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納米技術的喜與憂

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納米技術的喜與憂

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:38 pm

近年來納米技術發展很快,應用範圍也越來越廣。從一方面講,由於納米技術產品具有許多傳統產品難以企及的特性,其前景是誘人的;但是另一方面,人們對於它可能造成的汙染、潛在的毒性卻知之甚少。

通常納米技術的研究對象是0.1至100納米尺度範圍內的粒子。1納米是1米的十億分之一。作個形象的比較,人的1根頭髮大約是8萬納米寬,1個紅血球直徑大約有7,000納米。

納米技術其實就是通過操作原子或分子、原子團或分子團,使其重新排列組合,形成新的物質。

強化傳統產品的性能

許多傳統產品一旦採用了納米技術,便具備了十分卓越的性能。以下舉例說明。

輪胎:運用納米材料生產的輪胎不僅色彩鮮豔,性能也會大大提高,輪胎側面膠的抗折性能由10萬次提高到50萬次。

化妝品:鑒於有些納米微粒能吸收對人體有害的紫外線,目前已有許多防曬油、化妝品加入了納米微粒因而具備了防紫外線的功能。

衣著:當化纖布料加入少量的金屬納米微粒後,就可以擺脫令人厭煩的靜電現象。另外,在紡織品中添加納米微粒,還可以除味、殺菌。

建材:納米技術可使其多方面的指標大幅度提高。例如,外牆塗料由原來的只能洗刷一千多次提高到了一萬多次,老化時間也延長了兩倍多。

玻璃和瓷磚:表面塗上納米薄層,可製成自潔玻璃和自潔瓷磚,黏汙在表面上的物質在光的照射下,經過納米的催化作用,可以變成氣體或容易被擦掉的物質。

餐飲:將納米技術用於食品製造,可以幫助人們提高腸胃吸收能力,還可用來生產無菌餐具,抗菌冰箱等。

電子技術:納米技術可為其帶來進步。未來某一天,現有的硅質芯片將被體積縮小數百倍的納米管元件代替,巨型計算機小到可被隨手放進口袋…… 。

其他:納米技術還可以廣泛用於體育、軍事、醫療等許多領域,為此許多國家和機構都投入了大量的資金研究開發納米技術產品。許多人相信,納米技術可以給人類衣、食、住、行各方面帶來巨大變化。

但是網絡泡沫化的教訓還言猶在耳,創業投資人也不願貿然押寶,還有部份人士認為此一技術有被誇大渲染之嫌。

潛藏的危機悄然而至

納米技術堪稱是人類在微觀尺度上玩積木的遊戲,可是,我們並不瞭解這些「積木」的大量研製和應用,會對人體和環境造成什麼樣的傷害。

納米技術產品的毒性和汙染研究,目前已經是科學發達國家的重要課題。例如美國國家環境保護局撥款給十餘所大學,研究納米材料對環境和人可能造成的危害;美國國立衛生研究院實施的「國家毒物學計畫」將進行有關納米顆粒對肺和皮膚影響的研究;同時,美職業安全和保健局、食品與藥物管理局等,也開始關注納米技術對環境和人的影響研究。

在英國,皇家學會和皇家工程學院也已經證實,有理由對納米技術的使用保持警惕,因為這些由「超小元件」構成的納米材料潛藏著危險。

納米材料的安全問題包括許多方面,比如說,某些化妝品含有納米顆粒,那麼這些人造的小粒子對皮膚的吸附和對皮膚的毒性就是個問題;納米顆粒進入飲用水時與水中其它物質如何相互作用,以及納米顆粒在水中如何起毒化作用;納米顆粒對操作者健康的影響;沉積在海洋或淡水水域的納米顆粒對環境的影響等等。

最近幾項研究的結果似乎不那麼樂觀。2004年美國化學學會一次會議上有研究人員公佈,碳60布基球(經典的納米級碳管)會損傷大腦。主要表現為脂質的過氧化反應,它能導致脂質分解,削弱細胞膜正常功能。

2007年1月,據佐治亞理工學院的韓裔學者金(Jaehong Kim)發表的研究,提出原先被認為難以溶解於水的納米級碳管,可以很好的溶解於自然界的河水中。自然界水中含有的有機物質可以促進納米顆粒的水溶性。這樣一來,納米顆粒就可能迅速擴散開來,而不是像先前認識的那樣沉澱下來。

研究人員擔心,由於這些納米顆粒是肉眼看不見的,平常就會在空氣中被人們吸入。科研人員舉了個例子,就像當初的石棉,開始時也是業界寵兒,其應用領域可謂成千上萬;後來就有成千上萬的人死於石棉病。游離的納米粒子會給我們帶來什麼,恐怕只有天知道。

納米顆粒可能對人類健康和環境生態造成重大影響,但是由於產品性能上的誘惑力,許多人士還是認這場納米技術革命無法阻擋。然而,產品的市場前景總是和消費者是否接受相關,就如同基因工程農作物的推廣在發達國家遭到抵制一樣,納米產品的前景,首先要接受民眾覺醒的健康和環保意識的檢驗。
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纳米为医学带来什么

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:45 pm

《科学时报》钟科

  纳米,就在人们刚刚熟悉了计算机和网络,对基因还没太弄明白的时候,这个物理学的老名词带出来的新技术,又开始席卷全球。
  
  美国科学技术委员会2000年3月正式向美国政府提出报告,称纳米技术将成为21世纪前20年的主导技术,成为下一次工业革命的核心。克林顿政策迅速做出反应,于7月间在原批准的研究经费5亿美元的基础上又增加了三倍拨款。德日英法等国和我国均已将纳米研究列入国家重点发展领域。   

  如果从人类生命发育过程来认识一下纳米就更容易理解纳米是由蛋白质组成。蛋白质呢,是由分子和原子组成。原子的排列方式决定了物质的属性,例如,煤和金钢石都由碳原子组成,只因排列方式不同而身价一贱一贵。人们得了病或是患上癌症,用纳米技术一查,原来是细胞的原子排列方式发生了改变。美国的《科学》杂志也已经报道了纳米技术已用于临床诊断的事实。   

  1993年,美国科学家首次成功地在电镜下“搬动”原子团,用原子团“拼写”出斯坦福大学的英文名字,这意味着,纳米技术将使人类可以按自己的意志操纵单个原子,组装具有特定功能的产品。如果说计算机技术拉近了人与人之间的距离;基因技术使人类开始认识和变革自身,那么,纳米技术则为这两大技术的深入发展提供了最精细的工具。   

  科学家们已经设想,用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”,通过血管送入人体去侦察疾病;携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。这当然还比较遥远,而美国已发明了携带纳米药物的芯片放入人体,在外部加以导向,使药物集中到患处,提高药物疗效。最近德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹,在水中溶解后注入肿瘤部位,使癌细胞部位完全被磁场封闭,通电加热时温度达到47℃,慢慢杀死癌细胞,而周围的正常组织丝毫不受影响,以改变目前化疗、放疗中“好人坏人统统杀光”的状况。有的科学家用磁性纳米颗粒成功分离了动物的癌细胞和正常细胞,已在治疗人骨髓癌的临床实验中初获成功。还有,用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可以从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。纳米颗粒还可用于细胞的分离和染色。美国研究小组还报告说在器官外排异反应。现在已能制备出包含几百、几千个原子的颗粒,长度只有几十个纳米,表面活性很大,可以在血管中自由移动,就像一个巡航导弹,能自动寻找沉积于静脉血管壁上的胆固醇,然后一一分解,也可以清除心脏动脉脂肪沉积物,疏通脑血管中的血栓,因此纳米技术在治疗心血管疾病上十分看好。   

  医学界更看好的是纳米药物。例如将不易被人体吸收的药物(如雌二醇)或食品做成纳米粉或悬浮液,就变得容易吸收,提高了药物的生物利用度,把纳米药物做成膏药贴在患处,可通过皮肤直接吸收而无须注射。   

  令人欣喜的是,我们在纳米研究和开发上与发达国家基本上处在同一起跑线上。中国科学院北京真空物理实验室已能自如地操纵原子,成功地排列“中国”二字和中国地图;深圳安信纳米科技集团推出了由我国首先研制开发的“广谱速效纳米抗菌颗粒”,据检索,国外尚无此类报道。由于这种颗粒是从改变感染部位的原子排列进行抗感染治疗的,从而不存在耐药问题。   

  可以说,每个细胞都是一个活生生的纳米技术应用的实例。通过对不同物种的DNA重组,基因工程学家已经学会建造新的这类纳米工具,例如用细菌细胞来生产医用激素、微型药丸。就在1999年,巴西和美国科学家发明了“纳米秤”,能够称量出十亿分之一克的物体,相当于一个病毒的重量。人们已经认识到,纳米技术与其说是为人类提供更为丰富的精密、精细的产品,更重要的是建立了一种新的思维方式。纳米在农业和医学上的应用,将最直接地显示出纳米对人类生活的革命性的影响。
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纳米中药浮出水面

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:48 pm

《中药报》阮湘华 肖晓春


  一味普通的中药牛黄,加工到纳米级的水平,其理化性质和疗效发生了惊人的变化,甚至可以治疗疑难绝症,并具有极强的靶向作用。华中科技大学徐碧辉教授等据此提出了“纳米中药”的科学概念,并申请了纳米中药技术的第一个专利。

  作为我国中药现代化最前没的创新成果,纳米中药蕴藏着无限商机、财富和巨大的产业扩张潜力,引起国内外风险投资者的普遍关注,也因为项目“种子期”巨大的投资风险而裹足不前。

  12月初,刚刚成立的华工创业投资公司选定“纳米中药”作为第一个风险投资项目,投入500万元建立纳米中药的产业化实体。它能否有效地预测和规避这一风险,成为此间经济界人士关注的热点。

  华工创投总经理李娟告诉记者,当今我国(内地)有风险投资企业近百家,风险投资基金80亿元,而真正用于“种子期”投资的只有十分之一。大多数投资者为了规避风险不得不放弃最具有值潜力的投资领域。华工创投与大多数风险投资企业不同,它是由华工科技等三家上市公司与华中科技大学共同出资租建的,强大的工程科技背景和便捷的融资、退出机制,采用组合投资方式,有信心控制“种子期”的投资风险,它不是简单地投入资金,而是通过投资,进行资金、技术、管理、策略和人才等诸多要素的整合。

  受聘前来武汉主持“纳米中药”产业化项目的深圳企业家王美根坦言:“纳米中药”对他是一个挡不住的诱惑。“种子期”的投资主要用于开发纳米中药的制备技术,建立药理、药效和毒理学的系统评价方法,为纳米中药产业化搭起技术平台。然后再选择典型的纳米中药进行产品和市场开发。一旦开花结果,可能引发中药行业新的技术革命。(2000.12.27)
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纳米——构筑中医药的明天

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:49 pm

《健康报》北京中医药大学附属东方医院博士 李忠


  当人们沉迷于网络、基因之中时,又是一个崭新的概念——纳米,迅速在全球蔓延开来。纳米材料学、纳米电子学、纲米生物学、纳米化学、纳米机械学、纳米加工学等众多新兴学科应运而生。

  简单地说,纳米是一种度量单位。1纳米为1/100万毫米(即1毫微米),为1/10亿米。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构,在这种水平上对物质和材料进行研究处理的技术称纳米技术。纳米技术其实就是一种用单原子、分子制造物质的技术。人们已经认识到,纳米技术不仅为人类提供了更丰富的精密、精细的产品,更重要的是建立了一种新的思维模式。目前,纳米技术涉及了众多研究领域,尤其在农业和医学上的应用,将最直接地显示出纳米对人类生活的革命性影响,成为21世纪最具有前途的科研领域。

  在现代医学领域,纳米技术已在众多的领域显示了其独到的优势,如:数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修复损伤组织。在人工器官移植领域,只要在器官外面涂上纳米粒子,就可以预防器官移植的排异反应。在医学检验领域,使用纳米技术的新型诊断仪,只需检测少量的血液,就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。在抗癌的治疗方面,德国一定医院的研究人员将一些极其细小的氧化铁纳米颗粒,注入患者的癌瘤里,然后将患者置于可变的磁场中,使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到45-47摄氏度,这温度足以烧毁癌细胞,而周围健康组织不会受到伤害。同时,配合使用纳米药物来阻断肿瘤血管生成,饿死癌细胞。我国已成功研制出纳米级新一代抗菌药物。

  面对纳米科技的浪潮,中医药学者该思考些什么?纳米技术将对中医药的未来发展和现代化进程产生什么样的影响?可以预言,纳米科技与传统中医药学联姻,无疑将大大提高中医药的现代化和标准化,加速中医药与国际发展接轨的步伐。纳米技术在中医药领域的应用,必将形成独具特色的“纳米中医药学”。可以说,“纳米中医药学”是中医理论的指导下,运用现代纳米技术,对中医药进行研究的一门新兴学科,其将涉及中医临床、中药、中药制剂、中药化学等中药多学科领域。“纳米中医药学”的诞生,将促使纳米中药有效部分或组分、纳米中药原药材、纳米中药复方制剂、纳米外用药物及纳米保健品的研究与开发,无疑给中医药发展带来了革命性发展。首先,由于纳米技术对物质超微粒化的作用,纳米级粒子将使中药在体内的传输更方便,可提高中药在体内的生物利用度,增强中药的临床疗效,给中药临床带来突破性的进展。其次,由于纳米中药的开发应用,可将不易被人体吸收的中药制成纳米粉,提高药物的生物利用度,把纳米药物做成膏药贴在患处,可通过皮肤直接吸收而无须注射,这将使医外治法发生重大变革,使中医外用传统剂型迈上一个新的台价。再者,纳米技术在中药加工方面的应用,能在保持中药原药成分的基础上,使药物有效成分充分析出,形成独具特色的纳米中药材料。

  可以预测,21世纪的中医药研究同其他领域一样,是纳米科技的时代,纳米中医药的发展,必将成为新时代中医药研究领域的新时尚,是中医跨入现代化的又一转折点。(2001.1.12)
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21世纪的纳米医学

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:51 pm

《健康报》安徽省淮南职业医专副教授 奇云

  纳米医学的研究内容十分广泛,最引人注目的是扫描隧道显微镜(STM)。这一非凡的仪器于80年代初研制成功,可以在纳米尺度上获取生命信息,研究者相继得到了左旋DNA、双螺旋DNA的碱基对、平行双螺旋DNA的STM图象。我国科学家利用STM成功的拍摄到表现DNA复制过程中一瞬间的照片。目前,研究已涉及到氨基酸、人工合成多肽、结构蛋白和功能蛋白等主要领域。

纳米医学的幻想

  纳米使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上,人类有可能将存储了全部知识的纳米计算机安放在人脑中,或许有一天,图书馆就在我们的头脑内,每一个人都可能成为爱因斯坦、牛顿,老年性痴呆、记忆丧失等病症将会得到彻底治愈。纳米计算机可能用来读出人脑内的内容及品性,将此脑内的信息转录到另一个脑内,这个脑可以是人脑,也可以是电脑。纳米医学也有可能改变人类自身,让人类成为能在天上飞、水中游,能进行光合作用或能在恶劣环境下生存的“超人”。将来,掌握纳米医学技术的医生,不仅能够“修理人”——治病,而且能够“改造人”——使其具有特殊功能。虽然这些设想有些离奇,但决非是毫无科学根据的幻想。即将进入临床应用的有:利用纳米传感器获取各种生化信息和电化学信息。已经取得重大成果的还有DNA纳米技术,主要应用于分子的组装。

纳米材料

  已经在医药领域得到成功的应用。人们已经能够直接利用原子、分子制备出包含几十个到几百万个原子的单个粒径为1-100纳米的微粒。最引人注目的是作为药物载体,或制作人体生物医学材料,如人工肾脏、人工关节等。在纳米铁微粒表面覆一层聚合物后,可以固定蛋白质或酶,以控制生物反应。由于纳米微粒比血红细胞还小许多,可以在血液中自由运行,因而在疾病的诊断和治疗中发挥独特作用。

  当把二氧化肽做到粒径为几十纳米时,在它的表面会产生一种叫自由基的离子破坏细菌细胞中的蛋白质,从而把细菌杀死。例如用二氧化肽处理过的毛巾,只要有可见光照射,上面的细菌就会被纳米二氧化肽释放出的自由基离子杀死,具有抗菌除臭功能。

  将药物粉末或溶液包埋在直径为纳米级的微粒中,将会大大提高疗效、减少副作用。纳米粒可跨越血脑屏障,实现脑位靶向。另外,纳米粒脉管给药,可降低肝位蓄积,从而有利于导向治疗。纳米粒中加入磁性物质,通过外加磁场对其导向定位,对于浅表部位病灶具有一定的可行性。在影像学诊断中,纳米氧化铁在病灶与正常组织的磁共振图像上,会有较大的对比。

  纳米粒用作药物载体具有下述显著优点:(1)到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位;(2)具有不同的释药速度。(3)提高口服吸收的生物利用度。(4)提高药在胃肠道中的稳定性。(5)有利于透皮吸收与细胞内药效发挥。如:载有抗肿瘤药物阿霉素的纳米粒,可使药效比阿霉素水针剂增加10倍。目前已在临床应用的有免疫纳米粒、磁性纳米粒、磷脂纳米粒以及光敏纳米粒等。

纳米机器

  医用纳米机械或纳米微型机器人可潜入人体的血管和器官,进行检查和治疗,使原来需要进行大型切开的手术成为微型切开或非手术方式,并使手术局部化。纳米医用机器甚至可以进入毛细血管以及器官的细胞内,进行治疗和处理。这类机器可以将对人体的伤害减小到最低程度。含有纳米计算机的、可人机对话的、有自身复杂能力的纳米机器人一旦制成,能在一秒钟内完成数十亿个操作动作。如果数量足够多,就可以在几秒或几分钟内完成现今需几天或几个月甚至几年、几十年才能完成的工作。

  和细胞一样,作业中坏了的微型机械可以随时被更换或修理。微型机械发展的顶峰,或许是可以自己增殖繁衍的纳米机器人。别以为以上设想不可思议。纳米科学家们相信这种愿望能够实现。

  不难想象,倘若人类能直接利用原子、分子进行生产活动,这将是一个“质”的飞跃,将改变人类的生产方式和空前地提高生产能力,并有可能从根本上解决人类面临的诸多困难和危机,开创医学新纪元。(2001.4.12)
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中国率先应用纳米技术诊断肝癌

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:52 pm

《华声报》

  中国医科大学第二临床学院放射线科专家陈丽英教授与一些科研院所合作,把纳米级微颗粒应用于医学研究,经过4年的努力,日前完成了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体的研究课题,从而开创了纳米技术在肝癌诊断方面的应用。

  据新华社报道,1996年,由陈丽英牵头进行的超顺磁性氧化铁超微颗粒研究,采用了中科院金属研究所的纳米技术。通过动物实验证明,运用这项研究成果可以发现直径3毫米以下的肝肿瘤,这对肝癌的早期诊断、早期治疗有着十分重要的意义。

  据专家介绍,国外在80年代末开始着手研究超顺磁性氧化铁超微颗粒的研究,90年代把这种造影剂应用于临床,但这种造影剂工艺复杂、价格昂贵,在中国还难以广泛应用。而这项新成果成本低、操作简便,如应用于临床,将使肝肿瘤的早期诊断变得容易,人们在每年一度的正常体检时便可进行这种检查。
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纳米的历史及其发展现状

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 10:56 pm

一纳米是一米的十亿分之一。纳米科技是以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界,最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。

  1959年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造产品,这是关于纳米技术最早的梦想。

  20世纪70年代,科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想,1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。

  1982年,科学家发明研究纳米的重要工具--扫描隧道显微镜,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了促进作用。

  1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技术的正式诞生。

  1991年,碳纳米管被人类发现,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢10倍,成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为,纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料,也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。

  根据科学家为我们勾勒的一幅若干年后的蓝图:纳米电子学将使量子元件代替微电子元件,巨型计算机就能装入口袋里;通过纳米化,易碎的陶瓷可以变成韧性的,成为一种重要材料;世界上还将出现1微米以下的机器甚至机器人;纳米技术还能给药物的传输提供新的方式和途径,以及对基因进行定点等。

  总的看来,纳米技术距离应用阶段还有较长的路要走,但是由于纳米科技所孕育着极为广阔的应用前景,美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视。日本设立纳米材料研究中心,把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点;德国专门建立纳米技术研究网;美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心,美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。中国科学院在知识创新试点工程中,也将纳米材料的研究和开发列入首批20个重大项目之一,并投巨资予以支持。

如何鉴别纳米产品的真伪

  中科院化学所漆宗能教授说,真正的纳米技术必须具备两个条件,二者缺一不可。一是纳米尺寸。纳米是一米的十亿分之一,略等于45个原子排列起来的长度,是绝对微观世界的概念。二是自然界里所没有的新物性。

  “伪纳米”一般来说都沾了第一条的边,但是它的纳米尺寸没有表现出自然界里所没有的新物性——既不同于微观分子、原子,又不同于宏观物体的物理性质。以所谓的“纳米粉”为例,它完全是借纳米概念进行炒作,因为它没有新的物性,不具备上述条件中的第二条。

  上海交通大学生命科学技术学院教授林志新说,从目前的研究成果来看,处在纳米状态的大部分物质的作用还没有被确定,因此将纳米技术运用到产品中尚需时日。
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英國科學家藉納米技術開發低成本驗血工具

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 11:00 pm

英國科學家正在利用納米技術開發一種攜帶型的低成本驗血工具。這個新工具由南安普敦大學開發,醫生將可以在現場使用這個工具驗血,而不再是將血樣送往實驗室,這樣既節省了時間又降低了成本。

領導這項研究的南安普敦大學電子與電腦科學學院教授Peter Ashburn說:“如果基本的驗血可以在醫生診室中進行,並能立即給出結果,那麽除了可以節省費用,還可以爲患者提供更好、更快的服務。”“這項技術有 數個應用。除了診斷,這個工具還可被用於篩查、監控病情發展以及發明新藥。”他補充說。

  這是一個由從事電子與電腦科學、醫學、社會科 學以及化學研究的科學家組成的跨學科團隊進行的一個爲期三年的專案,旨在開發新的納米線用於大量生産這種全新的驗血工具。納米線的表面塗有一層化學物質, 使它們可以探測到血液中的某些抗體。當抗體黏著在這種細微的線上時,通過它們的電流量就會改變。納米線可以埋植在一塊微小的晶片上,發揮感測器的作用。研 究人員正在以與普遍應用在電腦和電視顯示上相似的方式利用納米技術開發這種工具。

  按照Ashburn的說法,如果是在實驗室之外,標準實驗室驗血程式就具有局限性。由於需要對複雜病情——如腫瘤增大——進行快速診斷,對攜帶型驗血工具的需求就變得愈加迫切。

  Ashburn說:“標準的臨床實驗室檢測在實驗室之外有局限性,這樣一來就降低了新蛋白質生物標記對複雜病情的診斷影響,如癌症和慢性炎症。一維納米結構,如納米線,是診斷的理想用料,因爲它們可以被整合到微型流體晶片中,而晶片可以提供完整的感測器系統。”

   這些技術的潛力是巨大的,但是應用創新的醫療技術需要對日常工作中的實際操作有著透徹的理解。因此,該研究專案的很大一部分工作是評估將新技術應用到社 會學方面,以及將之結合到病人治療中所需要作出的改變。“我們需要理解如何比較這種新的驗血機制與已有的組織形式、專業知識和跨專業的關係。”南安普敦大 學社會科學學院教授Susan Halford說道,“特別是以全科醫生診療檢查替換醫院實驗室檢查,對醫療機構來說,需要一整套細微而又具有高度政治化的改變。雖然該技術具有巨大的潛 力,但是如果使其承擔在公衆諮詢中具有如此之高優先度的社會利益創新,那麽我們就需要深入瞭解如何才能使之真正被利用。”

  據介紹,該系 統可以甄別3種主要類型的白細胞,T淋巴細胞、單核細胞、嗜中性白細胞,而且比現有的方法更快,花費更低。研究小組下一步要把紅血球與血小板計算也包含到 這個裝置中來。他們的最終目的是成立一個公司,生産大約1000英鎊就可購買到的掌上型設備,而在這個設備上可以使用幾便士就能買到的一次性晶片。
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張建平教授講解納米技術

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 11:00 pm

本報記者田邊華盛頓報道:十一月二十一日,華府書友會在馬裏蘭州洛城的TWINBROOK圖書館舉辦講座活動。主辦者邀請畢業 於台灣成功大學、在美國普林斯頓大學獲得力學博士學位的張建平教授講解納米技術。張建平指出,在納米領域,如果投資十五億美元的話,預計將獲得十四億美元稅收,七十億美元的產品,以及一萬四千個工作崗位。

  張建平說,其實納米是一個長度單位,是一米的十的負九次方(10-9)。這樣的線度,人的眼睛是看不見的。納米不是什麼新的概念,從事與分子有關的科學研究都涉及到這個長度。用納米技術製造的防曬霜,具有很好的遮擋紫外線的效果。

  張建平說,在過去一段時間裏,長期流行這樣一句話,也是警句。這就是「知識就是力量」。現在看來這句話並不完全。應該說是「有用的知識才是力量」。1899年,美國專利局長曾經說過,「一切可以發明的東西都已經發明瞭」。1995年,「一位在電腦業佔有很大比例的人士說,我看不出來家家戶戶擁有電腦的必要」。所以,一個生活在現代社會的人需要有四個Q。智商(IQ),倫理(MQ),情緒(EQ),態度(AQ)。服務業很重要,它佔了發達國家經濟的一半以上。因此,這四個Q就顯示出了分量。

  張建平說,納米技術的研究屬於「變革性研究」的範圍。在能源、水資源、材料科學、電腦應用等方面,納米技術的應用越來越成為關鍵。在世界各國進行的納米「大眾印象」問卷中,有四成以上表示知道納米技術。在各國或地區的納米投資中,日本比較靠前,台灣按人均計算也較高。

  張建平說,我們都知道螢火蟲。它自身的熱能可以幾乎百分之百地轉化為光能。它發出的光芒細看還是挺耀眼的。可是,我們目前使用的汽車,發動機系統的效率不到百分之二十。提高發動機的效率,節約燃油,人類還有很長的路要走。

  張建平說,我們看到過的荷花,雖然長在水裏,但是它的葉子卻從不沾水。這些植物的現象給了人類極大的啟發。我們有可能研製一種新的防水材料,徹底解決屋頂的滲漏問題。這些材料都與納米技術的研究和應用有關。張建平說,大家知道嗎,中國最近成功地研製出高速電腦,在世界上排名第五。用它計算,可以獲得七天的天氣預報。美國有更快的電腦,可以預報十天。這裡,都有納米技術的影子。

  張建平教授還在現場作了物理實驗,幫助大家理解。

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美研究利用納米技術生產生物燃料 節省成本

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 11:02 pm

(jgospel 駐京通訊員 孫小美 北京時間2009年10月12日)新華網訊,美國路易斯安那理工大學日前發表新聞公報說,該大學研究人員在生產生物燃料工藝過程中采用納米技術,從而大大節省了生產成本。

公報說,稭稈等農林廢棄物作為生物燃料的原料具有巨大潛力,用它們生產的生物燃料被稱為第二代生物燃料。但是將這些生物原料轉化成可以燃燒的乙醇等需要多種酶對其中的纖維素進行分解,成本很高。路易斯安那理工大學從事化學工程研究的帕爾梅及其同事最近開發出一種納米技術,能將參與反應的多種酶固定成幾種酶,並且這些酶能重復使用多次,這大大降低了第二代生物質燃料的生產成本。這一技術可以被應用到大規模商業生產中。

第二代生物燃料包括利用稭稈、稻草等農林廢棄物生產的燃料乙醇和生物柴油,它可以替代傳統的汽油和柴油,能大大減少溫室氣體排放,同時避免了第一代生物燃料以玉米等糧食作物為原料,因此受到廣泛青睞。
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《中國新聞周刊》:納米技術將減少化療無謂殺傷

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 11:06 pm

2007年07月31日

  眾所周知,癌症治療遭遇的世界性難題之一,就是化療藥物往往不能區分細胞好壞而全部通吃,在殺死癌細胞的同時,對人體健康器官也造成損傷。
  現在,這一問題有望得到解決。中國科學家發現了一種運用納米技術,把藥物準確地送入腫瘤細胞內部的輸送載體,能夠提高化療藥物的靶向性,精確打擊癌細胞。

  “納米載體就像‘遠程火箭’,藥物就是‘彈頭’,能夠直接命中並深入腫瘤細胞。”課題負責人、中國科學院生物物理研究所研究員梁偉接受本刊採訪時比喻道。

  由中科院生物物理所博士唐寧和杜鋼軍撰寫的相關論文,發表在7月4日出版的《美國國立癌症研究院院刊》上。該刊配發的長篇評論稱:這是一個簡單但能有效地將藥物和合適的載體整合起來產生很好效果的例子,也許藥理學概念上的“導彈”,即抗腫瘤藥物,由于不能正確識別它們的“靶標”和“友軍”而錯傷病人的日子將會很快結束。

  不濫殺無辜的納米導彈

  1906年德國醫學家保羅·埃爾利希首次提出藥物輸送的概念,即固體腫瘤的藥物輸運目標是,提高腫瘤內部藥物濃度的同時阻止其他器官暴露在藥物的作用之下。為了達到這一目標,人們發展了很多種類的藥物輸送係統,包括脂質體、膠束、酶連抗體前藥、光活性療法和大分子藥物載體等等。

  中國科學家此次的創新在于,他們發現,一種名叫“聚乙二醇衍生化磷脂”的聚合物溶入水中後,可與廣普抗腫瘤化療藥“阿霉素”自動組裝成納米尺度的新型輸送載體——直徑10納米至20納米、包載阿霉素的聚乙二醇衍生化磷脂納米膠束。

  這種膠束通過靜脈注射人體後可以提高阿霉素在腫瘤組織中的富集和對深層組織細胞的滲透,增強藥物的抗腫瘤效果並降低毒性。

  “在電子顯微鏡下,放大60多萬倍的納米膠束呈圓球狀有序排列在一起,就像一塊麻布。”梁偉說。

  事實上,“聚乙二醇衍生化磷脂”作為一種納米制劑以前就存在,並已被美國批準使用。由于它的結構類似細胞,因此又被稱為人工細胞。據梁偉介紹,一些藥物是不溶于水的,沒辦法通過靜脈注射,因此必須找到一種方式使之溶于水。而“聚乙二醇衍生化磷脂”正是用于包裹疏水性藥物使用的制劑。但是,由于阿霉素是一種親水藥物,也就是溶于水的藥物,因此從未與“聚乙二醇衍生化磷脂”合用過。

  梁偉領導的課題組的貢獻在于,他們首次把這兩種東西合並使用,並發現它具有在腫瘤組織中富集和對深層組織細胞滲透的功能。這一發現的重大意義在于,它開啟了癌症化療的一個新的裏程碑。

  梁偉說,腫瘤組織血管和生理特徵的異常不利于藥物的輸送,過去抗腫瘤藥物進入人體後,往往富集在腫瘤血管的周邊或腫瘤細胞的間隙然後釋放出藥物,由于細胞內藥物的濃度較低,治療效果並不明顯。新的研究成果,正是通過納米載體和藥物的有機組裝,經過靜脈注射後將抗腫瘤藥物送到目的地,讓它們能很快在腫瘤細胞內富集並發揮療效。

  研究小組通過對2000多只小鼠實驗後發現,單純使用阿霉素以後,患癌小鼠的存活期只有30天,而由納米制劑包裹的阿霉素可以延長小鼠的生存期,達到70~80天。

  具體的實驗過程是,研究人員先通過注射癌細胞使小鼠發生肺癌,然後靜脈注射納米抗癌制劑。結果發現腫瘤部位的藥物濃度比單純使用抗癌藥提高了6到8倍,而其他部位的藥物濃度降低了1倍。這就證明了藥物在腫瘤部位聚集。

  “然而,我們僅僅邁出了一小步。”梁偉說,目前他們還不清楚藥物和載體組裝的機理是什麼,還有哪些藥物可以和納米制劑組裝達到這一效果,以及這一納米制劑除對肺癌有獨特療效外,對肝癌、乳腺癌、結腸癌等其他實體腫瘤的治療效果如何等等。

  梁偉說,目前對這種納米載體的研究還只是處在動物實驗階段,預計2年以後可以進入臨床實驗,要真正達到臨床使用估計還需要3到5年。

  納米醫學漸成科技新前沿

  納米科技與生物科學、醫藥學的結合,正迅速成為新的科技前沿。納米生物導彈正是迅速發展中的納米醫學的成果之一。1納米是1米的10億分之一。納米科技是一種微觀世界的科學技術,它基本上是與分子、原子打交道。因此,納米醫學就是分子醫學。

  專家認為,納米醫學將推動分子靶向治療研究的快速發展。如果在腫瘤治療上,利用納米級的藥物傳輸係統,可以實現抗癌藥物的準確靶向傳送,定向殺滅癌細胞,提高腫瘤的治愈率。伴隨著納米技術的進一步發展,利用納米載體將治療藥物注射進人的血液,從而帶到腫瘤“病灶”部位,成為國際上不少科研小組的科研課題。

  由于納米醫學在腫瘤、心血管病、傳染病等重大疾病診治方面顯示出的廣闊應用前景,近年來,各國政府相繼加大了對納米醫學研究的研究力度和資助力度。

  2002年以來,歐盟、美國、日本等發達國家先後組織和實施了較大規模的納米生物醫藥計劃。美國2005年成立了國家納米醫學科學院,藥物輸運和基因載體治療、生物傳感器等成為優先資助領域。美國國立衛生研究院則啟動了癌症納米技術計劃,並在納米級腫瘤治療藥物研究上取得一定進展;德國2001年啟動納米生物技術研究計劃,“主攻”能摧毀腫瘤細胞的“納米炮彈”和具有高密度存儲能力的微型存儲器。

  中國科學家目前也在這一領域不懈努力,並取得一些進展和成果,如抗腫瘤藥物紫杉醇的納米脂質體已獲準用于治療惡性腫瘤,抗體標記的磁性納米粒也已經用于腫瘤等疾病的檢測和診斷。中科院上海硅酸鹽所的研究人員發現一種幾百納米大小的顆粒可以在外磁場的引導下在血管中承載和輸運藥物到指定區域再可控釋放,這將大大提高藥物的療效並降低毒副作用。

  “但總體來說,我國納米生物醫藥研究的水平與世界先進水平相比差距仍然較大。”梁偉說,“從源頭創新上講,納米藥物的開發比新藥篩選對中國醫藥行業來講更具有實際意義。”


來源:中國新聞網
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纳米技术环境风险不容忽视

發表 由 Admin 于 周四 12月 03, 2009 11:10 pm

纳米技术是一种用单个原子或分子制造物质的技术(一个纳米的长度是一米的十亿分之一)。纳米技术制造出来的粒子体积极其微小,极易流失到环境中,且很难回收。纳米虽小,其潜在环境、健康和安全等风险却比较大。近几年来,这一判断日渐成为美国、英国等西方社会的共识。

  纳米技术存在环境风险亟须引起重视
  首先,纳米技术存在风险。

  2003年4月,著名的《科学》杂志最早发表文章,提出必须开展纳米尺度物质的毒理学研究。随后《自然》杂志在同年7月也发表文章,提出如果不及时开展纳米尺度物质和纳米技术的生物效应研究,将危及政府和公众对纳米技术的信任和支持。自2003年起,美国、德国、日本等国家及欧盟相继制订研究计划,资助纳米技术的生物安全研究。

  理论分析认为,纳米颗粒能够进入人体,并对人体造成危害。例如,纳米颗粒可直接穿透人体皮肤引发多种炎症;可穿透细胞膜,将异物带入细胞内部,对人体脑组织、免疫与生殖系统等方面造成损害等。动物实验结果也表明,纳米物质的确可以对动物造成潜在危害。

  其次,纳米技术应用使潜在环境风险扩散。

  目前,全球已经实现商用的纳米技术产品已超过600种,其中,不少是对环境和人体存在风险的日用品。例如防晒油、网球拍、iPod随身听等。根据《研究与市场》的一份名为《纳米技术机遇研究报告(第3版)》的报告,仅2008年,与纳米相关的商业和消费品销售额已达1666亿美元,预计到2012年,这一数字可能达到2630亿美元。由此可知,纳米市场将以每年12%的速度增长,纳米技术潜在的环境、健康和安全风险日益突出。

  第三,国际社会已开展对纳米的环境风险管理。

  针对纳米材料存在潜在的环境和健康风险,2009年1月29日,加拿大颁布法律,规定每年制造或购买超过1公斤纳米材料的本国公司和研究所必须申报纳米材料的使用数量、途径和已知毒性;2009年2月2日,美国加州颁布法令,规定碳纳米管仅限于电子、光学、生物医学等领域使用,并要求所有制作、进口或出口碳纳米管的企业必须在2010年2月前公布产品的毒性和环境影响。

  英国研究调查报告指出3种纳米材料值得警惕
  2009年3月,英国发布了一份题为《关于纳米材料与纳米技术的环境、健康与安全研究的回顾》的调查报告(以下简称《报告》)。此《报告》是全球首份关于纳米材料和纳米技术对人类环境、健康与安全影响的综合报告,其主要结论是:

  第一,全球纳米的环境、健康与安全风险研究很不均衡。

  自2004年以来,全球共开展纳米的环境、健康与安全风险研究项目293个。在类别上,针对纳米颗粒在空气和肺里的沉淀、扩散、毒性、致病性、迁移可能与途径以及对心血管系统与大脑的影响研究项目,共有44个;针对在土壤和水中的纳米颗粒暴露测量技术的应用、发展和最优方法的研究项目只有1个。在地理分布上,美国的研究项目占到了165个,占56%,居第一位;英国紧随其后,达到44个,占15%;瑞士有20个,占7%,居第三位。以上3者的项目合计,占到项目总数的78%。
  第二,研究进展总体不理想,但有3项研究结果值得关注。

  《报告》指出,尽管目前各国在关于纳米的环境、健康与安全风险研究方面所取得的进展总体并不理想,但有3种纳米材料的研究结果值得关注:
  ——二氧化钛(TiO2)纳米颗粒可能对环境有害。二氧化钛纳米颗粒是一种使用范围广、数量大的涂层材料。从机能毒性研究结果看,接触二氧化钛纳米微粒后,人体肺部将可能出现炎症;从环境毒性研究结果看,二氧化钛容易在饮用水中聚集,从而污染环境、影响健康。

  ——银(Ag)纳米颗粒可能对环境有害。银纳米颗粒目前已被工业大量使用。研究表明,即便它在环境中的聚集量很低,也会对水生无脊椎动物造成伤害。

  ——碳纳米管(CNTs)可能对人体健康有不利影响。碳纳米管是工业和实验所需的材料,注射了碳纳米管的老鼠会产生动脉粥状化、线粒体脱氧核糖核酸损伤等反应。当摄入量较大时,对肌肉细胞也有毒性。

  《报告》指出,虽然目前还没有足够的证据对纳米的环境风险做出可行的评估报告,还需要进行更深入的研究,但纳米技术的环境风险不容忽视。

  纳米技术风险应及早防范
  鉴于纳米技术应用的广泛性和潜在环境风险的滞后性,风险一旦显现也将具有突发性。因此,宜及早行动,及早防范。

  首先,在认识上,应提高对纳米技术环境和安全问题的意识,将可能发生的危害程度降到最低。

  建议提高对纳米技术环境和安全问题的意识,密切关注国际、国内相关研究动态,支持国内的纳米环境风险研究,从而尽早地发现可能出现的各种环境和安全问题,将问题处理在萌芽状态,将可能发生的危害程度降到最低。

  其次,在管理上,研究国际、国内相关法规政策,出台我国相关环保标准。

  借鉴美国等发达国家的经验并结合我国的具体情况,提高公众对纳米技术潜在环境和健康风险的意识,适时出台我国纳米产品安全生产和消费的相关标准,促使国际、国内企业自觉查找和消除其产品中可能存在的环境风险。

  第三,在技术上,密切关注国际、国内相关研究动态,积极参与国际合作。

  在国际上,各国均就纳米技术与环境、健康与安全问题开展了大量研究,值得我们充分学习和借鉴。因此,可考虑与在纳米环境与健康风险研究方面领先的国家,如美、英等国,开展双边交流与合作,缩短国际差距,为前瞻性科学决策提供支持,维护国家环境安全。
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