国家纳米科学中心在纳米材料生物效应研究方面取得新进展
纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望一、纳米生物材料的概念及特点纳米生物材料是一种新型的材料,它将纳米技术与生物技术相结合,并在此基础上进行研究与开发,因此它具有许多独特的特点:1.尺寸小:纳米生物材料尺寸小,其大小与许多细胞和生物分子相当,因此可以被用于制备生物医学纳米设备和药物递送系统等。
2.大比表面积:由于其小尺寸和大比表面积,纳米生物材料可以提供更多的化学反应位置和吸附作用位点,可以更好地控制生物反应。
3.独特的物理和化学性质:纳米生物材料的物理和化学性质因其粒子尺寸和表面结构的变化而发生变化。
4.生物相容性好:纳米生物材料与生物体的生物相容性好,对人体无害。
二、纳米生物材料的研究进展与应用领域1.药物递送系统纳米生物材料可以作为药物递送系统的载体,将药物包裹在其内部并将其输送到特定的部位,这种方法可以使药物通过生物障碍进入到特定的细胞和组织中。
使用纳米生物材料作为药物递送系统可以增强药物的稳定性,缩小药物剂量和副作用。
2.生物成像纳米生物材料可以通过改变其表面结构和化学性质来实现优良的生物成像性能。
纳米材料可以应用在各种成像技术领域,包括放射性成像、磁共振成像、紫外线可视光谱技术等。
3.组织工程对于组织细胞工程,纳米生物材料可以用于构建生体材料,在体外培养肌肉细胞、皮肤细胞、软骨细胞等,并与这些细胞结合,从而产生具有生物功能的人造组织。
4.生物传感生物传感器是一种可以用来检测特定生物效应的材料。
这些生物效应包括物理、化学、光学、生物学等。
纳米生物材料可以通过表面改性等技术实现所需的生物反应,这种方法在生物传感器的应用领域广泛使用。
三、纳米生物材料的制备技术纳米生物材料的制备技术多种多样,包括:1.物理方法:通过等离子体法、溶胶凝胶法、机械球磨法等物理方法,可以制备出尺寸均匀、分散性高的纳米材料。
2.化学方法:通过溶液法、化学反应法等化学方法,可以制备出不同形态和功能的纳米生物材料。
3.生物法:采用细菌、酵母菌等微生物,可以在无机溶液中制备纳米晶体和纳米生物材料。
中科院理化所:纳米材料的肿瘤生物学效应研究取得新进展

金 属 硫 化 物 纳 米插 层 电极 材 料 面 世
华侨大学材料科学与工程学院采用金属硫化物的主客体 组 装技术 , 目前开发 出新型柱撑式的锂 离子 电池正极材料。 该
项 目已列入福建省重大纳米专项 , 并获得发 明专利授权 。 与 层状 结构 的氧 化钻 锂 、 晶石结 构 的复合 氧化 物等 尖 正极材料 相 比, 金属硫 化物纳 米插层材 料具有结 构稳定 、 电 子传导 能力 高等优 点 。 电导率 在 1 S/ m量级 , 际容 其 0 c 实 量 为 10 1 0 4 - 6 mAh g, 作 电压为 3 2 ( / 工 .V。 中国化工报 )
将包 括一家规 模有所扩 大的I b c n 物质提炼厂 , 是一 n io 生 这 种 能够生产 2 MMg 新 乙醇的商业设 计 。美通社 ) 0 y (
成 为全球 最大 的纤 维素 乙醇 生产 商 。 家位 于凯 隆堡 的提 这
炼 将 丹 最 的 厂 sas 电 实 一 化 可 厂 与 麦 大 发电 Ane 厂 现 体 。 发
可 以使科 学 家 远程 控 制 细胞 离 子通 道 、 经 元 , 至 能够 神 甚 控 制 动物 行 为 。 项研 究 具 有广 泛 的 应用 价值 , 这 比如 在癌
症 治疗 中 , 科学 家可 针对 选定 的蛋 白质 或特 定组 织进 行远 程 操作 , 而开 发 出新型 癌症 治疗方 法 。 L', 从 J J"在糖 尿病 治  ̄ f 疗 方 面 , 可 以远 程 刺激 胰 腺 细胞 释放 胰 岛 素 。 方 法还 也 该 可应用 于某 些 因刺 激 不足导 致 的神 经系统 疾病 。 由于 该方
以使用 的原料 有 很多 , 麦秆 、 如 玉米 秆和 玉米棒 、 制糖 蔗渣 以及青 草。 电厂产 生的废 汽 将用 于支 持生 物质 提炼 厂 的 发 运 营 , 而将提 炼厂 的整体 能源效 率提高 至 7 %。 了进行 从 1 为
纳米材料在生物医药领域生物安全性研究

纳米材料在生物医药领域生物安全性研究在纳米科学技术的发展中,纳米材料作为一种重要的材料已经被广泛应用于生物医学领域。
纳米材料因其特殊的物理和化学性质,具有很好的生物应用前景,已经成为一种研发热点。
然而,纳米材料的应用也带来了一些安全性问题,特别是在生物体内的应用中,纳米材料的安全性成为了一个关键问题。
一、纳米材料在生物医药领域的应用目前,纳米材料已经被广泛应用于生物医药领域,如生物成像、生物传感、生物识别、药物传递等方面。
在生物成像领域,纳米材料可以被用来作为对比剂,促进影像的清晰度和分辨率。
同时,在生物传感、生物识别方面,纳米材料可以作为一种高灵敏度的传感器,可以被用来检测生物分子和细胞等。
此外,纳米材料还可以被用来制备高效药物传递系统,实现对药物在体内目标部位的精确控制释放,减少药物在体内的副作用。
二、纳米材料的生物安全性在纳米材料的应用中,生物安全性是一个关键问题。
由于纳米材料与生物体内的物质相比,具有较小的体积、大的比表面积、表面活性等特点,因此会产生与大尺寸材料不同的生物效应。
1. 纳米材料的对生物体的毒性作用纳米材料与生物体接触后,可能会引起一些生物代谢过程中的异常。
例如,纳米材料可能会刺激免疫系统的反应,导致炎症和免疫过程中的损伤。
此外,一些纳米材料可能会对生物纤维和细胞膜造成损伤,进而影响细胞的生命活性和功能。
2. 纳米材料的在生物体内的分布和代谢纳米材料进入生物体内后,可能会被各种组织和器官吸收和代谢。
因此,纳米材料的在生物体内的分布和代谢成为了生物科学家大力研究的问题。
一些研究表明,由于不同的纳米材料在体内的代谢和吸收都不同,因此可能会对人类的健康产生不同的影响。
三、如何研究纳米材料的生物安全性研究纳米材料的生物安全性需要综合考虑纳米颗粒特殊的物理和化学性质,生物组织和有机系统的生物代谢学,以及对体内系统的干扰和影响等深层次问题。
当前在纳米生物学领域,针对纳米材料的生物安全性研究主要集中在以下方面:1. 纳米材料的合成和质量控制为了研究纳米材料的生物安全性,首先需要合成出高纯度、低毒性的纳米材料。
纳米材料生物效应研究和安全性评价前沿

展 迅速 。 形成 一 个 跨学 科 的研 究 领域 , 受 到政 府 、 界 、 业 和社 会公 众 等 的广 泛关 注 。文 中叙 述 了 纳 米 材 料 安 全 并 学 企 性 评估 的 迫切 性 和重 要 意 义 。 点讨 论 了该 领 域 的最 新 发展 方 向 , 括 纳 米 产 品 、 作 场 所 和 环 境 的 安 全 等 , 重 包 工 同时 简
单讨 论 了纳米 标 准化 、 米技 术 风 险管 理 和纳 米 伦理 研 究与 纳 米 安全 性研 究 的关 系。 纳
域 第一 本专 著—— ^ ∞ f cfg , f0Dy 并编 写 了《 纳米 安全 性
1 概 述
20 0 3年 碳纳 米 管 引起 呼吸 毒性 的工 作 发 表 , 起 了 引
Re iw tc e v e Ar il
Ch n s o r a f Na u e Vo 3 No. ieeJ u n lo tr 1 3 4
.
纳米 材 料 生物 效 应 研 究 和 安 全 性 评 价 前 沿
刘 元 方 ① 陈 欣 欣 ② 王 海 芳③
① 中 国科 学 院 院 士 , 海 大学 纳米 化 学 与生 物学 研 究 所 , 海 2 0 4 ; 京 大 学 化 学 与分 子工 程 学 院 , 京 1 0 7 ; 上 上 044北 北 08 1
系列 丛 书 》综 述 纳 米 生 物 效 应 与 安 全 性 研 究 的成 果 , , 为
纳 米材 料 的安健 康 、 持续 的发 展 有 赖 于 我 们 对 纳 米 材 料
安 全性 的 了解 。不 仅科 学 界 关 心 这 个 问 题 , 府 和 公 众 政
研 究 的飞 速 进 展 , 发 展 不 断 涌 现 : 对 高剂 量 急 性 毒 新 针 性 实 验不 能 反 应人 体 实 际暴 露 水 平 的 问题 , 剂 量 慢 性 低
纳米材料的生物效应与安全性研究

程千喜(湖北第二师范学院,湖北 武汉 430205)摘 要:相关研究表明,当物质材料达到纳米级尺寸时,尽管物质的化学元素组成并没有发生变化,但是纳米级物质材料和普通物质材料相比,其物理性质和化学性质通常会发生改变。
在这样的情况下,对于同一物质材料,其普通物质材料经过安全检测合格的结果也很可能并不适用于纳米级物质材料,因此对于纳米材料进行单独的生物效应和安全性检测与研究非常关键。
我国是世界上较早掌握纳米技术的国家之一,在纳米材料的生物效应和安全性研究建设方面也处于世界前列。
对此,文章主要分析近年来我国在纳米材料生物效应与安全性研究方面取得的成果,以供参考。
关键词:纳米材料;生物效应;安全性;毒性效应中图分类号:TB383 文献标志码:A文章编号:2096-3092(2020)06-0067-03纳米材料的生物效应与安全性研究Abstract: According to the relevant studies, when the material reaches the nanoscale, although the chemical element composition of the material does not change, the physical and chemical properties of the material at the nanoscale usually change compared with the ordinary material. In this case, , the good result of safety test of common material is probably not applicable to the nanomaterial for the same material. Therefore, it is very critical to conduct the research of separate biological effect and safety test on nanomaterial. China is one of the earliest countries in the world to master nanotechnology. China is also in the forefront of the world in the research and construction of biological effects and safety of nanomaterial. In this paper, the research achievements of biological effect and safety of nanomaterial in China in recent years are mainly analyzed for reference.Key words: nanomaterial, biological effects, safety, toxic effect(Hubei Second Normal University, Wuhan, Hubei 430205)Cheng QianxiBiological Effects and Safety Study of Nanomaterial纳米生物效应是指将纳米材料与生物学、物理学、化学、毒理学以及医学等学科进行关联研究的新领域。
物理所金属纳米线集成纳米光学芯片的原理研究取得新进展

博士 等通过 理论 和实 验 相结合 的研 究发 现 :在 均匀
的介 质环境 中 。不 同模式 的金 属纳 米线 表 面等 离激 元 的相干叠 加 可 以产 生手 性 ( 旋 或右旋 ) 左 的表 面等
离激 元 ,使 光 场 能量 绕 着 纳米 线 螺 旋 地 向前 传 播 。
与 圆偏振光 的产生原 理类 似 ,手性 表 面等 离激 元也
f0 9, aoL t91 ) 4 6 2 0 )、基 于 纳米 线 2 0 ) N n e .(2, 1 8 f0 91 t
等 方 面 进 行 了具 有 开创 意 义 的研 究 。值 得 一 提 的
是 :秀 丽线虫 的优势 在 于其既 可 以从 生 物个体 水 平
进行 研究 。其 体 内的每个 细胞 又可单 独研 究 ,便 于 从 整体 、器官 、组织 、细胞多 层次对 纳 米材料 的体
学 基金 委 和 中国科学 院 的资助 。 来 源 :国 家纳 米科 学 中心
研 究 室唐智 勇研究 组 合作 ,在 以秀丽 线虫 为模 型研
究纳 米材料 生 物效应 方面 取得重 要进 展 。研究 结果 发 表 在 美 国化 学 会 的 N n e es 志 上 (0 11 : a oL t r杂 t 2 1 ,l
集 成纳 米光 学芯 片 的原理 开展 了一 系列 原创 性 的研
究 工作 ,包 括表 面等 离激元 在 纳米线 中的 角发射 规
还鲜 有报道 。该 研究 工作基 于 秀丽线 虫模 型 ,从 纳
米材 料毒 理学评 价方 法学 的建 立 、应 用 和机理 揭示
律 [ aoL t91 )4 8 (0 91 N n et (2, 3 32 0 ) . ,纳米 线 等离 激元 与 单 分 子 和单 量 子 点 的相 互 作 用 N n e .f12 4 a oL t95, 0 9 t
全球最大新型纳米材料项目落户龙口

球 唯一的 纳米级替 代纺前着 色 的先 进生产 技术 ,可 完全满足
1 米 以下超细 纤维 的需要 ,填 补 了国 际国 内空 白。 目前该 微
技术 正在 申请 国际专利 , 已在 国 内获得 专有技 术知识产 权保 质引起了极大的关注 。 和其它结构相 比, 石墨烯具有极高的电导 护 。
益探 索 和 尝 试 。 据 了 解 ,该 中心 拟 成 立 5个 研 究 室 ,光 电特 色 和 布 法 罗 分 校 激 光 、 生 物 光 子 学 与纳 米 光 子 学 先 进 的研 究 理 念 结 合 起 来 ,广 泛 地 开 展激 光 、能 源 、光 子 、纳 米 光 子 和生 物 光 子 等 领 域 的研 究 。联 合研 究 中心 计 划 在 5年 至 1 0年建 成 具 有 国 际影 响
器件 n型 和 P型工作模 式 的转 变 ,进而在 细胞 电生理过程 中
纳 米 制 造 技术 是 2 世纪 的关 键 技术 之 一 , 命 科学 是 得 到 了相 反极性 的石墨烯 电导信 号 ,充分证 明 了测量 生物信 1 生 当今世 界 科 技发 展 的 热点 之 一 。随着 激 光 技术 、 光谱 技 术 、 号 的 电学 本质 。另外 ,研究人 员进一 步 比较 了不 同尺 寸石墨 显微 技 术 以及光 纤 技术 的飞 速 发展 , 由光 学 、纳 米 、生 物 烯 生物传 感器 、石墨烯 与硅纳 米线集 成传感体 系对 同一 心肌
行业 资讯
Ne ws
不过 ,当前这种材料离商用还有一段距离。因为着硫化聚合 石墨烯 在高 灵敏度 检测领 域具 有独特 的优势 。然 而 目前 人们 物会快速崩解,因此此类电池目前只能重复充 电4 至 5 次 ,—般 对石 墨烯 与生物 的界面 却知之 甚少 ,这一 问题 的研究对 于石 J 0 D
纳米材料国内外研究进展纳米材料的结构、特异效应与性能

纳米材料国内外研究进展纳米材料的结构、特异效应与性能一、本文概述纳米材料,一种尺寸在纳米级(1-100纳米)的微小粒子组成的材料,由于其独特的物理、化学和生物学性质,在科学研究和技术应用上展现出了巨大的潜力和价值。
随着科学技术的快速发展,纳米材料已成为国内外研究的热点和前沿领域。
本文旨在全面综述纳米材料的研究进展,重点探讨其结构、特异效应与性能,以期对纳米材料的未来发展提供理论支持和实践指导。
在文章结构上,本文首先简要介绍了纳米材料的定义、分类和基本特性,为后续深入研究奠定基础。
随后,详细分析了国内外纳米材料研究的最新成果和发展趋势,对比了国内外研究的异同,总结了纳米材料研究的主要挑战和前景。
在内容安排上,本文将从纳米材料的结构出发,探讨其原子排列、表面结构、界面结构等对其性能的影响;进而分析纳米材料的特异效应,如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等,揭示这些效应如何赋予纳米材料独特的物理和化学性质;对纳米材料的性能进行深入探讨,包括力学性能、电磁性能、光学性能、热学性能等,以期全面展现纳米材料的优越性和潜在应用价值。
通过对纳米材料的系统研究和综述,本文旨在为推动纳米材料的进一步发展提供有益参考,同时激发广大科研工作者和工程技术人员在纳米材料领域开展创新研究的热情和信心。
二、纳米材料的结构与制备纳米材料,其尺寸通常在1到100纳米之间,由于其独特的尺寸效应,展现出了许多与众不同的物理、化学和生物特性。
这些特性使得纳米材料在能源、医疗、电子、环保等诸多领域具有广泛的应用前景。
因此,对纳米材料的结构与制备进行深入的研究,对于推动纳米科技的进步具有重要意义。
纳米材料的结构决定了其性能和应用。
根据其维度的不同,纳米材料可以分为零维纳米材料(如纳米颗粒)、一维纳米材料(如纳米线、纳米管)、二维纳米材料(如纳米薄膜、纳米片)以及三维纳米材料(如纳米多孔材料、纳米复合材料)。
这些不同维度的纳米材料,其内部原子排列、电子状态、表面性质等都会发生显著变化,从而展现出独特的物理、化学和机械性能。
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纳 米材 料 与 生命 体 系 相互 作 理 学评 价 方法 学 的建 立 、应用 和 毒性 。 用 及其 健康 效 应 问题 .是 纳米 科 机 理揭 示 等方 面 进行 了具 有开 创 基 于 同步 辐射 先 进 光源 发 展
技 领域 的重要 前 沿科 学 问题 。 由 意义 的研究 。值 得一 提 的是 :秀 起来 的多种 元 素 高灵 敏 分析 技 术 于 纳米 材 料本 身 具有 独 特 的理 化 丽线 虫 的优 势 在 于其 既可 以从 生 近年 来 已开 始应 用 于纳 米材 料 的
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JgV n, lt e/ le r ~
Q s er e n u nh d D ga da dq ec e d t (e xdt n S iai ) o o 量 子 点 在 秀 丽 线 虫 消化 道 内 的 降 解 过 程 。 通 过 比较 量 子 点 荧 光 的 光 学 图
筏
e …
性 质 ,传 统 毒理 学 评 价方 法 已不 物 个体 水 平 进行 研 究 ,其 体 内的
需 求 ,实 验 中体 内 、体外 结 果不 整 体 、器 官 、组 织 、细胞 多 层 次
一
国家 纳 米科 学 中心在 能 满 足纳 米 材料 生 物 效应 研 究 的 每 个 细胞 又 可单 独 研 究 .便 于从 纳米 材 料 生物效 应 研 究方 面取 得 新 进展
N n e es杂 志 上 a oL t r t 3 7 - 13 。 14 3 8 ) ( 0 1 1 研 究还 鲜 有报 道 。该 研 究 工作 基 子 点 从 消 化 系 统 向 生 殖 系 统 迁 2 1 1 :
于 秀丽 线 虫模 型 ,从 纳 米 材料 毒 移 ,并 导致 生 殖 障碍 和 子代 发 育
的光 电机 制
结 构 ,也 可形 成 垂直 于 畴 壁 的 电 流 。通 过各 种 试 验 ,研 究 人员 确
光 学 成像 、原位 元 素 成像 与 结 构
分 析 、细胞 生物 学 、毒理 学 等 多
种 方 法来 研 究纳 米 材 料在 生 物 体 系 内分 布代 谢等 重 要 问题 的系 统
研 究方 法 。 该 研 究方 法 对 于建 立 以 秀 丽 线 虫 为模 式 生物 评 价 纳米 材 料 生
像 ( pi l ursec ) 和 量 子 点 组 成 元 素 的 x 射 线 荧 光 图像 ( — R ) 发 O t a f oecn e c l / X F x 现 ,位 于 消 化 道 末 端 的量 子 点 组 成 元 素 S 大 量 积 累 ,而 光 学 荧 光 淬 灭 ,通 过 e
鱼 w mi .m 卜— w f_ w. e oo o n_ 丽c
e r h Te a c r n出
爹
物 效 应 的研 究 平 台具 有 重 要 意
义 .并 有 望 壁 上形 成
科 学 家揭 秘铁 电材 料 空穴 ,这样 即使没有半导 体的  ̄N -
对 不 同部 位 的化 学 价 态 进 行 分 析 ( 射 线 吸 收 谱 , 一 A E ) X X N S ,发 现 量 子 点 伴
随 消 化 过 程 ,结 构 不 断破 坏 , 内核 元 素 发 生 氧 化 ,导 致 荧 光 淬 灭 .同 时 释 放 有
毒 离 子 ,弓 起 毒性 。 1
致 的矛 盾 日益 凸显 ,这 就 要求 对 纳 米 材 料 的 体 内 行 为 进 行 发 展快 速 、简单 、准 确 的毒 理学 研 究
评 价模 型 体 系 。而 纳 米材 料 在 复
该 工作 选 择 了 目前 最 具 有应
近 日,国家 纳 米科 学 中心 中 杂 生物 体 系 内可 能 发 生 的多 种理 用 前 景 的 量子 点 ( u nu os Q a tm dt) 国科 学 院纳 米 生物 效应 与 安 全性 化 性质 改 变更 为 其 后续 毒 理 学研 作 为代 表 性纳 米 材 料 ,研 究 了其 重 点 实验 室 陈 舂英研 究 组 与 纳米 究 带来 了巨 大 的挑 战 ,这 就要 求 在 体 内 的分 布 、代谢 、转 化 和长 材 料 研 究 室 唐 智 勇 研 究 组 合 作 , 在方 法学 上有 所突 破 和创 新 。 在 以秀丽 线 虫为 模 型研 究 纳 米材 秀丽 线虫 期 毒理 效 应 。研 究 发现 :量 子点
秘
微 区元 素成 像 与 化学 结 构分 析 技 术应 用 于量 子点 材 料 在 体 内代 谢
与降 解 过程 的研 究 ,揭示 了量 子
1 4 26 0 1 8 27 0 26 01 6 26 01 0
点 在 线 虫 消 化 系 统 微 环 境 内 降
解 、氧 化和 代谢 的过 程 ,并 指 出 了利 用 纳米 材料 光 学 特性 进 行 分 布研 究 的不 可靠 性 ,提 出 了集 成
Q s erdt n un hda e dgso D gaae adq ece f r i t n d d t e i
表征 、化学 结 构 分析 等 领域 ,可 是 ,用 于生 物 体 系 内原 位 的研 究
S e g e K— d e
尚无 报 道 。该 工 作创 新 性地 将 多 种 同步辐 射技 术 ,如 X射线 原 位
(C eoh b is 经 摄食 进 入并 积 累 在 秀丽 线 虫 消 an ra dt i
e 料 生 物 效 应 方 面取 得 重 要 进 展 , e gn )是 生 物 学 经 典 的模 式 生 化 系统 ,进 入 消 化道 内皮 细胞 定 l as 研 究 结 果 发 表 在 美 国化 学 会 的 物 ,但 用 于纳 米 材料 的生 物效 应 位 于溶 酶体 ,长 期 蓄积 会 导致 量