纳米生物材料的研究进展
纳米生物材料的研究进展
摘要：纳米生物材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。纳米颗粒具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好扩散和渗透能力、吸附能力和化学活性，以及良好生物降解性等特点。使得纳米生物材料在医学领域得到了广泛的应用。纳米生物材料包括了组织工程与再生医学材料、高性能生物诊断纳米材料、生物相容性界面材料、智能纳米药物基因传递材料。然而，那么纳米生物材料作为人体外来物，必然或多或少地会引起人体的各种不适症状，甚至是对人体存在着毒性。对纳米生物材料安全性进行评价的深入研究已经成为当务之急。
关键词：纳米生物材料 特点 分类 安全性 毒性
1. 前言
纳米科技是20世纪80年代末,90年代初发展起来的前沿、交叉新兴学科领域的新技术。所谓“纳米技术”是指量度范围在1-100nm内的物质或结构的制造技术，即纳米级的材料。设计、制造、测量和控制技术。其最终目标是，人们将按照自己的意愿直接操纵单个原子、分子或原子团、分子团(小于10nm)，制造具有特定功能的产品。纳米材料，又称纳米粒，由于其微小的尺寸，是它们具有了一些独特的效应，表现出特殊的光学、热学、力学和磁学等特性。[1]
正是如此，纳米材料不仅在传统材料领域得到广泛的应用和发展，在生物医学领域更是一枝独秀。纳米材料在本世纪很可能成为生物医用材料的核心材料， 这是因为生物体的骨骼、牙齿、肌腱等都发现有纳米结构存在；贝壳、甲虫壳、珊瑚等天然材料具有特异的力学性能， 据分析， 它们是由某种有机粘合剂连接的有序排列的纳米碳酸钙颗粒构成的。从仿生的观点来看， 纳米生物医用材料是重要的发展方向。[2]纳米微粒的尺寸一般比生物体内的细胞小得多，这就为生物学研究提供了一个新的研究途径，利用纳米生物技术操纵生物大分子，被认为有可能引发第二次生物学的革命。[3]
2. 纳米生物材料
2.1 纳米生物材料的特点
纳米生物材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。纳米颗粒具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好扩散和渗透能力、吸附能力和化学活性，以及良好生物降解性等特点。[4]
2.1.1 纳米生物材料的粒径较小 1 与传统物质相比，具有较高的表面活性，所以纳米颗粒容易透过血脑屏障、皮肤进入体内，进入血液循环系统，通过血液循环到达人体其他器官和部位。与普通颗粒相比纳米颗粒更易于从肺部转移至其他器官。
纳米生物材料的超微性展现了人体对颗粒性物质的吸收过程和它能引起的生物学影响。皮肤是人类阻挡外源性物质的重要屏障系统，它能有效地阻止宏观颗粒物经皮肤进入体内。而纳米粒子会随着呼吸进入气管和肺部。对于纳米粒子来说，即使在宏观状态时脂/水分配系数小，也完全有可能通过简单扩散或以渗透形式经过肺血屏障和皮肤进入体内。[5]
2.1.2 纳米生物材料的吸附能力和化学活性
纳米材料的另一个显著特点是比表面积大，粒子表面的原子数多，周围缺少相邻原子，存在许多空键，故具有很强的吸附能力和很高的化学活性。[6]与传统材料相比，纳米材料与人体发生相互作用的机率将极大的增加。
2.1.3 纳米生物材料的核酸保护作用
众所周知，寡核苷酸在体内可被核酸酶迅速降解。纳米脂质体和纳米粒可以通过表面电荷吸附作用或通过包裹在脂质体或纳米粒中负载核酸分子。通过纳米载体的负载，无论是吸附在表面，还是包埋在载体中都显著提高了核酸分子对核酸酶的抵抗性，在基因传递过程中起到保护核酸分子的作用。[7]
2.1.4 缓释、控释性基因传递
纳米材料载体在体内的循环时间受粒径大小影响。传统的脂质体经静脉注射后，大部分被机体网状内皮细胞系统迅速摄取，限制其靶向其他部位。纳米脂质体与纳米粒在踢被的循环时间就可明显延长。不同的纳米材料有不同的降解速率。组织细胞摄取了纳米粒子后，通过高分子材料的逐渐降解，达到纳米生物材料的根本目的，也就是医学上的治疗。[8]
2.2 纳米生物材料分类
纳米生物材料从功能上区分，其中包括了组织工程与再生医学材料、高性能生物诊断纳米材料、生物相容性界面材料、智能纳米药物基因传递材料。在21世纪很可能会成为生物医药材料的核心材料，这是因为生物体中存在大量精细的纳米结构。[9]
2.2.1组织工程与再生医学材料
在多学科交叉基础上的组织工程与再生医学为重建或修复组织与器官提供有效手段的同时，也面临在生命体内应用的巨大挑战。细胞、支架与信息传导体系是组织工程不可或缺的组成部分，支架为重建组织与器件提供必要空间与支撑，为信号传导提供有效渠道。支架的研究已逐步走向成熟，可以提供各种孔径及孔径分布，提供薄膜修饰支架、微粒及三维支架、[10]可注射支架及可降解支架。显然支架还在不断发展，如采用电纺相分离技术制备模拟人体细胞外基质一胶原纤维环境下的微结构比传统多孔支架具有更良好传递营养和代谢产物的能力，更好地诱导细胞和组织生长；采用电纺技术和基团技术结合，获得可控释DNA的纳米纤维支架，为调控组织生长过程中生物信号提供了可能。 2 采用多肽和聚肽的分子组装不仅可制备模拟人体细胞外基质-胶原纤维的一维纳米纤维，而且实现聚肽分子纳米纤维和细胞的三维复合。[11]细胞生物学和动物实验表明，这种通过自发组装形成的凝胶具有更好地调控细胞生长、迁移、增殖分化和信息传递的功能。这一研究为突破常规的细胞二维培养、构建新型三维细胞培养系统、实现组织工程和再生医学的应用提供了良好的平台。
采用支架宏观塑形和生物大分子组装方式结合,获得具有诱导分化和再生功能的活性组装体可成为组织工程和再生医学材料的重要发展方向。
2.2.2 高性能生物诊断纳米材料
生物缔合纳米微球将生物分子的识别功能与纳米功能粒子的光、电、磁功能结合在一起为高性能生物诊断材料的研究提供了巨大的潜力。
高生物相容性的两亲或两性分子在溶液中形成的胶束、囊泡和各种组装体为功能纳米微球的组装和生长提供的良好的模板，是制备高性能生物诊断材料的有效手段。通过对模板或组装体的控制，可以形成具有特定形状的纳米微球。而生物分子缔合的纳米微球可直接作为定量化标记物，也可以作为底物用于多元生物分析，还可以通过有效增强信号转换等方式在高灵敏度生物分析中显示出潜力。[12]
功能分子、纳米微球和功能组装体在界面模板的组装为制备各类生物分析芯片提供了良好的手段。通过微流道技术，微纳图案化技术和分子组装技术结合，人们已经实现多生物分子在微纳尺寸，甚至单分子尺寸上的组装，制备具有集成诊断功能的生物芯片。
采用功能纳米微球作为高性能体内显影剂，增强活体分子影像诊断也成为高性能生物诊断纳米材料的重要方向。通过对无机功能纳米微球界面的复合修饰，获得高生物相容性和生物安全性成为研究热点。
2.2.3 生物相容性界面材料
生物相容性和生物功能性问题是生物医用材料研究和应用中经典和关键的问题。利用仿生学思想和微纳技术结合，通过对生命体微纳仿生结构的模拟，研究生物相容性行为和特定微纳结构的内在联系是生物相容性界面材料研究的重要方向。
采用单分子自组装技术和微纳图案化技术结合可构建具有各种特定化学组成、物理拓扑结构的模型表面，深入研究各种特定参数对细胞行为的影响。层层组装技术是一种基于相反电荷组装体交替吸附的一种组装技术，采用该技术已实现了包括合成聚电解质、蛋白质和DNA等大多数生物大分子、功能纳米微球、微米/亚微米尺度的天然生物基元及预组装超分子聚集体在温和的条件下在众多基材上的组装。
通过该技术，人们不仅实现了对天然生物材料结构的模拟，获得了具有贝壳外观和光泽的层状生物材料，[13]更可实现对包括血液相容性、细胞相容性和基因药物释放等功能的调控，为解决生物医用材料的关键问题——生物相容性和功能性问题提供有效途径。通过对层状组装层的设计，制备具有抗菌、抗凝和基因药物释放功能的多功能复合生物相容性界面材料有望在组织工程薄膜支架、心血管药物基因冠脉支架和其他介入医用装置中获得良好的应 3 用。
以表面生物分子，包括蛋白质、多糖和DNA技术为模板进行的生物矿化研究也为构建多种纳米生物材料提供了良好的手段。以有机分子为模板的生物矿化不仅可实现常温条件下的高机械强度仿生生物材料的制备，而且可实现有机生物分子和无机材料的复合与控释。采用DNA和羟基磷灰石的原位组装获得了具有特定纳米结构的DNA纳米复合物，实现了界面介导的高基因转染纳米涂层，为骨和相关组织的再生修复提供了良好手段。[14]
2.2.4 智能纳米药物基因传递材料
实现细胞和亚细胞层次上治疗因素的靶向传递和智能控制释放，是降低各种治疗手段的毒副作用、提高治疗效果的共性问题。药物分子、DNA和载体分子的溶液组装行为为制备这种智能纳米药物传递提供了良好手段。通过分子设计合成各种高生物相容性的两亲或两性药物载体分子，可以利用其在溶液中的自组装行为和药物分子、DNA有效复合获得纳米药物组装体。
纳米组装体的小尺寸易于跨越各层次的生物屏障，实现细胞和亚细胞层次的给药和治疗；高表面积易于通过各种物理、化学和组装的方式制备生物缔合的纳米微粒，通过生物分子的识别功能实现靶向传递。载体分子中对环境敏感因素的引入则可以为实现人为或生物环境控释的材料提供可能。[15]
对构成病毒的生物分子组装和解组装行为的研究、模拟和制备模拟病毒结构和功能的高转染率非病毒基因载体，将为突破基因治疗的大规模临床应用提供可能。[16]
3. 纳米生物材料的安全性评价
即便是纳米生物材料，在人体体内，对于人体便异物，在体内必定会产生某种应答或出现排异现象。生物材料如果要成功，至少要使发生的反应被人体所接受，不产生有害作用。因此要对生物材料进行生物安全性评价，即生物学评价。[17]
不同的纳米生物材料的基体不同，作用方向以及作用原理的不同，和人体的相容性也因此截然不同。大多数纳米生物材料呈现出良好的生物相容性，可是也有部分的纳米生物材料对人体有着莫大的毒性。
纳米生物材料要对人体或其他生物体造成物理伤害，首先人体或其他生物体要能够接触到这种材料，其后它通过一定的途径进入体内，与细胞相互作用。一般而言，纳米材料进入人体主要通过呼吸道吸入或是胃肠道摄入，或涂抹于皮肤透过皮肤吸收，还有很多纳米生物材料都是与人体直接接触的。
3.1 纳米粒子通过呼吸道进入人体
纳米粒子通过呼吸道进入人体，能够穿透血肺屏障进入血液循琢。与普通颗粒相比，更易于从肺部转移至其他器官。[18] 纳米粒子的微小尺寸使得它很容易随空气进入到肺泡当中。肺部拥有大约3亿个肺泡，表面积巨大、而且血流丰富，使得它成为纳米粒子入侵血液的门户。 4 3.2 纳米粒子透过皮肤进入人体
皮肤是一个严格的生物屏障，几乎不转运任何营养物质。颗粒物质一般是无法渗入表皮层的，但表皮层易被损坏或穿孔而降低其抵御异物入侵的能力。大量异物入侵或者是长期受异物入侵时，会引起长期的或重复的皮肤炎症反应，最终会导致皮肤受损，严重时引起癌变。
3.3 纳米粒子透过血脑屏障进入大脑
纳米生物技术的一项重要应用就是纳米靶向药物的开发。研究表明，纳米粒子是通过被动转运、载体介导或者吞噬作用跨越血脑屏障的。[19]能够跨越血脑屏障的纳米生物药物固然受到欢迎，但是意味着毒性物质也有可能通过这种途径进入大脑。
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇
一些纳米材料的第一性原理研究1
一些纳米材料的第一性原理研究
纳米材料具有很高的表面积与量子效应，因此其物理化学性质与宏观材料存在很大差异。纳米材料长期以来一直是研究的热点领域，而第一性原理计算是研究纳米材料的有效手段之一。本文将介绍一些纳米材料的第一性原理研究进展。
一、金属纳米材料
金属纳米材料（nanoparticle）是指直径小于100纳米的金属粒子。由于尺寸效应，金属纳米材料的性质和普通金属材料有很大不同。例如，金属纳米材料的表面能远高于体能，因此具有较大的表面活性；金属纳米材料的电磁性质受畸变效应的影响，表现出很强的荧光性和拉曼散射性等特殊性质。
第一性原理计算可用于解释金属纳米材料的这些特殊性质。例如，研究表明，金纳米粒子中的电子受到电磁场的限制，因此显示出金的长波长表面等离子体共振（plasmon resonance）吸收峰。此外，金属纳米材料表面的电子损失谱（EELS）发现了一些与晶界和表面纳米结构相关的现象，例如局部表面等离子体激元的出现。
二、半导体纳米材料
半导体纳米材料（nanocrystal）是由几十到几百个原子组成的材料，填满一些晶格缺陷形成的结晶。它们通常由硫化物、硒化物或氧化物制成，具有量子效应、高表面积、大比表面积和远超其体材料的激子弛豫能。
第一性原理计算研究了半导体纳米材料的物理化学性质，例如电子结构、能带结构和局部密度等。研究表明，半导体纳米材料的能带宽度与尺寸大小直接相关。此外，在半导体纳米材料中，表面态和缺陷态对电子输运有显著影响；表面缺陷限制了电子的移动，降低了电荷载流子的扩散。因此，对于半导体纳米材料中的表面缺陷进行修饰或去除是改善其性能的有效方法。
三、碳基纳米材料
碳基纳米材料是由纳米碳分子组成的材料，包括纳米管、碳纤维、石墨烯等各种形式的纳米碳材料。碳基纳米材料具有独特的物理化学性质，例如热稳定性、导电性、强度高、柔韧性好等。
生物方法控制合成纳米材料的应用研究与进展
州．爹院 非 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｉｚｈｏｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ ２００８年１０月第２２卷第５期 ０ｃｔ．２００８ Ｖ０ｌ－２２ Ｎｏ．５ 生物方法控制合成纳米材料的应用研究与进展 陈平 （池州学院化学与食品科学系，安徽池州２４７０００） 【摘要】综述了生物方法控制合成纳米材料的研究进展。着重对微生物体和动植物体在控制合成纳米材料方面的应用做了具体评述． 并对该领域的未来发展进行了展望。 【关键词１纳米材料；控制合成；生物方法 【中图分类号］０６３ 【文献标识码】Ａ ［文章编号１ ｌ ６７４—１ １ ０２（２００８）０５—００５１－０４ 纳米材料由于具有显然不同于体材料和单个 分子的独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应 和宏观隧道效应等，使得纳米材料呈现出许多奇异 的物理、化学性质【１】，如纳米材料在化学反应中显示 了极高的活性和良好的选择性；与大块的体材料比 较，纳米材料的吸收光谱普遍存在“蓝移”现象，对 于纳米半导体微粒因其光吸收率大的特色，可应用 于红外线感测器材料；纳米银具有很强的抗菌活 性，完全没有耐药性及其极低的毒副作用，其抗菌 机理独特。今天纳米材料在电学、光学、磁学、力学、 催化、生物和医药学等诸多方面的重要性质已经引 起人们的高度重视。纳米材料在电子学、化学化工、 生命科学、医学等众多领域有着广泛的应用前景闼。 目前已有大量报道纳米材料的制备方法，从合 成技术路线来说，可以分为极端条件下合成与温和 条件下合成软化学合成，直接合成与模板合成，固 相法合成、液相法合成与气相法合成等。按制备过 程中涉及的反应机理分为化学法和物理法Ⅱ］。利用 物理方法制备的纳米材料纯度高、活性高，但是产 物粒度分布比较宽，容易发生团聚。利用化学方法 制备的纳米材料具有较好的分散性，粒径分布窄， 形貌比较均匀，但是材料的表面往往有杂质。物理 制备方法往往需要设备较大成本较高。化学制备方 法中如液相沉淀法虽然操作简单，成本低但易引进 杂质，难以获得粒径小的纳米粉体，水热／溶剂热 法大多需要在特殊反应器（高压釜）内在高压环境 下进行。 最近几年来，生物方法制备纳米材料方面得到 了一定的发展，如ＤＮＡ分子圈，蛋白质问、微生物体、 动物和植物体等被用来制备纳米材料。生物方法制 备纳米材料往往具有条件温和、对环境无污染，成 本低廉等优点。本文主要综述用生物体来控制合成 纳米材料的研究进展，主要如下： １微生物体 目前一些微生物体已经报道被用来制备纳米 材料阎。图１是用真菌矿化产生的梅花状ＣａＣ０３的 纳米超结构的扫描电镜照片，结果表明真菌可以利 用自然界的无机物质合成纳米材料。Ｈａｃｋ等人用 淡水中存在的Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ ｄｉｓｃｏｐｈｏｒａ ＳＰ一６活体细菌 制备出了含高价锰（ＭＯ６）ＭＯ 的纳米材料。还有研 究用普通的大肠杆菌在其不同的生长期内合成出 ＣｄＳ半导体纳米材料。另外还有研究表明用病毒等 其他微生物也可以合成纳米材料。微生物具有各种 各样的几何外形，如球状、杆状、丝状、螺旋状等，这 些极小的三维标准形状，它们为纳米材料的合成提 供了丰富的模板。文献表明呀 用微生物体来合成 纳米材料的主力军是细菌，当然利用真菌和病毒等 其它微生物体也已合成出许多性能优良、形貌精美 的纳米材料Ｏ这些研究成果的不断涌现不但为生物 合成新的纳米材料注入了活力，也显示了在纳米材 料合成方面纳米技术和生物技术结合的巨大潜力。 ２植物体 目前文献报道部分植物体也可以被用来制备 纳米材料。Ｇａｒｄｅａ－Ｔｏｒｒｅｓｄｅｙ等 艮道在活的Ａｌｆａｌｆａ 收稿日期：２００８—０５－０９ 基金项目：安徽省高等学校省级自然科学研究项目（１（Ｊ２Ｏ０７Ｂ２３０）。 作者简介：陈平（１９７５一），男，安徽贵池人，池州学院化学与食品科学系讲师，博士，主要研究方向为纳米材料的制备及其与生物关系。
生物纳米技术研究与应用进展
第６３卷第１期 ２ ０ １ １年２月 有 色金 属 ＮｏｎｆｅＩＴＯＵＳ Ｍｅｔａｌｓ Ｖｏ１．６３．ＮＯ．１ Ｆｅｂ． ２ ０ ｌ ｌ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０２１１．２０１１．０１．０１７
生物纳米技术研究与应用进展
战天宇
（南京大学生命科学院，南京２１ ００４６）
摘 要：生物纳米材料具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好的生物相容性、生物降解性，表现出特有的小尺寸效 应、表面效应以及量子效应，在医学 具有微量、高效、稳定的特性。回顾了医用生物纳米技术的发展，并对其在医学诊断、药物载 体、纳米治疗三方面进行综述。 关键词：生物纳米技术；疾病诊断；综述；药物载体；磁介导热疗 中图分类号：Ｒ３１８．０８；ＴＢ３８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１～０２１１（２０１１）０ｌ一００７２—０６
１ 疾病诊断中应用的纳米技术
１．１纳米传感器
纳米生物传感器是利用纳米材料实现了传感器
结构的超微化。纳米传感器具有无可比拟的优越
性，而利用纳米材料制成极为灵敏的生物和化学传
感器，可以对各种高致病性疫病进行早期诊断。自
从１９９０年英国首先报道研制成功了一种用于糖尿
病人自我检测血糖浓度的葡萄糖酶生物传感器之
后，在这种传感器制造中采用了丝网印刷技术印制
电极和酶层，实现了大批量生产。除此以外，快速分
析葡萄糖、谷氨酸、乳酸、乳糖、半乳糖等多功能生物
传感器以及通过测定生物肌体内三磷酸腺苷（ＡＴＰ）
变化的新鲜度传感器也都已得到实用。２００４年，蔡
沛祥等人利用溶胶．凝胶技术，并结合交联技术，通
过双功能试剂把抗体固定在电极表面，制得电流型
和电位型免疫传感器，该技术在传感器硅基板上添
加抗原和抗体，加电状况下可快速识别病毒的种类。
使用纳米材料制成的传感器检测，利用不同病毒抗
原与硅基板上的抗体结合时，电流会发生不同变化，
由此可识别病毒种类，而且只需要不到１０ｍｉｎ的时
DNA纳米技术的研究进展及其应用前景
DNA纳米技术的研究进展及其应用前景
随着生物技术的发展，人们发现DNA分子在纳米尺度下可以被用于构建纳米结构。这种利用DNA分子自组装形成纳米结构的技术被称为DNA纳米技术。DNA纳米技术具有高度的可控性和可预测性，可以在纳米级别上制造具有特定功能的纳米结构。本文将介绍DNA纳米技术的研究进展以及其未来的应用前景。
DNA纳米技术的研究进展
DNA纳米技术最初的研究是在1982年，由文森特·阿尼科斯和诺曼·迈克伦堡联合提出。他们的研究表明，DNA分子可以自组装成特定的结构，并且这种自组装过程可以被控制。此后，越来越多的科学家开始在DNA纳米技术方面进行研究。
目前，DNA纳米技术的研究已经非常发达。科学家们已经成功制造了各种不同形状和功能的DNA纳米结构，包括立方体、八面体、圆柱体以及具有分子识别和信号传递功能的DNA纳米机器人。其中一些DNA纳米结构可以被用于制造具有特定用途的生物传感器、药物传递系统和新型储存设备。
DNA纳米技术的应用前景
DNA纳米技术是一个多方面的领域，在生物学、材料科学、能源和信息技术等领域都有应用前景。
在生物学中，DNA纳米技术可以用于制造具有生物传感功能的纳米结构。这些纳米结构可以被用于检测生物分子或者特定疾病的标志物，从而实现早期诊断。此外，DNA纳米技术还可以应用于药物传递系统的制造。通过将药物与DNA纳米结构结合，可以实现对药物释放速度和释放位置的精确控制。
在材料科学中，DNA纳米技术可以用于制造新型的材料。通过将DNA纳米结构与其他材料组合，可以制造具有特定性能的新型材料，例如具有超级弹性和高导电性的集成电路。
在能源领域中，DNA纳米技术可以被用于制造新型的太阳能电池。通过将DNA纳米结构与半导体材料结合，可以制造出更高效、更便捷的太阳能电池。
在信息技术中，DNA纳米技术可以被用于制造高密度的存储器件。由于DNA分子具有非常高的密度和可读性，因此DNA纳米技术可以被用于制造具有大容量、高安全性的存储器件。
纳米生物技术研究进展
ｅｍｉｃａｌｓ
纳米生物技术研究进展
◆谭镜明
（广州珠江化工集团有限公司研究所 广州５ １ ０３８５）
摘要：文章围绕纳米生物技术这一中心点，概括介绍当前纳米生物技术应用进展及纳米生物技术的几个热点，
由此得出纳米生物技术研究展望。 关键词：纳米；纳米材料；纳米技术；纳米生物技术；纳米生物材料；生命科学
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｎｏ—ＢｉＯｔｅＣｈｎＯｌＯｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｉａｌｌ Ｊｉｎｇｍｌｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｐｅａｒｌ Ｒｉｖｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１ ０３８５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔ ｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂｙ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｎａｎｏ—ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｎｏ’
ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｈｏｔ ｓｐｏｔｓ ｏｆ ｎａｎｏ—ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｐｒｅｓｅｎｔ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｎａｎｏ－ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ；Ｎａｎｏ－Ｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｎａｎｏ－Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｎａｎｏ—Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｌｉｆｅ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
纳米技术是研究尺寸在１～１ ００ ｎｍ…间的物质组成体系
的运动规律和相互作用及在应用中实现特有功能和智能作用 的技术问题的科学技术。纳米材料是纳米科学技术的一个重
要发展方向，是指三维空间尺度中至少有一维处于纳米量级 （１—１ ００ｎｍ）的材料，是由尺寸介于原子、分子和宏观体系
纳米材料与纳米技术研究进展
纳米材料与纳米技术研究进展
近年来，随着科学技术的不断进步，纳米材料与纳米技术已成为热门话题，各国科学家也在纳米技术研究方面投入了大量的精力。本文将介绍一些目前纳米材料与纳米技术研究的进展。
一、纳米材料研究进展
1.金属纳米粒子
金属纳米粒子是目前应用最广泛的纳米材料之一。它的独特性质在医学、光电和材料科学等方面得到了广泛的应用。近年来，科学家们发现，通过控制金属纳米粒子的形状和尺寸，可以进一步改善其性质。例如，长轴为50纳米的椭球形金属纳米粒子比球形金属纳米粒子具有更好的光学特性。因此，在未来的应用中，控制纳米粒子形状和尺寸将成为一项重要的研究方向。
2.化学合成纳米材料
化学合成纳米材料是基于化学反应合成的新型材料。其制备方法简单，成本低廉。同时，科学家们也发现，通过控制反应条件，可以控制纳米材料的形状和尺寸。因此，化学合成纳米材料发展前景非常广阔。
3.碳基纳米材料
碳基纳米材料是一类以碳为主要成分的纳米材料。它的制备方法多样，包括碳纳米管、石墨烯和类石墨烯材料。在纳米材料领域，碳基纳米材料具有许多独特的性质，例如高强度、高导电性和高导热性。因此，碳基纳米材料的应用范围非常广泛，包括能源存储、生物医学和电子器件等领域。
二、纳米技术研究进展
1.纳米电子学
纳米电子学是以纳米技术为基础的电子学。在这个领域，科学家们研究如何使用纳米器件来替代传统电子器件，从而提高计算机的运行速度和存储容量。同时，纳米电子学还可以应用于生物传感器、纳米机械和量子计算等领域。
2.纳米材料在能源存储中的应用
随着可再生能源的发展，能源存储技术已变得越来越重要。纳米材料在能量存储和转换中起着重要作用。例如，纳米结构的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命，因此成为了研究热点之一。同时，科学家们也在探索使用纳米结构的太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置。
3.纳米药物学
纳米药物学是利用纳米技术制备药物纳米粒子，从而提高药物在体内的分布和靶向性。这种新型药物纳米粒子可以帮助药物在体内更快速、稳定地分布，从而更有效地治疗疾病。同时，纳米药物学也具有很好的生物相容性和良好的安全性，可以减少药物对人体的副作用。
纳米酶及其在生物医学检测领域的研究进展
纳米酶及其在生物医学检测领域的研究进展
摘要：天然酶属于高度特意性的一种生物催化剂，能够进行选择性的催化相应反应进而可以完成识别以及监测的基本目的。但是，天然酶实际制备的成本比较高，比较容易失去原有活性，进而会限制实际的运用。纳米酶属于一类具备类酶活性的纳米级材料，能够通过无机材料实际的催化活性来真正实现模拟酶的放生催化基本功能，实际运用范围比较广泛。
关键词：纳米酶；生物医学；检测领域
酶催化反应主要就是指当作催化剂参与分子转化的基本反应，因为自身具备高效的催化特点，针对底物高度的选择特异性等等基本特点，被十分广泛地运用在工业以及医药等相关领域之内。很多天然酶都是通过蛋白质进行构成，少数由RNA分子所构成，在实际运用的时候比较容易因为环境以及温度等因素而受到影响，最终使其丧失掉酶的活性。近些年来，更多的研究人员已经展开了关于纳米酶的种类和实际运用研究。基于此，本文主要针对纳米酶及其在生物医学检测领域的研究进展展开以下有关分析和研究，希望具有一定借鉴意义。
一、纳米酶的种类
（一）金属氧化物类纳米酶
Fe3O4纳米离子是收割被发现的金属氧化物纳米酶。实际材料自身具备类POD活性，在H2O2实际存在之下，会使得无色底物实际颜色出现变化，比如3，3’，5’，5’-四甲基联苯胺(TMB)、邻苯二胺（oPD）等等。反应动力学的相关研究显示，Fe3O4纳米酶催化之时符合酶催化的相关反应，就是底物以及产物进行交替和酶之间进行结合以及释放，酶在原始状态以及改变的状态之前进行来回转化。依照相关数据显示，和辣根过氧化物酶（HRP）进行比较，Fe3O4针对TMB的实际亲和力更好。另外，金属氧化物比如CeO2、Co3O4以及CuO等等都具备类酶活性[1]。 （二）贵金属纳米材料类纳米酶
贵金属包含Au、Ag、Pd等等，在不同的环境条件之下，实际所表现出来的是不同种类的酶活性。贵金属材料自身表面没有配位原子当作没反应的活性中心。在不同的环境条件之下，贵金属会呈现出OXD、POD、CAT以及SOD等等相应活性。主要以Au为例，当其的实际表现为OXD的时候，在贵金属的表面注入O2可以使得O-O键能进一步降低，都会分类分氧原子，而且还会生成水。催化剂的表明流入O2的电子更多的时候，其自身的OXD活性就会变得更强，在SOD反应之中，O2-的质子化会生成HO2以及OH-，而且HO2被吸附在贵金属的表面，而且还会重新进行排列，最终会生成H2O2以及O2,最终可以有效实现对于O2-的进一步清除。
来源于海绵的纳米生物硅材料及其相关酶研究进展
８７２ 生 物 技 术 通 讯 Ｕ ＴＴＥＲＳ ＩＮ ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．１ ８ Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．，２００７
文章编号：１００９－０００２（２００７）０５－０８７２—０４
来源于海绵的纳米生物硅材料及其相关酶研究进展 综 述
韦荣编１，２，３阎斌伦 ，李富超。，秦松。
Ｉ．中国药科大学生命科学与技术学院，江苏南京２１００１８；２．浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山３１６００４；
３．中国科学院海洋研究所实验海洋生物学开放重点实验室，山东青岛２６６０７１；４．淮海工学院江苏省海洋生物技术 重点实验室。江苏连云港２２２００５
［摘要］ 水生生物海绵的纳米结构的硅质骨针及其相关酶，在微电子、光纤及生物医学等方面具有诱人的前景，硅生物技
术研究的发展有望成为纳米生物技术的一个新亮点。简要综述了海绵骨针的结构、组成及其形态发生过程，骨针合成代谢
相关酶——硅聚合酶、骨针分解代谢相关酶——硅分解酶基因的克隆及表达影响因子，海绵骨针硅材料及其相关酶的获
得、体外催化活性及潜在应用。
［关键词］ 海绵；生物硅；纳米材料；酶
［中图分类号］Ｑ９５９．１２；￥９３ ［文献标识码］Ａ
Ｂｉｏｓｆｌｉｃａ Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｓｐｏｎｇｅ（Ｐｏｒｉｆｅｒａ）ａｎｄ ｉｔｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｅｎｚｙｍｅｓ
ＷＥｌ Ｒｏｎｇ－ｂｉａｎ、。３，ＹＡＮ Ｂｉｎ－ｌｕｎ４，ＬＩ Ｆｕ－ｃｈａｏ３，ＱｌＮ Ｓｏｎ
１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１８；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｓｃｉ—
ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３ １ ６００４；３．Ｏｐｅｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍａｒｉｎｅ Ｂｉｏｌ—
纳米技术的研究进展与应用
纳米技术的研究进展与应用
纳米技术是指在纳米尺度下对材料进行构造和操作的技术，其研究范围涉及到化学、物理、材料、生物等多个学科领域。随着科技的飞速发展，纳米技术的研究和应用也在不断拓展。本文将从纳米技术的研究进展、应用前景和安全性几个方面进行探讨。
一、纳米技术的研究进展
纳米技术最早产生于20世纪80年代，由于其尺度极小，因此只是处于初步研究阶段。近些年来，随着工具和技术的不断提升，纳米技术的研究已经取得了显著的进展。
在材料领域，研究人员通过纳米技术设计出了具有特殊性质的材料，如超硬材料、超疏水材料等，这些材料在航空、汽车和电子等领域的应用具有广泛的前景。
在生命科学领域，纳米技术也为生物体内某些重要分子的探索提供了新的途径。纳米粒子被用于药物传递、生物传感、癌症诊疗等方面的研究，标志着纳米技术进入生命科学领域的新时代。
二、纳米技术的应用前景
由于纳米技术的研究范围广泛，其应用前景也是十分广阔的。以下将从医疗、环保、能源等方面进行介绍。
1.医疗领域
纳米技术在医疗领域的应用主要体现在药物传递和癌症治疗两个方面。通过纳米技术可制备出具有特殊性质的微粒子，在治疗上具有显著的优势。例如，在传统癌症治疗中，药物会破坏健康细胞并影响人体的器官功能，但是，纳米技术可以将药物精确地投送到癌细胞旁边，减少对健康细胞的影响，并提高药物的疗效。
2.环保领域
纳米技术在环保领域的应用主要体现在对水处理、空气净化、废弃物处理等方面。在水处理方面，纳米过滤器通过其特殊的结构和作用机理，可以清除水中的病毒、细菌和重金属等污染物，提高水资源的利用效率；在空气净化方面，纳米技术可以制备出颗粒物可以捕捉抗菌和吸氧能力强的纳米空气滤清器，清除空气中的有害气体和颗粒物。
3.能源领域
纳米技术在能源方面主要体现在太阳能电池、锂离子电池等领域。通过调节纳米电极的结构和性质，实现更高效、更稳定的电池储能，推动经济的可持续发展。
生物合成纳米晶的研究进展
第３０卷第３期 ２０１１年３月 中国材料进展
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ Ｃ ＨＩＮＡ ＶｏＩ＿３０ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１ｌ
生物合成纳米晶的研究进展
付云芝 ，张永强
（１．海南大学材料与化工学院，海南海口５７０２２８）
（２．中国科学院化学研究所胶体与界面国家重点实验室北京１０００８２）
付云芝 摘 要：生物合成纳米材料具有独特的生物光、电、光化学等性质，为纳米材料的应用开辟了新
的应用领域。生物合成主要是利用生物分子、微生物、植物及其提取物的还原特性参与纳米晶的合 成，具有原料来源广，反应条件温和，产物纳米颗粒不易团聚，以及过程加入的化学试剂和产生的
有毒副产物少等特点。生物合成纳米材料，就是在纳米颗粒的生长环境中加入生物分子化合物（微 生物如真菌、酵母菌、细菌、放线菌和植物及其提取物），该化合物一般用作保护剂吸附在纳米颗
粒的周围，以防止纳米颗粒的团聚，同样，又赋予生物纳米颗粒生物相容性，增加纳米颗粒在生物 医学、食品检测等上面的应用。通过对国内外有关生物纳米晶的合成研究文献的查阅与归纳，本文
对微生物、植物及其提取物等生物合成纳米晶的方法进行了综述，并对不同生物还原法所合成的纳 米晶的特性进行了归纳和展望，以期对生物合成纳米晶的研究提供参考。
关键词：生物合成纳米晶；微生物；植物及其提取物
中图分类号：０６４８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—３９６２（２０１１）０３—００４７—０７
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｎａｎｏ－Ｃｒｙｓｔａｌ
ＦＵ Ｙｕｎｚｈｉ 一．ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇｑｉａｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ ５７０２２８，Ｃｈｉｎａ） （２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８２，Ｃｈｉｎａ）