微纳米分子系统研究领域的最新进展_省略_EENEMS2013国际会议综述_高永基

第 11 卷
第3期
太赫兹科学与电子信息学报
Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology
Vo1． 11， No． 3 Jun．， 2013
2013 年 6 月
文章编号： 2095-4980(2013)03-0494-07
微纳米分子系统研究领域的最新进展
——IEEE NEMS 2013 国际会议综述
高永基，孙旭明，张海霞
( 北京大学微米 / 纳米加工技术国家重点实验室，北京 100871)
摘
要： 2013 年 4 月 7 日至 10 日，第八届 IEEE 国际纳米/微米工程及分子系统大会( IEEE - NEMS
[ 1-2 ]
2013 )在中国苏州市召开
，来自世界各地的 360 多位专家、学者齐聚一堂，就微纳研究领域的微
/纳米制造和计量、微/纳米传感器、执行器和系统、纳米医学、微/纳流体、生物芯片、纳米材料、碳纳米管、石墨烯器件、微纳传热器件、能量采集器等多个方向展开了学术讨论和交流，充分展示了国内外在以上研究领域的最新研究成果、热点和动态，并对其发展趋势进行了分析。 NEMS 2013 国际会议的成功举办表明，以微/纳米分子系统等为代表的研究领域已成为高科技的重要代表，并极大地影响着世界的发展和人类生活。关键词：IEEE - NEMS 2013 ； MEMS ；微米/纳米加工；传感器；纳米生物；能量采集器；纳米材料；石墨烯
Latest research and development of micro/nano and molecular technologies ——Review of IEEE NEMS 2013
GAO Yong - ji，SUN Xu - ming，ZHANG Hai - xia
(National Key Laboratory of Science and Technology on Micro/Nano Fabrication， Institute of Microelectronics， Peking University， Beijing 100871， China)
Abstract：The 8th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS 2013) was held successfully 7 – 10 April 2013 in Suzhou， China. NEMS， one of the most prestigious international conferences in micro- and nanotechnologies，has been an annual conference series since 2006. NEMS 2013 attracted more than 360 experts and scholars from 22 countries to share their most recent and advanced findings in MEMS and Nanotechnology. In this review，the current research in micro/nano Fabrication and Metrology；micro/nano Sensors，Actuators and Systems；Nanomedicine， Micro/nannofluidics and Bio - Chips ； Nanomaterials ， Carbon Nanotube and Graphen - based - Device ； Micro/Nano Heat Transfer and Energy Harvesters was selected to introduce the current research status of micro/nano science and technology. And the prospect of micro/nano science and technology was also analyzed. The success of this conference suggests that the micro/nano science and technology has been one of the main science and technology， which has greatly influenced the development of the world and the human life. Key words： IEEE - NEMS 2013； MEMS； micro/nano fabrication； sensor； nanobiology； energy harvester； nanomaterials；graphene
1
会议概况
IEEE-NEMS 系列会议是微米、纳米及分子系统领域十分重要的高水平国际会议之一，旨在汇集世界一流的科研人员，就微纳米学术界前沿问题进行专题讨论，推动最新的研究成果的共享，促进跨领域学科信息、知识的互通，从而增进各技术领域的发展。第一届 IEEE NEMS 会议于 2006 年 1 月在中国珠海市召开，随后先后于泰国曼谷、中国三亚、深圳、厦门、中国台湾高雄、日本京都等地举行，已成为微纳米及分子系统领域每年一度的学术盛会。

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第八届 IEEE-NEMS 会议于今年 4 月 7 日至 10 日在中国苏州市召开 [1 2] ，此次会议由北京大学微纳米加工技术国家重点实验室、苏州大学、中国科学院、 UCLA 、香港城市大学、苏州纳米城、苏州工业园区等多家机构及高校联合举办，得到了国际电子电气工程师协会 (IEEE) 、全球华人微纳米分子系统学会 (CINS) 、国家自然科学基金委员会 (NSFC) 、北京大学等多个国际组织或单位的支持。大会主席为北京大学张海霞教授， UCLA 的 CJ Kim 教授和苏州大学孙立宁教授担任大会的共同主席。面对微纳工程与分子技术的蓬勃发展，来自欧洲、北美、大洋洲、亚洲、非洲等 22 个国家和地区的 360 余位专家学者共同探讨与分享本领域前沿研究成果和最新进展，会议论文集共收录和发表近 300 篇微纳工程与分子系统方面高水平学术论文。
图 1 IEEE-NEMS 2013
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技术概述
IEEE-NEMS 2013 ，从 4 月 7 日到 4 月 10 日，历时 4 天，包括大会特邀报告、主题邀请报告、分专题口头报告及张贴报告等内容。本次会议按照微 / 纳米制造和计量，微 / 纳米传感器、执行器和系统，纳米材料，碳纳米管和石墨烯器件，纳米生物学和纳米生物信息学，微 / 纳流体和生物芯片，生物医学，微纳换热器和能量采集器，柔性 MEMS 和印刷电子，M/NEMS 集成和应用 10 个专题设立了 4 个分会场，分别由特邀嘉宾及部分国内外知名教授担任各分会场的主席。会议共录用了来自 20 多个国家的 303 篇文章，这些文章是经由 100 多位世界各地的微纳技术领域知名专家学者组成的技术委员会，从 500 余篇投稿中认真评审出来的，录用率在 60% 左右，其中 100 篇口头报告， 203 篇张贴报告。作为 IEEE NEMS 会议的特色，会议每年都邀请本领域顶级的科学家来做邀请报告，这次会议更是精心准备，共邀请到美国加州大学伯克利分校的美国工程院院士 Albert Pisano 教授、清华大学医学院的中国工程院院士程京教授、美国佐治亚理工学院终身校董事讲席教授王中林等 3 位国际级大师进行大会邀请报告 ( 见图 2) ，德国卡尔斯鲁厄理工学院的 Martin Wegener 教授、美国麻省理工图 2 大会特邀报告人学院的 Nicolas Xuanlai Fang 教授、加拿大多伦多大学的 Gilbert C Walker 教授，南京航空航天大学的郭万林教授、英国格拉斯哥大学的 David Cumming 教授、日本东京大学的 Isao Shimoyama 教授、美国佐治亚理工学院的 Mark Allen 教授、吉林大学的孙洪波教授、韩国科学技术学院的 Tae Song Kim 教授、中国台湾清华大学的 Gwo-Bin Vincent Lee 教授、中科院上海微系统与信息研究所的李昕欣教授、江苏省苏州工业园区科技招商中心副主任吴建新等 12 位知名专家进行专题邀请报告 ( 见图 3) ，其他 33 位相关领域的国际知名专家发表了分专题的邀请报告。这些精彩纷呈的微纳米领域顶级学者的邀请报告，让与会的同行分享了其在纳米与微机电领域的最新研究成果，探讨了纳米 / 微米工程与分子系统的新技术与发展趋势，充分促进了国际微纳米科技的成果共享，实现了多学科的交叉互融。会议期间，参会人员交流充分，讨论热烈，极大地推动了图 3 大会专题邀请报告人微纳米分析系统领域的学科交叉。
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突破性进展
纵观这次会议的学术报告和交流，近年来各国科学家在微 / 纳米制造和计量，微 / 纳米传感器、执行器和系统，纳米医学、微 / 纳流体和生物芯片，微纳换热器和能量采集器，纳米材料、碳纳米管和石墨烯器件等方面均取得了具有重要意义的突破，其中有代表性的工作综述如下。 3.1 微 / 纳米制造和计量微 / 纳米制造技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学 ( 混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学 ) 和现代技术 ( 计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术 ) 结合的产物。微 / 纳米

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制造技术又引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。其中微 / 纳米计量学定义为测量 1 微米 / 纳米或更小的物体的尺寸或物体的性质的不确定性的科学。它的主要研究问题和方向为：基于扫描电子显微镜的精密纳米计量、微纳坐标测量机 ( 分子测量机 ) 、基于干涉的非接触微观形貌测量、基于原子晶格作刻度的 X 射线干涉测量及其与光学干涉仪的组合原理、纳米测量系统设计理论和微纳尺寸测量条件的研究等。微 / 纳米制造和计量技术是实现微 / 纳米结构、器件、系统批量化生产的基础，在信息、材料、环境、能源、生物、医学和国防安全等领域内有重要的研究价值和广阔的应用背景。因此，有关微 / 纳米制造和计量技术领域的最新研究进展成为此次 IEEE-NEMS 2011 会议的重点内容之一。德国卡尔斯鲁厄理工学院的 Martin Wegener 教授是纳米制造领域的世界知名学者，在此次大会上作了题为 “无衍射极限的光学光刻”的报告。在这个报告中，他介绍了二维电子束光刻技术对应的三维光刻技术 —— 三维激光直写技术 (3D-DLW) 。首先他介绍了常规的三维激光直写技术，并介绍了用常规的三维激光直写技术加工的十二面体准晶、削棱截角立方体、黄金螺旋锥 ( 见图 4) 等。紧接着，他讲到为了突破阿贝分辨率的限制而研发的受激发射损耗三维直写技术 (STED 3D-DLW) ，以及采用该技术得到的三维积木晶体、隐形斗篷 ( 见图 5) 等样品，最后他展示了最新独创的浸入式三维直写技术 (3D “ dip-in ” DLW) ，以及他们用该技术于 2012 年首次研制成的五模超材料 ( 见图 6) 等美轮美奂的三维纳米结构。
图 4 黄金螺旋锥[3]
图 5 隐形斗篷[4]
图 6 五模超材料[5]
来自加拿大多伦多大学化学系的 Gilbert C Walker 教授，是国际上在开发和应用分析聚合物的扫描探针显微镜的著名学者，他在此次大会上作的报告为 ” 基于原子力显微镜的新发展 ” 。首先他介绍了纳米力学研究的最新进展，采用 AFM 探索疏水表面蛋白质的稳定性和氮化硼纳米管弹性。由于疏水表面常会使蛋白质变性，从而影响疏水表面蛋白质的稳定性。然而纤维连接蛋白的 β 端转换时，β 端中部可以稳定疏水表面蛋白质，这样就有了合成免疫靶蛋白的好策略，也为表征蛋白质二次结构序列提供了一种可行的方法。氮化硼六方晶格结构可以形成很多类型的氮化硼纳米管结构，如单壁纳米管、竹节纳米管、多壁纳米管、坍塌式纳米管等等。这些氮化硼纳米管也有很多优良特性和应用，如氮化硼纳米管剪切力学效应 ( 见图 7) 、可以用不同氮化硼纳米结构存储氢气等等。在探针与氮化硼纳米管力学基础上，他们发展了一种与吸收谱直接相关的、横向分辨率为 10 nm 近红外谱方法，这可以用于纳米尺度的红外成像 ( 见图 8) 。 3.2 微 / 纳米传感器、执行器和系统微型传感器、驱动器、执行器及其微系统一直是纳米 / 微米工程领域研究与应用的重点，随着微纳加工技术的不断发展，各种新型器件不断涌现，如分子传感器、微型机器人等，并在微量检测、生物医学等领域大展身手，开始发挥重要的作用。美国加州大学伯克利分校的美国工程院院士 Albert Pisano 教授，是过去 30 年里 MEMS 研究领域最具有代表性的研究专家之一，他作了题为“能源与电力在恶劣环境下应用的 MEMS ：单芯片，自供电，无线传感器系统” 的大会邀请报告。从节能减排出发， Albert Pisano 教授指出如果燃气涡轮机的总效率提高 1% ，每年将节省 1.6 亿美元；假设地热发电和核能发电也有类似的情况，那么美国每年可以节省的钱高达 3 亿美元。基于此研究背景， Albert Pisano 教授介绍了一个集成的 SiC 传感器系统。以图 7 氮化硼纳米管力学性质[6] 图 8 氮化硼纳米管近红外场显微镜和光谱[7]

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用于地热发电的集成 SiC 传感器系统为例， Albert Pisano 教授设计了一个由 RF 模块、能量采集模块、 MEMS 传感模块组成的系统， 3 个模块之间用高温键合和互连技术连接 ( 见图 9) 。其中能量采集模块主要有 AlN 能量采集器 ( 见图 10) ， MEMS 传感器模块主要有超低的交叉轴灵敏度加速度计、超稳点温度传感器、高精度的侵蚀 / 腐蚀传感器等。 MEMS 传感器模块尤其更多地涉及到 SiC 材料的开发和表征，以及对各种 SiC 器件进行高温测试、重力冲击测试和暴露测试等一系列恶劣环境测试 ( 见图 11) 。此外整个过程中还涉及 SiC 器件的改进 ( 如对 SiC JFETs 沟道结构的改进 ) ，对器件的封装等。
图 9 恶劣环境应用的 SiC 模拟 /混合信号 IC 设计[8]
图 10 温度补偿和高品质的 AlN 的兰姆波谐振器[8]
图 11 SiC 谐振音叉高温加热装置示意图[9]
3.3 纳米医学、微 / 纳流体和生物芯片随着人类对于自身生命健康的关注，应用于生物医疗领域的 MEMS 器件 (BioMEMS) 逐渐成为近年来微 / 纳米工程领域的研究热点。基于微加工技术制造的 BioMEMS 器件，往往具有体积小、能耗低、价格低廉等显著优势，广泛应用于从基因检测、细胞识别到药物运输、人造器官等诸多医学领域，在维护人类生命健康的医疗系统中发挥着举足轻重的作用。作为国内生物医学研究领域的领军人物，清华大学医学院的中国工程院院士程京教授，在 NEMS 2013 上做了题为“转化医学：芯片，微流体和移动实验室”的大会特邀报告。他首先介绍了自己做科研所依托的硬件设备和软件设备。这些硬件设备主要有核酸分离机、 Slide Washer 芯片洗干仪、实验室管理员液体工作站、 LuxScan10K 激光共聚焦扫描仪和 LuxScan HT24 高通量微阵列芯片扫描仪等；软件设备有多功能 MDMS 、 LDMS 和 ADMS 数据库，诊断微阵列的专门分析和解释软件等。紧接着他介绍了样品处理和储存，全基因组关联 (GWAS) ：肺癌的感染性 ( 见图 12) 、预测和个性化治疗， miRNA 对宫颈癌的诊断，使用博奥服务标记发现的论文发表，以及突变的遗传性耳聋筛查。然后他讲述了自己在科研项目中的 5 个案例：先天重度感觉神经性失聪、大前庭导水管综
图 12 中国汉族个体肺癌的全基因组关联研究[10]
图 13 在探针阵列杂交模式具有代表性的例子[11]
图 14 雌性哺乳动物的生殖道和可能的引导机制[12]
合征、药物性耳聋、虾划伤引起的海鱼分枝杆菌感染 ( 见图 13) 、脊柱结核感染对 RFP 和 INH 耐药性。最后他介绍了乙肝病毒耐药基因检测系统，蛋白质阵列：抗核抗体谱系统，化疗的敏感性评估，呼吸系统疾病的流体盘，以及一个精子优选、受精卵定位的试管授精集成芯片设计等生物医学芯片和系统 ( 见图 14) 。 3.4 微纳换热器和能量采集器能量采集 (Energy harvesting or Energy scavenging) ，简单地说，就是一种利用能量采集器从周围环境中获取能量的技术。目前可以用于能量采集的能源从本质上说主要有 3 种：电磁辐射、热能和机械能。其本质是利用光伏、热电、压电、电磁等各种物理或化学效应把器件周围环境中广泛存在的光能、热能、机械能、风能等能量转

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换成可以使用的电能。由于能量采集器工作时不需要消耗任何燃料或物质，并且理论上可以为各种低功耗电子器件提供取之不尽的能量，因此，无论是学术界还是工业界，近年来都对能量采集技术产生了很大的兴趣。虽然利用该技术得到的有效能量可以比较低、不稳定甚至有时不可预测，但是依据“摩尔定律”飞速发展的微电子技术已经使微器件的功耗降低到几十至几百微瓦的量级，同时，各种无线传感器和 MEMS 器件正不断地涌向市场，这些因素都促使能量采集技术得到越来越多的重视。美国佐治亚理工学院终身校董事讲席教授、中国科学院外籍院士王中林教授近年来在纳米发电机领域的研究在全世界引起了轰动，这次他做了题为“压电电子学的智能 MEMS 和人体 –CMOS 接口”的大会特邀报告。关于纳米发电机，他介绍了压电效应、摩擦电效应和热释电效应，以及根据这些效应做成的纳米发电机 ( 见图 15) 。他还展示了利用纳米发电机采集青蛙大腿神经刺激、人眼睛跳动、走路对鞋的挤压和衣服摩擦等机械运动能量，测试压电信号、点亮 LED 和驱动无线传感系统的科研工作视频。基于研究的各种纳米发电机器件，王中林教授介绍了由纳米发电机为基础的振动传感器、气体传感器和速度传感器等有源传感器，压电场效应晶体管和压电门电路元器件 ( 见图 16) ，以及无线自供电驱动系统。最后他根据多年科研工作做了简单的总结，他指出压电电子学就是基于压电势调节和控制结或者界面处载流子传输性质的压电效应发展起来的学科，而压电光电子学则是基于压电势调控光电器件中载流子的产生、传输、分离、复合过程的压电 – 光电效应而发展起来的学科。从单根 ZnO 纳米线发展到三维纳米线阵列，从传统半导体衬底发展到聚合物柔性衬底，从各式各样的纳米发电机和传感器发展到无线自供能系统，王中林教授终于逐步发展起了压电电子学和压电光电子学体系 ( 见图 17) ，并出版了凝结他多年科研工作的 2 本书《自驱动系统中的纳米发电机》和《压电电子学与压电光电子学》。
图 15 摩擦纳米发电机的拱形结构、制造工艺示意图和扫描电镜图[13]
图 16 压电晶体管的示意图、光学和扫描电镜图以及三维阵列装配图[14]
图 17 压电电子学、光电电子学和压电光电子学三元耦合示意图[15]
3.5 纳米材料、碳纳米管和石墨烯器件纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 (1 nm~100 nm) 或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于 10~100 个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，性质因为强相干所带来的自组织发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。其中碳纳米管和石墨烯是近年发展起来的比较重要的纳米材料。碳纳米管 (CNTs) 是一种具有特殊结构 ( 径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸可达微米量级 ) 的一维量子材料，具有典型的层状中空结构特征，一般管的两端有端帽封口。碳纳米管的管身是准圆管结构，由六边形碳环结构单元组成，端帽部分为含五边形和六边形的碳环组成的多边形结构。石墨烯是从石墨材料中剥离出的单层碳原子薄膜，由单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体。它是单原子层的石墨晶体薄膜，其晶体是由碳原子构成的二维蜂窝结构，该石墨晶体薄膜的厚度是 0.335 nm 。因为碳纳米管和石墨烯独特的结构，对它们的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值。在 NEMS2013 会议上首次将超材料、石墨烯材料和器件列为了会议专题，得到了国内外学者的支持。
图 18 多功能编码颗粒用于高通量生物分子分析[16]
图 19 锯齿状各向异性超材料平板的超宽带光吸收[17]
图 20 等离子体蝴蝶结纳米天线阵列的应用[18]

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美国麻省理工学院的 Nicolas Xuanlai Fang 教授，在纳米光子学和三维纳米制造方面享有盛名，他在本次大会上作了题为“折光的光子超材料：可控光子俘获，发射和微流控装配”的报告。他以超材料的前沿问题开场，辅以数字微流控加工技术的背景 ( 见图 18) ，随即他指出数字微流控技术是专门为大规模和快速加工 (>4×10 5 part/hr) 异质超材料结构单元而开发的加工平台，接着介绍了他的研究组采用等离子体俘获光子的方法 ( 见图 19) ，即运用等离子纳秒示波器展示了在热点 (~30 nm,1/2 波长 ) 有效限制和发射光的技术。这就使得低能量 (<3 mW) 激光束成为有效的光镊，可以俘获、分选和叠加不同的超材料结构单元。最后他介绍了用等离子体辅助的自组装技术 ( 见图 20) 。自组装超材料有望应用在操作致密形成因子的亚 GHz 表面声波，这可能会成为新的器件概念。南京航空航天大学纳米科学研究所所长郭万林教授，是国内外知名的纳米研究专家， 2000 年以后，他的研究的重点是智能纳米材料和器件，进行有效的能量转换的纳米技术，生物通道和分子仿生学，近几年来更是以石墨烯材料为主，开展了大量能量转换的研究工作，在国际上产生了重要影响。他在此次会议上作了题为“石墨烯器件的进展及其面临的挑战” 的主题邀请报告。郭万林教授讲了石墨烯加工制备的进展，介绍了晶体外延生长法、化学气相沉积法 (CVD) 等“自下而上 (bottom-up) ”的方法，也介绍了机械剥离法、液体剥离和还原氧化石墨烯法 (RGO) 等“自上而下 (top-down) ”的方法 ( 见图 21) ，还简单介绍了由“自上而下”和“自下而上”结合起来的方法。然后，郭万林教授介绍了石墨烯的特性，以及如何通过外电场、应力和衬底调制能带方法来调制石墨烯的特性 ( 见图 22) ，尤其详细介绍了石墨烯的磁电效应。最后介绍了几个有电极的石墨烯器件实例，如石墨烯能量采集器、石墨烯偏振器、石墨烯电池和超电容等等 ( 见图 23) 。
图 21 石墨烯薄膜生产[19]
图 22 电压调制石墨烯[20]
图 23 石墨烯偏振器[21]
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结论
2013 年第八届 IEEEIEEE-NEMS 国际会议，促进了微纳分子系统领域最新的研究成果的共享，推动了跨领域学科信息、知识的互通，它的成功举办标志着微纳米科技已经成为了影响世界发展和人类生活的最重要的技术之一。通过此次会议，我们看到微纳分子系统领域的技术发展趋势可概括为以下 5 点： 1) 与新型纳米材料相结合，突破传统物理极限，开发新的计量手段； 2) 与纳米加工技术相结合，开发新型纳米材料，研究新的器件和物理机理； 3) 与生物医疗应用相结合，提供新型检测和治疗方法，面向人类生命健康议题； 4) 与特殊应用环境相结合，开发新型传感器、执行器及其系统； 5) 与芯片集成技术相结合，进一步使器件小型化、系统化和智能化。此外，为了鼓励和促进青年学子在微纳工程与分子系统领域的进步和发展， NEMS 会议设立了最佳会议论文、最佳学生论文、最佳海报、最佳微纳流体论文等 4 个奖项，这些奖项分别由来自德国、美国、中国台湾等地的４位优秀青年学子获得。整个会议过程中，会场学术氛围十分浓厚，交流非常热烈。据悉，下届 IEEE-NEMS 国际会议将于 2014 年 4 月 13~16 日在美国夏威夷举行。我们相信，IEEE-NEMS 国际会议必将吸引更多一流的相关领域的专家学者共同参与，而且微纳米科技也必将为人类文明的发展创造更伟大的辉煌。参考文献：
[1] [2] IEEE International conference on nano/micro engineered and molecular systems. Suzhou,China:IEEE, 2013. IEEE NEMS conference Website:http://www.ieee - https://www.360docs.net/doc/2818028922.html,.

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纳米光电子技术的发展及应用

纳米光电子技术的发展及应用摘要:纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学和现代技术结合的产物,由纳米技术而产生一些先进交叉学科技术，本文主要讲述的纳米光电子技术就是纳米技术与光电技术的结合的一个实例，随着纳米技术的不断成熟和光电子技术的不断发展，两者的结合而产生的纳米光电子器件也在不断的发展,其应用也在不断扩大。关键词：纳米技术纳米光电子技术纳米光电子器件应用一、前言纳米材料与技术是20世纪80年代末才逐步发展起来的前沿性，交叉性的学科领域，为21世纪三大高新科技之一。而如今，纳米技术给各行各业带来了崭新的活力甚至变革性的发展，该性能的纳米产品也已经走进我们的日常生活，成为公众视线中的焦点。[2 纳米技术的概念由已故美国著名物理学家理查德。费因曼提出，而不同领域对纳米技术的看法大相径庭，就目前发展现状而言大体分为三种：第一种，是美国科学家德雷克斯勒博士提出的分子纳米技术。而根据这一概念，可以制造出任何种类的分子结构；第二种概念把纳

米技术定位为微加工技术的极限，也就是通过纳米技术精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术；第三种概念是从生物角度出发而提出的，而在生物细胞和生物膜内就存在纳米级的结构二、纳米技术及其发展史 1993年，第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开，将纳米技术划分为6大分支：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学，促进了纳米技术的发展。由于该技术的特殊性，神奇性和广泛性，吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。纳米技术一般指纳米级(0.1一100nm)的材料、设计、制造，测量、控制和产品的技术。纳米技术主要包括：纳米级测量技术：纳米级表层物理力学性能的检测技术：纳米级加工技术；纳米粒子的制备技术；纳米材料；纳米生物学技术；纳米组装技术等。其中纳米技术主要为以下四个方面 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。 2、纳米动力学：主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等. 3、纳米生物学和纳米药物学：如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分

分子生物学的研究及发展

分子生物学的应用及发展摘要：本文在文献检索的基础上，对分子生物学的发展简史，基本原理，研究领域等作了简单介绍，阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用，并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。一前言生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量，以更新本身的物质组成，而山现生长、繁殖，在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代；同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中，防水分外，有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中，以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题，产生了分子生物学这一学科[1]。分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。分子生物学的最终目标是远大的，从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度，来理解这五类行为类型：生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系，从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用，促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速，如转基因动植物等。在医学领域，为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径，使医学科学中原有的学科发生分化组合，医学分子生物学等新的学科分支不断产生，使医学科学发生了深刻的变革，不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。二分子生物学发展简史分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]：

纳米材料用在哪方面

纳米技术是新世纪一项重要的技术，为多个行业带来了深远影响。纳米技术包含几个方面：纳米电子学，纳米生物学，纳米药物学，纳米动力学，以及纳米材料。其中，纳米材料主要集中在纳米功能性材料的生产，性能的检测。其独特性使它应用很广，那么，纳米材料用在哪方面呢 1、特殊性能材料的生产材料科学领域无疑会是纳米材料的重要应用领域。高熔点材料的烧结纳米材料的小尺寸效应（即体积效应）使得其在低温下烧结就可获得质地优异的烧结体（如SiC、WC、BC等），且不用添加剂仍能保持其良好的性能。另一方面，由于纳米材料具有烧结温度低、流动性大、渗透力强、烧结收缩大等烧结特性，所以它又可作为烧结过程的活化剂使用，以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。例如普通钨粉需在3 000℃高温时烧结，而当掺入%%的纳米镍粉后，烧结成形温度可降低到1200℃-1311℃。复合材料的烧结由于不同材料的熔点和相变温度各不相同，所以把它们烧结成复合材料是比较困难的。纳米材料的小尺寸效应和表面效应，不仅使其熔点降低，且相变温度也降低了，从而在低温下就能进行固相反应，获得烧结性能好的复合材料。纳米陶瓷材料的制备通常的陶瓷是借助于高温高压使各种颗粒融合在一起制成的。由于纳米材料粒径非常小、熔点低、相变温度低，故在低温低压下就可用它们作原料生产出质地致密、性能优异的纳米陶瓷。纳米陶瓷具有塑性强、硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨的性能，它还具有高磁化率、高矫顽力、低饱和磁矩、低磁耗以及光吸收效应，这些都将成为材料开拓应用的一个崭新领域，并将会对高技术和新材料的开发产生重要作用。 2、生物医学中的纳米技术应用从蛋白质、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范围，从而纳米结构也

分子生物学前沿技术

分子生物学前沿技术 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

激光捕获显微切割Laser capture microdissection (LCM) technology是在不破坏组织结构，保存要捕获的细胞和其周围组织形态完整的前提下，直接从冰冻或石蜡包埋组织切片中获取目标细胞，通常用于从中精确地分离一个单一的细胞。背景：机体组织包含有上百种不同的细胞，这些细胞各自与周围的细胞、基质、血管、腺体、炎症细胞或相互粘附。在正常或发育中的组织器官内，细胞内信号、相邻细胞的信号以及体液刺激作用于特定的细胞，使这些细胞表达不同的基因并且发生复杂的分子变化。在状态下，如果同一类型的细胞发生了相同的分子改变，则这种分子改变对于疾病的发生可能起着关键性的作用。然而，发生相同分子改变的细胞可能只占组织总体积的很小一部分；同时，研究的目标细胞往往被其它组织成分所环绕。为了对疾病发生过程中的组织损害进行分子水平分析，分离出纯净的目标细胞就显得非常必要。1996年，美国国立卫生院（NIH）国家肿瘤研究所的[2]开发出激光捕获显微切割技术（Laser capture microdissection ， LCM ），次年，美国Arcturus Engineering公司成功研制激光捕获显微切割系统，并实现商品化销售。应用该技术可以在显微镜直视下快速、准确获取所需的单一细胞亚群，甚至单个细胞，从而成功解决了组织中细胞异质性问题。这项技术现已成为美国“肿瘤基因组解剖计划”的一项支撑技术[1]。原理：LCM的基本原理是通过一低能脉冲激活热塑膜———乙烯乙酸乙烯酯（ethylene vinylacetate，EVA）膜（其最大吸收峰接近

纳米科技与纳米技术

纳米技术 1510700224 韦甜甜纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术，也称毫微技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。 1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。利用纳米技术将氙原子排成IBM纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。在我国，纳米技术早已融入到大众的生活了，包括很多涂料、纤维材料、燃料、高分子合成和纺织品加工处理技术等等。其实纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米技术内容 1、纳米材料当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。为什么磁畴变成单磁畴，磁性要比原来提高1000倍呢？这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。 2、纳米动力学主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.

纳米技术的应用与前景

纳米技术的应用与前景纳米技术作为一种高新科技，我认为其本质不亚于当年的电子与半导体科技，有着我们未所发掘到潜能与实用价值，在这个世代，各种技术的发展迅速，随着纳米技术的进一步发展，可以作为一种催化剂，促使各行各业的迅猛发展。纳米技术是近年来出现的一门高新技术。“纳米”主要是指在纳米（一种长度计量单位，等于1/1000,000,000米）尺度附近的物质，其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为“纳米技术”，其具体定义见词条“纳米科技”。纳米技术目前已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。本词条为纳米技术应用的总纲，包括如下领域： 1、纳米技术在新材料中的应用 2、纳米技术在微电子、电力等领域中的应用 3、纳米技术在制造业中的应用 4、纳米技术在生物、医药学中的应用 5、纳米技术在化学、环境监测中的应用 6、纳米技术在能源、交通等领域的应用尽管从理论到实践是一个相当困难的过程，但纳米技术已经证明，可以利用扫描隧道电子显微镜等工具移动原子个体，使它们形成在自然界中永远不可能存在的排列方式，如IBM 公司的标志图案、比例为百亿分之一的世界地图、或一把琴弦只有50纳米粗的亚显微吉他。纳米材料的应用有着诱人的技术潜力，它的应用范围包括从制造工业、航天工业到医学领域等。美国全国科学基金会曾发表声明说：“当我们进入21世纪时，纳米技术将对世界人民的健康、财富和安全产生重大的影响，至少如同20世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物那样。”科学家们预计，纳米技术在新世纪中的应用前景广阔，已经涵盖了材料、测量、机械、电子、光学、化学、生物等众多领域，信息技术与纳米技术的关系已密不可分。从纳米科技发展的历史来看，人们早在1861年建立所谓肢体化学时即开始了对纳米肢体的研究。但真正对纳米进行独立的研究，则是1959年，这一年，著名美国物理学家、诺贝尔奖金获得者德·费曼在美国物理学年会上作了一次报告。他在报告中认为，能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器又可制作更小的机器，这样一步步达到分子程度。费曼还幻想在原子和分子水平上操纵和控制物质。在70年代末，美国MIT（麻省理工大学）的W.R.Cannon等人发明了激光气相法合成数十纳米尺寸的硅基陶瓷粉末。80年代初，德国物理学家H.Gleiter等人用气体冷凝发制备了具有清洁表面的纳米颗粒，并在超真空条件下原位压制了多晶纳米固体。现在看来，这些研究都属于纳米材料的初步探索。科学家预言，尺寸为分子般大小、厚度只有一根头发丝的几百万分之一的纳米机械装置将在今后数年内投入使用。学术实验室和工业实验室的研究人员在开发分子马达、自组装材料等纳米机械部件方面取得了飞速进展。纳米机器具有可以操纵分子的微型“手指”和指挥这些手指如何工作、如何寻找所需原材料的微型电脑。这种手指完全可以由碳纳米管制成，碳纳米管是1991年发现的一种类似头发的碳分子，其强度是钢的100倍，直径只有头发的五万分之一。美国康奈尔大学的研究人员利用有机物和无机物组件开发出一个分子大小的马达，一些人称之为纳米技术领域的“T型发动机”。纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学，因为它是微电子学发展的下一代。纳米电子学是来自电子工业，是纳米技术发展的一个主要动力。纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理

第十五期分子生物学常用技术与研究进展学习班

第十五期分子生物学常用技术与研究进展学习班分子生物学实验技术是当今生命科学领域应用最广泛和最重要的手段之一，为推广分子生物学实验技术，满足临床医技人员、教学科研人员、在读研究生及其它有需要人员的要求，北京市理化分析测试中心已举办了十四期“分子生物学常用技术与研究进展学习班”，并得到了全体学员的一致好评。应广大学员的强烈要求，理化中心将于2016年11月19日至11月22日在北京开办本年度唯一一期分子生物学常用技术学习班，欢迎各位学员前来参加。本期学习班包括理论讲座与实验操作两部分内容，力求使每位学员在4天时间内都能学有所值、学有所用。一、培训单位：主办单位：北京市理化分析测试中心协办单位：华斯泰生物医学科技有限公司二、培训日程：

三、培训安排时间：2016年11月19日-22日地点：北京市海淀区永丰产业基地丰贤中路7号孵化楼B座四层报到：北京康复瑞假日酒店西山店2016年11月18日14:00-18:00

四、住宿安排 1、交通、住宿、午餐及晚餐费用自理。如需会务组预定午餐，请各位学员在回执表内注明（午餐均为快餐，发票均为手撕发票）。 2、酒店预订：会务组协助提供协议酒店，但培训人员需自行预定，预定时请说明“百欧美生公司预定”即可享受协议价。协议酒店：北京康福瑞假日酒店西山店（北京市海淀区北青路与永丰路交叉口往南800米路东），房间优惠价：单人间298元/天/间，双人标准间380元/天/间，均含早餐，电话：。五、注册方式 1、报名时间报名从即日起至2016年11月14日截止。为了保证教学质量，本次培训班限额40人，招满为止。 2、注册费共计3200元/人，同一单位两人以上参会优惠至3000元/人。 3、缴费方式（电子汇款）账户名称：北京市理化分析测试中心账户号：开户行：工商行紫竹院支行汇款用途处务必请标明：学员姓名+分子培训班 4、联系人姓名：马老师联系电话： E-mail：网站：报名者请填写以下回执，并于2016年11月14日前E-mail至联系人邮箱。如有其它需要，请在备注中说明。

纳米药物研究进展

纳米药物研究进展徐州医学院药学院(徐州221000)李岩(068612077) [摘要]纳米科学与技术是近年来迅速发展起来的前沿科技领域,并已在各学科的研究中产生了巨大的影响。目前,纳米科学与技术在医药领域的应用也取得了令人瞩目的成绩,有力地推动了医药科技的发展;其在医学和药学方面为疾病的诊断与治疗开辟了一个崭新的领域。本文就纳米药物的概念和特点、制备方法和应用等作一综述,对相关技术和方法进行评价和展望,并简要介绍我国近年来纳米中药的研究与进展。 [关键词]纳米药物研究进展 1引言纳米技术自21世纪80年代被提出之后,在材料、冶金、化学化工、医药、卫生、环境及其交叉领域表现出空前的应用潜力。纳米药物则是医药研究领域的新热点。美国、日本、德国等发达国家都斥巨资进行研究,有的已制成药物并申请专利,且开始了药物的临床实验。纳米药物是以纳米级高分子毫微粒（N P）或微球（N S）、微囊（N C）为载体,与药物以一定方式结合在一起后制成的药物。与常规药物相比,纳米药物具有颗粒小、比表面积大、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强等特点,因此它有许多常规药物所不具有的优点：缓释药物，改变药物在体内的半衰期，延长药物的作用时间；制成导向药物后作为“生物导弹”达到靶向输药至特定器官的目的；在保证药效的前提下，减少药用量，减轻或消除毒副作用；提高药物的稳定性，有利于存储；改变膜运转机制，增加药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收及细胞内药效的发挥；增加药物溶解度。正是如此，本文对纳米药物的研究进展方面进行了叙述。 2纳米药物的种类及制备方法 2.1纳米脂质体(nanoliposome) 脂质体(脂质小囊)是近年研究较多的一种剂型,它制备简单,应用方便,可多用途给药,是一种具有同生物膜性质类似的磷脂双分子层结构载体。脂质体作为药物载体有其独特的优势,包括可保护药物免受降解、达到靶向部位和减少毒副作用。但是它也存在许多缺陷,如包封率低、脂质体膜易破裂、药物易渗漏、重复性差、体内不稳定和释药快等。纳米脂质体的制备方法主要有超声分散法、逆相蒸发法等,张磊等[1]用逆相蒸发-超声法制备了胰岛素纳米脂质体,平均粒径为83.3nm,包封率78.5%。 2.2固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles,SLN)

纳米粒眼用给药系统的研究进展

Pharmacy Information 药物资讯, 2019, 8(3), 73-78 Published Online May 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/2818028922.html,/journal/pi https://https://www.360docs.net/doc/2818028922.html,/10.12677/pi.2019.83009 Research Progress of Nanoparticle Ophthalmic Drug Delivery System Chuang Zhang, Yanjie Yu, Zijian Zhao, Yu Liu* School of Pharmacy, Liaoning University, Shenyang Liaoning Received: Apr. 20th, 2019; accepted: May 1st, 2019; published: May 8th, 2019 Abstract More and more ophthalmic drug delivery technologies have been developed to treat eye diseases due to the defects of ocular drug delivery barriers and traditional drug delivery technologies. However, the short duration of drug stay on the surface of eyes, high dose, frequent drug adminis-tration and low bioavailability are still great challenges facing researchers. Nanoparticles, as drug carriers, have greatly improved the penetration, drug targeting and bioavailability of drugs to the eye barrier, and the development and utilization of nano-preparations will provide more benefi-cial therapeutic effects. In this review, DNA nanoparticles and nanoparticle hydrogel contact lenses in the latest development of nanoparticle preparation were summarized and analyzed in order to obtain more active and targeted therapeutic ophthalmic preparations. Keywords Nanoparticles, DNA Nanoparticles, Nanoparticle Gel Contact Lens, Ophthalmic Preparation 纳米粒眼用给药系统的研究进展张闯，于焱杰，赵咨鉴，刘宇* 辽宁大学药学院，辽宁沈阳收稿日期：2019年4月20日；录用日期：2019年5月1日；发布日期：2019年5月8日摘要由于眼部给药屏障和传统给药技术的缺陷，越来越多治疗眼病的眼科给药技术被开发出来。但药物在眼睛表面停留时间短暂、给药剂量高和给药频繁、生物利用度低，仍是研究工作者面临的巨大挑战。纳米*通讯作者。

纳米给药系统的研究与应用

纳米给药系统的研究与进展姓名:武长江专业:药学学号:2009326660075 纳米给药系统(nanoparticle drug delivery system，NDDS)是指药物与药用材料一起形成的粒径为1～1000 nm的纳米级药物输送系统(DDS)，包括纳米粒(nanopartieles，NP)、纳米球(nanospheres，NS)、纳米囊(nanocapsules，NC)、纳米脂质体(nanoliposomes，NL)、纳米级乳剂(nano-emulsion，NE)等。由于纳米尺度下的DDS及其所用材料的性质、表面修饰等，NDDS在实现靶向性给药、缓释药物、提高难溶性药物与多肽药物的生物利用度、降低药物的毒副作用等方面表现出良好的应用前景，因而成为近年来药剂学领域的研究热点之一。国外有关NDDS报道文献最早见于1978年[1]，至今相关的研究论文已逾2000篇。我国内地于20世纪80年代末以文献综述的形式对NDDS进行了介绍[2]，当时将nanopartiele称为毫微粒，90年代初开始实验研究，至90年代末称之为纳米粒(NP) 及纳米球(NS)、纳米囊(NC)，至今发表相关研究报告200余篇。本文就我国内地在NDDS方面的研究与应用作综述，并对照国外NDDS的研究新成果，初步分析国内NDDS研究所存在的问题。 1 NDDS的类型及制备方法 1．1 高分子材料NP 包括NS、NC等。根据材料的来源可分为合成的可生物降解聚合物NP和天然的高分子材料NP两种类型。合成的可生物降解聚合物NP是研究最早、目前研究最多的NDDS，其主要特点是：生物相容性好，对内皮网状系统(RES)、肿瘤、炎症等部位有生物靶向性，可被机体内的脂酶生物降解后缓释药物并能降低药物的毒副作用，材料降解后可被机体清除等，尤其适合于包载脂溶性药物。常用的聚合物材料有聚乳酸(PLA)、乳酸一乙醇酸共聚物(PL—GA)、聚氰基丙烯酸烷酯(PACA)等。此类NP的制备方法以乳化一溶剂挥发法为主，如以PLGA为材料，分别以聚乙烯醇(PVA)和Poloxaner 188为乳化剂制得复乳，再以旋转蒸发挥去有机溶剂制得胰岛素PLGA-NP[4] 。PACA—NP制备多采用乳化聚合法将药物直接包封于NP中(一步法)[5][6]；或先将材料制成空白NP，再在一定的条件下将药物通过静态吸附制成载药NP(二步法)[7][8]。其他聚合物材料如ε一己内酯一D.L-丙交酯嵌段共聚物等也制成了载药NP[9] 天然高分子材料具有低毒、生物相容性好、来源广等优点，是NDDS的良好材料，常用的有白蛋白、淀粉、壳聚糖、海藻酸钠等。不同材料的NP制备方法不同，以白蛋白为材料的载药NP一般以乳化一加热固化法制备，如5-FU白蛋白NP[10] ；淀粉NP制备多用反相乳液交联法，制备时先乳化成乳液，然后加入交联剂使分散的淀粉液滴形成淀粉NP[11] 。壳聚糖NP和海藻酸钠NP可用凝聚法制备[12][13]。

分子生物学主要研究内容

分子生物学主要研究内容 1. 核酸的分子生物学。核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学是其主要组成部分。由于 50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则是其理论体系的核心。 2. 蛋白质的分子生物学。蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3.细胞信号转导的分子生物学。细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。 4.癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。

纳米材料及其应用前景

纳米材料及其应用前景摘要:21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。关键词：纳米材料；功能；应用；一、纳米材料的基本特性所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

分子生物学技术的发展对现代生命科学的影响

分子生物学技术的发展对现代生命科学的影响浅谈PCR技术和克隆技术在遗传疾病诊断中的应用姓名：李建飞专业：植物学学号：S110916 指导教师：周宜君

分子生物学技术的发展对现代生物科学发展的影响分子生物学（molecular biology）是从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。研究细胞成分的物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等。[1]分子生物学技术就是以分子生物学为基本知识基础，结合现代技术以研究分子水平变化的新技术，其中包括基因克隆，real-timePCR，转基因技术，SNP分析技术，RSLP分析技术，RACE技术，双向电泳技术（IEF和SDS-PAGE），质谱分析技术，western blotting，原位杂交技术，基因芯片，蛋白质组芯片，酵母单杂交、酵母双杂交技术，以及近几年来发展起来的生物信息学分析和RNAi技术。分子生物学技术发展日新月异，该技术的发展已经在整个生物学领域占据了主导作用，相关技术的应用已经成为推动相关学科发展的必要手段。分子生物学技术能有今天的地位也是取决于它研究对象的基础性和根本性。下面将谈谈分子生物学技术在现代生物科学发展的具体影响。遗传疾病从分子水平解释,究其根源是由于与正常个体的遗传分子相比,患有遗传疾病个体的遗传物质发生了DNA序列或染色体片段上的改变。这种遗传物质上的异常在向后代传递时遵循孟德尔遗传规律而可遗传给下一代。具体讲,较常见的突变情况有如下几种:(1)染色体某个区域的缺失；(2)某个基因的部分外显子或内含子的缺失；(3)基因的单碱基突变；(4)三核苷酸重复突变；(5)基因的一部分重复转录,而导致基因产物大小的改变；(6)插入突变,从基因组其他部位的DNA片段插入到目的DNA序列内；(7)线粒体基因组的突变[2～5]。应用分子生物学技术检测遗传疾病,又称遗传疾病基因诊断,是在分子水平上对核苷酸序列的突变进行检测,以在遗传物质的分子水平揭示疾病的发病机理和发病根源。分子生物学技术在人类遗传疾病诊断中的应用是近年来分子生物学理论和技术手段不断发展和成熟并在社会生活中逐步运用、普及的结果。一般来讲,遗传疾病的分子突变机制都比较复杂,往往包括上述的两种或两种以上的情况,如导致新生儿失盐症的212羟化酶缺乏症,可由于212羟化酶基因(P450c21) 发生缺失或基因易位插入所致[6]；杜氏肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是由于抗肌萎缩蛋白(dystrophin)基因的部分缺失和重复造成

纳米药物的药代动力学研究进展

第１６卷第７期中国现代医学杂志Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．７２００６年４月ＣｈｉｎａＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｄｅｒｎＭｅｄｉｃｉｎｅＡｐｒ．２００６收稿日期：２００６－０１－２０本文就国内近年来纳米药物药动学研究的动向及成果加以概述。１纳米药物药代动力学的研究方法纳米药代动力学的研究方法与化学药品的药代动力学研究没有本质区别，其方法分为血药浓度法和生物效应法。１．１血药浓度法血药浓度法是药动学研究的经典方法，主要研究纳米药物中有效成分明确者，也是计算药代动力学最常用最准确的一种方法。常采用分光光度法、原子吸收光谱法、薄层层析法、薄层扫描法、高效液相色谱法、气相色谱法、放射性同位素法和放射性免疫法等方法进行测定。如张阳德等［１］利用荧光分光光度法建立了半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒在大鼠体的研究。刘炜等［２］建立高效液相色谱法测定小鼠血浆中丝裂霉素Ｃ聚氰基丙烯酸正丁酯磁性纳米球浓度的方法。１．２生物效应法纳米中药复方成分复杂，干扰因素多，难以用常规的血药浓度的方法测定其药代参数。８０年代产生了以药效为指标进行药代动力学研究的的理论和方法。１．２．１药理效应法药理效应法是以药物的效应强度，包括量效关系，时效关系为基础的研究药代动力学的方法。目前，该法已越来越广泛地用于纳米中药及其复方，尤其是有效成分不明的中草药药代动力学研究。薛焰等［３］用药理效应法测定药动学，比较了超细粉马钱子和普通粉马钱子的药动学参数。１．２．２微生物指标法其原理主要是含有试验菌株的琼脂平板中抗菌药扩散产生的抑菌圈直径大小与抗菌药浓度的对数呈线性关系。选择适宜的敏感菌株测定体液中抗菌中草药的浓度，然后按照药代动力学原理确定房室模型，并计算其药代动力学参数。如陈鹏，毛天球等［４］以抑菌效应为指标，测定纳米羟基磷灰石复合胶原材料药动学参数。文章编号：１００５－８９８２（２００６）０７－１０２８－０４ ?综述? 纳米药物的药代动力学研究进展张阳德１，赵志坚１，张浩伟２，张彦琼３（１．中国卫生部肝胆肠外科研究中心，湖南长沙４１０００８；２．美国加州医疗中心，加利弗尼亚州文图拉ＣＡ９３００３；３．中南大学生物医学工程研究院，湖南长沙４１０００８）摘要：纳米药物载体在近年研究已取得飞跃的发展。该文从药物代谢动力学的角度综述了纳米药物的吸收、分布和转化的研究进展。关键词：纳米药物；药代动力学中图分类号：Ｒ３１８文献标识码：ＡＮｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃｏｆｎａｎｏ－ｄｒｕｇＺＨＡＮＧＹａｎｇ－ｄｅ１，ＺＨＡＯＺｈｉ－ｊｉａｎ１，ＺＨＡＮＧＨａｏ－ｗｅｉ２，ＺＨＡＮＧＹａｎ－ｑｉｏｎｇ３（１．ＮａｔｉｏｎａｌＨｅｐａｔｏｂｉｌｉａｒｙ＆ＥｎｔｅｒｉｃＳｕｒｇｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＨｅａｌｔｈ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１０００８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２．ＭｅｄｉｃａｌＣｅｎｔｅｒｏｆＣａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＣＡ９３００３，ＵＳＡ；３．ＢｉｏｍｅｄｉｃａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１０００８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｎａｎｏ－ｄｒｕｇ－ｌｏａｄｅｄｃａｒｒｉｅｒｈａｓｍａｄｅｆａｓｔｐｒｏｇｒｅｓｓａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍｓ．Ｆｒｏｍｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｅｏｆｔｈｅａｂｓｏｒｐａｔｉｏｎ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｒｔｉｏｎｏｆｎａｎｏ－ｄｒｕｇｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ－ｄｒｕｇ；ｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃ

纳米材料和纳米技术

纳米材料和纳米技术纳米材料的使用古已有之。据研究认为中国古代字画之所以历经千年而不褪色，是因为所用的墨是由纳米级的碳黑组成。中国古代铜镜表面的防锈层也被证明是由纳米氧化锡颗粒构成的薄膜。只是当时的人们没有清楚的了解而已。纳米材料在近十几年的研究中，领域迅速拓宽，内涵不断扩展。目前，普遍接受的定义为基本单元的颗粒或晶粒尺寸至少在一维上小于100nm，且必须具有与常规材料截然不同的光、电、热、化学或力学性能的一类材料体系。纳米材料的奇异性是由于其构成基本单元的尺寸及其特殊的界面、表面结构所决定的。纳米技术的灵感，来自于诺贝尔奖获得者Richard Feyneman于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲。他以“由下而上的方法” 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。” 纳米技术是面向尺寸在1~100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及在应用中实现特有功能和智能作用的技术问题，发展纳米尺度的探测和操纵。它从思维方式的概念表明生产和科研的对象将向更小的尺寸、更深的层次发展，将从微米层次深入至纳米层次。纳米技术未来的目标是按照需要，操纵原子、分子构建纳米级的具有一定功能的器件或产品。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等，这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。扫描隧道显微镜(STM)在纳米科技中占有重要的地位，它贯穿到七个分支领域中，以其为分析和加工手段所做的工作占一半以上。纳米材料的研究最初源于十九世纪六十年代对胶体微粒的研究，二十世纪六十年代后，研究人员开始有意识得通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘。2001年初，中国科技大学朱清时院士的研究组首次直接拍摄到能够分辨出化学键的C60单分子图像[2]，这种单分子直接成像技术为解析分子内部结构提供了有效的手段，使科学家可以人工“切割”和重新“组装”化学键，为设计和制备单分子级的纳米器件奠定了基础。3月，美国佐治亚理工学院留美中国学者王中林教授的研究组利用高温固体气相法，在世界上首次合成了独特形态且无缺陷的半导体氧化物纳米带状结构[3]。这是继纳米管、纳米线之后纳米家族增加的新的成员。它有望解决纳米管在大规模生产时稳定性的问题，并在纳米物理研究和纳米器件应用上有重要的作用。6月，香港科技大学沈平教授的研究组在单根纯碳纳米碳管中观察到超导特性[4]。这一观察表明，当纳米碳管细到一定程度时，其材料性质将发生突变。从应用上来讲，纳米碳管超导性的发现，将有助解决电子在集成半导体器件中传输时的发热问题。由上可见，在纳米基础研究领域，中国并不落后。自90年代初，科技部、国家自然科学基金委、中国科学院等单位就启动了有关纳米材料的攀登计划、国家重点基础研究项目等，投入数千万元资金支持纳米基础研究；中国的纳米科学家，在国际上取得了一系列令人瞩目的成果，相继在《Science》、《Nature》等权威杂志上发表了高水平的论文，使中国在纳米材料基础研究方面，尤其是纳米结构的控制合成方面，走在比较前沿的位置，继美、日、德之后，位居世界第四。

纳米技术及其应用资料

纳米技术及其应用资料-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

纳米技术科技名词定义中文名称：纳米技术英文名称：nanotechnology 定义：能操作细小到0.1～100nm物件的一类新发展的高技术。生物芯片和生物传感器等都可归于纳米技术范畴。应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子

和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。基本概况纳米技术(nanotechnology），也称毫微技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。 1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世利用纳米技术将氙原子排成IBM 界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。

中药纳米乳研究进展重点

第16卷 Vol.16第8期No.8GuidingJournalofTraditionalChineseMedicineand

Pharmacy2010年8月August.2010 第16卷Vol.16第8期No.8 GuidingJournalofTraditionalChineseMedicineandPharmacy 2010年8月 August.2010 膜，因而油相分子的大小对纳米乳的形成至关重要[2]。为了增加药物溶解度，增大纳米乳形成的区域，一般应选用短链油相。常用的油相有蓖麻油、橄榄油、麦芽油、亚油酸乙酯、肉豆蒄酸异丙酯、花生油、豆油、辛酸／癸酸三酰甘油等。 2.2 表面活性剂表面活性剂是确定纳米乳处方组分的最重要一步。亲水－亲油平衡值即HLB值（hydrophile-lipophile）是纳米乳处方设计的一个初步的指标。一般认为HLBbalance 值在4-7内的表面活性剂可制备W/O型纳米乳，在8-18时形成O/W型纳米乳；在7-14时根据工艺条件形成可转相的纳米乳。纳米乳中表面活性剂的用量较大，一般可占到纳米乳的20%-30%，这是因为纳米乳乳滴比普通乳界面大，因而需要更多的表面活性剂包被乳滴[3]。非离子型表面活性剂因毒性和刺激性均较小，适用于药物载体的制备。常用的有脂肪酸、聚山梨酯类（吐温类）、聚氧乙烯蓖麻油、聚山梨酯（斯盘类）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物类（聚醚型）、氧乙烯脂肪酸酯类、蔗糖脂肪酸酯类和单硬脂酸甘油酯等。2.3 助表面活性剂助表面活性剂在纳米乳中可促进溶解药物、调节表面活性剂的HLB值，与表面活性剂共同形成复合界面膜，降低界面张力及电荷斥力，增加界面膜的柔顺性,促进纳米乳形成并增加其稳定性。这些要求决定了助表面活性剂必须在油相与界面上都达到一定的浓度，且分子链较