葯物化學納米葯物載體前景怎麼樣

『壹』 納米技術簡介，用途與發展前景

納米技術是一門高新技術，它對21世紀材料科學和微行器件技術的發展具有重要影響。為了解納米技術的發展狀況，記者走訪了英國牛津大學材料系納米材料專家保爾·華倫博士。

華倫說，納米技術是當前全球都在談論的熱門話題。所謂納米技術，是指用數千個分子或原子製造新型材料或微型器件的科學技術。納米技術涉及的范圍很廣，納米材料只是其中的一部分，但它卻是納米技術發展的基礎。牛津大學材料系目前研究的納米技術項目有40多個，其中主要的有超細薄膜、碳納米管、納米陶瓷、金屬納米晶體和量子點線等。

超細薄膜的厚度通常只有1納米－5納米，甚至會做成1個分子或1個原子的厚度。超細薄膜可以是有機物也可以是無機物，具有廣泛的用途。如沉澱在半導體上的納米單層，可用來製造太陽能電池，對開發新型清潔能源有重要意義；將幾層薄膜沉澱在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多層薄膜，是製造高密度磁碟的基本材料。碳納米管是由碳60分子經加工形成的一種直徑只有幾納米的微型管，是納米材料研究的重點之一。與其它材料相比，碳納米管具有特殊的機械、電子和化學性能，可製成具有導體、半導體或絕緣體特性的高強度纖維，在感測器、鋰離子電池、場發射顯示、增強復合材料等領域有廣泛應用前景，因而受到工業界的普遍重視。目前，碳納米管雖仍處於研究階段，但許多研究成果已顯示出良好的應用前景。陶瓷材料在通常情況下具有堅硬、易碎的特點，但由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，有的可大幅度彎曲而不斷裂，表現出金屬般的柔韌性和可加工性。

納米技術在現代科技和工業領域有著廣泛的應用前景。比如，在信息技術領域，據估計，再有10年左右的時間，現在普遍使用的數據處理和存儲技術將達到最終極限。為獲得更強大的信息處理能力，人們正在開發DNA計算機和量子計算機，而製造這兩種計算機都需要有控制單個分子和原子的技術能力。

感測器是納米技術應用的一個重要領域。隨著納米技術的進步，造價更低、功能更強的微型感測器將廣泛應用在社會生活的各個方面。比如，將微型感測器裝在包裝箱內，可通過全球定位系統，可對貴重物品的運輸過程實施跟蹤監督；將微型感測器裝在汽車輪胎中，可製造出智能輪胎，這種輪胎會告訴司機輪胎何時需要更換或充氣；還有些可承受惡劣環境的微型感測器可放在發動機汽缸內，對發動機的工作性能進行監視。在食品工業領域，這種微型感測器可用來監測食物是否變質，比如把它安裝在酒瓶蓋上就可判斷酒的狀況等。

在醫葯技術領域，納米技術也有著廣泛的應用前景。如用納米技術製造的微型機器人，可讓它安全地進入人體內對健康狀況進行檢測，必要時還可用它直接進行治療；用納米技術製造的"晶元實驗室"可對血液和病毒進行檢測，幾分鍾即可獲得檢測結果；科學家還可以用納米材料開發出一種新型葯物輸送系統，這種輸送系統是由一種內含葯物的納米球組成的，這種納米球外面有一種保護性塗層，可在血液中循環而不會受到人體免疫系統的攻擊，如果使其具備識別癌細胞的能力，它就可直接將葯物送到癌變部位，而不會對健康組織造成損害。

除此之外，納米技術在工業製造、國防建設、環境監測、光學器件和平面顯示系統等領域也有廣泛的用途，對21世紀的科技發展具有重要作用。

為了對納米技術有一個較全面的印象，華倫博士帶記者參觀了納米材料實驗室。由於納米材料的結構很小，在自然光下肉眼無法看到，所以需要藉助顯微鏡來觀察和操作。走進實驗室，首先看到的是一台被稱作"納米刀"的儀器。參觀時，研究人員正在用它在一個電子器件材料表面上切削亞微米方型小孔，以便對該器件的材料構成進行分析。在另一個室驗室擺放著多台透射電子顯微鏡，一位研究人員正在用它研究磁性薄膜的內部結構。接下來參觀的是一台原子探針場離子顯微鏡，利用這台儀器，可通過移動一個個原子並形成三維圖像，對材料結構進行分析。在另一個實驗室，研究人員正在用一台掃描探針顯微鏡在一個平面上觀察和操作單個原子，並直接測量原子間的作用力。特別值得一提的是，牛津大學不僅科研基礎雄厚，在儀器製造上也有很強的實力。這里的許多儀器，都是他們自己研製的，有些處於世界領先水平。

近年來，為實現納米技術的產業化，牛津大學在加強基礎研究的同時，還十分重視科研成果的轉化工作。今年6月，他們新建了一個以材料科學為主的科學園。在科學園內，科研人員與企業界密切合作，一方面對大學的科研成果進行開發，另一方面根據企業和市場需要研發新的項目。目前，這里的研究涉及生物醫學、包裝、電信、發電、航空航天、汽車、計算機等許多領域，其中有些項目很有發展潛力。如材料系成立的一家公司，現在正從事納粒子發光劑的商品化研究，這種納粒子發光劑主要用於平面顯示系統，他比傳統發光劑性能先進，有很好的應用前景。

據研究到2010年，納米技術將成為僅次於晶元製造的世界第二大產業，擁有數百億英鎊的市場份額。為此，今年7月，英國貿工部在新發表的科技與創新白皮書中，已將納米技術列為21世紀科技發展的重點，加速該領域的發展。正如科學家預測：納米技術這一新興的高科技領域，將成為21世紀一顆新的科技明星.

『貳』 納米材料的未來發展怎樣

2003年12月16日，中科院副院長、物理化學家白春禮院士，在北大英傑交流中心作了題為「納米科技：夢想與現實」的演講。我國納米技術研究領域的領軍人物，向北大學子描述「納米技術在未來5-10年將面臨巨大發展，估計到2015年納米技術和產品的市場總額每年約1.5萬億美元。」

毋庸置疑，在過去的一年裡納米科學，無論在基礎研究還是在應用研究方面都取得了突破性進展。美國利用超高密度晶格和電路製作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm、縱橫比高達106、電路的納米線結密度高達1011/cm2的鉑納米線；法國利用粉末冶金製成具有完美彈塑性的純納米晶體銅；中國用微波等離子體輔助化學沉積法在鐵針尖端合成一種新納米結構——管狀石墨錐；日本用單層碳納米管與有機熔鹽製成高度導電的聚合物納米管復合材料等等，鑄就了納米科技的光環。研究表明，被稱為納米管的圓柱形碳分子是已知的最強韌的材料，目前科學家們已經紡出了幾乎由百分之百的納米管組成的線，韌度比任何天然或其他人造纖維都高。隨著科學技術的不斷發展，這種線有望織成防彈衣，或者繞成比鋼強許多倍的電纜。研究人員還發現納米管既可以作為像銅那樣的導體，也可以作為像硅那樣的半導體。多年來，納米材料的製作或生產面臨的一大難題，就是各種納米結構混雜在一起無法分開，這大大地限制了納米材料的有效利用。

『叄』 葯物化學專業就業前景如何

工作前景非常好，就業的形式還是比較樂觀的

『肆』 納米醫學就業前景

納米醫學就業前景：畢業之後適合到醫葯等部門當中從事生物產品的技術開發、工程設計、生產管理及產品性能檢測分析等工作，或是教學部門的研究與教學工作；還可以去國家醫療器械司或各級醫療器械檢測所；也可以到各級醫院的醫學工程處、設備處、信息中心以及醫學影像科工作。

納米醫學致力於在不久的將來提供一套有價值的研究工具和臨床有用的設備。所述的國家納米技術計劃預計，在新的商業應用制葯工業，其可以包括先進的葯物遞送系統、新的療法和體內成像。

納米醫學的主要分支：

1、生物醫葯學：利用納米顆粒技術設計制備具有多種響應功能或者靶向的葯物（基因）遞送載體，發展葯物新劑型及新葯物。

2、再生醫學：發展引導組織再生和促進組織/材料界面融合的納米結構材料，用於組織修復與替代的永久性植入物表面塗層、引導組織再生支架、結構性永久植入物、植入性治療與監測用感測器等。

3、外科手術輔助：基於納米光學和納米電子學技術發展智能儀器設備、手術機器人等。

4、診斷工具：基於納米流體和納米加工技術，發展基因檢驗、超靈敏標記與檢測技術、高通量和多重分析技術等。

5、醫學影像：基於納米顆粒技術的新型造影劑、靶向標記技術。

『伍』 高分子納米微粒的應用領域有什麼

高分子納米生物材料從亞微觀結構上來看，有高分子納米微粒、納米微囊、納米膠束、納米纖維、納米孔結構生物材料等等。下面主要就高分子納米微粒及其應用做一簡單介紹。

高分子納米微粒或稱高分子納米微球，粒徑尺度在1～1000nm范圍，可通過微乳液聚合等多種方法得到。這種微粒具有很大的比表面積，出現了一些普通材料所不具有的新性質和新功能。

目前，納米高分子材料的應用已涉及免疫分析、葯物控制釋放載體及介人性診療等許多方面。免疫分析現在已作為一種常規的分析方法在對蛋白質、抗原、抗體乃至整個細胞的定量分析發揮著巨大的作用。免疫分析根據其標識物的不同可以分為熒光免疫分析、放射性免疫分析和酶聯分析等。在特定的載體上以共價鍵結合的方式固定對應於分析對象的免疫親和分子標識物，並將含有分析對象的溶液與載體溫育，然後通過顯微技術檢測自由載體量，就可以精確地對分析對象進行定量分析。在免疫分析中，載體材料的選擇十分關鍵。高分子納米微粒，尤其是某些具有親水性表面的粒子，對非特異性蛋白的吸附量很小，因此已被廣泛地作為新型的標記物載體來使用。

在葯物控制釋放方面，高分子納米微粒具有重要的應用價值。許多研究結果已經證實，某些葯物只有在特定部位才能發揮其葯效，同時它又易被消化液中的某些生物大分子所分解。因此，口服這類葯物的葯效並不理想。於是人們用某些生物可降解的高分子材料對葯物進行保護並控制葯物的釋放速度，這些高分子材料通常以微球或微囊的形式存在。葯物經載過運送後，葯效損傷很小，而且葯物還可以有效控制釋放，延長了葯物的作用時間。作為葯物載體的高分子材料主要有聚乳酸、乳酸-乙醇酸共聚物、聚丙烯酸酯類等。納米高分子材料製成的葯物載體與各類葯物，無淪是親水性的、疏水性的葯或者是生物大分子制劑，均能夠負載或包覆多種葯物，同時可以有效地控制葯物的釋放速度。

例如中南大學開展了讓葯物瞄準病變部位的「納米導彈」的磁納米微粒治療肝癌研究，研究內容包括磁性阿黴素白蛋白納米粒在正常肝的磁靶向性、在大鼠體內的分布及對大鼠移植性肝癌的治療效果等。結果表明，磁性阿黴素白蛋白納米粒具有高效磁靶向性，在大鼠移植肝腫瘤中的聚集明顯增加，而且對移植性腫瘤有很好的療效。

靶向技術的研究主要在物理化學導向和生物導向兩個層次上進行。物理化學導向在實際應用中缺乏准確性，很難確保正常細胞不受到葯物的攻擊。生物導向可在更高層次：上解決靶向給葯的問題。物理化學導向系利用葯物載體的pH敏感、熱敏感、磁敏感等特點在外部環境的作用下(如外加磁場)對腫瘤組織實行靶向給葯。磁性納米載體在生物體的靶向性是利用外加磁場，使磁性納米粒在病變部位富集，減小正常組織的葯物暴露，降低毒副作用，提高葯物的療效。磁性靶向納米葯物載體主要用於惡性腫瘤、心血管病、腦血栓、冠心病、肺氣腫等疾病的治療。生物導向系利用抗體、細胞膜表面受體或特定基因片段的專一性作用，將配位子結合在載體上，與目標細胞表面的抗原性識別器發生特異性結合，使葯物能夠准確送到腫瘤細胞中。葯物(特別是抗癌葯物)的靶向釋放面臨網狀內皮系統(RES)對其非選擇性清除的問題。再者，多數葯物為疏水性，它們與納米顆粒載體偶聯時，可能產生沉澱，利用高分子聚合物凝膠成為葯物載體可望解決此類問題。因凝膠可高度水合，如合成時對其尺寸達到納米級，可用於增強對癌細胞的通透和保留效應。目前，雖然許多蛋白質類、酶類抗體能夠在實驗室中合成，但是更好的、特異性更強的靶向物質還有待於研究與開發。而且葯物載體與靶向物質的結合方式也有待於研究。

該類技術安全、有效進入臨床應用前仍需要諸如更可靠的納米載體、更准確的靶向物質、更有效的治療葯物、更靈敏，操作性更方便的感測器以及體內載體作用機制的動態測試與分拆方法等重大問題尚待研究解決。

DNA納米技術(DNAnanoteehnology)是指以DNA的理化特性為原理設計的納米技術，主要應用於分子的組裝。DNA復制過程中所體現的鹼基的單純性、互補法則的恆定性和專一性、遺傳信息的多樣性以及構象上的特殊性和拓撲靶向性，都是納米技術所需要的設計原理。現在利用生物大分子已經可以實現納米顆粒的自組裝。將一段單鏈的DNA片斷連接在13nm直徑的納米金顆粒A表面，再把序列互補的另一種單鏈DNA片斷連接在納米金顆粒B表面。將A和B混合，在DNA雜交條件下，A和B將自動連接在一起。利用DNA雙鏈的互補特性，可以實現納米顆粒的自組裝。利用生物大分子進行自組裝，有一個顯著的優點：可以提供高度特異性結合。這在構造復雜體系的自組裝方面是必須的。

美國波士頓大學生物醫學工程所Bukanov等研製的PD環(PD-loop)(在雙鏈線性DNA中復合嵌入一段寡義核苷酸序列)比PCR擴增技術具有更大的優越性；其引物無需保存於原封不動的生物活性狀態，其產物具有高度序列特異性，不像PCR產物那樣可能發生錯配現象。PD環的誕生為線性DNA寡義核苷酸雜交技術開辟了一條嶄新的道路，使從復雜DNA混合物中選擇分離出特殊DNA片段成為可能，並可能應用於DNA納米技術中。

基因治療是治療學的巨大進步。質粒DNA插入目的細胞後，可修復遺傳錯誤或可產生治療因子(如多肽、蛋白質、抗原等)。利用納米技術，可使DNA通過主動靶向作用定位於細胞；將質粒DNA濃縮至50～200nm大小且帶上負電荷，有助於其對細胞核的有效入侵；而最後質粒DNA能否插入細胞核DNA的准確位點則取決於納米粒子的大小和結構：此時的納米粒子是由DNA本身所組成，但有關它的物理化學特性尚有待進一步研究。

脂質體(1iposome)是一種定時定向葯物載體，屬於靶向給葯系統的一種新劑型。20世紀60年代，英國A.D.Banfiham首先發現磷脂分散在水中構成由脂質雙分子層組成的內部為水相的封閉囊泡，由雙分子磷脂類化合物懸浮在水中形成的具有類似生物膜結構和通透性的雙分子囊泡稱為脂質體。20世紀70年代初，Y.E.Padlman等在生物膜研究的基礎上，首次將脂質體作為細菌和某些葯物的載體。納米脂質體作為葯物載體有如下優點。

(1)由磷脂雙分子層包封水相囊泡構成，與各種固態微球葯物載體相區別，脂質體彈性大，生物相容性好。

(2)對所載葯物有廣泛的適應性，水溶性葯物載入內水相、脂溶性葯物溶於脂膜內，兩親性葯物可插於脂膜上，而且同一個脂質體中可以同時包載親水和疏水性葯物。

(3)磷脂本身是細胞膜成分，因此納米脂質體注入體內無毒，生物利用度高，不引起免疫反應。

(4)保護所載葯物，防止體液對葯物的稀釋，及被體內酶的分解破壞。

納米粒子將使葯物在人體內的傳輸更為方便，對脂質體表面進行修飾，比如將對特定細胞具有選擇性或親和性的各種配體組裝於脂質體表面，以達到尋靶目的。以肝臟為例，納米粒子-葯物復合物可通過被動和主動兩種方式達到靶向作用；當該復合物被Kupffer細胞捕捉吞噬，使葯物在肝臟內聚集，然後再逐步降解釋放人血液循環，使肝臟葯物濃度增加，對其他臟器的副作用減少，此為被動靶向作用；當納米粒子尺寸足夠小約100～150nm且表面覆以特殊包被後，便可以逃過Kupffer細胞的吞噬，靠其連接的單克隆抗體等物質定位於肝實質細胞發揮作用，此為主動靶向作用。用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。

納米粒子作為輸送多肽與蛋白質類葯物的載體是令人鼓舞的，這不僅是因為納米粒子可改進多肽類葯物的葯代動力學參數，而且在一定程度上可以有效地促進肽類葯物穿透生物屏障。納米粒子給葯系統作為多肽與蛋白質類葯物發展的工具有著十分廣泛的應用前景。

由於納米粒子的粒徑很小，具有大量的自由表面，使得納米粒子具有較高的膠體穩定性和優異的吸附性能，並能較快地達到吸附平衡，因此，高分子納米微粒可以直接用於生物物質的吸附分離。將納米顆粒壓成薄片製成過濾器，由於過濾孔徑為納米量級，在醫葯工業中可用於血清的消毒(引起人體發病的病毒尺寸一般為幾十納米)。通過在納米粒子表面引入羧基、羥基、磺酸基、胺基等基團，就可以利用靜電作用或氫鍵作用使納米粒子與蛋白質、核酸等生物大分子產生相互作用，導致共沉降而達到分離生物大分子的目的。當條件改變時，又可以使生物大分子從納米粒子上解吸附，使生物大分子得到回收。

納米高分子粒子還可以用於某些疑難病的介入性診斷和治療。由於納米粒子比紅血球(6～9μm)小得多，可以在血液中自由運動，因此可以注入各種對機體無害的納米粒子到人體的各部位，檢查病變和進行治療。據報道，動物實驗結果表明，將載有地塞米松的乳酸-乙醇酸共聚物的納米粒子，通過動脈給葯的方法送人血管內，可以有效治療動脈再狹窄，而載有抗增生葯物的乳酸-乙醇酸共聚物納米粒子經冠狀動脈給葯，可以有效防止冠狀動脈再狹窄；除此之外，載有抗生素或抗癌制劑的納米高分子可以用動脈輸送給葯的方法進入體內，用於某些特定器官的臨床治療。載有葯物的納米球還可以製成乳液進行腸外或腸內的注射；也可以製成疫苗進行皮下或肌肉注射。

『陸』 納米材料的前景 謝謝

由於納米粒子細化，晶界數量大幅度的增加，可使材料的強度、韌性和超塑性大為提高。其結構顆粒對光，機械應力和電的反應完全不同於微米或毫米級的結構顆粒，使得納米材料在宏觀上顯示出許多奇妙的特性，例如：納米相銅強度比普通銅高5倍；納米相陶瓷是摔不碎的，這與大顆粒組成的普通陶瓷完全不一樣。納米材料從根本上改變了材料的結構，可望得到諸如高強度金屬和合金、塑性陶瓷、金屬間化合物以及性能特異的原子規模復合材料等新一代材料，為克服材料科學研究領域中長期未能解決的問題開拓了新的途徑。
納米技術的應用及其前景
納米技術在陶瓷領域方面的應用
陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業生產中起著舉足輕重的作用。但是，由於傳統陶瓷材料質地較脆，韌性、強度較差，因而使其應用受到了較大的限制。隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產生，希望以此來克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。英國材料學家Cahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑。
所謂納米陶瓷，是指顯微結構中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料，也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上。要制備納米陶瓷，這就需要解決：粉體尺寸形貌和粒徑分布的控制，團聚體的控制和分散。塊體形態、缺陷、粗糙度以及成分的控制。
Gleiter指出，如果多晶陶瓷是由大小為幾個納米的晶粒組成，則能夠在低溫下變為延性的，能夠發生100%的范性形變。並且發現，納米TiO2陶瓷材料在室溫下具有優良的韌性，在180℃經受彎曲而不產生裂紋。許多專家認為，如能解決單相納米陶瓷的燒結過程中抑制晶粒長大的技術問題，從而控制陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的納米陶瓷，則它將具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統陶瓷無與倫比的優點。上海硅酸鹽研究所在納米陶瓷的制備方面起步較早，他們研究發現，納米3Y-TZP陶瓷(100nm左右)在經室溫循環拉伸試驗後，在納米3Y-TZP樣品的斷口區域發生了局部超塑性形變，形變數高達380%，並從斷口側面觀察到了大量通常出現在金屬斷口的滑移線。 Tatsuki等人對製得的Al2O3-SiC納米復相陶瓷進行拉伸蠕變實驗，結果發現伴隨晶界的滑移，Al2O3晶界處的納米SiC粒子發生旋轉並嵌入Al2O3晶粒之中，從而增強了晶界滑動的阻力，也即提高了Al2O3-SiC納米復相陶瓷的蠕變能力。
雖然納米陶瓷還有許多關鍵技術需要解決，但其優良的室溫和高溫力學性能、抗彎強度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發動機部件等諸多方面都有廣泛的應用，並在許多超高溫、強腐蝕等苛刻的環境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應用前景。

納米技術在微電子學上的應用
納米電子學是納米技術的重要組成部分，其主要思想是基於納米粒子的量子效應來設計並制備納米量子器件，它包括納米有序（無序）陣列體系、納米微粒與微孔固體組裝體系、納米超結構組裝體系。納米電子學的最終目標是將集成電路進一步減小，研製出由單原子或單分子構成的在室溫能使用的各種器件。
目前，利用納米電子學已經研製成功各種納米器件。單電子晶體管，紅、綠、藍三基色可調諧的納米發光二極體以及利用納米絲、巨磁阻效應製成的超微磁場探測器已經問世。並且，具有奇特性能的碳納米管的研製成功，為納米電子學的發展起到了關鍵的作用。
碳納米管是由石墨碳原子層捲曲而成，徑向尺層控制在100nm以下。電子在碳納米管的運動在徑向上受到限制，表現出典型的量子限制效應，而在軸向上則不受任何限制。以碳納米管為模子來制備一維半導體量子材料，並不是憑空設想，清華大學的范守善教授利用碳納米管，將氣相反應限制在納米管內進行，從而生長出半導體納米線。他們將Si-SiO2混合粉體置於石英管中的坩堝底部，加熱並通入N2。SiO2氣體與N2在碳納米管中反應生長出Si3N4納米線，其徑向尺寸為4~40nm。另外，在1997年，他們還制備出了GaN納米線。1998年該科研組與美國斯坦福大學合作，在國際上首次實現硅襯底上碳納米管陣列的自組織生長，它將大大推進碳納米管在場發射平面顯示方面的應用。其獨特的電學性能使碳納米管可用於大規模集成電路，超導線材等領域。
早在1989年，IBM公司的科學家就已經利用隧道掃描顯微鏡上的探針，成功地移動了氙原子，並利用它拼成了IBM三個字母。日本的Hitachi公司成功研製出單個電子晶體管，它通過控制單個電子運動狀態完成特定功能，即一個電子就是一個具有多功能的器件。另外，日本的NEC研究所已經擁有製作100nm以下的精細量子線結構技術，並在GaAs襯底上，成功製作了具有開關功能的量子點陣列。目前，美國已研製成功尺寸只有4nm具有開關特性的納米器件，由激光碟機動，並且開、關速度很快。
美國威斯康星大學已製造出可容納單個電子的量子點。在一個針尖上可容納這樣的量子點幾十億個。利用量子點可製成體積小、耗能少的單電子器件，在微電子和光電子領域將獲得廣泛應用。此外，若能將幾十億個量子點連結起來，每個量子點的功能相當於大腦中的神經細胞，再結合MEMS（微電子機械繫統）方法，它將為研製智能型微型電腦帶來希望。
納米電子學立足於最新的物理理論和最先進的工藝手段，按照全新的理念來構造電子系統，並開發物質潛在的儲存和處理信息的能力，實現信息採集和處理能力的革命性突破，納米電子學將成為對世紀信息時代的核心。

納米技術在生物工程上的應用
眾所周知，分子是保持物質化學性質不變的最小單位。生物分子是很好的信息處理材料，每一個生物大分子本身就是一個微型處理器，分子在運動過程中以可預測方式進行狀態變化，其原理類似於計算機的邏輯開關，利用該特性並結合納米技術，可以此來設計量子計算機。美國南加州大學的Adelman博士等應用基於DNA分子計算技術的生物實驗方法，有效地解決了目前計算機無法解決的問題—「哈密頓路徑問題」，使人們對生物材料的信息處理功能和生物分子的計算技術有了進一步的認識。
雖然分子計算機目前只是處於理想階段，但科學家已經考慮應用幾種生物分子製造計算機的組件，其中細菌視紫紅質最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學物理特性和很好的穩定性，並且，其奇特的光學循環特性可用於儲存信息，從而起到代替當今計算機信息處理和信息存儲的作用。在整個光循環過程中，細菌視紫紅質經歷幾種不同的中間體過程，伴隨相應的物質結構變化。Birge等研究了細菌視紫紅質分子潛在的並行處理機制和用作三維存儲器的潛能。通過調諧激光束，將信息並行地寫入細菌視紫紅質立方體，並從立方體中讀取信息，並且細菌視紫紅質的三維存儲器可提供比二維光學存儲器大得多的存儲空間。
到目前為止，還沒有出現商品化的分子計算機組件。科學家們認為：要想提高集成度，製造微型計算機，關鍵在於尋找具有開關功能的微型器件。美國錫拉丘茲大學已經利用細菌視紫紅質蛋白質製作出了光導「與」門，利用發光門製成蛋白質存儲器。此外，他們還利用細菌視紫紅質蛋白質研製模擬人腦聯想能力的中心網路和聯想式存儲裝置。
納米計算機的問世，將會使當今的信息時代發生質的飛躍。它將突破傳統極限，使單位體積物質的儲存和信息處理的能力提高上百萬倍，從而實現電子學上的又一次革命。

納米技術在光電領域的應用
納米技術的發展，使微電子和光電子的結合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術用於現有雷達信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高解析度納米孔徑雷達放到衛星上進行高精度的對地偵察。但是要獲取高解析度圖像，就必需先進的數字信息處理技術。科學家們發現，將光調制器和光探測器結合在一起的量子阱自電光效應器件，將為實現光學高速數學運算提供可能。
美國桑迪亞國家實驗室的Paul等發現：納米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少數幾個狀態上，而低音廊效應則使光子受到約束，直到所產生的光波累積起足夠多的能量後透過此結構。其結果是激光器達到極高的工作效率，而能量閾則很低。納米激光器實際上是一根彎曲成極薄麵包圈的形狀的光子導線，實驗發現，納米激光器的大小和形狀能夠有效控制它發射出的光子的量子行為，從而影響激光器的工作。研究還發現，納米激光器工作時只需約100微安的電流。最近科學家們把光子導線縮小到只有五分之一立方微米體積內。在這一尺度上，此結構的光子狀態數少於10個，接近了無能量運行所要求的條件，但是光子的數目還沒有減少到這樣的極限上。最近，麻省理工學院的研究人員把被激發的鋇原子一個一個地送入激光器中，每個原子發射一個有用的光子，其效率之高，令人驚訝。
除了能提高效率以外，無能量閾納米激光器的運行還可以得出速度極快的激光器。由於只需要極少的能量就可以發射激光，這類裝置可以實現瞬時開關。已經有一些激光器能夠以快於每秒鍾200億次的速度開關，適合用於光纖通信。由於納米技術的迅速發展，這種無能量閾納米激光器的實現將指日可待。

納米技術在化工領域的應用
納米粒子作為光催化劑，有著許多優點。首先是粒徑小，比表面積大,光催化效率高。另外，納米粒子生成的電子、空穴在到達表面之前，大部分不會重新結合。因此，電子、空穴能夠到達表面的數量多，則化學反應活性高。其次，納米粒子分散在介質中往往具有透明性，容易運用光學手段和方法來觀察界面間的電荷轉移、質子轉移、半導體能級結構與表面態密度的影響。目前，工業上利用納米二氧化鈦-三氧化二鐵作光催化劑，用於廢水處理（含SO32-或 Cr2O72-體系），已經取得了很好的效果。
用沉澱溶出法制備出的粒徑約30~60nm的白色球狀鈦酸鋅粉體，比表面積大，化學活性高，用它作吸附脫硫劑，較固相燒結法制備的鈦酸鋅粉體效果明顯提高。
納米靜電屏蔽材料，是納米技術的另一重要應用。以往的靜電屏蔽材料一般都是由樹脂摻加碳黑噴塗而成，但性能並不是特別理想。為了改善靜電屏蔽材料的性能，日本松下公司研製出具有良好靜電屏蔽的納米塗料。利用具有半導體特性的納米氧化物粒子如Fe2O3、TiO2、ZnO等做成塗料，由於具有較高的導電特性，因而能起到靜電屏蔽作用。另外，氧化物納米微粒的顏色各種各樣，因而可以通過復合控制靜電屏蔽塗料的顏色，這種納米靜電屏蔽塗料不但有很好的靜電屏蔽特性，而且也克服了碳黑靜電屏蔽塗料只有單一顏色的單調性。
另外，如將納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。一般認為，其體系中只需含納米二氧化鈦0.5~1%，即可充分屏蔽紫外線。目前，日本等國已有部分納米二氧化鈦的化妝品問世。紫外線不僅能使肉類食品自動氧化而變色，而且還會破壞食品中的維生素和芳香化合物，從而降低食品的營養價值。如用添加0.1~0.5%的納米二氧化鈦製成的透明塑料包裝材料包裝食品，既可以防止紫外線對食品的破壞作用，還可以使食品保持新鮮。將金屬納米粒子摻雜到化纖制或紙張中，可以大大降低靜電作用。利用納米微粒構成的海綿體狀的輕燒結體，可用於氣體同位素、混合稀有氣體及有機化合物等的分離和濃縮，用於電池電極、化學成分探測器及作為高效率的熱交換隔板材料等。納米微粒還可用作導電塗料，用作印刷油墨，製作固體潤滑劑等。
用化學共沉澱法得到ZnCO3包覆Ti(OH)4粒子，在一定溫度下預焙解後，溶去絕大部分包覆的ZnO粉體，利用體系中少量的ZnTiO3（ZnTiO3與TiO2(R)的晶體結構類似）促進了TiO2從銳鈦型向金紅石型的轉化，製得粒徑約20~60nm的金紅石型二氧化鈦粉體。用紫外分光光度計進行了光學性能測試，結果發現此粉體對240~400nm的紫外線有較強的吸收，吸收率高達92%以上，其吸收性能遠遠高於普通TiO2粉體。另外，由於納米粉體的量子尺寸效應和體積效應，導致納米粒子的光譜特性出現「蘭移」或「紅移」現象。在制備超細鋁酸鹽基長余輝發光材料時，用軟化學法合成出的超細發光粉體的發射光譜的主峰位置，較固相機械混合燒結法制備的發光粉體蘭移了12nm。余輝衰減曲線表明，該法合成出的發光粉體，其餘輝衰減速度相對固相法合成出的發光粉體要快得多，這些都是由於粉體粒子大幅度減小所致。
研究人員還發現，可以利用納米碳管其獨特的孔狀結構，大的比表面（每克納米碳管的表面積高達幾百平方米）、較高的機械強度做成納米反應器，該反應器能夠使化學反應局限於一個很小的范圍內進行。在納米反應器中，反應物在分子水平上有一定的取向和有序排列，但同時限制了反應物分子和反應中間體的運動。這種取向、排列和限製作用將影響和決定反應的方向和速度。科學家們利用納米尺度的分子篩作反應器，在烯烴的光敏氧化作用中，將底物分子置於反應器的孔腔中，敏化劑在溶液中，這樣就只生成單重態的氧化產物。用金屬醇化合物和羧酸反應，可合成具有一定孔徑的大環化合物。利用嵌段和接技共聚物會形成微相分離，可形成不同的「納米結構」作為納米反應器。

納米技術在醫學上的應用
隨著納米技術的發展，在醫學上該技術也開始嶄露頭腳。研究人員發現，生物體內的RNA蛋白質復合體，其線度在15~20nm之間，並且生物體內的多種病毒，也是納米粒子。10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小，因而可以在血管中自由流動。如果將超微粒子注入到血液中，輸送到人體的各個部位，作為監測和診斷疾病的手段。科研人員已經成功利用納米SiO2微粒進行了細胞分離，用金的納米粒子進行定位病變治療，以減少副作用等。另外，利用納米顆粒作為載體的病毒誘導物已經取得了突破性進展，現在已用於臨床動物實驗，估計不久的將來即可服務於人類。
研究納米技術在生命醫學上的應用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關系，獲取生命信息。科學家們設想利用納米技術製造出分子機器人，在血液中循環，對身體各部位進行檢測、診斷，並實施特殊治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物，甚至可以用其吞噬病毒，殺死癌細胞。這樣，在不久的將來，被視為當今疑難病症的愛滋病、高血壓、癌症等都將迎刃而解，從而將使醫學研究發生一次革命。

納米技術在分子組裝方面的應用
納米技術的發展，大致經歷了以下幾個發展階段：在實驗室探索用各種手段制備各種納米微粒，合成塊體。研究評估表徵的方法，並探索納米材料不同於常規材料的特殊性能。利用納米材料已挖掘出來的奇特的物理、化學和力學性能，設計納米復合材料。目前主要是進行納米組裝體系、人工組裝合成納米結構材料的研究。雖然已經取得了許多重要成果，但納米級微粒的尺寸大小及均勻程度的控制仍然是一大難關。如何合成具有特定尺寸，並且粒度均勻分布無團聚的納米材料，一直是科研工作者努力解決的問題。目前，納米技術深入到了對單原子的操縱，通過利用軟化學與主客體模板化學，超分子化學相結合的技術，正在成為組裝與剪裁，實現分子手術的主要手段。科學家們設想能夠設計出一種在納米量級上尺寸一定的模型，使納米顆粒能在該模型內生成並穩定存在，則可以控制納米粒子的尺寸大小並防止團聚的發生。
1992年，Kresge等首次採用介孔氧化硅材料為基，利用液晶模板技術，在納米尺度上實現有機／無機離子的自組裝反應。其特點是孔道大小均勻，孔徑可以在5~10nm內連續可調，具有很高的比表面積和較好的熱穩定性。使其在分子催化、吸附與分離等過程，展示了廣闊的應用前景。同時，這類材料在較大范圍內可連續調節其納米孔道結構，可以作為納米粒子的微型反應容器。
Wagner等利用四硫富瓦烯的獨特的氧化還原能力，通過自組裝方式合成了具有電荷傳遞功能的配合物分子梭，具有開關功能。Attard等利用液晶作為穩定的預組織模板，利用表面活性劑對水解縮聚反應過程和溶膠表面進行控制，合成了六角液晶狀微孔SiO2材料。Schmid等利用特定的配位體，成功地制備出均勻分布的由55個Au原子組成的金納米粒子。據理論預測，如果以這種金納米粒子做成分子器件，其分子開關的密度將會比一般半導體提高105~106倍。
1996年，IBM公司利用分子組裝技術，研製出了世界上最小的「納米算盤」，該算盤的算珠由球狀的C60分子構成。美國喬治亞理工學院的研究人員利用納米碳管製成了一種嶄新的「納米秤」，能夠稱出一個石墨微粒的重量，並預言該秤可以用來稱取病毒的重量。
李彥等以六方液晶為模板合成了CdS納米線，該納米線生長在表面活性劑分子形成的六方堆積的空隙水相內，呈平行排列,直徑約1~5nm。利用有機表面活性劑作為幾何構型模板劑，通過有機/無機離子間的靜電作用，在分子水平上進行自組裝合成，並形成規則的納米異質復合結構，是實現對材料進行裁減的有效途徑。

納米技術在其它方面的應用
利用先進的納米技術，在不久的將來，可製成含有納米電腦的可人—機對話並具有自我復制能力的納米裝置，它能在幾秒鍾內完成數十億個操作動作。在軍事方面，利用昆蟲作平台，把分子機器人植入昆蟲的神經系統中控制昆蟲飛向敵方收集情報，使目標喪失功能。
利用納米技術還可製成各種分子感測器和探測器。利用納米羥基磷酸鈣為原料，可製作人的牙齒、關節等仿生納米材料。將葯物儲存在碳納米管中，並通過一定的機制來激發葯劑的釋放，則可控葯劑有希望變為現實。另外，還可利用碳納米管來製作儲氫材料，用作燃料汽車的燃料「儲備箱」。利用納米顆粒膜的巨磁阻效應研製高靈敏度的磁感測器；利用具有強紅外吸收能力的納米復合體系來制備紅外隱身材料，都是很具有應用前景的技術開發領域。

納米技術在國內的研究情況及取得的成果
納米技術作為一種最具有市場應用潛力的新興科學技術，其潛在的重要性毋庸置疑，一些發達國家都投入大量的資金進行研究工作。如美國最早成立了納米研究中心，日本文教科部把納米技術，列為材料科學的四大重點研究開發項目之一。在德國，以漢堡大學和美因茨大學為納米技術研究中心，政府每年出資6500萬美元支持微系統的研究。在國內，許多科研院所、高等院校也組織科研力量，開展納米技術的研究工作，並取得了一定的研究成果，主要如下：
定向納米碳管陣列的合成，由中國科學院物理研究所解思深研究員等完成。他們利用化學氣相法高效制備出孔徑約20納米，長度約100微米的碳納米管。並由此制備出納米管陣列，其面積達3毫米×3毫米，碳納米管之間間距為100微米。
氮化鎵納米棒的制備，由清華大學范守善教授等完成。他們首次利用碳納米管制備出直徑3~40納米、長度達微米量級的半導體氮化鎵一維納米棒，並提出碳納米管限制反應的概念。並與美國斯坦福大學戴宏傑教授合作，在國際上首次實現硅襯底上碳納米管陣列的自組織生長。
准一維納米絲和納米電纜，由中國科學院固體物理研究所張立德研究員等完成。他們利用碳熱還原、溶膠—凝膠軟化學法並結合納米液滴外延等新技術，首次合成了碳化鉭納米絲外包絕緣體SiO2納米電纜。
用催化熱解法製成納米金剛石，由中國科學技術大學的錢逸泰等完成。他們用催化熱解法使四氯化碳和鈉反應，以此制備出了金剛石納米粉。
但是，同國外發達國家的先進技術相比，我們還有很大的差距。德國科學技術部曾經對納米技術未來市場潛力作過預測：他們認為到2000年，納米結構器件市場容量將達到6375億美元，納米粉體、納米復合陶瓷以及其它納米復合材料市場容量將達到5457億美元，納米加工技術市場容量將達到442億美元，納米材料的評價技術市場容量將達到27.2億美元。並預測市場的突破口可能在信息、通訊、環境和醫葯等領域。
總之，納米技術正成為各國科技界所關注的焦點，正如錢學森院士所預言的那樣：「納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的特點，會是一次技術革命，從而將是21世紀的又一次產業革命。」

『柒』 納米材料與納米技術的現狀、應用、發展趨勢及存在問題是什麼

現在納米材料研究的基本特徵是以實際應用為導向，一納米材料與相關科學的交叉融合為手段，重點解決納米材料應用的關鍵技術問題。納米材料屬於上游產品，一方面用於傳統產品的升級，兩一方面用於納米科技新產品的開發，而要在下游產品中體現納米材料的優越性能就必須以納米製造技術作為支撐。

『捌』 生物醫用材料的應用與發展前景

迄今為止 ,被詳細研究過的生物材料已有一千多種，醫學臨床上廣泛使用的也有幾十種，涉及到材料學的各個領域。生物醫用材料得以迅猛發展的主要動力來自人口老齡化、中青年創傷的增多、疑難疾病患者的增加和高新技術的發展。人口老齡化進程的加速和人類對健康與長壽的追求，激發了對生物醫用材料的需求。目前生物醫用材料研究的重點是在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、可降解、耐腐蝕、持久、多用途的生物醫用材料。
當代生物材料的發展不僅強調材料自身理化性能和生物安全性、可靠性的改善，而且更強調賦予其生物結構和生物功能，以使其在體內調動並發揮機體自我修復和完善的能力，重建或康復受損的人體組織或器官。結合南開大學俞耀庭教授的觀點和2004年中國新材料發展報告，可以將目前國際上生物醫用材料學科的最新進展和發展趨勢概括如下： 組織工程是指應用生命科學與工程的原理和方法，構建一個生物裝置，來維護、增進人體細胞和組織的生長，以恢復受損組織或器官的功能。它的主要任務是實現受損組織或器官的修復和再建，延長壽命和提高健康水乎。其方法是，將特定組織細胞種植於一種生物相容性良好、可被人體逐步降解吸收的生物醫用材料（組織工程材料）上，形成細胞－生物醫用材料復合物；生物醫用材料為細胞的增長繁殖提供三維空間和營養代謝環境；隨著材料的降解和細胞的繁殖，形成新的具有與自身功能和形態相應的組織或器官；這種具有生命力的活體組織或器官能對病損組織或器宮進行結構、形態和功能的重建，並達到永久替代。近10 年來，組織工程學發展成為集生物工程、細胞生物學、分子生物學、生物醫用材料、生物技術、生物化學、生物力學以及臨床醫學於一體的一門交叉學科。
生物醫用材料在組織工程中占據非常重要的地位，同時組織工程也為生物醫用材料提出問題和指明發展方向。由於傳統的人工器官（如人工腎、肝）不具備生物功能（代謝、合成），只能作為輔助治療裝置使用，研究具有生物功能的組織工程人工器官已在全世界引起廣泛重視。構建組織工程人工器官需要三個要素，即種子細胞、支架材料、細胞生長因子。最近，由於幹細胞具有分化能力強的特點，將其用作種子細胞進行構建人工器官成為熱點。組織工程學已經在人工皮膚、人工軟骨、人工神經、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展現出美好的應用前景。
當前軟組織工程材料的研究和發展主要集中在研究新型可降解生物醫用材料，用物理、化學和生物方法以及基因工程手段改造和修飾原有材料，材料與細胞之間的反應和信號傳導機制以及促進細胞再生的規律和原理，細胞機制的作用和原理等，以及研製具有選擇通透性和表面改性的膜材，發展對細胞和組織具有誘導作用的智能高分子材料等方面。
當前硬組織工程材料的研究和應用發展主要集中在碳纖維/高分子材料、無機材料（生物陶瓷、生物活性玻璃）、高分子材料的復合研究。 納米生物材料，在醫學上主要用作葯物控釋材料和葯物載體。從物質性質上可以將納米生物材料分為金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒和生物降解性高分子納米顆粒；從形態上可以將納米生物材料分為納米脂質體、固體脂質納米粒、納米囊（納米球）和聚合物膠束。
納米技術在90 年代獲得了突破性進展，在生物醫學領域的應用研究也不斷得到擴展。目前的研究熱點主要是葯物控釋材料及基因治療載體材料。葯物控釋是指葯物通過生物材料以恆定速度、靶向定位或智能釋放的過程。具有上述性能的生物材料是實現葯物控釋的關鍵，可以提高葯物的治療效果和減少其用量和毒副作用。由於人類基因組計劃的完成及基因診斷與治療不斷取得進展，科學家對使用基因療法治療腫瘤充滿信心。基因治療是導人正常基因於特定的細胞（癌細胞）中，對缺損的或致病的基因進行修復；或者導人能夠表達出具有治療癌症功能的蛋白質基因，或導人能阻止體內致病基因合成蛋白質的基因片斷來阻止致病基因發生作用，從而達到治療的目的。這是治療學的一個巨大進步。基因療法的關鍵是導人基因的載體，只有藉助於載體，正常基因才能進人細胞核內。目前，高分子納米材料和脂質體是基因治療的理想載體，它具有承載容量大，安全性高的特點。近來新合成的一種樹枝狀高分子材料作為基因導人的載體值得關注。
此外，生物醫用納米材料在分析與檢測技術、納米復合醫用材料、與生物大分子進行組裝、用於輸送抗原或疫苗等方面也有良好的應用前景。納米碳材料可顯著提高人工器官及組織的強度、韌度等多方面性能；納米高分子材料粒子可以用於某些疑難病的介入診斷和治療；人工合成的納米級類骨磷灰石晶體已成為制備納米類骨生物復合活性材料的基礎。該領域未來的發展趨勢是，納米生物醫用材料「部件」與納米醫用無機材料及晶體結構「部件」的結合發展，如由納米微電子控制的納米機器人、葯物的器官靶向化；通過納米技術使介入性診斷和治療向微型、微量、微創或無創、快速、功能性和智能性的方向發展；模擬人體組織成分、結構與力學性能的納米生物活性仿生醫用復合材料等。 組織反應是指局部組織對生物醫用材料所發生的反應。組織反應是機體對異物入侵產生的防禦性反應，可以減輕異物對組織的損傷，促進組織的修復和再生。然而，組織反應本身也可能對機體造成危害。根據病理變化不同，可以分成以下兩種反應：
1、以滲出為主的組織反應
多見於植入初期和植入材料的性質穩定等情況。以中性粒細胞、漿液、纖維蛋白原滲出為主。如植入物周圍組織出現中性粒細胞聚集；長期植入的、穩定的材料周圍，可由於纖維蛋白原的滲出而出現纖維囊。
2、以增生為主的組織反應
多見於植入物長期存在並損傷機體的情況。以巨噬細胞為主，也可見淋巴細胞、漿細胞和嗜酸性粒細胞，並伴有明顯的組織增生，可逐漸發展為肉芽腫或腫瘤。
在使用生物醫用材料的過程中，由組織反應引起的兩種嚴重的並發症是炎症和腫瘤。炎症包括感染性炎症和無菌性炎症。感染性炎症可能是由於材料植入的過程中損傷組織，使病原體趁虛而入；也可能是由於植入物本身未經嚴格的消毒滅菌處理，成為了病原體的載體。無菌性炎症不是由於病原體侵入引起，而是由於影響機體內的炎症和抗炎系統的調節而引發的炎症反應。生物材料植入引起腫瘤是一個緩慢的過程，可能是由於材料本身釋放毒性物質，也可能是由於材料的外形和表面性能所致。因此，在應用長期植入物之前，進行植入物的慢性毒性、致突變和致癌的生物學試驗是十分必要的。 生物醫用材料血液相容性包含不引起血液凝聚和不破壞血液成分兩個方面。在一定限度內即使在材料表面張力的剪切作用下，對血液中的紅細胞等有一定的破壞(即發生溶血)，由於血液具有很強的再生能力，隨時間的推移其不利影響並不顯著；而如果在材料表面有血栓形成，由於有累計效應，隨著時間的推移，凝血程度越來越高，對人體造成嚴重的影響。因此，材料在血液中最受關注的是其抗凝血性能。材料與血液接觸導致凝血及血栓形成的途徑如圖1所示。正常人體心血管系統內的血液保持液體狀態，環流不息，並不發生凝固。當醫用材料與血液接觸時會引起血液一系列變化。首先是血漿蛋白在材料表面的吸附，依材料表面結構性能不同，在1分鍾甚至幾秒鍾，在材料表面就會產生白蛋白和球蛋白以及各種蛋白質的競爭吸附，在生物材料表面形成復雜的蛋白質吸附層。當材料表面吸附球蛋白、纖維蛋白原時易於使血小板粘附表面，進而導致血小板變形聚集，引發凝血。蛋白表面也可引起紅細胞的粘附。雖然紅細胞在凝血中的作用仍然不十分清楚，但是如若紅細胞發生細胞膜破裂，即出現溶血，紅細胞釋放的血紅蛋白和二磷酸腺苷簡稱ADP(促血小板聚集物質)。它們可以引起血小板的粘附、變形和聚集，進而導致凝血。
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圖1 凝血機制
抗凝系統包括抗凝和纖溶作用。抗凝作用主要是通過一些抗凝因子（如抗凝血酶Ⅲ、肝素）來實現。纖溶過程包括纖溶酶原轉化為纖溶酶，纖溶酶降解纖維蛋白。血栓形成是常見的生物醫用材料植入引發的局部血液循環障礙。內皮細胞的損傷、血流動力學的改變和血液的高凝狀態，其中任何一個因素都可以導致血栓形成。完整的內皮細胞可以通過表達肝素樣分子與抗凝血酶Ⅲ結合使IIa、Xa、IXa 失活，合成 PGI2、NO 、ADP 酶抑制血小板聚集及合成tPA 使纖維蛋白降解等作用抑制血栓形成。血流動力學的改變可以誘發血栓形成。正常血流是分層流動的，當血流減慢或層流被破壞時，血小板與內膜接觸並激活，凝血因子也可以在局部聚集。當處於創傷、手術等情況時，血液的凝血系統亢進和（或）抗凝系統減弱也可導致血栓形成。 免疫系統是人體的「軍隊」和「警察」，它可以識別自己和非己。免疫系統的主要功能包括針對病原微異原分子免疫防禦功能、針對自體衰老和病變細胞的免疫自穩功能和針對腫瘤細胞的免疫監視功能。免疫系統由天然免疫系統和獲得性免疫系統組成。天然免疫系統包括肥大細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞和補體等。天然免疫系統可以早期識別、清除病原體，然而它對於病原體的識別不具有特異性。在受到病原體刺激後，再次接觸病原體時能夠針對性地做出反應的免疫系統成為獲得性的免疫系統。獲得性免疫系統又可分為由B 細胞介導的體液免疫和由T 細胞介導的細胞免疫。由於生物醫用材料造成免疫系統的功能（包括免疫識別和反應程度）紊亂，可以發生以下免疫反應：
1、免疫抑制
由於有些生物醫用材料造成免疫防禦功能不足，使得機體抵抗病原微生物的能力降
低。
2、變態反應
由於有些生物醫用材料造成免疫防禦功能亢進，免疫反應過於強烈損傷人體。如殘留乳膠、雙酚A、丙烯酸添加劑等低分子量有機分子或單體。
3、自身免疫
由於有些生物醫用材料造成免疫自穩功能亢進，免疫系統不能和識別自己和非己，對自體正常組織產生免疫反應。如聚四氟乙烯、聚酯等。 界面是一個有一定厚度（通常小於0.1μm）的區域，物質的能量可以通過這個區域從一個相連續地變化到另一個相。根據植入材料的不同，與生物體組織作用的界面可分為：惰性材料與生物體組織作用的界面和活性材料與生物體組織作用的界面。
1、惰性生物醫用材料與生物體組織作用的界面惰性生物醫用材料的特點是在生物體內保持穩定，幾乎不參加生物體的化學反應。長期植入惰性材料，植入物與機體發生滲出性組織反應，其中以纖維蛋白原滲出為主，形成纖維包囊。如果材料無毒性物質滲出，包囊將逐漸變薄，淋巴細胞消失，鈣鹽沉積。這一類的材料有氧化鋁、碳纖維、鈦合金等。如果材料持續釋放金屬離子或有機單體等毒性離子，會促使局部組織反應遷延不愈，轉變為慢性炎症。纖維薄膜逐漸變厚，淋巴細胞增多，鈣鹽沉積，可發展為肉芽腫，甚至腫瘤。
2、活性生物醫用材料與生物體組織作用的界面活性生物醫用材料可以與機體發生化學反應，與組織之間形成化學鍵。這里我們主要介紹表面活性生物醫用材料與生物體組織作用的界面、可降解生物陶瓷與生物體組織作用的界面和雜化生物醫用材料與生物體組織作用的界面。
(1)表面活性生物醫用材料與生物體組織作用的界面：表面活性生物醫用材料其表面成分與組織成分相近，能與組織結合形成穩定的結合界面。這種材料與組織親和性好。如表面含羥基磷灰石的生物材料。
(2)可降解生物陶瓷與生物體組織作用的界面：陶瓷可在組織內釋放組織所需的成分，加速組織的生長，並逐漸為新生的組織所取代。如β-磷酸三鈣陶瓷可在體液中釋放Ca2+、PO4
3+離子，促進骨組織的生長，並逐漸為之取代。
(3)雜化生物醫用材料與生物體組織作用的界面：雜化材料由活體組織和非活體組
織復合而成。由於活體組織的存在是使材料的免疫反應減輕，使材料具有很好的相容性。
這類材料有各種人工材料與生物高分子的復合物，合成材料與細胞的復合物等。
3、界面理論及其研究方法
(1)界面潤濕理論；主要研究液體對固體表面的親和狀況。材料植入首先是與由血漿、組織液組成的液體環境接觸，所以材料與機體組織親和性與液體與材料表面的潤濕作用密切相關。一般通過研究固體表面潤濕臨界張力和液體在固體上的潤濕角測定界面能。
(2)界面吸附理論；通過研究界面對水分子、各種細胞、氨基酸、蛋白質和各種離子的吸附作用，為材料界面改性提供參考。可以運用生物流變學的原理和方法，了解材料的形態表面對細胞吸附作用的影響。
(3)界面化學鍵合理論；理論上講，植入物與人體組織同處於人體的內環境中，存在形成各種化學鍵的可能性。主要採用電子探針、電子能譜、質譜、核磁共振、拉曼光譜等分析界面元素及化合態。
(4)界面分子結合理論 植入材料由於的表面極性、表面電荷及活性基團不同，對人體組織的作用也存在差異。通過測量生物壓電材料所產生的微電流，評價其對於細胞界面形成的影響。
(5)界面酸鹼理論；由於界面細胞的生長與界面局部的酸鹼度直接相關，所以可以通過研究界面酸鹼度，了解並改善生物醫用材料與組織的親和性。在離體實驗中，通常採取常規的pH 值測定法和納米級超微電極測定界面pH 值。
(6)界面物理結合理論；植入體與人體組織的結合首先是物理結合，組織細胞通過微孔長入植入體以增加其結合強度。微孔的大小關系著組織細胞能否長入植入體，微孔的比率決定著植入體的強度。主要採用各種感測技術及光彈應力分析法、有限元計算分析法等測定界面結合強度與應力。
另外，界面研究方法還包括界面的形態學研究。主要通過透射電鏡、掃描電鏡及各種立體成像技術觀察界面處的形態。 一般來講，生物醫用材料在體內首先與體液接觸，通過水解作用，某些材料可能由高分子物質轉變為水溶性的小分子物質。這些小分子物質經由血液循環，運輸到呼吸系統、消化、泌尿系統，經呼吸、糞、尿的方式排出體外。在代謝的過程中，可能有酶參與其中。生物醫用材料經過一系列的反應，可能完全降解由體內排出，也可能會有部分材料或其降解產物長期存在於人體內。生物醫用材料在體內代謝的中間產物和終產物可能對人體有利也可能有害，因此對於材料在生物體內的代謝產物和途徑的研究具有十分重要的意義。材料在體內的代謝受很多方面因素的影響，如材料本身的因素、植入環境的因素等。目前，材料在體內代謝的研究方法主要分為體外試驗和體內試驗。體外降解試驗主要是在體外模擬體內的環境條件，從外形、力學性能、質量等方面進行評價。這種試驗主要用於研究固體生物醫用材料。體內試驗主要是在動物體內進行。體內試驗是將生物醫用材料植入動物體內觀察材料的改變。具體可以通過解剖、X 線、放射性標記示蹤等方法。這種試驗方法的優點是可以獲得更接近人體的試驗結果。

『玖』 葯物化學專業就業前景

不太好，工資不給力毒性還高污染重，好多公司不讓幹了，生物制葯還好些

『拾』 納米的好處在那裡

納米技術包含下列四個主要方面：

第一方面是納米材料，包括制備和表徵。納米材料是納米科技發展的重要基礎。納米材料是指材料的幾何尺寸達到納米級尺度，並且具有特殊性能的材料。其主要類型為：納米顆粒與粉體、納米碳管和一維納米材料、納米薄膜、納米塊材。在納米尺度下，物質中電子的放性（量子力學性質）和原子的相互作用將受到尺度大小的影響，如能得到納米尺度的結構，就可能控制材料的基本性質如熔點、磁性、電容甚至顏色，而不改變物質的化學成份。

對於納米材料的研究包括兩個方面：一是系統地研究納米材料的性能、微結構和譜學特徵，通過和常規材料對比，找出納米材料特殊的規律，建立描述和表徵納米材料的新概念和新理論；二是發展新型納米材料。目前納米材料應用的關鍵技術問題是在大規模製備的質量控制中，如何做到均勻化、分散化、穩定化。

第二方面是納米動力學，主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械繫統（MEMS），用於有傳動機械的微型感測器和執行器、光纖通訊系統，特種電子設備、醫療和診斷儀器等。MEMS用的是一種類似於集成電器設計和製造的新工藝。特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數十至數百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用於製作三相電動機，用於超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測准原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經濟價值。

第三方面是納米生物學和納米葯物學。利用納米技術，人們已經可以操縱單個的生物大分子。操縱生物大分子，被認為是有可能引發第二次生物學革命的重要技術之一。有了納米技術，還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的葯物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數不溶於水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶於水。

納米生物學和納米葯物學最有發展前景的幾個方面，包括：

1. 納米技術在生物醫葯基礎研究中的應用。納米尺度的一些高精度單分子觀測操縱技術，在生物醫葯基礎研究中意義重大。

2. 納米生物感測器。目前還處於研究前期，但長遠發展意義明顯。

3. 納米生物醫用材料，特別是組織工程材料的研究。

4. 納米葯物，這將是納米生物醫葯領域最強的生長點。其中還可以細分為兩個方面：1）納米葯物載體和給葯系統，這方面的研究除材料外，還必須加強與葯物作用機理的有機結合，以及具體葯效的驗證；2）納米葯物粒子，如中葯納米顆粒、重組蛋白、DNA導入粒子等等，這方面的研究需要加強。

第四方面是納米電子學，包括基於量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表徵，以及原子操縱和原子組裝等。如現有的硅和砷化鎵器件的響應速度最高只能達到10～12秒，功耗最低只能降至1微瓦。而量子器件在響應速度和功耗方面可以比這個數據優化1000～10000倍。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷。「更小」是指集成電路的幾何結構要小，"更快"是指響應速度要快。"更冷"是指單個器件的功耗要小。但是"更小"並非沒有限度。在納米尺度下，現有的電子器件把電子視為粒子的前提不復存在，因而會出現種種新的現象，產生新的效應，如量子效應。利用量子效應而工作的電子器件稱為量子器件，像共振隧道二級管、量子阱激光器和量子干涉部件等。與電子器件相比，量子器件具有高速(速度可提高1000倍)、低耗(能耗降低1000倍)、高效、高集成度、經濟可靠等優點。因此，納米電子學的發展，可能會在電子學領域中引起一次新的電子技術革命，從而把電子工業技術推向更高的發展階段。