究了以硝酸纖維膜為載體納米金顯色的寡核苷酸芯片技術，為在分子水平快速簡便的鑒別致病菌提供了可能，甚至可以檢出致病菌的耐藥性變異。該芯片技術對大腸埃希氏菌、沙門氏菌、志賀氏菌、霍亂弧菌、副溶血弧菌、變形桿菌、單核細胞增生李斯特菌、蠟樣芽孢桿菌、肉毒梭菌和空腸彎曲菌等10種(屬)具有高靈敏度和特異性，檢出水平可達10CFU/mlt251。殷涌光等在使用集成化手持式Spreeta TM SPR傳感器快速檢測大腸桿菌時，引入膠體金復合抗體作為二次抗體大幅度增加質量，進一步擴大了檢測信號，同時延長膠體金復合抗體與微生物的結合過程，使檢測信號進一步穩定與放大，從而顯著提高了檢測精度，使該傳感器對大腸桿菌的檢測精度由10 6CFU/ml提高到10 1CFU/ml。金免疫滲濾法重要的食源性致病菌之一大腸埃希氏菌0157:H7，目前的檢測通常先以山梨醇麥康凱瓊脂(sMAC)進行初篩，然后用生化和血清學試驗做鑒定，一般需要24-48h，而采用膠體金免疫滲濾法檢測卻非常的簡便，在很短時間即可得到結果。
真菌毒素的檢測。真菌毒素(Mycotoxin)是由真菌(Fungi)產生的具有毒性的二級代謝產物，廣泛存在食品和飼料中，人類若誤食受污染的食品，就會中毒或誘發一定疾病，甚至癌癥。檢測食品中的真菌毒素常用理化方法或生物學方法。但理化法需要較昂貴的儀器設備，操作復雜。而運用免疫技術檢測真菌毒素敏感性高，特異性強，非常適用于食物樣品的檢測。D.J.Chiao等使用金標免疫層析法在10min之內即可檢測50ng/ml的肉毒桿菌毒素B(BoNT/B)，如果使用銀增強則其檢測限可以達到50pg/ml，而且對A、E型肉毒桿菌毒素沒有交叉反應。貉曲霉毒素是曲霉屬和青霉屬產生的一類真菌毒素，其中毒性最大、與人類健康關系最密切、對農作物的污染最重、分布最廣的是赭曲霉素A(OTA)，賴衛華等研制的赭曲霉毒素A快速檢測膠體金試紙條，檢測限達到了10ng/mlt331，遠遠低于目前我國對赭曲霉毒素的限量要求5μg/L。黃曲霉毒素Bz的快速檢測國內也有很多研究，孫秀蘭研制的黃曲霉毒素B，金標免疫試紙條，其最低檢測限達到2.5ng/ml，而且能定性或半定量檢測食品中的黃曲霉毒素B，含量。
三、小結
食品安全與國人健康幸福指數攸關，做好食品安全監測是我們質量技術監督工作人員艱巨而又偉大的圣神使命。采集各方意見是我們日常工作的重點，同時在采納高科技，新技術方面也要做出大膽嘗試，納米技術的實踐應用就是一個很好的實例，同時我們還要不斷探索，不斷挖掘出更多更好的檢測手段，服務于人民，提升自我科研修養。
參考文獻
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篇7
【關鍵詞】納米 電子學 趨勢
隨著納米技術的廣泛運用，已經延伸到社會中的各個領域。目前已經研究出的納米電子技術產品多種多樣，這些納米技術的產品不但性能優良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科學家對于納米電子技術的研究還不夠深入，那么以后的還需要從新型電子元器件以及碳納米管等方向入手進一步研發。
1 納米電子技術的發展現狀
1.1 納米電子材料的應用
現階段納米材料主要有納米半導體材料、納米硅薄膜以及納米硅材料等類型。在這些納米電子材料中，可以說納米硅材料最有發展前景，同時還符合當前社會對于電子技術的實際需求。通過對納米硅材料與其他納米電子材料進行比較后，可以看出納米硅材料具有以下特點：首先，納米硅材料在不斷研發的背景下其成本處于逐漸降低的趨勢，其次，該材料還具有能耗低、準確性高以及不易受外界影響的特點。最后，由于納米硅材料中分子與分子所存在的距離較小，因此可以一定程度的提升納米電子材料的反映速度，最終達到提升工作效率的目標。
1.2 納米電子元件的應用
可以說納米電子元件是以集成元件以及超大規模集成元件為基礎的。其具體研發歷程是在上個世紀50年代美國研究者對集成電路進行研發之后而開始的，然后經過多年的發展后逐漸從中型、大型轉變為超大型的集成電路和特大類型的集成電路。在此背景下，其納米電子元件的尺寸越來越小，現階段的電子元件尺寸在0.1到100nm范圍之內。
1.3 應用于現代醫學領域
特別是在納米技術的不斷發展過程中，其納米電子技術逐漸應用到醫學的領域。可以說在醫學治療的過程中，可以利用納米電子技術的特點在細微部分的檢測與觀察方面。在普通顯微鏡無法觀測的物品可以通過納米電子技術進一步剖析。與此同時，還可以將電化學的信息檢測流程中融入納米傳感器的方式對生化反應進行診斷。同時，在納米電子技術不斷發展的背景下，產生了很多方面的高科技醫學產品，例如伽馬刀、螺旋CT以及MRI等?？梢哉f生物醫學以及電子學的融合對于納米電子技術的發展具有重要的意義，納米電子技術在生物醫學的電子設備集成化具有很大的發展空間，在未來的發展中，可以將納米電子元件的尺寸控制在分子與原子的大小之間，進而就會將微小生物體的研究帶到一個新的領域。
2 納米電子技術的發展趨勢
通過對納米電子技術的發展現狀進行分析后可以看出納米電子技術在未來發展具有很大的空間，對此主要可以從新型電子元器件、石墨烯以及碳納米管等方向入手。
2.1 新型電子元器件
對納米電子技術的當前模式分析后，可以斷定在未來十年內必然會經過飛速發展的歷程。特別是當前市場對于新型電子元器件的需求逐漸增多的背景下，還需要根據實際需求來對新型電子元器件進行擴展與完善。對此，可以從單電子器件、共振隧穿電子器件、納米場效應晶體管、納米尺度MOS器件、分子電子器件、自旋量子器件、單原子開關等新型信息器件的方向入手，在保證了納米電子技術朝著良好的方向發展的同時，還可以延續摩爾定律以及CMOS的研究成果。
2.2 碳納米管
可以說碳納米管是納米電子技術的發展重要方式，碳納米管的本質是一種一維的納米材料，其最大的特點是具有重量輕以及完美六邊形的結構。因此在實際的運用中，碳納米管具有良好的傳熱性能、光學性能、導電性能、力學性能以及儲氫性能等。與此同時，碳納米管在納米電子方面具有重要的作用，并作為現階段晶體管中主要的材料，對此有效的碳納米管可以對集成電路的效率進行提升。
2.3 憶阻器
所謂憶阻器就是就是經過了繼電阻器、電容器以及電感元件發展之后而發展的一種模式。并且憶阻器是模擬信號的方式來對非線性動態納米元件而組成的具有交叉開關模式的納米電子技術。憶阻器的屬性不但與CMOS類似，更主要的是其具有功率低、體積小以及不受外界因素影響的特點，進而在未來的發展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4 石墨烯
同時，石墨烯作為新型的納米材料來說，不但具有超薄的特征，最主要的是其質地還是非常堅硬的。并且在正常狀態下石墨烯電子的傳輸速度要比其他類型的納米電子材料快，正是由于多方面的因素使得對于石墨烯的研究具有重要的意義。石墨烯和其他導體具有很大的區別，進而在碰撞的過程中其能量不會有損失。在對石墨烯的未來進行研究與設想后，根據專家預計在10年后可成功研制性能優異的石墨烯類型的導體材料與晶體管。
2.5 納米生物電子
最后，納米電子技術還可以與生物技術進行有效的融合，也可以認為納米生物電子是以多個領域為核心共同建設的。在對納米電子技術帶入生物領域的過程中，利用納米電子技術的自身特點可以制造出關于納米機器以及附屬的納米生物醫用的材料產品等，進而可以在醫學領域中取得一定的成果，最終達到為人類健康做出巨大貢獻的目標。
3 結束語
總之，在電子科學不斷發展的背景下，其納米電子技術的發展越來越受到國際的重視。通過對納米電子技術的應用現狀進行分析后，可以發現其應用的領域越來越廣泛，也就是說納米電子技術完全融入到我們日常生活當中指日可待。通過采用納米電子技術可以實現一種高效、科學而環保的生物材料、電子晶體管以及醫學設備等，最終達到改善人們的生活現狀的目標，讓人們切切實實地體驗納米時代。
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篇8
【關鍵詞】納米中藥；生物利用度；靶向性；高效低毒
【中國分類號】R283.6【文獻標識碼】A【文章編號】1044-5511（2011）11-0012-01
納米技術是20世紀80年代末期誕生并迅速崛起的新技術，它的基本涵義是在納米尺寸范圍內認識和改造自然，并通過直接操做和組合原子、分子，創造新物質的技術。進入新世紀以來，隨著納米技術迅猛發展，其在醫藥領域的應用范圍不斷擴大。以納米級高分子納米粒（nano- particles，NP）、納米球（nano- spheres，NS）、納米囊（nano- capsules，NC）等為載體，與藥物以一定方式結合在一起后制成的藥物制劑，稱為納米藥物。
納米中藥是指應用納米技術制造的、粒徑小于100 nm 的中藥有效成分、有效部位、原藥及其復方制劑 ［1］。借助納米技術，可增加中藥有效成分的溶出、吸收，提高療效、提高中藥在體內的生物利用度，降低不良反應，同時可實現靶向給藥等目的。
1. 納米中藥的特點
1.1具有緩釋、控釋效應:借助高分子納米粒作載體等技術手段，可實現藥物的緩釋、控釋作用。納米載體技術是用一種納米尺度的分子材料作為載體材料來承載藥物，使藥物吸附或包被在納米載體內，隨著納米載體的降解而使藥物逐步釋放。將中藥和納米載體通過各種方法制成緩釋劑，藥物- 載體復合物通過一定的給藥方式進入體內。藥物通過囊壁瀝濾，滲透和擴散而從納米囊中釋放出來，或者納米粒基質本身的溶蝕使其中的藥物被緩慢釋放出來，可以避免“暴釋效應”。此外，納米載體可以對抗藥物降解酶對藥物的降解，對藥物起著保護作用，增加了藥物
的半衰期，延長了藥物的作用時間。目前，常用的納米載體有納米粒（nano- particles，NP）、納米球（nano- spheres，NS）、納米囊（nano- capsules，NC）、納米乳，納米脂質體等。如雷公藤乙酸乙脂提取物固體納米脂質粒［2］有良好的緩、控釋功能。陳丹等［3］將制得的羥基喜樹堿（HCPT）納米微球與普通劑型組分別進行細胞培養，發現納米微球劑型組48 h時細胞生長抑制率低于普通劑型組，至96 h 時則與HCPT 普通劑型組已無多少差異，說明HCPT 納米微球劑型具有藥物緩釋優點。
1.2 具有很高的生物利用度:中藥經過納米化后比表面積增大，與介質的接觸面積增大，更容易被溶解；其次由于比表面積增大，藥物與給藥部位的接觸面積增大，延長了藥物在體內的滯留時間，藥物的吸收量也顯著增加［4］。并且一般中藥的細胞壁是完整的，其有效成分只有很小的一部分穿透細胞壁被人體吸收利用。另外，有些納米載體具有靶向性，可將所負載的藥物輸送與特定的病變部位，從而大幅度提高藥物的作用效果。采用納米技術加工中藥將有可能使細胞破壁，使更多的中藥有效成分被釋放出來而被人體吸收，從而提高了中藥的生物利用度。王曉波等［5，6］研究發現，納米級雄黃粉體，吸收與傳統雄黃相比，在生物利用度方面具有明顯優勢。
1.3 具有高度的靶向性:中藥的有效部位或復方中藥的提取物中的有效成分很難自動運送到病變部位,缺乏針對性， 從而大幅度降低了其生物利用度，并導致全身毒副作用。藥物顆粒納米化后可以將藥物輸送到身體任何極微細的組織管道及疾病變異的組織細胞中, 因此可大幅度地提高藥物的定位性、時效性和功效, 使疾病能更有效地得到控制和治療。另外，應用脂質體、納米顆粒、膠體溶液、毫微乳等技術［7］將中藥( 主要是有效成分、有效部位或提取物) 運送到人體的病患部位, 可降低某些中藥的副作用, 提高治療效果。制成被動靶向制劑, 實現肝臟靶向給藥、基因輸送、肺部靶向給藥。楊凱等［8］研制了具有頸淋巴結靶向性的葫蘆素BE 聚乳酸納米微粒凍干針劑，通過口腔癌周黏膜下注射后，對頸淋巴結轉移灶具有良好的靶向性作用，提高頸淋巴結轉移灶內藥物濃度，延長了藥物持續作用時間，同時也降低了血和其他器官中藥物濃度［9］。
1.4 種類繁多的劑型: 傳統的中藥制劑劑型簡單、粗糙，服用繁瑣，生物利用度低，不能適應現代社會快速發展的節奏和疾病治療的多種需求。將中藥制成納米微囊，或納米級粉針劑，或將水溶性小及難溶的藥物加工成納米脂質體或納米乳，可提高肌體的吸收率和生物利用度，增強療效，減少毒副作用。采用納米技術，還可將中藥制成高效透皮釋放制劑、口服控釋片、干粉吸入劑、鼻噴霧劑、舌下速溶片及植入型控緩釋制劑等多種劑型。這些新的劑型不但可以滿足不同患者和不同類型疾病治療的需求，而且可以解決使一些物質因自身缺點的成藥的問題。去甲斑蟊素具有較強的抗腫瘤活性，且抑瘤譜廣，但因其不溶于水而限制了其應用。孫銘等［10］以聚乳酸一聚乙醇酸（PLGA）共聚物作為基質材料，去甲斑蟊素納米控釋靜脈制劑，并采用MMT 方法做了體外殺傷癌細胞實驗，證實了PLGA包載去甲斑蟊素的納米級微?？沙晒χ苽潇o脈注射劑型。
1.5 具有高效低毒的特點:傳統中藥的有效部位或復方中藥的提取物中的有效成分很難自動運送到病變部位,缺乏針對性， 從而大幅度降低了其生物利用度，并導致全身毒副作用。藥物顆納米化后可以到達身體任何極微細的組織管道及疾病變異的組織細胞中,大幅度地提高藥物的定位性、時效性和功效,從而大幅度提高治療效果。另外，應用納米脂質體、納米囊、納米乳等技術可將中藥輸送到到靶向部位,提高病變靶區的藥物濃度， 減少藥物的劑量，達到增效降毒效果。Sharma等［11］將紫杉醇包封于粒徑50-60nm的PVP納米顆粒，給予移植有B16F10鼠黑色素瘤的C57B1/6小鼠，結果顯示紫杉醇納米顆粒能明顯減小腫瘤體積，延長動物存活時間，與等劑量的游離型紫杉醇相比抗腫瘤活性顯著增強。王俊平［12］采用薏米仁油研制紫杉醇微乳，以紫杉醇為對照品，分別對小鼠尾靜脈給藥，結果發現紫杉醇組于給藥后第5天動物開始死亡，第14 天動物死亡率達90%；而紫杉醇微乳組動物在14 d 內沒有發生死亡，說明紫杉醇微乳的急性毒性明顯低于紫杉醇。
3.納米中藥的研究現狀與展望
目前，納米技術在醫藥領域的研究主要集中于西藥和單體，生物技術藥及體外診斷試劑。與之相比，納米中藥的研究剛剛起步，大多處于實驗室研究階段，與臨床應用的還有很大的距離。主要存在的問題：現有的中藥納米制劑主要集中在單味藥, 且以中藥單體有效成分為主, 中藥復方的研究很少；多數制劑停留在實驗室研制階段, 材料、工藝、質量控制等方面還不成熟等等。
中醫藥學是我國優秀傳統文化的瑰寶，借助納米技術的特殊優勢，一定會克服其目前發展的瓶頸問題，盡快實現中藥產業的現代化和國際化。
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篇9
關鍵詞：納米技術;水產藥物;綜述;展望
中圖分類號：R978 文獻標識碼：A DOI 編碼：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
“納米技術”（Nanoscletechnology）的概念是于上世紀90年首屆國際納米科學與納米技術大會（美國巴爾的摩）上首次被提出來的[1]。目前，國際上公認的納米尺度空間為0.1～100 nm，亞微米體系范圍為100～1 000 nm，原子團簇的尺度空間為小于1 nm[2]。納米技術是在納米尺度空間研究物質（原子和分子）的物理和化學特性及它們之間的相互作用，通過一定的微細加工方式直接操縱原子、分子或原子團、分子團，使其重新排列組合，形成新的具有納米尺度的物質或結構，進而研究其特性及其實際應用的一門新興科學與技術[3- 4]。目前，在生物學、材料學、顯微學、電子學等研究領域納米技術已經得到了廣泛的應用，取得了突破性的進展[1]。
實際上，“納米技術”概念的提出要晚于藥劑學領域里對納米粒子的研究。藥劑學領域早在上世紀70年代便已經對納米球、納米脂質體聚合物和納米囊等多種類型的納米載體進行了廣泛研究[2]。近年來，納米技術在藥物領域的研究和應用已逐漸成為熱點，對該領域產生了深遠的影響，催生了“納米藥物”的誕生。納米藥物的粒子存在的形式包括兩大類：納米晶體藥物（其制作方式是將原料藥物通過一定技術手段直接加工成的納米粒）和納米載體藥物（以納米級高分子納米粒、納米球、納米囊等為載體，藥物分散在載體中納米化）[1， 4-5]。有學者認為納米藥物粒徑可能超過100 nm，但通常應小于500 nm[4]。包括大小在100 nm以上的亞米微粒子，空間尺度在1～1 000 nm的藥物在藥物傳輸系統一般被界定為納米粒[2]。
1 與傳統藥物相比較納米藥物的優勢
1.1 特殊表面效應及小尺寸效應
納米藥物的分散粒徑在1～100 nm之間，使它具有特殊的表面效應和小尺寸效應等。在傳統給藥形式中，藥物是以游離分子態的形式被吸收，而納米藥物以納米聚集態的形式兼有分子態的形式被吸收。這使其具有了不同的體內過程，進而能夠產生特殊的生物學活性[6]。較之傳統常規藥物，顆粒小、活性中心多、表面反應活性高、吸附能力強、催化效率高等特點是納米藥物所具備的主要優點[4]。
粒徑達到納米水平的藥物顆粒的總表面積大幅度加大，提高了藥物的溶出速率，增大了給藥部位的接觸面積，進而提高了藥物的單位面積濃度。通過對納米藥物表面進行修飾，可以改變其表面特性，從而實現藥物長循環的效果[4]。納米藥物的粒度處于亞微粒水平，且完整的多聚粒是胃腸道易吸收的形式。因而納米藥物可以通過胃腸道中淋巴樣組織的集結淋巴結內 M細胞的機制攝取，實現減弱藥物的首過效應，以提高其的生物利用度[6]。機體不易將納米顆粒當作異物排斥，納米藥物對于機體組織、血液和免疫系統等均具有良好的生物兼容性。納米藥物親水性的表面可以使其免于單核細胞吞噬系統的吞噬，因而納米藥物在血液中具有較長的循環時間[7]。上述原因使納米藥物在藥代動力學及藥效動力學方面受到醫藥界的高度重視[1]。
1.2 載體的優勢
目前，納米藥物載體的主要種類有納米囊、納米脂質體、聚合物膠束和納米球等，均具有類似生物膜性質的磷脂雙分子層結構[6]。其突出優點在于：控制藥物進入特定的靶器官或靶細胞，實現藥物的靶向輸送;藥物通過納米載體的囊壁滲透、瀝濾、擴散，或通過被溶蝕的基質釋放，避免了藥物被體內的各種酶類水解，在延長其作用時間的同時，還提高了其穩定性及生物口服利用度;納米載體材料可生物降解，無毒或毒性較低[8-9]。
載藥納米粒子通過改變生物膜運轉機制，提高了藥物對于生物膜的通透性，使其可以通過簡單擴散或滲透的形式穿過生物膜。載藥納米粒子粒徑小且具有良好的黏附性，延長了藥物與吸收部位的接觸時間，使吸收部位上皮組織黏液層中的藥物濃度增加，并延長了藥物半衰期，從而提高了藥物的生物利用度。上述優點使得納米藥物可以減少使用劑量并保證作用效果，進而減輕甚至避免藥物的毒副作用[4， 8]。
2 水產藥物領域的納米技術
20世紀50年代，我國開始進行水產病害研究工作。20世紀80年代以后，魚藥的開發逐漸形成了產業。與水產魚藥有關的開發和研究工作仍處于較淺的層次[10]。綜合現有資料，納米技術在水產藥物方面的應用有以下幾個方面。
2.1 環境改良劑
環境改良劑以改善養殖水體為主要目的。目前環境改良劑主要包括水質改良劑、底質改良劑和微生態制劑等類型，但采用納米技術的只有凈水劑。綜合使用效果和成本分析，納米級高效凈水劑具有凈水效果好、綜合成本低和應用范圍廣等優點。納米級凈水劑通過在極短時間內與養殖水充分混和、絮凝和沉淀，去除水中的異臭、懸浮物、異味及大部分雜質，其凈水效果可達到普通凈水劑的10～20倍。通過具有納米級孔徑的過濾裝置，水中的細菌、病毒等微生物可被除去，從而實現了高效的凈水效果[11]。
2.2 消毒劑
消毒劑是指以殺滅水體中的病原微生物為目的的藥物。水產藥物中的消毒劑主要包括酚類、氯制劑、碘制劑和季胺鹽類等[10]?，F有藥物在實際使用過程中均存在不同程度的諸如穩定性差、作用范圍窄、效果不顯著等缺陷。目前已經開發應用的水產納米消毒劑種類較少，常見的有納米碘，主要成分是納米碘、季胺鹽和WEQ等。通過對碘表面使用具表面活的非離子表面活性劑高分子化合物進行處理，在碘粒子表面形成一層由分散劑組成的保護膜，減弱或屏蔽了粒子間的締合力，避免了粒子團聚，由此迅速增強碘制劑的殺菌能力和穿透性，并減少了藥物有效成分的浪費;一般情況下高分子呈現卷曲狀態，可以使用特殊的工藝技術，將碘微粒嵌入其中，以提高藥物的穩定性和活性，增加其水溶性并減少藥物的刺激性，同時可以達到緩釋的效果[12]。
2.3 抗病原微生物類藥物
抗病原微生物類藥物通過內服或注射的方式給藥，起到殺滅或抑制體內病原微生物繁殖和生長的作用[10]。此類藥物主要分為抗菌藥、抗真菌藥和抗病毒藥。水產養殖中使用量最大、范圍最廣的抗菌藥有抗生素類、磺胺類、呋喃類和喹諾酮類[13]。
目前，抗生素使用中的藥物殘留問題、交叉耐藥性問題和多元耐藥性問題在醫藥與獸藥中普遍存在。更為嚴重的問題是，人在食用了殘留有抗生素的畜禽及其制品后會引起對相關抗生素的敏感性降低[1]。早在20世紀90年代，我國學者就指出由于多種抗生素頻繁在鰻鱺養殖中使用，導致鰻鱺病原菌對常用抗菌藥產生了嚴重的抗藥性，耐藥范圍達到了42.5%～90.9%，平均耐藥率更是達到69.4%[14]。Inglis[15]從患癤瘡病的大西洋魷分離到304株殺蛙氣單胞菌，其中55%的菌株對土霉素具有抗藥性，有37%的菌株對于抗生素嗯哇酸出現耐藥性，且有94.7%的耐藥菌株在次年仍被發現。上述情況使得養殖動物疾病防治工作開展較為困難。具抗藥性的水產動物病原微生物如果傳播到其他水生生物或陸地動物，也將危害人、畜、獸及農作物[16]。
納米技術的出現，為解決病原菌抗藥性問題帶來了新的思路。楊雪峰等[17]的研究指出制備恩諾沙星納米乳的最佳納米乳處方為肉豆蔻酸異丙酯 （IPM）、聚氧乙烯蓖麻油-40 （EL-40）、乙酸 （HAc） 和水，以此處方制備的恩諾沙星納米乳對大腸桿菌ATCC25922和金黃色葡萄球菌ATCC25923的最小抑菌濃度 （MIC） 均為其原料藥MIC的1/2。但是也有研究指出，由十六烷基碳脂肪酸為配方的恩諾沙星脂質納米乳劑，利用金黃色葡萄球菌測定其 MIC 為0.25 μg?mL-1，與普通恩諾沙星藥物的值接近[18]。這表明，抗菌藥物納米化后是否能夠增強藥性，與其采用的納米配方有關。寧二娟等[19]以聚乳酸為載體材料，采用溶劑揮發法制備的恩諾沙星聚乳酸納米粒的包封率平均為71.0%，載藥量平均為11.3%，平均粒徑為66.8 nm，粒徑范圍為30.0～117.5 nm，電子透射顯微鏡下觀察納米粒，基本呈較光滑圓整的球形，較均勻，且粒徑分布較窄。Bariak等[20]在研究中報道了一種新型納米管藥物，可以殺死包括對傳統抗生素形成抗藥性的細菌。這表明可以通過對納米藥物進行修飾提高其抗菌和抑菌效果[1]。
現有的納米抗菌劑還有納米TiO2、納米ZnO和納米SiO2及其銀系納米復合粉等。上述藥物具有量子尺寸效應、巨大的比表面積和獨特的抗菌機制，較傳統抗菌劑、有機類和天然類抗菌劑其綜合抗菌效果更佳優良。其中納米ZnO因為具有一般ZnO無法比擬的優越性而被稱為面向21 世紀的新飼料業產品。納米ZnO化學活性極強，可以與多種有機物（包括細菌內的有機物）發生氧化反應，殺死大部分的細菌和病毒。將納米氧化鋅拌入飼料投喂，魚類不會產生耐藥性[21]。SiO2銀系納米復合粉體是一種無機納米抗菌劑，通過離子交換的方法在納米材料的基礎上制得。使用時，SiO2銀系納米復合粉體中可緩釋銀離子，通過銀離子進入微生物細胞內破壞其蛋白質結構，引起細胞的代謝障礙，從而達到殺菌的目的。其殺菌效果集安全性、廣譜性為一體，較常規的銀系無機抗菌劑具更好的抗菌效果和更長的抗菌時間[22]。
2.4 殺蟲藥
殺蟲藥通過藥浴或內服的方式給藥，作用是殺死或驅除養殖動物體內外的寄生蟲并殺滅水體中有害無脊椎動物[10]。常用的殺蟲藥包括硫酸亞鐵、硫酸銅、有機磷殺蟲藥（敵百蟲）、抑除蟲菊脂殺蟲藥和有機氯殺蟲藥等。其中敵百蟲因具有毒性較低、藥殘少、殘留時間較短的優點被廣泛地適用于水產動物體外寄生蟲（甲殼類、單殖吸蟲及部分腸道寄生的蠕蟲等）的防治[13]。
由于獸醫臨床和畜牧業生產中殺蟲藥的廣泛應用，以及藥物濫用和錯誤使用，使得水產殺蟲藥同樣面臨病原蟲抗藥性問題。例如敵百蟲對金魚指環蟲病的治療效果已經大打折扣，很多情況下養殖戶使用了正常劑量的3～5倍都得不到很好的療效。甚至發生過因藥劑量太大引起金魚中毒死亡的事件。目前納米化水產殺蟲驅蟲藥并不多見，在這方面還有很多工作有待開展。
2.5 中草藥類水產藥物
中草藥類水產藥物是天然藥物，用以水產養殖動物的疾病防治或健康改善，其形式一般是經加工或未經加工的藥用植物[10]。中草藥用于水產動物疾病治療是近年來的研究熱點之一。魚藥中的中草藥從功能上分為抗細菌類（如大黃、黃連、大青葉等）、抗真菌類（如白頭翁、苦參等）、抗病毒類（如板藍根、野菌等）和殺蟲類（如苦楠皮、使君子等）[10]。另外，有學者報道五倍子、黃芩、訶子、烏梅、石榴皮五種中草藥對遲緩愛德華氏菌（Edwardsiella tarda）和嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）的體外起不同程度的抑菌效果[23]。丁香、薄荷、八角和黃連對丁i具較好的誘食效果[24]。
1998 年國內學者通過將牛黃加工至納米級水平，使其理化性質發生變化，發現其療效得到了提高，且具有一定的靶向性和新作用，遂提出“納米中藥”一詞。研究表明納米級的中藥在化學、物理和生物學特性方面可出現較大變化，從而出現新的效果。較傳統的中藥，納米中藥在生物利用度、靶向性和低不良反應方面具有明顯的優勢[25]。梅之南等[26]通過納米技術將雷公藤內酯醇制成固體脂質納米粒，減少了服藥小鼠體內 MDA 的產生量。這表明固體脂質納米粒可通過減少小鼠體內雷公藤內酯醇的脂質過氧化反應，降低雷公藤內酯醇對肝臟的毒性。王俊平[27]使用納米技術用薏米仁油制備紫杉醇微乳，發現給藥后的紫杉醇組動物于第 5 天開始死亡，于第 14 天死亡率達到 90%;而紫杉醇微乳組動物在 14 d 內未出現死亡。這說明納米技術可以顯著降低紫杉醇的毒性。
納米化水產中草藥鮮見于報道，筆者所在研究團隊采用處方為表面活性劑吐溫-80、助表面活性劑甘油、油相大豆油及水成功制備出高效抑殺養殖水體有害藻類的納米藥物―鹽酸小檗堿納米乳，可顯著提高中草藥小檗堿的抑藻率，有效控制養殖水體有害藍藻的爆發。我們采用處方為表面活性劑聚氧乙烯蓖麻油-40、助表面活性劑乙酸、油相肉豆蔻酸異丙酯及水成功制備出高效的抗菌納米藥物―肉桂醛納米乳等系列水產用納米藥物，可顯著增加養殖動物對抗菌藥物的吸收利用率，大幅降低養殖上述藥物的最小抑菌濃度，提高養殖動物細菌性疾病的防治率，增加養殖產量。
3 展 望
我國人口眾多，水產自然資源相對貧乏，緊靠捕撈不足以滿足人們對水產品日益增長的需求。近年來，水產養殖技術發展較快，產量逐年提高。隨著養殖模式不斷改進，高密度的集約養殖和立體養殖技術被廣泛應用，新品種引進和原有品種改良，新病原入侵、病原對現有魚藥產生抗藥性和環境安全性等問題逐步顯現?，F有魚藥體系已逐漸不能滿足水產行業發展的需求，這對水產病害的研究工作和新型魚藥的開發提出了更高的要求。納米技術在魚藥開發和生產中的應用有望成為解決上述問題的有效途徑之一。
目前，魚藥納米化正處于起步探索階段，其進程落后于其他獸藥，較之醫藥領域差距更大。納米化魚藥的研發可以參照其他獸藥和醫藥納米化研究中取得的寶貴經驗和成果，在納米晶體藥物微粉方法、納米載體配方、新納米載體研發等方面進行有益的探索。
據報道，約40%具有活性的候選藥物由于在水中溶解度低[28]。溶解控制是難溶性藥物在體內被吸收的限速步驟。通過加大藥物溶出速率可顯著的提高其生物利用度。通過納米技術減小藥物粒徑可增加其比表面積，例如將藥物的粒徑由10 μm 降低至200 nm，可增加其比表面積50倍，而難溶性藥物的生物利用度與其比表面積大小密切相關。這表明可以通過納米技術提高難溶性藥物的溶解速率進而改善其生物利用度[29]。納米級超細微粒狀態的難溶性藥物和生物大分子的溶解度增大，附著性增強，吸收率提高，有效地增強了療效[5]。綜上所述，納米技術的出現為新型魚藥的開發提供了技術支持。
任何事物都有其兩面性。有研究指出中性和低濃度的陰性納米粒子不會威脅到血腦屏障，而納米粒子的表面電荷使得陽性和高濃度的陰性納米粒子對血腦屏障具有毒性。有研究指出納米粒子對空氣、水和土壤均可產生影響，可在食物鏈中累積，這可能嚴重威脅到自然中的生物和人類的健康[30]。這提示我們在開發納米魚藥的同時也應該關注魚藥納米化后其自身毒性和生態毒性等方面的變化。
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篇10
文章編號：1003-1383（2013）01-0106-04 中圖分類號：R319 文獻標識碼：A
納米（符號為nm）是一種度量單位。1 nm=1/100萬mm。“納米材料”的概念是20世紀80年代初形成的，指的是物質的顆粒尺寸小于100 nm的具有小尺寸效應的零維、一維、二維、三維材料的總稱。目前在口腔醫學臨床上使用的材料相當廣泛，運用于口腔的納米材料稱之為口腔納米材料，對口腔臨床修復治療起到了非常重要的作用。隨著納米材料和納米技術的興起，新型的納米材料開始在口腔醫學領域[1]應用，對現有口腔材料的改性和創新具有重要意義。納米材料具有以下主要特點：納米粒子大小在1～100 nm；有大量的自由表面或界面；納米單元之間存在著相互作用，作用或強或弱。因為具有以上特性，納米材料具有包括表面或界面效應、小尺寸效應、量子尺寸、宏觀量子隧道效應[2]。納米材料與組成相同的微米晶體材料比較具有其許多優異的性能[3]，主要表現在催化、磁性、光學、力學等許多方面。納米高分子材料的應用涉及多方面，主要為介入性診療、免疫分析、藥物控制釋放載體等[4]。納米技術涉及許多領域，包括納米合成技術、納米裝置技術、微加工技術等，在口腔醫學方面采用的納米技術稱之為口腔納米技術[5]?，F就納米材料與納米技術在口腔內外科學中的應用進行如下概括綜述。
納米技術與納米材料在口腔內科學中的應用 1.納米復合樹脂 從以化學方式固化的復合樹脂到光固化燈照射固化的復合樹脂及雙固化型復合樹脂。用復合樹脂修復牙體缺損已有40多年歷史。復合樹脂的基本組成部分是無機填料，根據無機填料的粒徑大小分為大顆粒型、超微顆粒型和混合填料型。混合填料型樹脂填料粒徑近幾年不斷向納米級發展。如今推出的適用于所有充填通用型納米復合樹脂，將是最有希望的新型復合樹脂。為改善牙科樹脂的性能，目前多采用許多增加強度和增加韌性的方法。在樹脂中加入種類、數量、大小不相同的無機填料，雖然使復合樹脂的強度得到提高，但同時又使樹脂的韌性降低。而在樹脂中運用納米粒子來填充，可使復合樹脂強度與韌性增加。使復合樹脂的強度增強的納米粒子包括納米二氧化硅[6]、納米氧化鋯[7]、納米羥基磷灰石[8]、納米氧化鈦[9]等。由于納米粒子具有以下獨特的性能，如非配對原子多，表面缺陷少，比表面積大，能與聚合物發生較強物理結合或化學結合，使粒子與基體間界面粘結時，對更大的載荷都能承受，從而使納米復合樹脂具有更高的強度和韌性。為使材料發生聚合時不收縮或收縮減小，在光化聚合丙烯酸脂或異丁烯酸脂基的向列液晶單體中，加入二氧化硅納米微粒和較高含量的金屬氧化物，使形成高分子量的聚合物粘結性增強，
體積收縮減小。二氧化鋯用于口腔科具有X射線阻射性高、強度高和硬度高等優點，納米氧化鋯復合樹脂光學透明性極高，是理想的口腔科復合樹脂增強材料?？谇慌R床使用的樹脂充填材料，放射阻射性弱，如發生繼發齲壞時，X線片上很難將充填材料與繼發齲進行鑒別，若將氧化鉭納米粒子通過運用納米技術填充入樹脂材料中，形成具有放射阻射性的新型納米復合樹脂材料，材料的物理強度會得到增強。而將氧化鉭納米粒子加入玻璃離子材料中，能使材料克服容易溶解的不足，同時強度增強，與一般的復合樹脂相比，具有更好的耐磨性。該材料主要是依靠納米機械結合，來提高其耐磨性。如果把納米多孔二氧化硅凝膠加入樹脂材料中，使新形成的材料具有不相同的結構，耐磨性能得到提高。有學者將納米材料加入復合樹脂中，發現能使其具有抗菌性能。Xu等在口腔科復合樹脂中加入熔附了納米硅顆粒的晶須和納米二鈣或四鈣磷酸鹽，可達到自修復的目的[10，11]。宋欣等人在復合樹脂中加四針狀氧化鋅，發現該材料不僅能提高樹脂的機械性能，還使樹脂具有抗菌作用[12]。Niu等也在復合樹脂中加入四針狀氧化鋅，使復合樹脂具有抗菌性能的同時機械性能也增強[13]。由有機高分子材料和各種納米單元通過多種方式復合成型的新型復合材料就是納米填料復合樹脂，是一種含有納米單元相的納米復合材料。納米復合樹脂與過去的復合樹脂相比較性能上有更大提高，其優勢就是色澤更逼真，拋光性與持久性更佳，超強強度更耐磨，可以廣泛用于前牙或后牙。
2.納米粘結材料 從BisGMA粘結劑和酸蝕技術用于口腔臨床以來，在口腔臨床粘結治療方面獲得很大進步?？谇粌拳h境有其獨特性，使許多粘接材料和粘接技術沒有達到理想要求。隨著納米技術的廣泛運用，納米材料的日益發展，將納米粒子加入現有的口腔粘結材料中進行改性外，還把納米雜化樹脂（poss）作為基質，用它與硅基納米材料發生共聚，從而得到高強度、熱穩定、耐久性的高粘結性材料。這種材料不僅能很好地克服酸蝕過程中造成的牙本質小管閉合問題，而且能在牙體和材料之間發揮較高的粘結性，使粘接技術和粘接材料達到一個更高更新的水平。牙本質過敏是口腔內科臨床上常見病多發病，是牙齒上暴露的牙本質在受到外界刺激，如溫度、化學性、機械性刺激后，引起牙齒的酸、軟、疼痛癥狀，這主要是牙本質暴露后，牙本質小管內的液體，即牙本質液對外界刺激產生機械性反應所引起。臨床主要是通過在暴露的牙本質表面涂布粘結劑來緩解敏感癥狀。在臨床口腔常用的光固化粘結劑中加入一些納米材料，不僅能提高其粘結力，還可作為牙本質過敏治療的封閉材料。主要是利用納米粘結材料來封堵牙本質小管，可以使牙本質過敏得到迅速和永久的治愈。
3.納米根管充填材料 臨床上用于做根管治療的根充材料要求有以下特點：其一，能把炎癥始發地徹底清除，能使根管封閉、死腔消滅，從而防止微生物進入根管內，阻止根管再次受到感染；其二，材料自身有恢復組織病變的能力，對根尖孔的鈣化閉合有促進作用。因羥基磷灰石顆粒的尺寸較大，如單純使用羥基磷灰石作為根管充填材料，在根管充填后形成的整體脆性較大，彈性模量與牙根牙本質不匹配，從而出現明顯的微滲漏。隨著納米羥基磷灰石生物材料的出現，能很好解決根充材料存在的關于生物相容性的難題。經過大量基礎和臨床研究，發現納米羥基磷灰石的結構與天然骨的無機成分很相似，均有良好的生物相容性，兩者可以緊密結合，結合后周圍組織未見有炎癥和細胞毒性的發生，其對骨組織還有良好的誘導性。材料的組成和構造與脊柱動物硬組織相似，生物相容性良好[14～16]。將納米羥基磷灰石制成糊劑用于充填根管，大多數病例根尖透影區變小或消失，臨床癥狀消失，成功率達93.2%。根尖周圍組織有病變的牙齒，成功率達93.8%。王艷玲[17]研究指出，用納米羥基磷灰石根充與傳統氧化鋅丁香油糊劑根充兩者相比較，在根管壁密合度方面，前者明顯優于后者。納米羥基磷灰石具有良好的根尖封閉特性，用其作根管封閉劑可減少微滲漏的出現。不少學者把具有良好的生物相容性，可使病變組織愈合加快，根充不會被組織吸收的納米羥基磷灰石作為根管充填材料和根尖屏障材料，對其可行性進行了大量的臨床研究[18～22]，取得良好的療效。納米羥基磷灰石材料本身無殺菌作用，將碘或其他抗生素加入其中可以使該材料的抑菌和抗菌效果提高[23]。張海燕等[24]對難治性根尖周炎應用無機抗菌劑作為根管充填劑進行根管治療，取得很好臨床療效。本身沒有成骨性的納米羥基磷灰石，可為新生骨的沉積提供合適的生理基質，引導牙骨質不斷沉積來封閉根尖處的根尖孔。有臨床報道將其用于年輕恒牙的根管充填特別合適。
納米技術與納米材料在口腔外科學中的應用 1.納米技術在拔牙麻醉上的應用 拔牙麻醉時的注射操作和疼痛往往讓患者感到害怕和恐懼。臨床上可使用丁卡因進行組織的表面麻醉或局部注射碧蘭麻來減輕患者的疼痛，但有時仍會出現諸多問題如麻醉鎮痛不全、血腫、面神經暫時性麻痹等。隨著納米技術的發展，口外醫生可將納米粒子活性麻醉劑懸液直接涂布在牙齦和牙齦溝內，在聲學信號（如超聲波）或程序化的化學反應鏈（電化學機制）的指引下，經牙齒的薄弱區牙頸部，藥物通過牙本質小管到達牙髓腔，達到麻醉效果。比牙本質小管管徑（1～4 μm）小數百倍甚至數千倍的納米粒子，可由信號引導，從牙本質小管灌流到牙髓腔內，起到麻醉效果，實現牙科無痛麻醉，給患者減少疼痛和恐懼感。
2.納米復合體材料修復骨缺損 隨著口腔材料學不斷發展，羥基磷灰石作為新興的材料，可大量用于口腔骨組織缺損的修復，如牙槽骨再造、牙周骨組織缺損、頜骨囊腫等。研究表明：羥基磷灰石所具有的許多特征與多種因素有關，尤其與它的顆粒直徑大小有密切關系。如果顆粒直徑大小在1～100 nm，羥基磷灰石則會具有特有的生物學特點。納米羥基磷灰石的晶體構造與自然骨中的無機成分相比較，兩者極為相似，都可以通過氫鍵方式與蛋白質及多糖結合在一起。無細胞毒性，生物相容性好，故認為其是多種口腔疾患造成天然骨質缺陷最好的替代物[25～29]。納米羥基磷灰石材料既可作為骨形成的支架，而且還對骨細胞有引導的作用。有學者用納米羥基磷灰石復合膠原植入術，對牙周病造成骨組織缺損的患者進行臨床治療及療效觀察，取得令人滿意的臨床效果[30，31]。羥基磷灰石復合膠原與周圍組織相容性好，其組成和構造跟天然骨相似，本身無細胞毒性，對牙周膜細胞的生長和新生骨的形成有促進作用，故認為它是一種良好的組織工程支架材料。清華大學材料科學與工程系研制的納米羥晶/膠原仿生骨，用來修復家兔顱頜骨實驗性穿通性骨缺損，因仿生骨有良好的生物相容性，對骨組織的再生、修復起到促進作用，從而取得良好的骨創愈合效果，達到骨創的關閉和骨性橋接。有學者用納米羥基磷灰石人工骨充填慢性根尖周炎及根尖囊腫手術后的骨缺陷區內以及下頜智齒拔除后的牙槽窩內，均取得令人滿意的療效。頜骨囊腫是口腔科的一種常見疾病，為減少術后出現感染概率，縮短術后修復時間，防止患者面部出現畸形，可加入納米羥基磷灰石人工骨，納米羥基磷灰石人工骨在充填骨缺損的同時，使感染問題得以解決，而且對骨誘導作用明顯，手術操作簡便易行，應在口腔外科臨床工作中廣泛推廣。
3.納米控釋系統在腫瘤治療中的應用 納米控釋系統包括納米粒子和納米膠囊，它們直徑在10～500 nm之間。藥物可以通過吸附作用、附著作用位于粒子表面或者通過溶解、包裹作用位于粒子內部。在外磁場的引導下，將磁性納米顆粒作為藥劑載體引導到腫瘤患者的患病部位，對病變部位進行定位治療，這樣可以減少治癌藥的毒副作用，提高藥物療效。惡性腫瘤血管組織的通透性較大，細胞的吞噬能力較強，用靜脈給藥方式把納米粒子運送到腫瘤組織，可使藥物療效得到提高，降低毒副作用和減少給藥量。Lebold T等[32]把針孔結構的納米硅石當作載體，結合多柔比星，將兩者制成薄膜，與其他給藥方式比較其釋藥時間顯著延長。作為抗惡性腫瘤藥物的輸送系統，納米控釋系統被認為是最有發展的應用之一。納米顆粒乳劑載體與分散于人體內的癌細胞容易融合，臨床上可利用它將抗癌藥物包裹。有人用聚乙烯吡咯烷酮納米粒子將抗癌藥物紫杉醇包裹用于腫瘤治療，結果表明，含紫杉醇的納米粒子與同濃度游離的紫杉醇在治療腫瘤療效方面，前者療效明顯增加。大量研究顯示，具有納米級的一些抗腫瘤藥物，延長在腫瘤內停留時間，腫瘤生長緩慢，同時減少對組織器官的毒性和副作用，減少藥物劑量。納米脂質載體在腫瘤造影和成像等方面具有較好的優勢[33]，因為其對藥物、基因、成影劑有較好的包封率。
綜上所述，隨著納米材料與納米技術的興起和快速發展，為口腔材料學的研究提供了一種全新的方法和手段。使我們能以全新的思維模式從納米水平來重新探索和研究材料的成份與結構，從而為口腔醫學領域研制出更好更理想的口腔材料。
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