納米技術(shù)出現(xiàn)的影響精選(九篇)

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第1篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；食品科學(xué)；應(yīng)用

一、納米技術(shù)

自從上個世紀(jì)90年代出現(xiàn)納米技術(shù)后，在納米技術(shù)領(lǐng)域的新概念、新名詞、新材料不斷涌現(xiàn)，使得人們對納米技術(shù)的理解不夠透徹，對其研究也處于初級階段。其實，納米技術(shù)是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究多學(xué)科交叉的科學(xué)，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上對其分析，納米技術(shù)都堪稱是一項新的、空前的技術(shù)創(chuàng)新，對今后物理學(xué)的發(fā)展起著重要作用。納米技術(shù)的目標(biāo)主要是根據(jù)納米結(jié)構(gòu)所具有的特性和功能，結(jié)合人們的需求，對材料進行加工，并制造具有特定功能的產(chǎn)品，給人們帶來全新的技術(shù)革命。此外，在設(shè)計過程中在原子、分子的水平上運用納米技術(shù)進行材料設(shè)計，進而制造出具有全新性質(zhì)和各種功能的材料，從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。

二、納米食品的概述

所謂納米食品，指的是在食品加工、生產(chǎn)或包裝過程中采用了納米技術(shù)手段的食品。但是，納米食品不僅僅是采用納米技術(shù)將食品的尺寸加工至納米級別，也涉及到通過納米技術(shù)對食品進行了改造從而改變食品性能的食品。從而使經(jīng)過納米技術(shù)加工的食品在營養(yǎng)、吸收等方面會很大的提高，在這方面應(yīng)用最廣泛主要有維生素制劑、鈣、硒等礦物質(zhì)制劑、豆奶與納米添加營養(yǎng)素的鈣奶茶等。但是，由于人們對納米技術(shù)研究的局限性決定了納米食品也存在一些問題，從而使得納米食品的安全日益受到人們的關(guān)注。因為，在納米食品生產(chǎn)過程中主要采用球磨法使食品的尺寸變小而達到納米級別，從而不可避免地產(chǎn)生粉料污染，同時，納米技術(shù)給食品所帶來的危害與不利影響等，目前我們還無法預(yù)測，難以判斷納米材料是否對人體有害。目前，我國乃至國際上的納米食品行業(yè)還沒有形成一個統(tǒng)一的、有效的標(biāo)準(zhǔn)，無法對納米食品進行安全性評價，也不利于食品健康的管理與監(jiān)控。此外，據(jù)研究部分納米食品存在一些有害成分，采用球磨法對食品進行加工，所制備得到的納米粉末更容易進入細胞甚至細胞核內(nèi)，進而對人體所產(chǎn)生的危害也沒有研究清楚。

三、納米技術(shù)在食品科學(xué)中的應(yīng)用分析

1.微乳化技術(shù)和納米膠囊制備技術(shù)

所謂的微乳液，就是通過將兩種互不相溶的液體形成的吉布斯自由能最小、狀體均勻并且穩(wěn)定，各向同性、粒徑大小為l～100納米、外觀透明或半透明的分散體系，而制備該微乳液的技術(shù)也稱為微乳化技術(shù)。自從上個世紀(jì)末以來，人們加大對微乳理論和應(yīng)用的研究，并將微乳化技術(shù)已應(yīng)用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術(shù)，將微膠囊制備成具有粒徑大小在10～1 000納米尺寸的新型材料。由于納米膠囊顆粒微小，形成膠體溶液，易于分散和懸浮在水中，并形成清澈透明的液體，從而使所載的藥物或食品功能因子改變分布狀態(tài)而濃集于特定的靶組織，進而有利于提高療效的目的，增加藥品生產(chǎn)效率。

在食品包裝行業(yè)，納米技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，并且該技術(shù)能給人們帶來極大的利益。因為，在包裝材料過程中，只需加入一定的納米微粒就能夠有效地增加包裝材料的抗菌性能與密封效果，從而更好地為食品包裝提高質(zhì)量安全保障。同時，在冰箱制造行業(yè)也能看到納米技術(shù)的應(yīng)用情況，通過納米技術(shù)能夠有效地生產(chǎn)出一些抗菌性的冰箱，從而滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨蟆４送?，由于納米材料的尺寸微小（納米級別），并體現(xiàn)出特殊的功能，在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現(xiàn)有包裝材料的性能，從而進一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術(shù)在玻璃和陶瓷容器等領(lǐng)域的應(yīng)用，通過加入納米顆粒，可以有效地增加了脆性材料的韌性與強度，還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時間過長而出現(xiàn)老化、變質(zhì)等現(xiàn)象，進而增加食品包裝的使用壽命，促進食品包裝行業(yè)的發(fā)展。

2.納米技術(shù)在超細微粒和納米粒子制備中的應(yīng)用

在當(dāng)今的高新技術(shù)研究領(lǐng)域中，超細微粒尤其是納米粒子已經(jīng)成為人們研究的熱門方向，并是當(dāng)今急需加大研究投入的領(lǐng)域。經(jīng)過超細化處理后的物質(zhì)，粒子之間的接觸面積增大，比表面積也大大增加，界面能顯著提高，表面能會發(fā)生巨大變化，從而顯現(xiàn)出獨特的物理與化學(xué)性能。通常情況下，制備超細粒子的方法為超細碾磨法，例如市場上比較普遍的具有強抗氧化性的超細綠茶粉與具有強結(jié)合水能力的超細面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人體的吸收消化，約1 000納米的超細綠茶粉呈現(xiàn)出較好的營養(yǎng)消化和吸收率，其營養(yǎng)價值大大超出普通的綠茶粉。又近年來迅速發(fā)展起來的新技術(shù)――超臨界流體制備超細微粒技術(shù)，也屬于納米技術(shù)制備超細粒子的范疇，該技術(shù)可以較準(zhǔn)確地控制結(jié)晶過程，對粒子尺寸進行精確的控制，從而生產(chǎn)出的超細微粒粒徑小且粒度分布均勻，該技術(shù)在醫(yī)療藥物制造行業(yè)較為普遍，具有誘人的應(yīng)用前景。

3.納米技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使得納米傳感器技術(shù)也得到了驚人的發(fā)展，并已在食品安全監(jiān)測中得到廣泛的應(yīng)用。所謂納米生物傳感器技術(shù)，采用選擇性結(jié)合靶分子的生物探針，對食品進行安全監(jiān)測的技術(shù)。因為，納米材料本身就是非常敏感，對于不均勻的生物與化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)靈敏，將納米技術(shù)與生物學(xué)、計算機技術(shù)、電子材料相結(jié)合，可以制備新型的傳感器件，并提高食品安全監(jiān)測效率。例如與生物芯片等技術(shù)結(jié)合，可以使分子檢測更加簡便、高效的納米生物傳感器。近年來，人們通過納米生物傳感器技術(shù)可以實現(xiàn)對食品安全、臨床診斷與治療的快速、有效、靈敏地檢測。例如，在傳統(tǒng)的檢測領(lǐng)域，尤其是監(jiān)測微量細菌時需要擴增或富集樣本中的目標(biāo)菌，從而無形中增加監(jiān)測步驟，同時過程繁瑣而費時費力，然而，利用納米技術(shù)與表面等離子體共振、石英晶體微天平等研制而成的納米生物傳感器，不僅能夠大大減少檢測所需的時間，還可以提高檢測的靈敏度，進而提高監(jiān)測效率與精確度。

四、結(jié)語

綜上所述，由于納米材料發(fā)展比較晚，各方面的研究還不夠完善，納米技術(shù)也存在一些不足和缺陷。但是，這并不影響納米技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，隨著人們對納米技術(shù)研究的不斷深入，我相信在不久的將來納米技術(shù)將會引發(fā)一場新的食品科學(xué)的革命，為食品行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益與發(fā)展空間，也會使人們的飲食結(jié)構(gòu)和生活方式發(fā)生巨大的變化，引領(lǐng)人們走進一個全新的食品行業(yè)，進而提在很大程度上提高人們的生活水平。

參考文獻：

第2篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

關(guān)鍵詞：納米 環(huán)境 健康 公正分配

中圖分類號：X9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）002-185-02

在電影《食破天驚》中，男主角弗林特為自己只有沙丁魚吃的家鄉(xiāng)發(fā)明了一款依據(jù)水分子變異便什么食物都能產(chǎn)出的機器。該電影的導(dǎo)演或者編劇也許并不知道有了納米技術(shù)，這樣的機器可能會以另外的形式成為現(xiàn)實。后來機器的失控給小鎮(zhèn)帶去了一些麻煩，在這幻想里，我們看到了納米技術(shù)可能帶來的巨大利益和巨大災(zāi)難。作為一門交叉學(xué)科，納米技術(shù)涉及的范圍十分廣泛，在軍事、生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、環(huán)境、電子、信息、分子組裝等領(lǐng)域都有聽到過關(guān)于納米的發(fā)展。世界主要發(fā)達國家，英、美、日、德等都將發(fā)展納米科技作為自己新世紀(jì)的戰(zhàn)略項目。在納米技術(shù)還沒有引起如工業(yè)革命那般的巨大影響時，人們吸取了工業(yè)革命的教訓(xùn)，對納米技術(shù)的可行性進行了各種考察，近年來也越來越關(guān)注納米技術(shù)的倫理問題了。下面我們將探討納米技術(shù)帶來的兩大倫理問題。

1 人類健康和環(huán)境問題

根據(jù)美國國家納米技術(shù)行動計劃，納米技術(shù)的社會和倫理問題主要包括三個問題，其中一個便是納米技術(shù)的環(huán)境、健康和安全議題。納米技術(shù)對人類健康和環(huán)境的毒性及風(fēng)險，主要包括納米微粒的危害和暴露風(fēng)險的兩個焦點。納米技術(shù)作為一個全新的領(lǐng)域在給人類帶來巨大機遇的同時，也帶來了巨大的潛在風(fēng)險。納米新材料具有了全新的特性，并且可以做到無孔不入，特別是對人和動物這樣的有機組織，不可回收的納米粒子可以穿越自然的屏障排放到包括有機體在內(nèi)的環(huán)境中，還可能對包括人自身的有機體造成實質(zhì)改變。2002年，Erosion technology and Concentration行動小組（ETC）呼吁政府頒布法令禁止納米材料以及納米材料的商業(yè)生產(chǎn)。面對ETC的禁止呼聲，擔(dān)心納米技術(shù)的發(fā)展受到阻礙的專家們，旨在縮小納米技術(shù)與倫理之間的差距。王國豫教授等指出，納米倫理的興起首先是因為納米材料的安全問題。安全是人們自由生活的保障，是社會人人都應(yīng)享有，不應(yīng)被侵犯的權(quán)利，是“正義的最低限度要求。”而我們要鑒定的安全，首先便是人的自身安全。山西大學(xué)科技哲學(xué)研究中心的費多益認為材料變成納米級后，活性、毒性都更加的大。如果這材料暴露在空氣中，無疑對可能接觸的人和環(huán)境都會帶去破壞。納米技術(shù)的發(fā)展，使得接觸納米材料的人群從研發(fā)人員擴大到了產(chǎn)業(yè)勞動者和消費者。2009年北京朝陽醫(yī)院宋玉果課題組對一起職業(yè)中毒死亡事故進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)死去的兩名女工肺部及肺盥洗液中均檢出了30nm尺寸的顆粒物，課題組認為女工的死亡與納米顆粒有關(guān)。工人是在原材料生產(chǎn)場地長時間接觸高濃度納米材料的人群，在生產(chǎn)場地的呼吸與皮膚接觸都使他們暴露在可能的危險中。緊接著在加工的過程中，工人們也可能以同樣的方式接觸到納米材料，并且無論是原材料生產(chǎn)還是產(chǎn)品加工生產(chǎn)，工廠都有可能將生產(chǎn)的廢氣、廢料排入環(huán)境中。最后，消費者通過使用納米材料化妝品和體育用品進行皮膚接觸，使用過后的產(chǎn)品也會隨生活垃圾進入環(huán)境。

當(dāng)然，上述的風(fēng)險只有在納米顆粒具有毒性并且有暴露發(fā)生時才會存在。那么，納米微粒是否存在毒性？盡管關(guān)于工程納米材料的人體健康以及環(huán)境風(fēng)險的研究正在進行，但是研究成果很少公布，在波蘭華沙的某研究小組稱“在含有碳納米管的塵埃中工作不會產(chǎn)生太大的健康問題”。NASA的研究人員卻發(fā)現(xiàn)，與同等質(zhì)量的炭黑或石英相比，“碳納米管如果被吸入肺部，會表現(xiàn)出更強的毒性”。杜邦公司則發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露于高濃度的單臂納米管的環(huán)境中時，有一部分小老鼠會死亡，但是存活下來的老鼠并沒有顯示出任何炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的毒性是極其不穩(wěn)定不確定的因素。種種不確定因素聚集起來，就形成了“評估人體健康風(fēng)險時幾個數(shù)量級的不確定性”。許多毒理學(xué)家都承認毒性評估“非常不準(zhǔn)確”。Rice大學(xué)生物及環(huán)境納米技術(shù)中心主任Vicki Colivin博士在2003年向國會的陳述中概括了這一領(lǐng)域的不確定性：“近年來，如果你曾使用過防曬霜，那么你的皮膚就有可能接觸過納米級陶瓷材料。該不該為此而擔(dān)心呢？沒有人知道……納米材料是十分有價值的材料……然而，諸如研究人員、在工廠上班的工人甚至普通大眾如果不小心接觸某些納米級物質(zhì)，則有可能產(chǎn)生非?？膳碌暮蠊?，遠比讓皮膚變藍可怕得多。當(dāng)然結(jié)果也有可能是良性的。只是我們不知道罷了?！?/p>

筆者認為，人類健康和環(huán)境問題是納米倫理學(xué)中最關(guān)鍵的問題，納米科技的安全由于其材料本身毒性風(fēng)險的不確定性，給參與其中的人員埋下了一塊定時炸彈?？茖W(xué)家應(yīng)在國家安全前提下及時將納米的毒性研究公之于眾，并致力于納米毒性的檢測。在研究過程中采取必要安全措施，保證自身安全，從事相關(guān)工作的人員亦是如此，否則可能會對人員與環(huán)境造成無法挽救的傷害。

2 公正分配問題

從一個國家內(nèi)部來說，以納米技術(shù)為支撐的任何生物技術(shù)都需要大量的資金支持，用于醫(yī)學(xué)時更是只有富貴的階層才負擔(dān)得起，結(jié)果只有社會的小部分人能夠從納米技術(shù)中獲益。沒有公正的分配制度，巨大的經(jīng)濟效益將會變成巨大的社會問題。而最重要的問題是風(fēng)險與利益分配的不公正，即少數(shù)人享受了納米技術(shù)帶來的巨大利益，而大多數(shù)人卻要為之付出健康與環(huán)境的代價。這樣最終也影響到納米技術(shù)的健康、可持續(xù)發(fā)展。從國與國之間來看，國內(nèi)的加劇不公也會同理沿用到各國之間，在有些發(fā)展中國家還在解決糧食問題，醫(yī)療問題，維護國內(nèi)和平的時候，發(fā)達國家卻有時間和精力去研發(fā)納米技術(shù)，這將加劇各國之間的不平等。南京大學(xué)哲學(xué)系的沈驪天教授談到，納米技術(shù)在被認為擁有緩解人們爭奪能源大戰(zhàn)，大幅度削減物質(zhì)能量消耗的正面能量時，納米時代也被人們設(shè)想為了納米武器的戰(zhàn)爭年代。而納米在軍事上的強大應(yīng)用的可能性，會掀起新一輪的軍備競賽，結(jié)果還可能使新的霸權(quán)主義誕生。

納米技術(shù)用于治療疾病之外，還被考慮用在健康的人身上使人變得更滿意自己或更被別人滿意?，F(xiàn)在在人們思考范圍內(nèi)的納米技術(shù)用于人類增強引發(fā)的生命倫理思考大概有用于延長壽命、基因優(yōu)先和人類復(fù)制。長生不老的靈丹妙藥是古代道士帝王的不舍追求，如果納米技術(shù)讓他那變成了現(xiàn)實，也許并不是什么好事。當(dāng)延長壽命普及到社會的時候，生命的質(zhì)量和生命的價值都將受到影響，更不利于社會的發(fā)展。誰有生命無限的權(quán)利？少數(shù)人或每個人？科學(xué)家會成為控制個人生死的實施者嗎？額外獲得的壽命也許使人的價值觀整個顛覆，漫長甚至無期的人生路人們能否依然保持該有的動力？人們能否依然只有唯一的伴侶？人們能否依然致力于保持家庭的穩(wěn)定？甚至只來但久久不去的人會給早已超重負荷的地球更添壓力，為了搶奪資源，將上演怎么樣的大戰(zhàn)。

基因工程剛剛被提出能幫助治愈如亨廷頓舞蹈這類家族遺傳“絕癥”時，本應(yīng)獲得來自社會受其迫害和善良的人們的歡呼，但當(dāng)人們同時想到基因工程也能用來做點其他的改變，使人更完美或更如父母社會所期待的那樣時，倫理學(xué)家們指出了其中的問題。神學(xué)論證認為人類不能代替上帝。但也有神學(xué)家認為上帝與人都有義務(wù)利用基因工程改善人類生物學(xué)。世俗論證主要反對改變?nèi)祟惻咛セ蚝驮O(shè)計嬰兒，強調(diào)生物復(fù)制性和不可預(yù)測性。生物學(xué)家紐曼引用動物克隆的教訓(xùn)，指出克隆和生殖細胞基因工程往往出現(xiàn)差錯，破壞胚胎的正常發(fā)育，給人類胚胎帶來不可接受的風(fēng)險。但也有人認為現(xiàn)今的國際協(xié)議并沒有妨礙父母利用生殖細胞和胚胎選擇技術(shù)來改良他們的后代。在筆者看來，我們也許輕易地發(fā)現(xiàn)將納米技術(shù)用于基因優(yōu)生給人類帶來的影響。首先，人們可以根據(jù)自己的意愿選擇擁有一個兒子還是女兒。在傳統(tǒng)的中國，我們將面臨更嚴(yán)峻的男女比例嚴(yán)重不平衡狀態(tài)，因為即使在文明程度達到如此境地的今天，重男輕女的思想依然存在。其次，貧富差距和社會不公愈演愈烈。有機會并有能力選擇的父母將為自己的孩子選擇盡可能好的未來嗎，更好的外表、更強的記憶，更高的智商，將人生的比賽起點提前了很多，這些“優(yōu)生” 的孩子將在未來處于更有利的地位，并“惡性循環(huán)”。

納米技術(shù)引發(fā)的倫理問題歸納起來最引人擔(dān)憂的還是安全問題，雖然納米技術(shù)完全發(fā)揮科學(xué)家預(yù)想的功能還需要無法估量的時間，但是未雨綢繆，總可以避免毀滅性的災(zāi)難，以免“弗萊肯斯坦”的故成現(xiàn)實。一步步探索，一步步求證，納米倫理與納米技術(shù)同步發(fā)展，將為納米技術(shù)保駕護航。盡管我國政府也重視發(fā)展納米技術(shù)，也強調(diào)發(fā)展納米倫理，但是我國納米技術(shù)的倫理研究遠遠滯后于納米技術(shù)的發(fā)展。首先，目前我國倫理問題的提出沒有得到解決的辦法，也沒有國際的認可。其次，我國公眾參與納米倫理的意識薄弱。再者，文理分界明顯阻礙發(fā)展。美國曾預(yù)言，納米技術(shù)將帶來與工業(yè)革命一樣的影響，在可持續(xù)發(fā)展發(fā)面，工業(yè)革命留給世界很多的遺憾，人們希望這一次可以在還沒有給環(huán)境給人類帶來不能挽救的傷害時就采取對策引導(dǎo)其發(fā)展，我國納米倫理的研究可以說才剛剛起步，完善納米倫理研究方式為人類造福是所有納米倫理研究人員的目標(biāo)。

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第3篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

微細加工技術(shù)微細加工技術(shù)主要包含超精密機械加工技術(shù)、ICY工藝、能量束加工等很多方面和方法。如果是一些較為簡單的加工，比如面、線輪廓等的加工，采用的難點金剛石和立方氮化硼刀具就能完成切削、拋光等技術(shù)。對于一些稍微復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，機械加工的方法是無法完成的，所以還需要工藝硅的加工技術(shù)。納米機械技術(shù)和加工技術(shù)納米機械技術(shù)是一個很廣泛的領(lǐng)域，研究的方面有納米加工過程中的動力學(xué)方面、納米摩擦學(xué)方面和納米構(gòu)件工程等，本文所講的納米機械技術(shù)只是納米機械實現(xiàn)納米尺寸的一些方面的功能，比如納米尺度的移動和定位等。納米加工技術(shù)主要在兩大方面發(fā)展，即：傳統(tǒng)的超精度加工技術(shù)的完成，比如完成機械加工中及其極限的精度加工等；新的加工方法，比如使用可操縱的原子和分子的表面刻蝕等。這些加工工藝一般的加工是很難完成的。

2納米技術(shù)在機械中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代的機械制造業(yè)大力發(fā)展，納米的加工技術(shù)包含的方面也越來越廣泛，越來越受到各國的關(guān)注。微型機械的納米加工技術(shù)總體可以歸結(jié)為以下幾個方面：第一，微加工技術(shù)，此項技術(shù)對于環(huán)境的要求較高，需要較為清潔的環(huán)境，主要是微型機械的零件刻蝕技術(shù)上的應(yīng)用。第二，控制方面，比如微型傳感器的應(yīng)用，驅(qū)動器和控制器在傳感器的作用下，可以協(xié)調(diào)的進行工作。第三，微裝配技術(shù)，這項技術(shù)主要是把微型機械所用到的微型機構(gòu)、微型執(zhí)行機構(gòu)等結(jié)合起來，成為一個有機的整體。下面是一些納米技術(shù)在機械應(yīng)用方面的例子。無摩擦微型納米軸承最新的世界納米技術(shù)成果是美國科學(xué)家研究出的接近無摩擦的納米軸承，它的直徑僅為頭發(fā)的直徑大小。這種新技術(shù)下的軸承在進行使用時基本上實現(xiàn)了無磨損和無撕裂，這將被投入到微型裝置的原件使用中。微型機械本身的尺寸就相當(dāng)于頭發(fā)的直徑，而納米幾點系統(tǒng)的尺寸更小，接近1nm，是普通微型機械的千分之一。在微型的機電中摩擦問題是一大難題，新型的納米軸承基本上解決了這一難題，達到了最小摩擦的極限。納米陶瓷刀具我國某工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院就完成了我國地方重大的納米項目，研究出了金屬陶瓷刀具的制作技術(shù)，并且這一技術(shù)已經(jīng)通過認定，這將是一項利用納米技術(shù)進行材料制作的新標(biāo)志。納米磁性液體密封磁性液體是一種新型的材料，它同時具有磁性和流動性，是世界上很多發(fā)達國家目前使用較多的一種密封技術(shù).普通的材料根本無法達到同時具有這兩種性質(zhì)。這種新型的材料滿足了一些高硬度物料超細粉體的密封要求，在密封時利用磁場將磁性的液體固定在要密封處，此時就會形成一個磁液圈，這樣不僅使得污染和浪費都減少了，還提高了效率。

3納米材料在閥片上的應(yīng)用

我國中科院上海硅酸鹽研究所同上海電瓷廠共同研究出的特殊功能的閥片，主要應(yīng)用于功能陶瓷材料中，這里可以提高閥片的絕緣強度，也即提高了閥片大電流耐受力。這也是我國納米技術(shù)的一項在機械方面的應(yīng)用。納米發(fā)動機材料納米復(fù)合氧化鋯是納米材料中應(yīng)用于工業(yè)方面比較成功的材料之一。納米復(fù)合鋯材料能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)氧及儲氧的功能，同時它的耐高溫性也很強，主要被應(yīng)用到最新的汽車發(fā)動機及尾氣排放等的系統(tǒng)中。納米技術(shù)馬達納米技術(shù)馬達是由美國研制，在中國首次面世的一項納米技術(shù)。納米技術(shù)馬達體積很小，是傳統(tǒng)電磁馬達的0.05倍，長度是平常使用火柴的3/4，負載能力是4kg以上，與傳統(tǒng)的馬達相比，壽命也高了很多。主要用在玩具和汽車的一些電動設(shè)施中。納米燃油裝置我國的專家成功的研制出具有世界先進技術(shù)水平的納米燃油裝置。這種裝置與傳統(tǒng)的裝置相比，燃油更加充分。主要應(yīng)用到了極地車輛中。納米劑技術(shù)的產(chǎn)生很好地解決了摩擦和機械磨損。納米劑的發(fā)明使得很大一部分零件不再需要頻繁的更換，同時這些機械的使用壽命有了很大程度的提高。

4納米技術(shù)在機械應(yīng)用中的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的機械工程相比，納米技術(shù)在機械應(yīng)用中體現(xiàn)出了很多方面的優(yōu)勢，在不斷的發(fā)展中獲得了明顯的成果。納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)優(yōu)勢納米技術(shù)使傳統(tǒng)的一些使用部件的尺寸縮小了很多，將過去的毫米級別的進化到了納米級別。納米技術(shù)在機械應(yīng)用中，降低了機械體積，這也促進機械方面形成一種心動的機械：微型機械。微型機械不僅僅是在尺寸上減小了很多，在微機構(gòu)、微驅(qū)動器、微能源以及微傳感器等裝置都有了改進，形成了一整套微型機電系統(tǒng)。這些微型機電構(gòu)置都是納米技術(shù)的研究成果。這種技術(shù)遠遠超出了傳統(tǒng)機械的范疇，是現(xiàn)代的一種創(chuàng)新思維下的科技納米技術(shù)成果。納米技術(shù)的多元化應(yīng)用納米材料的特殊性，使得納米技術(shù)的應(yīng)用多元化。納米材料在納米技術(shù)下形成的產(chǎn)品，不僅形態(tài)更加微小，而且功能更加強大。對于傳統(tǒng)材料無法完成的功能，納米材料產(chǎn)品可以完成，而且還在不斷的發(fā)明出更多新型的材料。納米材料可以將微量元素融入到基礎(chǔ)材料當(dāng)中，從而達到更好的功能效果。納米材料摩擦性能的提升納米技術(shù)在機械應(yīng)用中最為突出的應(yīng)用是解決機械摩擦的性能。再繼續(xù)額運動中，軸承間的摩擦是無法消除的。過去的軸承在使用當(dāng)中摩擦問題是一個難題。當(dāng)納米技術(shù)出現(xiàn)后，一方面使得各類機械結(jié)構(gòu)尺寸減小了很多，零件尺寸越小摩擦力的影響越大，如果摩擦力過大，那么更嚴(yán)重的還會磨損到零件，影響到正常的使用。但是納米技術(shù)也解決了這一問題，納米材料實現(xiàn)了機械的最小摩擦極限，達到了理想的運行狀態(tài)。納米技術(shù)節(jié)能效果納米技術(shù)不僅實現(xiàn)了體積上的減小、功能上的強大，還能實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，真正實現(xiàn)了集功能、實用、環(huán)保于一體。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，很多新型的材料也被研發(fā)出來，這些新型的材料實現(xiàn)了材料的節(jié)約目標(biāo)，所以傳統(tǒng)的機械工程中有些需求量較大的材料使用率大大降低了，對于原材料的節(jié)省，起到了很大的節(jié)約作用。

5納米加工技術(shù)與微型機械

納米加工技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展為微型機電系統(tǒng)的發(fā)展提供了條件，使微型機電系統(tǒng)進入了一個全新的領(lǐng)域。微型機械現(xiàn)在世界上的微型機械的研究已經(jīng)發(fā)展到了一個很高的水平，已經(jīng)能夠制造出很多類型的微型機構(gòu)和微型零部件。在三維的機械構(gòu)件上已經(jīng)有了很多研制品，比如微齒輪、微軸承、微彈簧等。其中微執(zhí)行器是相對較為復(fù)雜的微型器件，但是也研制出了微開關(guān)、微電動機、微泵等器件。微型機電系統(tǒng)微型機電系統(tǒng)就是相對比較復(fù)雜的機電系統(tǒng)，比如微型機器人，它可以用于搜集情報、竊聽等。微型機電系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)上也有荷藕使用的意義，比如微型醫(yī)學(xué)機器人可以進入人體的血管進行一些操作?？傊@些微型機電系統(tǒng)越來越接近實用化，接近人的生活。在航空航天上微型機電系統(tǒng)也有很重要的使用，比如慣性儀表，它具有體積小，重量輕、精度高等優(yōu)點?，F(xiàn)在微型器件的發(fā)展也有了一定的應(yīng)用水平，加上微電子的工業(yè)集成電路的經(jīng)驗可以應(yīng)用到這個新的方面，所以縱觀各方面的技術(shù)和經(jīng)驗，現(xiàn)在MEMS的發(fā)展條件已具備。

6總結(jié)

第4篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

納米技術(shù)主要是指在0.1～100nm的尺度范圍內(nèi)，研究物質(zhì)組成體系中原子、分子和電子之間的相互作用與運動規(guī)律，其目的是為了滿足人們對原子分子的操控，進而按照人類的意志研制出人們所需要的具有某種特定功能的成品。納米技術(shù)是一門高度交叉的綜合學(xué)科，其誕生于上世紀(jì)八十年代，之后開始迅速崛起，成為新興技術(shù)的領(lǐng)跑者。納米技術(shù)主要包括納米力學(xué)、納米化學(xué)、納米機械學(xué)、納米電子學(xué)，納米材料學(xué)等等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如：醫(yī)藥、通訊、光學(xué)、建筑等領(lǐng)域，而目前納米材料技術(shù)是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)的納米技術(shù)。

納米材料技術(shù)憑借其獨特的光、電、熱等性能使建筑材料發(fā)生了巨大變化?？蒲腥藛T通過納米導(dǎo)電性能開發(fā)出導(dǎo)電材料，利用納米屏蔽紫外線的功能提高PVC塑鋼門窗的抗老化黃變性能，結(jié)合納米技術(shù)的自潔功能開發(fā)出防菌防霉涂料，利用納米材料增加塑料管材的強度。由此可見，納米技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域帶來了翻天覆地的變化，其應(yīng)用具有十分廣闊的市場前景，本文詳細論述了納米材料在建材中的應(yīng)用以及該技術(shù)帶來的巨大經(jīng)濟效益。

一、納米技術(shù)在玻璃、陶瓷中的應(yīng)用

普通的玻璃由于在使用的過程中容易吸附有機物，會形成有機污垢，難以清洗。同時，在雨天或者使用水進行清洗的過程中容易形成水霧，嚴(yán)重影響玻璃的反光度。而以納米技術(shù)制作的玻璃則較為堅硬而且具有很強的透光性能，將融入科學(xué)技術(shù)的納米玻璃用作住宅玻璃、屏幕玻璃可大大省去人工清洗的過程。通過TiO2納米薄膜形成的納米玻璃在陽光的作用下還可以有效分解甲醛和氨氣等有害氣體，解決了普通玻璃使用方面存在的缺陷。

與玻璃相比，陶瓷的抗腐蝕性和耐高溫性得到人們的認可，因此在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。然而陶瓷還存在一定的易碎性，所以在使用過程中受到了一定限制。而納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3制成的陶瓷材料具有高強度、高韌性、耐磨性等特點，其塑性性能能夠吸收相當(dāng)部分的外來能量，有效解決了普通陶瓷易碎易被破壞的缺陷?；鸺龂姎饪诘哪透邷夭牧线x用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料，由此可見，在陶瓷基中加入納米級的金屬碳化物纖維除了可以提高陶瓷的使用強度外還具有較強的抗燒蝕性，故將納米技術(shù)應(yīng)用于陶瓷中具有很廣闊的市場前景，其防腐耐熱的功能在很大范圍內(nèi)改變了材料的力學(xué)性質(zhì)，方便了人們的日常生活。

二、納米技術(shù)在防護、保溫材料中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會的整體生活水平有了顯著提高，人們對物質(zhì)生活與精神生活的追求也有了更高的標(biāo)準(zhǔn)，居住環(huán)境作為影響人類生活質(zhì)量的重要組成部分，因此，建筑的安全性、舒適度，周邊交通的便捷性等都將成為現(xiàn)代建筑藝術(shù)不可忽視的因素。建筑藝術(shù)是建筑師賦予建筑物的靈魂，在現(xiàn)代建筑中不乏一些造詣高超極具時代氣息、人文色彩和審美價值的代表建筑作品，如澳大利亞的悉尼歌劇院、法國埃菲爾鐵塔和我國國家體育館鳥巢等。除了建筑藝術(shù)以外，人們對建筑材料的要求也越來越高，因此對對于建筑物的防護、保溫性能要求近乎苛刻。在日常生活中，很多居民區(qū)都會有漏水、潮濕的情況發(fā)生，這是由于施工的時候，施工方所用的防水材料耐腐性較差，如何提高這些日用材料的防水性能是建筑工程界研究的新課題。而北京建筑研究院研制的納米防水卷材具有較好的光穩(wěn)定性、韌性以及熱穩(wěn)定性，因此具有較廣泛的應(yīng)用前景，能夠很好的滿足防水材料高強、耐腐蝕的要求。

隨著節(jié)能減排方針的實施，保溫材料也更加注重其保溫性能。由于技術(shù)水平和能源資源的限制，我國目前使用的保溫材料會對人體產(chǎn)生一定的危害，如聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體，石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì)，而通過納米技術(shù)開發(fā)研制的新型保溫材料就能有效避免傳統(tǒng)材料存在的問題，一些基料經(jīng)過提煉成為了綠色無污染的材料，并被社會大眾所接受和認可。

三、納米涂料及納米水泥的應(yīng)用

涂料通常是用于建筑的內(nèi)墻和外墻粉刷，傳統(tǒng)涂料通常存在光潔度不夠，懸浮穩(wěn)定性差等缺陷，而新型納米復(fù)合涂料則是在涂料中添加納米粉體等技術(shù)，以實現(xiàn)耐老化、抗輻射等特點，在建筑行業(yè)展現(xiàn)了獨特的魅力。納米材料的應(yīng)用有利于實現(xiàn)材料的功能性轉(zhuǎn)變，用納米材料改性的納米有機無機復(fù)合乳液制備外墻涂料、納米二氧化硅系列膠體用于外墻涂料等，可以提高涂層戶外的耐水性、耐擦洗性以及涂料懸浮穩(wěn)定性。普通水泥混凝土由于其剛性大、柔性小，以及自身具有的一些固有缺陷，導(dǎo)致其在使用過程中容易產(chǎn)生開裂和破壞。納米混凝土的出現(xiàn)使得這一問題得到有效解決，與普通混凝土相比，納米混凝土被應(yīng)用于很多行業(yè)和領(lǐng)域中，很大程度上提高了建筑工程的施工質(zhì)量，同時也為人們的生產(chǎn)和生活提供了便利。

納米技術(shù)作為一門新興學(xué)科為新技術(shù)發(fā)展提供了強大助力，更被人們成為當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景的技術(shù)。納米技術(shù)不僅在建筑材料發(fā)面發(fā)揮了強大的作用，同時也被應(yīng)用于人們的日常生活中，在技術(shù)發(fā)達的國家，納米技術(shù)已經(jīng)存在于化妝品、服裝等一些與人們生活緊密相連的產(chǎn)品中，有效的改善人們的生活環(huán)境，為現(xiàn)代社會提供了便捷，相信在不久的將來，人們會進入一個全新的納米時代。

第5篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：據(jù)了解，今年聯(lián)想之星與蘇州地方政府聯(lián)合投資了一個碳納米管的項目，資金規(guī)模為1000多萬元，具體詳情怎樣？

梁青：碳很奇妙，可以說是終極材料。納米技術(shù)發(fā)展沒多久，碳納米管技術(shù)比較先進?，F(xiàn)在其已經(jīng)有量產(chǎn)的可能了，但在工業(yè)上還沒有大規(guī)模地應(yīng)用。我們投資進去，就是希望能幫它從實驗室走到產(chǎn)業(yè)化。這是中科院蘇州納米所的一個項目，實驗室階段已經(jīng)完成，因為成本很高，還不能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，沒有完全產(chǎn)業(yè)化。聯(lián)想之星今年投資進去，并幫助它成立了公司，是希望能幫助它進一步探索大規(guī)模生產(chǎn)的可能性。

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：在納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，很多都是偏早期項目，我們?nèi)绾闻袛嗥鋬r值？

梁青：我們判斷這個產(chǎn)業(yè)是否能在10年后發(fā)展起來。長期投資不看具體項目，而是認準(zhǔn)原理級或核心級的技術(shù)，一定會對未來發(fā)生影響。納米就是這樣的技術(shù)之一，東西到達納米級后就會出現(xiàn)變化。而它一旦出現(xiàn)變化，都是革命性的變化，能夠原來的體系。10年后，你就能看到真正產(chǎn)業(yè)化的成果。那時，你就會發(fā)現(xiàn)很多具體的東西和生活密切相關(guān)。

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：在科技成果產(chǎn)業(yè)化過程中，作為機構(gòu)天使，聯(lián)想之星的作用是什么？如何處理與這些學(xué)研、技術(shù)出身的創(chuàng)業(yè)者的關(guān)系？

梁青：我們進入后，主要幫助企業(yè)制定戰(zhàn)略規(guī)劃，在企業(yè)管理、團隊構(gòu)建方面會有些建議，對他們的企業(yè)文化，讓企業(yè)良性發(fā)展，會有些增值服務(wù)。此外，還有各種其他資源關(guān)系。因為，聯(lián)想之星各方面的資源比較多。事實上，聯(lián)想之星一個學(xué)年后，學(xué)員之間也會出現(xiàn)類似交叉的項目。

我們與創(chuàng)業(yè)者合作基本有兩個方向：第一，引導(dǎo)科學(xué)家向企業(yè)家方向轉(zhuǎn)型。做企業(yè)家和科學(xué)家概念不同、特征不同，兩者要忍受的痛苦不同。做企業(yè)家必須有各種能力，不能有一方面弱，需要團結(jié)方方面面的人。第二，如果創(chuàng)業(yè)者愿意做科學(xué)家，就要有心胸能包容合作伙伴，未來可能就要退到董事長或首席科學(xué)家的位置上，讓真正的管理人員進來發(fā)揮核心作用。

我們經(jīng)常讓創(chuàng)業(yè)者來選，往往開始時，他們不知道企業(yè)家是什么滋味，都想試試。通過試驗和我們的培訓(xùn)，他們會感覺到做企業(yè)家到底需要改變什么。他就會思考，到底要不要成為企業(yè)家。其實，他們中很多都是已經(jīng)功成名就的人，就會想，可能做科研更好，便退到首席科學(xué)家的位置。這是人的磨合，大家都把心胸打開，為了這個公司，為了這個事業(yè)。

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：與物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)類似，納米技術(shù)問世也已有10余年時間，但現(xiàn)在，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程并不理想。您認為，障礙在于什么？

梁青：納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化面臨的最大問題是：現(xiàn)在沒有設(shè)備、沒有原料、沒有應(yīng)用，一切都要從新開始。這也是我們在投資過程中面臨的最頭痛的問題。材料做出來了，但還得等6年才能實現(xiàn)部件銷售，應(yīng)用時間更長。因為周期長，投資額也很大。

同時，納米技術(shù)是變革性的，不是改良性的。其產(chǎn)業(yè)化周期很長，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)調(diào)與配合。正常情況下，要先做出材料，再做出配件，再做出應(yīng)用。但現(xiàn)實的情景是，很多部件企業(yè)會認為，上游材料沒有大規(guī)模生產(chǎn)前，不敢冒然采用，而材料大規(guī)模生產(chǎn)至少要兩三年，部件大規(guī)模生產(chǎn)也要兩三年，應(yīng)用同樣如此。它們之間的矛盾很明顯。

比如，富士康與清華合作做一個碳納米管觸摸屏的項目，富士康要求公司專門空出一條生產(chǎn)線專門配合這個項目，前期投資了3個億，做了近5年時間，今年也不能說成功。手機設(shè)計部門就說，等材料大規(guī)模生產(chǎn)我再用，這是膠著的過程。雖然這個觸摸屏好處是同樣的性能比較便宜，但要達到同樣性能要花很多功夫，并且要達到一定量才能降低成本，而生產(chǎn)規(guī)模放大還要投入很多。據(jù)了解，還要投資10億元來做這個事。

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：為什么納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化不能做到“以企業(yè)為主體，政府主導(dǎo)”？對于科技成果產(chǎn)業(yè)化過程中的問題，政府能否起到一些作用？

梁青：打個比方，我是部件生產(chǎn)企業(yè)，它是最終產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，我做過很多部件，你來投資我來做這個部件，我就能做。但如果你在材料沒大規(guī)模生產(chǎn)前就讓我做，我就會說，這個沒成熟，因為我不知道什么時候能收回成本，企業(yè)對投入、產(chǎn)出要求比較高。

事實上，只有像聯(lián)想、3M等大型企業(yè)才會考慮三五年后的事情，一般的中小企業(yè)無暇，也沒有實力去考慮長遠。所以，它們就寧愿等著，反正沒有威脅，它并不著急。而最著急的是新創(chuàng)立的企業(yè)，但它們也是干著急。很多納米產(chǎn)業(yè)投資進去后，都出現(xiàn)越來越難熬的狀況。

我們建議，能不能讓政府投資，材料、部件、應(yīng)用等三個層面的企業(yè)一起干。在遵循市場規(guī)律的同時，給予足夠的扶持政策，消除企業(yè)對規(guī)模化生產(chǎn)的疑慮。這等于把一個串行動作，變成一個并行的。如果能做到這一點，產(chǎn)業(yè)就能非?？斓赝七M，長遠對行業(yè)是有好處的。據(jù)了解，蘇州市政府正在研究這件事。

其實，各地都在依托自身條件，推動科技成果產(chǎn)業(yè)化，也都在考慮各自的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局。一些比較有眼光的地方政府，總會有一些機會。

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：在納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中，國外有沒有相應(yīng)的成功經(jīng)驗可以借鑒？

梁青：在納米技術(shù)領(lǐng)域，中國并不落后。但國外有更多的錢，更好的投資環(huán)境，企業(yè)不是那么急功近利，而國內(nèi)中小企業(yè)功利性比較強。現(xiàn)在，很多地方政府和學(xué)研機構(gòu)對科技成果產(chǎn)業(yè)化也有疑慮。國家科技經(jīng)費投資研發(fā)出某項技術(shù)，后被企業(yè)以某種方式獲取的狀況時有發(fā)生。當(dāng)然，更應(yīng)該看到，技術(shù)如果一直放在研究所里就不值錢。

《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》：資本的助力對納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化來說也必不可少?，F(xiàn)在，資本市場偏好投資中后期項目，而不愿意投資早期項目。納米技術(shù)行業(yè)的融資環(huán)境如何？

第6篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

1.1納米技術(shù)及納米材料簡介納米材料通常是指粒徑在1nm到100nm之間的材料，這種材料通常具備特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，而納米材料加入其它物質(zhì)中往往會改變其它物質(zhì)的性質(zhì)，這種納米材料改變其它材料性質(zhì)的技術(shù)稱為納米技術(shù)。納米材料因其粒徑過小而具有界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，從而改變了材料的性能，并影響了其它物質(zhì)的性能。從物理學(xué)角度解釋是：納米粒度過小，其表面就占有了很大的比例，當(dāng)粒度小于10nm時，材料表面的原子占材料原子總數(shù)的三分之一以上，處于表面的原子與內(nèi)部的原子所處的化學(xué)環(huán)境完全不同，就會表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，叫做表面相。在大塊材料中，由于處于表面的原子遠小于體內(nèi)原子，所以表面相很難表現(xiàn)，而納米材料的表面相現(xiàn)象就十分明細，如：在催化過程中，粒度表面結(jié)構(gòu)的變化、表面的吸附以及表面的擴散等。實踐證明：當(dāng)材料達到納米尺度時，材料的表面相會影響到材料的性質(zhì)。除此之外，納米材料中的電子相關(guān)性很強、能級分裂和電子布局的改變，量子隧道和輸運的不同以及材料中的激發(fā)態(tài)都會影響納米材料的性能。

1.2納米材料對涂料性能的影響分析目前在涂料生產(chǎn)領(lǐng)域使用的涂料有納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋅等半導(dǎo)體材料，這些材料具備一些其它材料不具備的性能，如光電催化特性、吸收特性、光電特性等，下面以納米二氧化硅和納米二氧化鈦為例，研究納米材料對涂料性能的改變。納米材料對白色涂料的影響試驗：將經(jīng)過表面處理的納米二氧化硅、納米二氧化鈦分別做成含納米材料不同含量的白色涂料（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%），各制作出12塊標(biāo)準(zhǔn)的人工老化試樣板，然后各取其中6塊含納米二氧化硅或納米二氧化鈦不同的進行耐紫外老化試驗，另外的6塊作為對比樣板，最后使用尼康分光光度計測其顏色變化情況。

試驗的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：在苯丙涂料中加入0.5%-2.0%的納米二氧化硅或二氧化鈦，涂膜的老化速度明顯變慢，說明納米二氧化硅或二氧化鈦對紫外光有著很好的屏蔽作用；作為對比，含有乳化漆抗紫外防老化分散液涂料的老化速度與含有納米材料的涂料類似，也說明了納米二氧化硅和二氧化鈦有著很好的吸收紫外線的作用。納米涂料耐老化機理分析：耐老化性能是衡量涂料好壞的一種重要性能，紫外線是導(dǎo)致涂料老化的一種電磁波，波長200-400nm，紫外線的波長越短，能量越強，對涂料的損壞也越大。納米二氧化鈦能夠引起紫外線的散射，從而實現(xiàn)屏蔽紫外線的作用，而粒徑是影響其散射能力的主要因素，經(jīng)過試樣驗證得知，二氧化鈦在水中屏蔽紫外線的最佳粒徑是77nm，即銳鈦型納米級二氧化鈦，因此采用銳鈦級二氧化鈦是提高涂料耐紫外老化性能的最佳粒徑。

1.3納米材料在涂料中的應(yīng)用納米材料在涂料生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，按功能分通常分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層，結(jié)構(gòu)涂層是通過提高基體的性質(zhì)或改性，如超硬、抗氧化、耐熱、耐腐蝕等，功能性涂層是指賦予基體所不具備的其它性能，如消光、導(dǎo)電、絕緣、光反射等，在涂料中加入納米材料可以更好的提高涂層的防護能力，如防紫外線、抗降解、變色等。目前已經(jīng)投入生產(chǎn)使用的涂料研究成果有很多，其中最為典型的是光催化涂料和特殊界面涂料。光催化涂料的工作原理是：某些納米材料在光照條件下對有害物質(zhì)的降解有著很好的催化作用，利用這種催化作用原理研制成納米光催化涂料，如：利用特殊處理的納米二氧化鈦與純丙樹脂配制成的光催化涂料，這種涂料對氮氧化物、油脂、甲醛等有害物質(zhì)有著很好的催化降解作用，其中對氮氧化物的降解效率超過了80%。

特殊界面涂料是指通過樹脂與納米材料的特殊復(fù)合后的涂料，會表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性能，如疏水、疏油等，這些特殊性能是衡量涂料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，對提高涂料的耐污染性能至關(guān)重要，目前存在的有超雙親界面物性材料和超雙疏性界面材料。研究證明，通過有效的光照改變納米二氧化鈦的表面，可以形成親水性和親油性兩相共存的界面，稱為二元協(xié)同納米界面。這樣處理后的具有超雙親性的二氧化鈦表面，用作玻璃表面或建筑物表面，可以是建筑物表面和玻璃表面具有自動清潔和防止煙霧的效果。超雙疏性界面物性材料則是利用特殊的外延生長納米化學(xué)方法在特定表面構(gòu)建納米尺寸幾何形狀互補的界面結(jié)構(gòu)，這種構(gòu)造方法是自下而上，由原子到分子、分子到聚集體的方式構(gòu)建的，最終形成的凹凸相間界面的低凹表面可以吸附氣體分子穩(wěn)定存在，而這種穩(wěn)定存在在宏觀上表現(xiàn)為界面表面有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，從而使材料表現(xiàn)出對水和油的雙疏性。采用這樣的表面涂層修飾輸油管道，可以達到石油和管壁的無接觸運輸，很好的保護輸油管道的安全。納米材料對涂料性能的影響還有很多，如可以提高涂料觸變性、高附著力、儲存穩(wěn)定性等，還有研究人員發(fā)現(xiàn)，納米材料與樹脂結(jié)合時可以形成的大量共價鍵，當(dāng)納米材料的含量達到30%以上時，涂料膜會具有高強度、高彈性、高耐磨性等特性，但其研究成果還需要進一步驗證。納米技術(shù)還屬于新型技術(shù)，其在涂料要的應(yīng)用還需要進一步的研究和探索，隨著納米技術(shù)的改性特點被不斷的開發(fā)，在不久的將來必然有更多的納米技術(shù)與涂料結(jié)合的成果出現(xiàn)。

2結(jié)束語

第7篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

【關(guān)鍵詞】納米中藥;制備; 特性

【中圖分類號】R932 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1006-1959(2009)09-0157-01

“納米中藥”的概念最初是由華中科技大學(xué)的徐輝碧教授于1998年提出的,他認為納米中藥是指運用納米技術(shù)制造的、粒徑小于 100nm 的中藥有效成分、有效部位、原藥及其復(fù)方制劑。到目前為止尚未有制備出粒徑小于 100nm的中藥。不過,在藥學(xué)領(lǐng)域從實際條件和研究目的出發(fā)將納米的范疇定義在1~1000nm。

目前納米中藥的研究主要集中在中藥納米粉體的研究方面上。與西藥相比中藥納米技術(shù)的應(yīng)用研究較晚,但納米西藥的研究對納米中藥的研究具有借鑒作用。如中藥納米化后亦可以考慮制備成控釋、靶向給藥制劑,采用納米技術(shù)可發(fā)展新的中藥加工方法和新的中藥劑型。許多研究表明生物機體對藥物的吸收、代謝是一個復(fù)雜的過程,中藥制劑產(chǎn)生藥效不僅與藥物特有的化學(xué)組成有關(guān),還與該制劑的物理性狀密切相關(guān)。在改變物理性狀方面,改變藥物的單元尺寸是十分有效的。當(dāng)顆粒尺寸達到納米級時,由于量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng),納米粒子呈現(xiàn)出新的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性。這就是應(yīng)用中藥納米技術(shù)可能使藥物活性和生物利用度提高乃至產(chǎn)生新的特性依據(jù)所在。

1 納米中藥的制備

納米中藥的制備是研究納米中藥最重要的問題。目前納米中藥的制備方法的報道很少。主要是采用機械粉碎法,如球磨法和微射流粉碎技術(shù)等。但是將中藥粉碎成納米粉體時,必須考慮中藥組方的多樣性、中藥成分的復(fù)雜性等一系列問題。

從宏觀上看,固體物料的粉碎似乎僅僅是顆粒粒度的變化,而隨著粒度細化的量變,往往伴隨著一系列顆粒微觀上理化特性的質(zhì)變,這與顆粒的組成、結(jié)構(gòu)、溫度及外界環(huán)境條件的影響有關(guān)。對于彈性顆粒,粉碎作用產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力在它發(fā)生顯著流變之前就達到了脆性破壞的極限強度,顆粒表現(xiàn)為易于粉碎。對塑性顆粒可以看到明顯的流變,而結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生明顯的破壞。流變所消耗的能量轉(zhuǎn)化為熱量而釋放,顆粒表現(xiàn)得難以粉碎。在外力反復(fù)作用下顆粒內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)松弛現(xiàn)象,也即受力而發(fā)生變形的顆粒在變形值維持不變的條件下內(nèi)應(yīng)力會逐漸消失,儲蓄的彈性能量將轉(zhuǎn)化為熱量而提高了粉碎區(qū)的溫度。瞬間作用的剪切應(yīng)力有助于縮短顆粒流變過程,從而克服這類顆粒的宏觀“粘度”,降低粉碎機內(nèi)溫度,加快粉碎過程的進行。

晶格缺陷是晶體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),也是顆粒粉碎的突破口。由于缺陷的存在,實際顆粒強度只是晶體強度的千分之幾。對粉碎物料進行預(yù)處理如高壓輥磨、擠壓粉碎等是發(fā)展內(nèi)部晶格缺陷是提高粉碎效率的有效手段。在塑性變形范圍內(nèi),應(yīng)變首先沿著晶體結(jié)構(gòu)缺陷所占據(jù)的滑動面發(fā)展。隨著粉碎區(qū)域溫度的提高,界面原子的流動性增強,將使部分?jǐn)U大的缺陷愈合,不利于粉碎過程的進行。及時將粉碎區(qū)的熱量移出,降低粉碎機內(nèi)溫度有益高粉碎效率。

在高頻周期性負荷作用下,固體顆粒的強度會有所降低,這是周期性負荷致使顆粒疲勞破壞并沿著結(jié)構(gòu)最薄弱地方碎裂的緣故,振動磨和高速沖擊攪拌磨就利用了這一原理。被粉碎的顆粒越細,則作用頻率越高,超聲波的高效能粉碎分散作用在相當(dāng)大的程度上也是同樣道理,這應(yīng)該成為超細粉碎設(shè)備的設(shè)計原則。

顆粒的實際強度與其尺寸因素有關(guān),隨著顆粒越來越細的變化,其粉碎難度也急劇增大。粉碎過程主要是發(fā)展和產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷,而顆粒越細其結(jié)構(gòu)缺陷越少,本體強度提高。粉碎細度的實際極限約近數(shù)百納米,進一步的粉碎幾乎是在理想的晶體結(jié)構(gòu)中形成并發(fā)展新的缺陷,無疑需要消耗巨大的能量。因此,必須承認在粉碎技術(shù)發(fā)展的不同階段,存在有不同程度上的粉碎極限需要努力去克服。

粉碎過程是顆粒新表面生成的過程,在超細粉碎階段不容忽視顆粒表面上介質(zhì)的行為。在周圍介質(zhì)的吸附作用下顆粒強度會降低,變形增加。多年的研究和實踐表明:固體在介質(zhì)中產(chǎn)生新表面所需要的功比在真空中產(chǎn)生新表面所需的功要小得多。從熱力學(xué)第二定律來看,新表面的自由能有自動減少、穩(wěn)定的趨勢。這種吸附過程在新表面形成的那一瞬間就開始了,吸附加快了新表面的發(fā)展,有助于顆粒內(nèi)部微裂紋的擴展。在有介質(zhì)存在的條件下,吸附層將沿著表面缺陷網(wǎng)滲入顆粒內(nèi)部并使這些缺陷穩(wěn)定下來。深入到缺陷內(nèi)部的介質(zhì)在應(yīng)力消失后延緩了缺陷愈合過程,降低了顆粒在周期性負荷作用下的韌性。表面活性劑作為助磨劑可大大提高粉磨效率和對粉體表面進行改性處理都是基于這一道理。雖然中藥與普通工業(yè)物料有所不同,其組成成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,含有較高的木質(zhì)素、纖維、膠質(zhì)、脂肪、淀粉和糖類等混合組分,不經(jīng)深度干燥等處理無法超細粉碎,但深度干燥后多成堅韌特性,粉碎難度大,且容易出現(xiàn)團聚、高溫降解裂變導(dǎo)致成分破壞流失和生物活性降低等現(xiàn)象,但從粉碎機理上分析,強烈的沖擊、剪切、摩擦、研磨等粉碎作用可以有效地實現(xiàn)中藥的超細粉碎。

2 納米中藥粒徑評估

在納米粉體加工中,對粉體顆粒的粒度及粒度分布進行表征是很重要的,它在很大程度上可以用來衡量顆粒加工的工藝性質(zhì)、效率的高低及終級產(chǎn)品的性能和應(yīng)用,也是選擇和評價設(shè)備、進行過程控制以及衡量產(chǎn)品質(zhì)量的基本依據(jù)。這對中藥納米粉體來說也不例外,但由于中藥組成成分的復(fù)雜性和顆粒結(jié)構(gòu)的多樣性、特殊性,對中藥納米粉體顆粒粒度及粒度分布的測量提出了更高的要求。如植物藥納米粉遇水或醇容易引起溶脹,導(dǎo)致顆粒變大,而有機溶媒分散力差,不能將納米粉體分散開來,因此中藥納米粉體粒徑測定時,分散溶媒選擇的難度加大。中藥成分的不均勻性導(dǎo)致粒度分布較寬,測定儀器選擇時需要考慮這一點。

3 納米中藥穩(wěn)定性維持

粉體的性質(zhì)與應(yīng)用密切相關(guān)。根據(jù)聚集狀態(tài)的不同,一般物質(zhì)可分為穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)和亞穩(wěn)態(tài),通常塊狀物質(zhì)是穩(wěn)定的,粒度在 2nm左右的顆粒是不穩(wěn)定的,在高倍電子顯微鏡下觀察其結(jié)構(gòu)是處于不停的變化。納米粉體因其粒徑減小,表面能的增加,具有“表面效應(yīng)”,在制備和使用過程中極易發(fā)生粒子凝并、團聚,形成二次粒子,使粒徑變大,從而失去納米微粒所具備的功能,因此,在納米中藥制備中,納米粒子的穩(wěn)定性是個重要問題。目前還沒有這方面的研究報道。可以參照維持納米粉體穩(wěn)定的常規(guī)方法來處理:①在納米分散體系中加入反絮凝劑使納米粒子周圍形成雙電層;② 加表面活性劑,使其吸附在粒子表面,形成微泡;③應(yīng)用超聲波將團聚體打碎。但是由于中藥納米粉體成分的不均一性,導(dǎo)致了納米粒子表面性質(zhì)的不均一性,增加了穩(wěn)定性維持的難度,這需要進行廣泛深入的研究。

隨著現(xiàn)代制藥技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)中藥劑型改革已迫在眉睫。將納米技術(shù)引入中藥研究中具有積極的意義,必將對中藥研究與發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。

參考文獻

[1] 張志,崔作林著.納米技術(shù)和納米材料[M].北京:國防工業(yè)出版社,2000年

第8篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

據(jù)美國研究部報道，世界上體積最小的電子計算機來自日本，這款計算機的大小大概和一粒骰子大小，而且用途特殊，用于航空航天領(lǐng)域，這款計算機是為外太空環(huán)境的檢測和研究而研制的。而且，現(xiàn)階段，日本已經(jīng)投入使用了這個號稱世界上體積最小的電子計算機。而世界上運算速度最快的電子計算機在德國研制，每秒能夠達到147.9萬億次浮點運算?，F(xiàn)階段，這款運算速度最快的電子計算機有五十幾臺在亞洲，有將近三百臺在美國，有一百多臺在歐洲投入使用。所以這種計算機還是沒有得到廣泛運用。

二、計算機科學(xué)技術(shù)的問題

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在實踐的檢驗中也發(fā)現(xiàn)了許多的問題。現(xiàn)階段，計算機在社會生產(chǎn)和人們生活的方方面面都有發(fā)展，這其中，包括管理、生產(chǎn)、經(jīng)濟和軍事等諸多方面。但是任何事物的發(fā)展都有有利和不利的一面，即任何事物的發(fā)展都存在兩面性。在計算機科學(xué)技術(shù)的實際發(fā)展過程中，出現(xiàn)過很多網(wǎng)絡(luò)安全問題。這給計算機科學(xué)技術(shù)帶來了不容忽視的挑戰(zhàn)。

三、計算機科學(xué)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

3.1生物計算機技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)80年代，研發(fā)人員利用對超微技術(shù)的發(fā)展，將其融入到計算機科學(xué)發(fā)展中，并由此產(chǎn)生了非常大的影響，取得了突破性的成功。研究人員將生物工程技術(shù)運用到計算機的核心零件——芯片中，然后構(gòu)成了一種名為蛋白質(zhì)分子的生物分子形式的計算機。20世紀(jì)90年代，美國的科學(xué)家公布了這種新型生物計算機并引起了科學(xué)界，生物界的極大轟動，除此之外還公布了一種新型的運算模式。

3.2納米計算機的誕生和發(fā)展。納米技術(shù)在計算機中的應(yīng)用和發(fā)展得益于納米技術(shù)在生活生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。隨著納米技術(shù)不斷完善成熟，計算機芯片在保證其穩(wěn)定性的同時還大大減小了體積。在計算機納米技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)中，美國處于領(lǐng)先。它在納米計算機的各個方面都取得了令人矚目的成就和突破性的發(fā)展。

四、結(jié)束語

第9篇：納米技術(shù)出現(xiàn)的影響范文

DNA不僅是生命的密碼，還可以作為制造納米級構(gòu)件和機器的通用元件，基于“自下而上”(bottom-up)的原則可以將DNA分子組裝成高度有序可控的DNA納米結(jié)構(gòu).自Seeman教授1982年首次制備出DNA納米結(jié)構(gòu)以來，DNA納米技術(shù)的研究已經(jīng)取得了突出的進展.目前，各種設(shè)計精巧而復(fù)雜的DNA納米結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于分子檢測、腫瘤診斷、生物醫(yī)藥、藥物輸運、生物分子組裝、生物傳感器、納米分子機器、靶向治療等諸多領(lǐng)域.在DNA納米結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用的同時，其安全性包括細胞水平的攝取和毒性，動物水平的吸收、分布、代謝和排泄等也越來越受到研究人員的重視.全面了解DNA納米結(jié)構(gòu)的安全性，對于優(yōu)化DNA納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將其更好地應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域具有重要的意義.

本文首先簡單介紹了DNA納米技術(shù)的發(fā)展以及DNA納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法和特點，然后分體外細胞和體內(nèi)動物兩個層次，綜述了近年來DNA納米結(jié)構(gòu)的安全性研究進展.最后總結(jié)指出，DNA納米結(jié)構(gòu)的安全性研究工作尚不完善，并展望了在進一步工作中該領(lǐng)域應(yīng)重點開展的研究方向.

2DNA納米技術(shù)簡介

DNA，即脫氧核糖核苷酸(deoxyribonucleicacid)，作為生命遺傳信息的儲存物質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi).1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)極大地促進了現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)寬2nm，螺距3.4~3.6nm，每個堿基的長度約0.34nm，這些性質(zhì)決定了核酸分子在納米組裝時具有尺寸適應(yīng)性.更重要的是,DNA具有卓越的可編碼性，根據(jù)堿基配對原則腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)互補配對可以進行精確的設(shè)計，從而構(gòu)造出各種各樣的納米結(jié)構(gòu)[31].1982年,Seeman教授[2]提出，DNA能夠通過堿基互補配對原則形成特定的結(jié)構(gòu)，而且單個的結(jié)構(gòu)可以通過粘性末端形成復(fù)雜的二維或三維結(jié)構(gòu)，引領(lǐng)了整個DNA納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展.此后，研究人員以DNA為“建筑材料”，通過“自下而上”的構(gòu)筑方法，設(shè)計合成了各種功能化的DNA以及不同形狀的DNA納米結(jié)構(gòu)，DNA納米技術(shù)也滲入到眾多研究領(lǐng)域中.

近30年來，DNA納米技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展.DNA納米技術(shù)的最大特點在于可以將DNA序列精確設(shè)計和組裝成我們想要的結(jié)構(gòu).當(dāng)前，構(gòu)建DNA納米結(jié)構(gòu)有兩種主要的方法：模塊結(jié)構(gòu)組裝(tile)和DNA折紙術(shù)(DNAorigami).模塊自組裝是層次自組裝(hierarchicalassembly),通過將目標(biāo)結(jié)構(gòu)分解成小的結(jié)構(gòu)單元，利用每個結(jié)構(gòu)單元里核酸鏈直接的強作用力以及結(jié)構(gòu)單元之間略弱的作用力，形成整個結(jié)構(gòu).利用該方法可以構(gòu)造出一維線性排列、二維平面網(wǎng)格、可尋址陣列、納米纖維、三維多面體乃至三維晶體等多種結(jié)構(gòu),這種構(gòu)建方法是DNA折紙術(shù)出現(xiàn)之前DNA納米結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)建方法.2006年，Rothemund發(fā)明了DNA折紙術(shù)，該技術(shù)的出現(xiàn)使得制作復(fù)雜DNA納米結(jié)構(gòu)的能力得到極大提升.DNA折紙術(shù)是一種成核自組裝(nucleationassembly),整個組裝過程圍繞若干成核點(或稱成核鏈)一次進行，因此，通過DNA折紙術(shù)生成圖形的復(fù)雜度較模塊自組裝大大提高.通過DNA折紙技術(shù)，研究人員已經(jīng)構(gòu)建出了包括笑臉、海豚、中國地圖、巨石、螺帽、橋式結(jié)構(gòu)、細頸瓶、立體花瓶、五角星、方形、矩形、三角形、空心盒子、四面體和立方體等各種精巧的納米圖案和納米結(jié)構(gòu)此外，由DNA模塊或是DNA折紙構(gòu)建的模板中每條釘書鏈都可以延伸出特定可識別的序列，這使得通過DNA納米技術(shù)構(gòu)建的模板可以進行進一步的功能化修飾并廣泛應(yīng)用到諸多研究領(lǐng)域中.

3DNA納米結(jié)構(gòu)的安全性研究

在納米領(lǐng)域，每一種新的納米材料被制備出來并應(yīng)用到眾多研究領(lǐng)域特別是生物醫(yī)藥相關(guān)的領(lǐng)域中時，其生物安全性是研究人員首要關(guān)心的課題.同樣地，DNA納米結(jié)構(gòu)作為一種新型的納米材料在被廣泛應(yīng)用的同時，科學(xué)家也對其安全性進行了評估，下面將從體外細胞和體內(nèi)動物兩個層次介紹近年來的研究進展.

3.1細胞水平

細胞是構(gòu)成生命的基本單位，外界任何有害因子對機體的作用，均可通過細胞形態(tài)與功能的改變表現(xiàn)或檢測出來.細胞模型具有簡單、實驗條件的一致性易于控制、實驗結(jié)果重復(fù)性較好等優(yōu)點.并且，細胞實驗所需要的DNA納米結(jié)構(gòu)的量較少，因此大量工作致力于在細胞水平開展研究.

DNA四面體是DNA納米結(jié)構(gòu)的典型代表，它由4條DNA單鏈自組裝形成，因制備方法簡單，產(chǎn)率較高而研究最多.樊春海研究組[43]應(yīng)用共聚焦顯微技術(shù)研究了RAW264.7巨噬細胞和熒光標(biāo)記的DNA四面體的相互作用，孵育2h后，在細胞質(zhì)中觀察到強烈的熒光信號，說明該納米結(jié)構(gòu)能被細胞大量攝取，而用于合成該四面體的DNA單鏈和細胞孵育后細胞質(zhì)中只檢測到很微弱的熒光信號，說明四面體結(jié)構(gòu)的形成對于有效的細胞攝取十分重要.流式細胞儀的定量分析結(jié)果也顯示，與DNA單鏈相比，形成四面體納米結(jié)構(gòu)后，細胞的攝取量顯著增加.并且，形成DNA四面體結(jié)構(gòu)后能有效抵抗生物介質(zhì)中核酸酶的降解，在細胞外和未滅活的胎牛血清孵育4h后仍保持完整的四面體結(jié)構(gòu).與細胞孵育8h后，細胞內(nèi)分別用Cy3和Cy5標(biāo)記的四面體兩個頂點的熒光仍能很好地重合，充分證明了形成的DNA納米結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，這也是其能夠應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域研究的重要特點之一.進一步地，該研究組使用全內(nèi)反射顯微鏡、單粒子示蹤等細胞成像技術(shù)，實時觀察了單個DNA四面體結(jié)構(gòu)穿過細胞膜并在胞內(nèi)運輸?shù)倪^程(圖1),發(fā)現(xiàn)DNA四面體結(jié)構(gòu)的細胞攝取是一種能量依賴的過程，在細胞膜上的小窩蛋白介導(dǎo)下產(chǎn)生內(nèi)吞，該過程可以在1min內(nèi)完成.隨后，DNA四面體結(jié)構(gòu)通過由微管蛋白構(gòu)成的細胞骨架系統(tǒng)進行運輸，并最終到達溶酶體.并且，當(dāng)DNA四面體結(jié)構(gòu)被連接上信號肽分子后，還可以改變細胞命運.例如，載有核定位序列NLS的DNA四面體結(jié)構(gòu)可以從溶酶體中逃逸出來而進入細胞核內(nèi).

雖然DNA納米結(jié)構(gòu)被細胞大量攝取，但是對細胞的生長沒有顯著影響.例如，Li等_用MTT法檢測了DNA四面體納米結(jié)構(gòu)對RAW264.7巨噬細胞的毒性，發(fā)現(xiàn)DNA四面體在濃度為100nmol/L時對細胞存活率沒有任何影響.類似地，Charoenphol等和Kim等的工作中分別檢測了DNA四面體對宮頸癌細胞HeLa、成纖維細胞NIH3T3和乳腺癌細胞MCF-7等多種細胞存活率的影響，發(fā)現(xiàn)即使是使用很高的濃度(250和500nmol/L)也對細胞不顯示任何毒性效應(yīng).除了四面體結(jié)構(gòu)外，其他形狀的DNA納米結(jié)構(gòu)也具有良好的生物相容性.Jiang等制備了二維管狀和三維三角形形狀的DNA折紙納米結(jié)構(gòu)，細胞核形態(tài)分析，碘化丙啶(PI)和細胞存活率分析結(jié)果顯示，這兩種納米結(jié)構(gòu)對正常和耐藥的乳腺癌細胞均不顯示毒性.同年，Zhao等也制備了管狀的DNA折紙納米結(jié)構(gòu)用于藥物輸運系統(tǒng)的研究，同樣證明了其對乳腺癌細胞不具有任何毒性效應(yīng).在無機納米材料的安全性評估中，研究人員發(fā)現(xiàn)其生物相容性常常與形狀以及尺寸大小密切相關(guān).例如，球狀的納米金通常生物相容性較好，而棒狀結(jié)構(gòu)的納米金則具有一定的細胞毒性[48].碳納米材料中，直徑較小的單壁碳納米管毒性常常大于直徑較大的多壁碳納米管相反地，氧化石墨烯則片層越小生物相容性越好.對于DNA納米結(jié)構(gòu)，其大小、形狀均不會影響其生物相容性，這一特點使得研究人員能夠按照需要任意設(shè)計結(jié)構(gòu)，大大拓展了其在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用.

3.2動物水平

與體外細胞實驗相比，動物實驗?zāi)軌驒z測納米材料在生物體各個臟器的分布情況，追蹤納米材料在體內(nèi)的代謝和排泄行為，更進一步反應(yīng)納米材料和人類相互作用可能產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，從而為其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供更多有用的信息.

在體內(nèi)研究中，大部分工作也圍繞DNA納米結(jié)構(gòu)的典型代表DNA四面體展開.2012年，Anderson研究組在該領(lǐng)域作出了先驅(qū)性的工作，他們設(shè)計制備了20nm的DNA四面體結(jié)構(gòu)作為siRNA輸運載體并應(yīng)用于體內(nèi)研究.由于葉酸受體在許多癌細胞系中過量表達，他們在該寡核苷酸納米顆粒(oligonu?cleotidenanoparticles)上引入了葉酸分子作為腫瘤靶向配體.制備好的寡核苷酸納米顆粒通過尾靜脈注射進入到腫瘤小鼠體內(nèi)，熒光分子斷層成像融合X射線斷層成像(FMT-CT)技術(shù)定量分析了24h內(nèi)寡核苷酸納米顆粒的體內(nèi)分布和代謝行為，結(jié)果顯示，該寡核苷酸納米顆粒能在腫瘤部位大量富集，并且腎臟有較多攝取，肝和脾有一定攝取，其他器官如肺和心臟等則攝取很少(圖2).由于寡核苷酸納米顆粒載體的載帶，siRNA在小鼠體內(nèi)的血液循環(huán)半衰期延長了4倍(從6min延長至24.2min).此外，Surana等在近期發(fā)表的綜述文章別指出，DNA具有一定的免疫原性，很可能引發(fā)生命體系的各種免疫反應(yīng)，因而DNA納米結(jié)構(gòu)和免疫系統(tǒng)的相互作用是DNA納米結(jié)構(gòu)安全性評估的又一重要內(nèi)容.在上述工作中，研究人員注射該寡核苷酸納米顆粒6h后，血清中干擾素a(IFN-a)水平和對照組相比沒有顯著差異.這些結(jié)果表明，Anderson研究組構(gòu)建的DNA納米載體在體內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性、很強的腫瘤靶向效應(yīng)以及很低的免疫原性，因而在體內(nèi)抗腫瘤研究中具有廣闊的應(yīng)用前景.最近，樊春海研究組[54]也制備了連接有葉酸分子的DNA四面體結(jié)構(gòu)，使用近紅外熒光基團和放射性核素同時對該DNA納米結(jié)構(gòu)進行標(biāo)記，尾靜脈注射，考察其在腫瘤小鼠體內(nèi)的分布和代謝行為.熒光成像以及單光子發(fā)射斷層成像融合X射線斷層成像(SPECT/CT)結(jié)果均顯示，該DNA納米結(jié)構(gòu)能很好地在腫瘤部位富集，同時肝、腎和脾等器官也有一定攝取，最后通過尿液排泄出體外.與DNA雙鏈相比，形成四面體納米結(jié)構(gòu)后，其在小鼠體內(nèi)的血液循環(huán)半衰期提高了一倍，并且該DNA納米結(jié)構(gòu)能在高濃度小鼠血清中穩(wěn)定存在12h.這些結(jié)果顯示，DNA納米結(jié)構(gòu)在體內(nèi)多模態(tài)分子影像探針研究領(lǐng)域亦有良好的應(yīng)用前景.

在DNA納米結(jié)構(gòu)相關(guān)的各類生物醫(yī)學(xué)研究中，根據(jù)不同的實驗?zāi)康?，常常采用不同的給藥方式，這使得DNA納米結(jié)構(gòu)在體內(nèi)的分布和代謝行為也有所不同.例如，Kim等制備了熒光標(biāo)記的DNA四面體結(jié)構(gòu)并應(yīng)用于腫瘤小鼠體內(nèi)前哨淋巴結(jié)(sentinellymphnodes)的成像研究，DNA納米結(jié)構(gòu)由前肢足墊(forepawpad)皮下注射進入小鼠體內(nèi).注射后2h，熒光成像結(jié)果顯示，四面體結(jié)構(gòu)主要富集在小鼠腋下的前哨淋巴結(jié)區(qū)域，腎、肝和脾中有少量分布.可見，根據(jù)不同的實驗?zāi)康牟扇∵m當(dāng)?shù)慕o藥方式，可以大大提高DNA納米結(jié)構(gòu)在特定組織的富集效率，從而更好地應(yīng)用于進一步的生物學(xué)研究.值得注意的是，不同的給藥方式下，DNA納米結(jié)構(gòu)除了在特定組織富集外，在肝、脾等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)均有一定的吸收，但最后都能經(jīng)腎臟被排泄出體外，這說明DNA納米結(jié)構(gòu)在體內(nèi)應(yīng)用中具有良好的安全性.

為了達到更好的體內(nèi)應(yīng)用效果，丁寶全研究組考察了不同形狀的DNA折紙納米結(jié)構(gòu)在腫瘤小鼠體內(nèi)的分布和代謝行為.他們選用M13噬菌體DNA和輔助DNA鏈通過自組裝的方式制備了三角形、四邊形和管狀3種DNA折紙納米結(jié)構(gòu)，并在納米結(jié)構(gòu)上連接量子點(QDs)用于熒光成像.尾靜脈注射給藥結(jié)果顯示，在3種DNA折紙形狀中，三角形折紙具有最好的腫瘤富集效果，并且在其他臟器的分布很少；正方形和管狀DNA折紙除了在腫瘤部位富集外，肝臟和腎臟也有很強的吸收(圖3(a,b)).進一步地，他們對三角形DNA折紙的體內(nèi)生物相容性進行了系統(tǒng)評估.