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纳米材料研究分析范文1
【关键词】纳米技术 纳米材料 食品安全
1 纳米技术的概述
纳米技术是20世纪末兴起并迅速发展的N高科技技术，随着研究的深入和科学的发展，纳米技术已经日趋成熟并广泛的应用于各种领域，近年来纳米技术在医药上的许多研究成果正逐步地应用于食品行业，在此技术上开发、生产了许多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品，纳米材料在食品安全上也发挥着越来越重要的作用。
纳米是一种几何尺寸的度量单位，一纳米为百万分之一毫米，即十亿分之一米的长度。以纳米为基础的纳米技术在20世纪90年代初起得到迅速发展并先后兴起了一系列的像纳米材料学、纳米电子学、纳米化学、纳米生物学、纳米生物技术和纳米药物学，纳米技术就是一种多学科的交叉技术，最终实现利用纳米机构所具有的功能制造出有特殊功能的产品和材料。因此，利用纳米技术制造出来的材料就具有微观性和一些普通材料所不具有的功能。
随着纳米技术的发展，纳米食品生产也取得了很大的成就。目前，纳米食品产品超过300种，一些带有纳米级别添加剂的食品和维生素已经实现商业化。据预测纳米食品市场在2010年将达到204亿美元，因此纳米技术在食品上的研究有着很大的发展潜力。
2 纳米技术在食品上的研究和应用
纳米技术在食品上的研究和应用主要包括纳米食品加工、纳米包装材料和纳米检测技术等方面。
2.1 纳米技术在纳米食品加工中的应用
所谓纳米食品是指在生产、加工或包装过程中采用了纳米技术手段或工具的食品。纳米食品不仅仅是指利用了纳米技术的食品，更大程度上指的是纳米技术对食品进行了改造从而改变食品性能的食品。尤其是利用纳米技术改造过结构的食品在营养方面会有一个很大的提高，在这方面应用最广泛主要有钙、硒等矿物质制剂、维生素制剂、添加营养素的钙奶与豆奶、纳米茶等。
然而纳米食品也存在一些问题，首先由于对于纳米食品的加工主要是球磨法，这就使得在纳米食品生产的过程中容易产生粉料污染，同时现有的纳米技术也会产生成材料的功能性无法预测，纳米结构的稳定性不高等问题。纳米食品还存在另外问题那就关于纳米食品的安全检测并没有个一个同一的标准。目前，国际上尚未形成统一的针对纳米食品的生物安全性评价标准，大多数是短期评价方法，短期的模型很难对纳米食品的生物效应有彻底的认识。而部分纳米食品存在一些有害成分，并且经过纳米化后，这些物质更加容易进入细胞甚至细胞核内，因此副作用也就越大，而这些由于安全检测的标准不统一可能在检测的时候检测不出来，因此纳米食品的安全标准有待进一步统一。虽然纳米食品存在一系列的问题但是纳米技术在食品包装和保险技术中却得到了很好的应用。
2.2 纳米技术在食品包装中的应用
首先，在已有的包装材料中加入一定的纳米微粒可以增加包装材料的抗菌性从而产生杀菌功能。目前一些冰箱的生产技术中已经应用了这种技术生产出了一些抗菌性的冰箱。
其次，由于纳米材料的特殊性质，加入一定的纳米微粒还可以改变现有的包装材料的性能，从而进一步保证食品的安全。目前，部分学者已经成功的将纳米技术应用于改进玻璃和陶瓷容器的性能，增加了其韧性。同时，由于纳米微粒对紫外线有吸收能力，因此在塑料包装材料中加入一些纳米微粒还可以防止塑料包装的老化，增加使用寿命。从而为食品生产提供了性能更加优越的包装容器。
第三，由于纳米材料的力磁电热的性质，使得纳米材料有着优越的敏感性。一些学者已经在研究将纳米材料的敏感性应用到防伪包装上面并取得了一定的成就。新的防伪包装的产生，无疑能够进一步加强普通食品和纳米食品的安全。
第四，经过研究发现纳米技术和纳米材料的一些性能能够很好地解决食品的保鲜问题。经过研究发现传统的食品保鲜包装，在起到保鲜功能的同时还能够产生乙烯，而乙烯又反过来加剧了食品的腐蚀，因此可以说传统的食品保鲜包装并没有能够很好的起到保鲜功能。在纳米技术在研究过程中，发现纳米Ag粉具有对乙烯进行催化其氧化的作用。所以只要在现有的保鲜包转材料中加入一些纳米Ag粉，就可以加速传统保鲜包装材料产生的乙烯的氧化从而抑制乙烯的产生，进而产生更好的保鲜效果。
结语
综上所述纳米技术虽然还有一些不足和缺陷，但是经过多年的研究和发展纳米技术已经取得了很大的进步和发展，并且已经开始应用于生产和生活领域。纳米技术和纳米材料以其特殊的性能不仅能够生产出性质更加优越的纳米食品，同时通过改善包装材料还可以进一步提高食品的安全。
参考文献
[1]杨安树，陈红兵.纳米技术在食品加工中的应用[J].食品科技，2007（9）
纳米材料研究分析范文2
【关键词】纳米材料教学方法教学改革
【中图分类号】TB383.1-4；G642【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2018）11-0241-01
前言
纳米材料与纳米技术是21世纪最令人瞩目的前沿科技研究热点之一，纳米科技的蓬勃发展对众多研究领域，乃至人类社会的生产生活产生了广泛而深远的影响，纳米材料的应用和产业化已经成为世界许多国家相继研究和开发的重点。《纳米材料》是高等院校一门重要的新设课程，具有前瞻性、创新性、专业性和实践性强的特点。《纳米材料》及其相关的课程也是许多高等学校材料学化学专业的本科生或研究生的专业基础课程，本课程的开展有助于让学生了解纳米材料与纳米科技的发展方向，提高学生的创新性思维能力，引导学生开展纳米科学前沿课题研究，培养潜在的科研人才，同时，对《纳米材料》的教学也提出了较高的要求，因此需要认真思考和研究。
1.教学内容改革与优化
目前的教材多是围绕着纳米材料的基本概念和基本特性、表征方法、制备技术、纳米材料在各个领域中的应用情况以及功能纳米材料等内容编写，而其中的内容很多都已过时，比如在碳纳米材料这一部分内容时，十前年的主要内容是针对富勒烯和碳纳米管的讲解，而今天，该部分的内容可更多的偏向于目前研究较为热门的层状石墨烯材料。此外，材料表征方面的内容在本课程中占有相当大的篇幅，直接讲解纳米材料的表征特性使学生不能深入的理解，教学内容上有必要加入适当课时讲解较常用的表征手段的原理和分析方法，如X-射线衍射，扫描电子显微镜，透射电子显微镜，红外，拉曼等的分析手段。
2.教学手段改革
纳米材料涉及的课程范围较宽，有些章节较为抽象，学生首次接触常会遇到知识过于抽象不便于理解的问题，因此传统的教学模式已不再适应当前培养高素质人才的需要，针对这样的问题，应利用多媒体数字化资源如动画来辅助教学，利用当前各种模拟软件如3DSMAX或PHOTOSHOP将抽象的纳米材料的制备及生长过程进行直观展示模拟，激发学生的学习兴趣。此外，先进的仪器设备是科学研究的重要基础，本学院拥有高分辨透射电子显微镜、热场发射扫描电子显微镜、X射线单晶衍射仪、电化学工作站等设备，需借助这些良好的教学科研基础条件，引导学生参与科研活动，培养学生科研素养，为今后继续深造和走向工作岗位打下基础。
3.教学模式改革
在教学实践中，采取“分组教学”模式，即学生以10-15人为一小组，在既定大课题方向内，由学生自主查阅文献资料，选定具体研究题目，设计实验方案，并与导师探讨方案的可行性。学生在教师的指导下独立完成一种纳米材料的合成制备，对性能测试的结果进行分析，并完整独立撰写实验报告。这种方式将加强学生从理论上学习和理解并能拓展到实际的应用中。这种综合性、多样化的教学模式不仅能加强学生对理论课程的理解的重视，并能极大的调动学生的积极性和创造性，锻炼学生的独立思考能力、动手能力、创新能力、分析解决问题的能力及团队精神。
4.考核方式的改革
纳米材料课程的专业性和前瞻性都很强，常规的考核方式达不到反应学生学习能力和掌握程度的效果，相反地，概念性的知识点较多，一味的要求學生通过记忆背诵的方式来达到考试要求，一方面增加了学生的学习负担，另一方面学生也难以深刻理解所学知识点。卷面考试虽有必要，此外应加入撰写论文的考核方式。该种方式能够督促大三学生对上学期所学的文献检索课程的掌握利用，还能在查阅文献完成论文的同时，丰富与纳米材料课程相关的前沿知识，增强了学生论文写作的思路和方法，对大四的毕业论文的规范写作提前得到了锻炼，为今后的科研工作打下基础。
结语
纳米材料涉及范围广，发展日新月异，通过开展教学与实践及科研相结合的教学模式，提高学生们的学习兴趣，培养学生的独立思考能力、创新能力及团队精神。在以后的教学实践中将进一步加强改革创新，为学生的全面发展和综合素质的提高不懈努力。
参考文献：
[1]白春礼.纳米科技及其发展前景[J].新材料产业，2001，4：8-11.
[2]李群.纳米材料的制备与应用技术[M].北京：化学工业出版社，2010.
[3]朱世东，徐自强，白真权等.纳米材料国内外研究进展Ⅱ——纳米材料的应用与制备方法[J].热处理技术与装备，2010（31）.
纳米材料研究分析范文3
[关键词]纳米材料；技术；涂料；应用
中图分类号：TQ63文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）25-0397-02
1纳米材料的概述
纳米材料是指由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子组成的新一代材料。而纳米技术是研究物质组成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一种科学技术。纳米涂料是利用纳米粒子抗紫外线的性能对涂料进行改性，提高涂料的某些性能。纳米涂料也是纳米复合涂料，是在涂料生产过程中加入纳米粒子，从而产生许多优异性能，使纳米涂料具有优异的力学、热学、光学及电磁学性能，这些都是传统涂料不能比拟的，而且添加不同的纳米粒子便生产出不同功能的纳米涂料，从而扩大了涂料的应用范围。
纳米涂料的发展：首先，纳米材料在我国的发展已经很广泛，在市场上也取得较好的反应，纳米建筑涂料是纳米涂料用量最大的品种之一，也是提升传统涂料的重点领域。近几年来，纳米材料的发展更为迅速，在建筑行业中，主要被用于改善建筑内墙涂料的抗菌性和建筑外墙涂料的耐候性，已经逐渐形成一种产业。但是还是落后于发达国家，国外的纳米材料的应用，对于纳米涂料的应用，国外对其的开发起步较早并形成产业化，美国对于纳米材料的应用主要用于绝缘涂料、豪华轿车面漆以及军事方面，还开展了在包装上使用阻隔性涂层、透明并耐磨性涂料、光致变色涂料等纳米涂料的应用研究。而日本主要在由光催化进行自动清洁涂料、静电屏蔽涂料的研究方面取得成效并将其发展为产业化。
2纳米材料的物理性能
纳米材料中能级分裂和电子布局的变化；纳米材料电子的强关联或相关性；纳米材料具备的激子过程和激发态；纳米材料的表面态与表面结构：纳米材料占比例较大的是的其表面，当纳米材料减少到10nm时，体内原子和表面原子的数目比将达到50%。表面原子与体内原子所处的化学环境截然不同，因此会有表面相形成。但是，由于普通材料中，表面相受到比例小的影响，局限性较大。对于纳米材料来说，由于自身表象与体相比例相差不大，因此，在許多物理变化以及化学变化中的作用显著，而且更加利于人们对其进行研究；纳米材料的量子隧穿与纳米尺度的耦合：目前改性涂料所使用纳米材料一般为半导体纳米材料，如纳米SiO2、TiO2、ZnO等，半导体纳米材料比较特殊；具有光学性；纳米半导体粒子，1-100nm。由于量子尺寸效应差异较大，因此目前最活跃的研究领域之一就是纳米半导体粒子的光化学性质和光物理性质，对于纳米半导体粒子所具有的室温光致发光及超快速的光学非线性响应等特性更加受到关注。一般情况下，当导体激子玻尔半径与导体粒子尺寸半径极其相近时，随着导体粒子尺寸的变化，其导体的有效带隙也随之发生变化。导体尺寸越小，其导体的有效带隙越多，其相应的荧光光谱和吸收光谱会发生蓝移，最终形成能级在能带中。
3纳米材料的其他性能
3.1光学性能：当纳米微粒的粒径与电子的德布罗意波长、超导相干波长以及玻尔半径相当时，其具有较为显著的尺寸效应。同时，纳米材料的比表面使处于小颗粒内部的电子、原子以及处于表面态的电子、原子与的行为有很大的差别，影响纳米微粒的光学特性与纳米材料的这种量子尺寸效应和表面效应有很大的关系。这是同样材质纳米材料的宏观大块物体不具备的。例如SiO2、TiO2、ZnO等，能够很好的吸收紫外光，而其中一些氧化物几乎不吸收紫外光，例如亚微米的TiO2。由于这些纳米材料具有良好的半导体特性，因此容易吸收紫外光，其主要原因是由于电子被激发发生跃迁，从而吸收紫外光线。纳米材料与具有相同材质的大块材料相比，纳米材料在吸收紫外光线过程中，会出现蓝移现象，出现蓝移现象的原因有，量子尺寸发生变化，能隙变宽，光吸收靠近短波。另一种是表面效应。大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。
3.2吸附性能：当不同相相接触并且互相结合时，就是吸附现象。纳米微粒与材质相同的一些材料相比吸附性较强，主要是由于其比表面积较大，并且其表面得原子不能足够配位。影响纳米材料吸附性能的因素较多，其中，溶液性质、被吸附物质的性质、溶剂性质都可能对其产生影响。比如，水溶液的PH值不同，纳米材料微粒的电性也不相同，有可能带正电、也有可能带负电、还有可能呈中性。这些粒子所形成的吸附键不同，其吸附作用也具有差异。一些纳米材料能够利用气体，形成吸附层，如纳米氧化物可以与空气中的一些气体结合形成吸附表层。气体不同，形成的吸附层也不相同。
4纳米材料在涂料中的应用
4.1力学性能的改善
涂料力学性能主要表现在强度、硬度、耐磨性等方面，涂料力学性能的好坏直接关系到涂料的使用寿命。在涂料实际应用过程中，受多种因素的影响，会出现力学性能的变化，从而难以发挥涂料应有的作用。而纳米材料的应用能够有效地改善涂料的力学性能。纳米材料中的纳米粒子比表面积要大，能够与有机树脂基质之间存在良好的界面结合力，大颗粒与成膜物之间的空隙非常小，能够有效地减少毛细作用，从而提高涂层的强度、硬度以及耐磨性。
4.2光学性能的改善
涂料主要是涂在物体表面，而在物体表面，涂料很容易腐化、脱落，而出现这种问题的根源就在于涂料的光学性能比较差，涂料在太阳的照射下快速地发生反应。而纳米材料具备大颗粒所不具备的光学性能。当纳米级微粒掺和进母体材料时，可以提高母体材料的透明性，从而直接散射紫外光，同时，能够将紫外光纤带出散射区域，从而大大的增强涂料的曝光、保色及抗老化性能。
4.3提高光催化效率
就纳米材料而言，纳米粒子尺寸小，比表面积要大，表面原子配位不全，从而使得表面活性点增多，由于表面活性点比较多，反应接触面就比较大，催化效率就要高。对于涂料这种产品而言，纳米材料的可以作为涂料的光催化剂，因纳米粒子的粒径小，粒子吸收光能后，激发出的极子所到达表面的数量就会增多，从而加速催化，提高涂料的光催化性能。如二氧化钛的光催化性能，这种光催化剂集广泛应用于废水处理、有害气体净化、日用品等领域，同时还可以环境保护涂料自己杀菌涂料。
5纳米材料在涂料中应用的关键问题
纳米材料作为科技产物，它的作用毋庸置疑，但是就纳米材料在涂料中的应用来看，还处于初级阶段，在实际应用过程中出现了一些问题，纳米材料在涂料中的应用还有待于深入研究。纳米微粒比表面积以及表面张力大，纳米微粒容易吸附而发生团聚，而这种易团聚的粒子很难分散开来，如果这些团聚的粒子没有良好的分散，就难以发挥纳米材料在涂料中应有的作用。因此，针对纳米粒子团聚问题，就必须深入研究纳米粒子团聚后的分散，要加大研究，以科学、先进的方法来讲这些团聚的粒子来分散。纳米材料属于该科技产品，纳米材料在涂料中的应用与其他材料在涂料中的应用情况有着一定的区别，纳米材料在应用过程需要根据涂料的特性来进行，但是就目前来看，纳米材料对涂料的作用研究还不够深入，以至于纳米涂料技术水平不够高，涂料性能与国外相比存在着一定的差距。因此，加大科技的研究是纳米材料普及应用的保障。一方面，要继续深入研究纳米材料科技，不断提高纳米材料技术含量，另一方面，要加强国际合作，学习国外先进的技术理念，从而更好地发挥纳米材料在涂料中的作用，不断能提高涂料的性能。
6纳米材料及其技术在涂料中的应用
6.1TiO2在涂料中的应用
纳米TiO2具有光学效应，其粒径发生改变，光学效应也发生变化。纳米TiO2中的金红石型材料能够变色，角度不同，颜色随之发生改变。多应用于汽车喷漆中，能够产生一些很神奇的变化。利用纳米TiO2中的紫外吸收特性，对汽车面漆的耐候性能有较大的提升。除此之外，纳米TiO2还具有光催化特性，利用其这一特性，能够对空氣产生净化作用，并且对于空气中的其他污染物进行降解，保护环境。
TiO2的光催化效应及应用：纳米二氧化钛具有高的光催化活性，是一种光催化半导体抗菌剂，在波长小于400nm的光照下，能吸收能量高于其禁带宽度的短波光辐射，产生电子跃迁，价带电子被激发到导带，形成空穴-电子对，并将能量传递到周围介质，诱发光化学反应，具有光催化能力。一般抗菌剂有杀菌作用，但不能分解毒素，而二氧化钛利用生成的活性氧杀菌，并且能使细菌死后产生的内毒素分解。纳米TiO2广泛应用于自洁陶瓷、玻璃以及厨房和医院设施中，一些高速公路两侧的护墙上也涂有纳米TiO2以消除汽车尾气的影响。
TiO2的紫外屏蔽应用：纳米TiO2的小尺寸效应、量子效应和诱导效应可使光吸收带蓝移，产生强的紫外吸收。纳米TiO2具有很好的紫外线屏蔽作用，也是一种防老化材料，可将其均匀分散到涂料中制成紫外线屏蔽涂层和抗老化涂层。纳米TiO2作为一种良好的永久性紫外线吸收材料还可用于配制耐久型外用透明面漆，一般用于木器、家具、文物保护等领域。
6.2SiO2在涂料中的应用
纳米SiO2是无定型白色粉末，是一种无毒，无味，无污染的无机非金属材料，表面存在不饱和的残键和不同键和状态的羟基，其分子结构呈三维网状结构。
纳米颗粒的比表面积和表面张力都很大，容易相互吸附而发生团聚。而纳米粒子如果不能真正的以纳米级分散在涂料中，就失去了其应有的作用。添加纳米SiO2的涂料具有防流挂，施工性能良好，尤其是抗沾污性大大提高，具有优良的自清洁性能和附着力。纳米二氧化硅具有极强的紫外吸收、红外反射特性，它添加在涂料中，能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加涂料的隔热性。
6.3纳米CaCO3在涂料中的应用
纳米碳酸钙的主要作用是改善涂料的性能，使涂料的触变性更好，在施工的过程中防止流挂并增加涂料的贮存稳定性。纳米碳酸钙改善涂料触变性的主要原因是由于纳米碳酸钙粒子表面相互聚集的氢键作用力不强，很容易被剪切力切开，在使用的时候这些氢键在外部剪切力的作用下又可以迅速的恢复，能够迅速的重整结构。纳米碳酸钙对涂膜有一定的补强作用，同时还具备其他纳米材料的普遍共性“蓝移”现象。从纳米碳酸钙的结构来看，部分纳米粒子聚集并形成一次链状结构，这种结构可以将涂料的结构化水平提高，在与聚合物混合时形成的物理缠结能力增强，从而增加涂膜补强效果。
7结束语
综上所述，加强对纳米材料及其技术在涂料产业中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的纳米材料及其技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
作者：韩继强
参考文献
纳米材料研究分析范文4
说到我国纳米科技的发展历程，一定要提到张立德。
张立德，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理所学位委员会主任，资深研究员，1996年6月至2005年1月间，先后担任国家攀登计划预选项目“纳米材料科学”和国家g73项目“纳米材料和纳米结构”首席科学家。
叩开纳米科技的神秘之门
在阿拉伯的神话故事中，有个藏满宝藏的山洞，阿里巴巴只要念动“芝麻开门”的咒语，洞门便应声而开。在当今时代，纳米科技领域就是一个既现实又神秘的藏宝所在。不过，打开这个宝藏之门靠的不是什么咒语，而是全凭刻苦的科学实践。张立德等一批科学家，就是通过多年刻苦的科学实践，叩开了我国纳米科技的神秘之门。
1987年，张立德率先在国内开展纳米材料研究。二十多年来，他带领他的团队围绕国际上共同关注的纳米科技领域的关键问题，进行了深入系统的研究，取得了在国内外颇有影响的成果。
在纳米材料可控合成的原理和生长规律的研究方面，他们获得了重要发现，取得了创新性成果，为此获得了2008年美国汤姆森路透集团首次在中国颁发的“科学前沿卓越研究奖”。张立德在单晶纳米线有序阵列制备的原理和方法的研究上所取得的成果，同样受到了国际上的关注。2006年，世界科学出版社邀请他撰写一部英文专著《ControlIedGrowth of NanomateriaIs》。《JournalOf Nanoscience and Nanotechnology(JNN)》主编来函说：“基于您在这一领域做的开拓性工作邀请您撰写综述论文。”张立德在文中系统总结了半导体纳米线有序阵列制备科学和技术取得的最新进展，全文五十多页，于2008年1月在该杂志的Special Issue上发表。他的异质纳米结构的构筑和性能优化研究工作更被包括诺贝尔奖获得者在内的近千名作者引用了几千次，并获得了国家自然科学二等奖，安徽省自然科学一等奖，还获得发明专利十多项。
领跑国内纳米技术产业化
20世纪90年代中期，张立德清醒地认识到纳米材料只有在应用中才能充分体现其价值，纳米材料制备技术由实验室转移到企业势在必行。他分析了技术转移工程中的3个瓶颈问题：一是降低纳米材料成本，二是发展规模生产纳米材料的分散技术，凸显纳米效应：三是发展纳米材料应用技术，促进产品的性能升级。1995年，他率先在报刊上撰文呼吁加速纳米材料产业化进程，指出纳米材料产业潜藏商机。与此同时，他在中国科学院固体物理研究所创建了纳米材料应用研发中心，结合企业的需求，着手解决纳米材料技术领域的3个关键问题，在纳米粉体制备技术方面获得了十多项发明专利，并与企业家合作，使4项发明专利成功地实施了技术转移，实现了规模化生产。
纳米材料研究分析范文5
【关键词】稀土上转换；生物监测；生物成像；疾病治疗；生物医学
0 前言
生物医学是生物学与医学理论知识与技能相互影响之后形成的学科，主要是通过应用生物学有关技术解决生命科学及医学方面所存在的问题。生物医学能够让人们对于生命成长过程及活动规律更加了解，进而发现疾病发生与发展过程，这样能够为疾病治疗提供新的方向。在生物医学研究中，在对于生命现象研究中经常使用化学探针，其中荧光材料是常见化学探针。但是传统荧光材料具有一定缺陷，对于生命体具有一定损害。稀土上转换材料是一种新型材料，对于生命体损害较小，并且还能够多重标记，使用寿命较长，是生物医学研究中的理想性材料。
1 生物监测领域内的应用
1.1 基于稀土上转换纳米材料的检测
稀土上转换材料光源是由近红外光激光器发出，能够降低检测对于细胞或者是组织的敢要。在1999年科研人员第一次制备出上转换荧光材料，并且在前列腺组织检测中应用功能，之后上转换纳米材料开始逐渐被广泛应用到生物检测中。在2013年，陈学元课题小组提出了一种新型上转换生物检测方式，利用将Yb与Er结合在上转换纳米颗粒中，对于抗生物素蛋白与肿瘤进行检测。多功能酶标仪能够发现上转换纳米颗粒所发射出来的信号，对于生物分子浓度进行量化分析。
本文在对于稀土上环环纳米材料研究中，结合核酸适配体，通过潜在指纹检测方式，利用水热法合成，让上转换纳米材料表面拥有一层油酸，油酸不仅仅能够承担起活性剂的功能，还能够让让聚丙烯酸转移到纳米颗粒上面，进而得到的上转换纳米颗粒不仅仅能够溶解在水中，还能够通过据活性分子与溶菌酶核算相匹配。
核酸在对适配体高效结合中，能够在近红外光器下发出可见光源，所呈现出的指纹图像能够在微焦镜头下被记录下来，这种潜指纹检测方式不仅仅能够对于不同人指纹进行检测，还能够对不同状态下人指纹检测。潜指纹内不仅仅具有自身所遗留下来的分泌物，还具有一定化学物质，能够高效应用在刑事侦查上面[1]。
1.2 基于荧光共振能量转移的检测
上转换纳米材料的荧光共振能量转移分析技术是被著名研究人员kuningas所提出的，并且能够抗生蛋白链菌作为能量源头，对于生物素进行高效率的检测，同时在UC-FRET上面广泛应用。贵金属纳米颗粒表面具有等离子体共振特点，并且消光系数较高，这些材料在应用到上转换纳米材料中，能够有效提高检测过程中受到背景荧光的干扰，提高检测精准性，因此贵金属纳米颗粒经常被称之为能量受体，在生物检测中广泛应用[2]。
2 生物成像领域内的应用
2.1 体内深层组织的荧光成像
稀土上转换纳米材料所使用的光源在组织内部拥有良好的穿透性，并且生命体不会受到荧光的损害，结果检测是生命体自身所携带的荧光不会干扰结果，因此稀土上转换纳米材料可以说是生物医学成像分析中的最佳材料。研究人员通过使用PEI覆盖纳米颗粒的方式，首次对于动物生命体进行了生物成像检测，检测结果表示稀土上转换材料与传统量子点，在对于动物体内深层次成像上面具有显著优势。为了能够提高稀土上转换材料在生命体内的穿透深度，提高成像精确度，需要对于稀土上转换纳米材料可见光波长调节到红光去内，这样所发出出来的波长散射及吸收都较低，也不容易受到生命体自身所携带的荧光干扰，对于体内深层组织荧光成像具有重要作用。多路复用成像是现在对于生物体成像上面应用最为广泛的一种方法，伴随着稀土上转换材料不断深入性建设及开发，各种元素在稀土上转换内应用也更加精准，并且能够呈现出多个发射峰[3]。
2.2 双模态成像
现在对于上转换荧光成像与MRI结婚研究最为光热点课题，就是构建双模态成像探针，并且将探针应用到生物医学领域内。荧光成像能够显著提高生物成像的精准度与灵敏度，并且对于生命体组织穿透深浅度能够调节。于荧光成像相比较，MRI能够有效提高对于生命体内的分辨率，但是所拥有的灵敏度较低，因此需要解决荧光成像与核磁共振成像的优点，所形成的双模态探针不仅仅拥有较高的灵敏度，分辨率与穿透深度能够显著提高。近几年，对于双模态成像探针的稀土上转换纳米材料制备方面已经进行了一些研究。最为常见的有两种方式，第一种就是分子的功能化，也就是将配合物等造影剂因公到上转换纳米颗粒表面上，进而形成双模态成像复合探针；第二种就是磁性材料与上转换纳米材料的复合[4]。
3 结论
本文对于稀土上转换纳米材料在生物医学领域上的应用功能进行了简单分析，也就是生物检测与生物成像上的应用。稀土上转换纳米材料在实际应用中由于能够有效降低生物体自身荧光对于检测的干扰，能够显著提高检测的灵敏性，并且还能够将各种成像方式应用功能在探针上面，在药物输送及治疗上面拥有良好的前景。但是稀土上转换纳米材料在生物医学内应用还面对较多的挑战。
【参考文献】
[1]单爽，吴昊，谭明乾，马小军.稀土上转换荧光纳米材料的制备与生物应用[J].生物化学与生物物理进展，2013，10：925-934.
纳米材料研究分析范文6
关键词：纳米材料；纳米技术；动物疾病防控
中图分类号：S858文献标识码：B文章编号：1007-273X（2018）04-0012-02
当前国际动物疫病现状呈现复杂化，形势不容乐观。新兴复合型科技研究产物应用于动物疾病的诊断、治疗预防等环节迫在眉睫。纳米材料及技术由于具有新颖的物理、化学和生物学特性，已被研究应用于生命科学领域。纳米材料具有其独特的功能和优势，越来越多研究人员将纳米技术引入到动物疾病防控领域，如致病菌的快速检测、疾病的诊治等方面，并己取得了一定的效果。
1纳米材料及纳米技术研究概况
1.1纳米材料特点
纳米材料主要表现为表面与界面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。实际应用效果包括表面积大、表面活性高、催化效率高、安全性稳定、吸附能力优良、低毒性等特点。
1.2纳米材料研究进展
纳米材料是纳米科学发展的重要基础，也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米材料在生物医学中检测诊断、药物治疗以及健康预防方面均取得了一定的发展。军事医学院邱志刚[1]试验发现，水中的纳米氧化铝可以促使耐药基因从大肠杆菌转入沙门氏菌的效率提高200倍。即使以往很难发生耐药基因转移的不同种类细菌，在氧化铝纳米粒子的作用下耐药基因也发生了转移。由此可见，应用氧化铝纳米粒子大大加快了细菌获取耐药基因的速度。
1.3纳米技术
纳米技术是在纳米尺度下对物质进行制备、研究。在药物研究领域，由于纳米材料和纳米产品性质的特异性和优越性，用该技术建立新的药物控释系统可起到提高药物在体内的吸收效果、改善药物的输送、替代病毒载体、催化药物化学反应的作用。研究引入了微型领域，为寻找和开发新兽药、结合转基因技术用于动物试验研究[2]，研制合成理想的药物提供强有力的技术支撑。
2纳米材料在动物疾病防治中的应用
随着生命科学、生物信息学等新兴复合型学科的迅速发展，纳米材料借助其特殊的结构效应在动物疾病防治领域展示出广阔的应用前景。医学起源于疾病诊断，对动物疾病没有很好的诊断就不可能有很好的预防和治疗。目前随着科技的发展，动物疾病诊断技术得到了前所未有的发展，各种检验诊断手段、仪器已是各式各样。利用纳米材料的特性去化验检测样品材料，可借助纳米材料极高的传感灵敏效应对疾病进行早期诊断，便于疾病防治。
2.1纳米分子信息成像和诊断
分子信息影像是生物医学和分子诊断学中的一门重要学科，可用于检测，考察机体内外组织中的分子细胞形态结构变化[3，4]。而纳米探针由于具有高亮、光学稳定、光谱吸收范围广等特点，可用于定量准确监测生物机体内部分子的理想工具，连接于小分子的肽、抗体以及核酸分子来进行疾病检测，靶向定位于目标细胞分子内部。Wu等[5]研究发现，基于量子点的肿瘤标记Her2的免疫荧光标记，比常规荧光染料标记不同的靶细胞表面受体、细胞骨架、核抗原和其他细胞器更有效。同时也发现了生物结合的胶体量子点在细胞标记、细胞示踪、DNA检测和体内成像方面很有价值。Gao等[6]进行了体内量子点成像和肿瘤定位的动物研究，观察到量子点在肝、脾、脑、心、肾和肺中的吸收、滞留和分布有逐渐减少的规律，在裸鼠前列腺癌异种移植瘤的研究中，量子点在瘤组织内特异性蓄积呈现出亮红色。
2.2纳米金及其检测技术
纳米金即指金的微小颗粒。其直径在1～100nm，具有高电子密度介电特性和催化作用。可与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。新型的纳米抗菌复合材料具有作为新的抗菌剂或者是抗菌包装材料的高效伤口敷料的可行性[7]，可以用作高效的抗微生物制剂在生物应用中具有广阔的发展前景。纳米金PCR是基于常规PCR基础上，结合纳米技术而发展起的新型检测技术。刘阳等[8]根据副溶血弧菌（VP）的toxR基因序列，设计一对特异性引物，建立纳米金PCR检测方法，结果表明能扩增得到与试验设计相符的208bp（VP）的特异性条带，且与其他细菌无交叉反应。与普通PCR法进行比较，该方法检测灵敏度比普通PCR高10倍。而与传统的细菌分离鉴定法相比，纳米金PCR检测大大提高检测效率且具有灵敏度高、特异性强等优点。
2.3作为药物运输载体
和传统的注射或口服给药途径不同，运用纳米材料可定点靶向进行药物运输，对于药物剂量控制和疾病的预防及治疗具有重要意义。使用纳米材料运输药物可有效提升药物运输效率，降低毒性反应。越来越多的科研人员开始关注并构建用于药物输送的纳米载体，这些药物载体在肿瘤疾病的诊断治疗中具有广阔的前景。如Chen等[9]将pH敏感材料环糊精和低分子量的聚乙烯亚胺整合成纳米载体，并负载寡聚核酸，该载体可以有效地转染肺腺癌细胞，并对肿瘤生长有良好的抑制作用[10]。
3展望
