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纳米技术治疗范文1
[关键词] 纳米技术表面改性；气道自扩张；金属支架；气道狭窄
[中图分类号] R562 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）11-0014-05
Clinical study on the treatment of tracheal stenosis with airway self-expanding metal stent based on nano-technology surface modification
WU Fengjie1 YAO Yangwei1 CHEN Enguo2
1.Department of Respiratory Medicine， Jiaxing Second Hospital in Zhejiang Province， Jiaxing 314000， China； 2.Department of Respiratory Medicine， Sir Run Run Shaw Hospital Affiliated to School of Medicine， Zhejiang University， Hangzhou 310006， China
[Abstract] Objective To explore the clinical efficacy of airway self-expanding metal stent in the treatment of tracheal stenosis based on nano-technology surface modification. Methods A total of 42 patients with airway stenosis who were admitted to the department of respiratory medicine or other departments were collected and randomly divided into the experimental group and the control group， with 21 patients in each group. Both groups were given metal stent implantation. The control group was given Ni-Ti memory alloy stent， and the experimental group was given airway self-expanding metal stent based on nano-technology surface modification. After the treatment， the clinical efficacy， the lumen diameter of the airway stenosis， the shortness of breath index， the test of lung function， the incidence of re-stenosis， the classification of dyspnea index and the occurrence of complications were compared between the two groups. Results After the treatment， the lumen diameter of the airway stenosis， the levels of FVC and FEV1 were increased and the shortness of breath index was decreased in both groups（P
[Key words] Nano-technology surface modification； Airway self-expanding； Metal stent； Airway stenosis
气道狭窄是由于气道内肿瘤、内膜结核生长，气管软化，巨大甲状腺瘤以及食道肿瘤压迫等原因导致患者出现呼吸困难、通气受损等症状的一类呼吸系统疾病[1]，出现气道狭窄后患者常出现气促、缺氧状态[2]，不及时治疗或处理不当甚至会危及生命。以往的治疗方法一般采用手术治疗或气管切开，不适宜进行外科手术的患者应用药物治疗疗效欠佳。近年来，金属支架逐渐应用于本病的治疗中，并获得较为满意的临床疗效[3]，气道支架技术也为治疗气道狭窄开辟了新途径，成为治疗本病的一种有效方法。研究显示，内支架治疗能够迅速解除气道狭窄，缓解呼吸困难，提高患者生活质量[4]。纳米科技是一项崭新的研究领域，而纳米技术表面改性是其重要组成部分[5]，基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架则是近年来我院研究的重点项目，具有良好的生物兼容性、无细胞毒性、炎症反应以及免疫排斥，植入后能够保持结构稳定和完整性，更适合微应力环境等优势[6]，并有望成为理想的组织工程支架。本研究主要基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄的临床疗效进行研究，现报道如下。
1资料与方法
1.1临床资料
收集2014年6月～2016年6月在我院呼吸内科或其他科室治疗的42例气道狭窄患者，男17例，女25例，年龄21～85岁，平均（69.73±7.42）岁，病程4周～3年，平均（1.63±0.32）年，其中导致气管狭窄的原发病：支气管肺癌23例，多发性骨髓瘤会厌下环状软骨大部分浸润破坏2例，甲状腺癌3例，支气管内膜结核4例，原发性纵隔恶性肿瘤2例，食道中下段癌伴有气管淋巴结转移4例，气管切开肉芽增生2例，气管切开瘢痕挛缩2例；狭窄部位：气管22例，右主支气管5例，右中间支气管3例，左支气管6例，气管与右主支气管同时出现4例，气管与左主支气管同时出现2例。25例患者以气促为主要症状，7例患者以呼吸困难为主要症状。随机分为试验组和对照组，各21例，试验组患者男9例，女12例，年龄24～85岁，平均（70.39±7.22）岁；对照组患者男8例，女13例，年龄21～84岁，平均（68.49±7.30）岁。两组平均年龄、病程、原发病及气管狭窄部位等经统计学处理，差异无统计学意义（P>0.05）。本实验经伦理委员会批准，患者家属签署知情同意书。
1.2 纳入标准[7]
所有入选患者均行X线及胸部CT、支气管镜检查及实验室检查确诊为气道狭窄；气管，左、右主支气管自身病变或外压诱发管腔狭窄≥原管腔的1/2；不适合进行外科手术或不愿意进行外科手术的患者；气促指数2级或以上；行外科手术后气道再狭窄者；应用微波、高频电灼烧以及冷冻等其他腔内介入治疗方法后疗效难以维持者。
1.3 排除标准[8]
年龄低于18岁，病变支气管远程的气管存在广泛狭窄或软化，狭窄距声门
1.4 治疗方法
1.4.1 术前准备 术前所有患者均予以血常规、胸部CT、X线胸片以及支气管检查等常规检查，根据病情情况部分患者可予以多层螺旋CT气道三维重建以及超细支气管镜检查以了解患者狭窄程度、长度以及远端气道病变等情况，准备球囊扩张器、高频喷射枪通气机以及必要的抢救器械等设备。
1.4.2 支架的选择 对照组予以普瑞斯星（常州）医疗器械有限公司提供的国产镍钛记忆合金支架；试验组予以英斯特朗（上海）试验设备贸易有限公司提供的基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架。支架支撑力约为70 g/mm2，复性温度33℃～36℃，根据术前检测狭窄部位不同的解剖特点选择合适的支架长度和直径，一般支架程度较狭窄部位短2 mm，支架直径比狭窄部位支气管支架大2 mm。气管支架直径选择16～20 mm，长度大于狭窄上下端5～10 mm，主支气管支架直径为10～14 mm，右侧长度20 mm，左侧35～40 mm，右中间支架直径12 mm，长度为20 mm；支气管支架推送器外径为16F，气管支架推送器外径为19F。
1.4.3 支架置入方法 患者选择仰卧位，采用多功能监测仪对患者心电、呼吸、血压以及血氧饱和度进行检测，并配合高流量吸氧，若患者存在血氧饱和度较低的情况予以高频喷射通气。术前应用2%利多卡因雾化吸入对咽喉、气管及支气管部位进行常规局部麻醉，同时予以安定10 mg、阿托品0.3 mg、盐酸曲马多75 mg肌肉注射，经一侧鼻孔插入由河南三强医疗器械有限责任公司提供的FUJINON E400纤维支气管镜（带电视屏幕），明确患者狭窄部位并做好体表投射标志，吸引清除病变部位的坏死组织和分泌物，支气管镜活检孔放置导丝后退出支气管镜，再将支气管镜经另一鼻孔重新M入狭窄部位的上方，沿导丝将支架推送器送至狭窄部位下方0.5～1 cm，将导丝抽出，支气管镜下观察并将推送器外套管缓慢往后退，支架自然释放。将支架释放约1/3左右，可应用支气管镜再次观察放置部位是否存在偏差，若不理想可以通过推送器进行调整，位置准确后才能够将支架完全释放，并退出推送器。支架完全释放后不能完全张开或气管狭窄仍严重，可以应用球囊扩张器，其中注入温水进行扩张，从而使气道扩张，使支架完全打开并定型。
1.4.4 术后情况 支架成功置入后，再次行支气管镜检查，检测狭窄支气管扩张程度，观察是否存在支架脱落、错位以及出血等情况，其中针对出血者可予以1∶10000肾上腺素2～3 mL局部喷洒，术后2 h观察症状变化情况并再次进行气促程度评价，次日进行X线胸片拍摄了解患者是否存在气胸、纵隔气肿等并发症。术后予以抗炎、抗菌、解痉、平喘及促进排痰等常规治疗，适当予以止咳药物避免支架对气管刺激诱发剧烈咳嗽。
1.5 观察指标
1.5.1 疗效评价标准[9] 疗效评定分为完全有效、部分有效、轻度有效以及无效，其中完全有效为患者主观症状消失，气管狭窄再通，腔内病灶完全清除，功能基本恢复正常；部分有效为狭窄管腔重新开放≥50%，功能检查基本恢复正常，患者主观症状改善；轻度有效为狭窄改善
1.5.2 气道狭窄段腔径、气促指数及肺功能检测 治疗前后分别检测患者的气道狭窄段腔径、气促指数；采用上海蓝习实业有限公司提供的spirolab-Ⅲ肺功能检测仪检测两组患者用力肺活量（FVC）及一秒用力呼气容积（FEV1）。
1.5.3 再狭窄发生情况 6个月后进行复查，根据患者实验室检查结果观察患者是否存在再狭窄发生，并计算再狭窄率。
1.5.4 呼吸困难指数分级 根据美国医疗委员会制订的呼吸困难指数分级，其中0级为剧烈活动时存在呼吸困难；Ⅰ级为爬坡或快走时呼吸困难；Ⅱ级为平地行走存在呼吸困难；Ⅲ级为每走100码时或走5～10 min需要停下来呼吸；Ⅳ级为仅能在室内活动或穿衣即气短；Ⅴ级为休息时即存在呼吸困难。
1.5.5 并发症情况 在家属的协助下，记录患者术后并发症发生情况。
1.6 统计学处理
采用SPSS 17.0 统计学软件进行统计分析，气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能等计量资料用均数±标准差（x±s）表示，采用t检验，临床有效率、呼吸困难指数以及并发症发生率等计数资料用率（%）表示，采用χ2检验，P
2 结果
2.1 两组患者临床疗效比较
对照组总有效率为42.86%，试验组临床总有效率为76.19%，两组比较，差异具有统计学意义（P
2.2 两组患者治疗前后气道狭窄段腔径、气促指数及肺功能水平比较
治疗前两组患者气道狭窄段腔径、气促指数、FVC 以及FEV1比较，无统计学差异（P>0.05）。治疗后两组患者气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平升高，气促指数降低（P
2.3 两组患者再狭窄率发生情况比较
治疗后，与对照组相比，试验组患者再狭窄发生率较低（P
2.4两组患者呼吸困难指数分级比较
治疗后，与对照组相比，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，试验组呼吸困难较对照组轻，试验组缓解呼吸困难程度较对照组明显，差异有统计学意义（P
2.5 并发症发生情况
试验组出现1例严重心律失常，1例胸痛，总并发症发生率为9.52%（2/21），φ兆槌鱿2例严重心律失常，2例胸痛，总并发症发生率为19.05%（4/21），两组均出现不同程度的咳嗽，上述并发症除严重心律失常经处理后缓解，其余并发症均自行缓解，试验组患者的并发症发生率明显低于对照组，差异有统计学意义（P
3讨论
气管狭窄是由肿瘤、外伤、结核以及气道软化症等各种因素所致的气道管径缩小，诱发呼吸困难、气促及喘鸣等压迫症状[10]，使患者通气功能严重受损，严重者可威胁生命健康。临床治疗本病一般采取解除气道狭窄、恢复通气[11]。近年来随着科学技术的快速发展以及介入放射学的蓬勃发展，金属支架置入术能够通过抵抗外界压力从而提供内部支撑以保持管腔结构的正常及通畅[12]，缓解气道狭窄以及呼吸困难，提高患者生活质量，并逐渐成为支气管狭窄的主要治疗手段。现今支架的种类不断增多，性能也逐渐改进，常用支架材料为镍钛记忆合金支架、不锈钢支架、螺旋丝支架以及Wallstent网状支架等[13]，各种支架中较为理想的是镍钛记忆合金支架，其将薄膜覆盖于裸支架上制成能够预防肿瘤和肉芽组织长入支架腔内，再狭窄率降低；支架全长被膜覆盖，可有效防止全覆膜支架所致气道引流不畅[14]，但是这一支架也存在一定的弊端，这类支架能够产生免疫排斥反应，匹配度较差。
基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架是近年来通过对原子、分子的运动规律及特性的纳米技术在组织工程领域的应用[15]，由于纳米材料的结构单元和尺寸属于纳米数量级，自由表面较多，纳米单元间存在相互联系[16]，纳米支架会起到毫米以及微米支架无法达到的作用。纳米支架需要下列对理想支架的相关要求[17]：（1）材料在结构及功能上相似于天然细胞外基质，有良好的生物相容性，细胞毒性、炎症反应以及免疫排斥降低；（2）具有合适的孔尺寸、超过90%较高的孔隙率以及相互连接的孔形态，更利于大量细胞的增殖、分化以及细胞外基质的生产，同时对氧气、营养传输、代谢物以及神经内生长帮助较大；（3）纳米技术具有适宜的可降解生物吸收性；（4）特殊的三维外形能够快速获取所需的组织或器官形状；（5）与植入部位的组织力学性能相匹配，能够维持体内生物力学微环境的稳定性以及完整性，提供适宜的置入微应力环境；（6）高表面积以及适宜的表面理化性质能够有助于细胞粘附、增殖以及分化，同时有利于负载生长因子等相关生物信号分子。在各种优势中，纳米技术能够最大限度地模仿细胞外基质结构，具备生物功能，从而最大限度地满足肌体组织的完全整合性[18]，因此，组织工程支架的设计和构建更适宜应用纳米纤维来实现[19]。本研究显示，治疗后与对照组相比，试验组临床总有效率较高，提示基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架能够显著提高气道狭窄患者临床疗效。
呼吸困难、气促是本病的主要压迫症状[20]，因此治疗的首要目标即为解除呼吸困难以及气促症状。本研究选择的42例患者中出现明显呼吸困难症状7例，明显气促症状25例，在置入纳米支架后气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平较对照组高，气促指数较低，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，试验组缓解呼吸困难程度较对照组明显，提示经过基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗，气道狭窄患者呼吸困难以及气促的症状显著缓解，肺部通气功能障碍立即得到纠正或减轻，是治疗气道狭窄的可行、有效之法。
本研究通过对我院收治的气道狭窄42例患者的临床疗效、气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能检测、再狭窄发生率、呼吸困难指数分级以及并发症发生情况进行研究，证实了基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄的临床疗效显著，可解除气道狭窄，改善呼吸困难，安全性高，适宜临床应用推广。
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纳米技术治疗范文2
1微乳反应器原理
在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。
W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。
（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。
（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。
（3）一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体（如O2、NH3，CO2），将气体通入液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒，例如，Matson等用超临界流体一反胶团方法在AOT一丙烷一H2O体系中制备用Al（OH）3胶体粒子时，采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细Al（OH）3粒子，在实际应用当中，可根据反应特点选用相应的模式。
2微乳反应器的形成及结构
和普通乳状液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处，即有O/W型和W／O型，其中W／O型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴粒度可控，实验装置简单且操作容易，所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。
2．1微乳液的形成机理
Schulman和Prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理认为：油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低，一般为l～10mN／m，但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂，由于产生混合吸附，油/水界面张力迅速降低达10-3～10-5mN／m，甚至瞬时负界面张力Y＜0。但是负界面张力是不存在的，所以体系将自发扩张界面，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，直至界面张力恢复为零或微小的正值，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。对于多组分来讲，体系的Gibbs公式可表示为：
--dγ=∑Гidui=∑ГiRTdlnCi
（式中γ为油/水界面张力，Гi为i组分在界面的吸附量，ui为I组分的化学位，Ci为i组分在体相中的浓度）
上式表明，如果向体系中加入一种能吸附于界面的组分（Г＞0），一般中等碳链的醇具有这一性质，那么体系中液滴的表面张力进一步下降，甚至出现负界面张力现象，从而得到稳定的微乳液。不过在实际应用中，对一些双链离子型表面活性剂如AOT和非离子表面活性剂则例外，它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系，这和它们的特殊结构有关。
2．2微乳液的结构
RObbins，MitChell和Ninham从双亲物聚集体的分子的几何排列角度考虑，提出了界面膜中排列的几何排列理论模型，成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构问题。
目前，有关微乳体系结构和性质的研究方法获得了较大的发展，较早采用的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等；较新的有小角中子散射和X射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、NMR、ESR（电子自旅共振）、超声吸附和电子双折射等。
3微乳反应器的应用――纳米颗粒材料的制备
3．1纳米催化材料的制备
利用W／O型微乳体系可以制备多相反应催化剂，Kishida。等报道了用该方法制备
Rh／SiO2和Rh/ZrO2载体催化剂的新方法。采用NP－5/环已烷／氯化铑微乳体系，非离子表面活性剂NP－5的浓度为0.5mol/L，氯化铑在溶液中浓度为0．37mol／L，水相体积分数为0．11。25℃时向体系中加入还原剂水含肼并加入稀氨水，然后加入正丁基醇锆的环乙烷溶液，强烈搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀，离心分离和乙醇洗涤，80℃干燥并在500℃的灼烧3h，450℃下用氧气还原2h，催化剂命名为“ME”。通过性能检测，该催化剂活性远比采用浸渍法制得的高。
3．2无机化合物纳粒的制备
利用W／O型微乳体系也可以制备无机化合物，卤化银在照像底片乳胶中应用非常重要，尤其是纳米级卤化银粒子。用水一AOT一烷烃微乳体系合成了AgCl和AgBr纳米粒子，AOT浓度为0．15mol／L，第一个微乳体系中硝酸银为0．4mol／L，第二个微乳体系中NaCl或NaBr为0．4mol／L，混合两微乳液并搅拌，反应生成AgCl或AgBr纳米颗粒。
又以制备CaCO3为例，微乳体系中含Ca(OH)2，向体系中通入CO2气体，CO2溶入微乳液并扩散，胶束中发生反应生成CaCO3颗粒，产物粒径为80～100nm。
3．3聚合物纳粒的制备
利用W／O型微乳体系可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在20mlAOTt――正己烷溶液中加入0．1mlN－N一亚甲基双丙烯酰胺（2mg／rnl）和丙烯酰胺（8mg／ml）的混合物，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下聚合，所得产物单分散性较好。
3．4金属单质和合金的制备
利用W／O型微乳体系可以制备金属单质和合金，例如在AOT－H2O－n―heptane体系中，一种反相微胶束中含有0．lmol／LNiCl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/LNaBH4，混合搅拌，产物经分离、干燥并在300℃惰性气体保护下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳体系中含有0．0564mol/L，FeC12和0．2mol／LNiCl2，另一体系中含有0．513mol/LNaBH4溶液，混合两微乳体系进行反应，产物经庚烷、丙酮洗涤，可以得到Fe－Ni合金微粒（r=30nm）。
3．5磁性氧化物颗粒的制备
利用W／O型微乳体系可以制备氧化物纳米粒子，例如在AOT－H2O－n－heptane体系中，一种乳液中含有0．15mol／LFeCl2和0．3mol／LFeCl3，另一体系中含有NH4OH，混合两种微乳液充分反应，产物经离心，用庚烷、丙酮洗涤并干燥，可以得到Fe3O4纳粒（r=4nm）。
3．6高温超导体的制备
利用W／O型微乳体系可以合成超导体，例如在水一CTAB一正丁醇一辛烷微乳体系中，一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，三者之比为1：2：3；另一个含有草酸铵溶液作为水相，混合两微乳液，产物经分离，洗涤，干燥并在820℃灼烧2h，可以得到Y－Ba－Cu―O超导体，该超导体的Tc为93K。另外在阴离子表面活性剂IgegalCO－430微乳体系中，混合Bi、Pb、Sr、Ca和Cu的盐及草酸盐溶液，最终可以制得Bi－Pb－Sr－Ca－Cu―O超导体，经DC磁化率测定，可知超导转化温度为Tc＝112K，和其它方法制备的超导体相比，它们显示了更为优越的性能。
目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（SEM、TEM、STEM、STM等）；间接的方法有电子、X一射线衍射法（XRD），中子衍射，光谱方法有EXAFS，NEXAFS，SEX－AFS，ESR，NMR，红外光谱，拉曼光谱，紫外一可见分光光度法（UV－VIS），荧光光谱及正电子湮没，动态激光光散射（DLS）等。
纳米技术治疗范文3
关键词：纳米材料；制备技术；化学；综合实验课程
1实验设计
1.1实验目标
本次实验的主要目标体现在如下4个方面：①让学生熟悉并掌握金属氧化无机纳米材料主要的化学制备技术；②通过查找、整理和分析相关的文献资料，认识纳米材料的结构，以及对其结构和性能进行检测的物理技术；③能熟练运用无机纳米材料的实验方法以及热分析技术；④在充分掌握实验方法的基础上，全面了解TiO2纳米材料的光催化活性以及极强的吸附性。
1.2实验过程
1.2.1合成TiO2纳米材料
在本次实验中，TiO2纳米材料的合成方法有2种，一种是低温水热合成法，一种是水解沉淀法。在具体的实验过程中，学生可以根据自己的想法和实际情况，选择其中一种，或者是同时采用两种方法，并对比两种方法的结果。完成实验之后，参考相关的文献资料，设计出具体的实验方案。上述两种制备方法具体操作如下：
1.2.1.1低温水热合成法
该方法的主要原理就是让钛的无机盐机或者有机醇盐，在特定的温度下，通过水解反应来合成TiO2。高温和高压是水热反应的前提条件，因此该合成方法可以直接获取晶华的产物，反应的温度、时间以及水醇比例等会因素都会对TiO2产物的结构产生重要影响。该方法的实验步骤为：①取2只清洁、干燥的烧杯（250ml），其中一只加入无水乙醇和钛酸四丁酯各100ml，混合后搅拌均匀；另一只添加100ml清水，取16mol/LHNO3对其酸碱度进行调节，当pH值为1时，加热，至70℃。将2只烧杯中的溶液混合，搅拌均匀，对钛酸四丁酯的水解过程进行观察，发现生成白色凝胶，将凝胶置于70℃的干燥箱中，静置30min；②离心分离上述操作中的沉淀，经去离子水洗涤之后，至于干燥箱，收集粉末备用。
1.2.1.2水解沉淀法
该方法的主要原理为：让钛的无机盐机或者有机醇盐在水溶液中通过直接的水解反应，生成TiO2沉淀。使用这种方法获取的TiO2颗粒的粒径、尺寸和结构等，就会受到多种因素的影响，包括水溶液的酸碱度、乙醇和水的比例，水解的温度等。该合成方法的步骤与低温水热合成法基本相同，主要的差别在于，低温水热合成法需要在高温和高压环境下完成，但是水解沉淀法只要在在室靥跫下即可完成。同时，通过改变乙醇和水的比例，还可以得到不同的产物。
1.2.2TiO2纳米晶体悬浮体的稳定性分析
评价悬浮体稳定性的方法有很多，这里我们介绍其中比较简单的一种，即在不同的悬浮体中，加入相同剂量的聚沉剂，然后认真观察体系中光的密度变化，或者透光率的变化。在时间相同的基础上，透光率表现越稳定，变化越小，则表示体系的性能相对稳定。
同时，悬浮体的稳定性还与纳米颗粒的粒径具有密切联系，在绝大多数情况下，纳米颗粒的粒径越大，悬浮体的稳定性越低；反之，纳米颗粒的粒径越小，则悬浮体越稳定，二者呈反比例关系。为了判断不同TiO2纳米晶体悬浮液的稳定性，我们选取3种TiO2纳米晶体，对其粒径进行了比较，具体方法如下：①取3只具塞试管（10ml），然后取0.01g3种存在差异的TiO2纳米晶体，和10ml去离子水混合，均匀混合后，行10min超声分散，然后在室温环境下轻轻震荡20min，上述操作完成后，在其中加入2mlNaCl溶液（0.1mol/L），将试管摇晃均匀，静置30min；②20min后，从步骤1中的3只试管中，从深度相同的位置提取悬浮液，并对其透光率进行检测。将水作为参照物，波长为600纳米，每20min检测1次，再用滴管获取悬浮液时，动作一定要轻柔，不能搅动悬浮液；③根据透光率的检测时间和结果，绘制曲线图，对3种TiO2纳米晶体悬浮液的稳定性进行比较。
2实验教学的效果反馈
实验完成后，对教学效果进行调查，结果发现，学生对这种实验方式产生了浓厚的兴趣。连续2年，化学相关专业对该实验的选做率已经>90%。经过综合性的实验过程训练，不仅提高了学生对纳米材料制备的兴趣，还锻炼了他们的动手操作能力，还提高了学习的效率，一举多得。在实验的总结报告中，学生都发表了自己的看法以及在实验中的心得。有的学生认为：通过该实验了解了纳米TiO2的制备技术和光催化活性，熟悉了热重分析仪、紫外-可见分光光度计、高速离心机等仪器的原理和使用方法，初步了解了科学研究的过程和思维方法。还有的学生则表示，通过实验教学，通过查阅文献学会了纳米TiO2的两种制备方法，以及如何分析材料的吸附性能和光催化性能。对于一些希望能够利用课余时间继续进行相关实验研究的学生，我们积极配合，提供研究条件。希望更多的学生能够通过本实验课程的学习，对无机材料的化学制备技术及性能检测有一个较好的了解。
参考文献：
[1]谢敏，程世博，吴卫兵等.磁性纳米材料合成表征及浓度测定――综合化学实验[J].实验技术与管理，2014，23（11）：52-56.
[2]朱国斌，赵亮，袁海泉等.基于能量转换与存储的新能源材料与器件专业实验课程设置[J].实验技术与管理，2015，10（02）：204-207+211.
纳米技术治疗范文4
【关键词】纳米技术；纳米颗粒；药物输送系统
【文章编号】1004-7484（2014）07-3993-01
纳米技术指的是在1-100 纳米尺度的原子、分子或者大分子所进行的研究与技术的总称，它们能够为许多纳米尺度的现象提供理论基础，并且利用纳米结构来发挥它们特有的性质和功能。近年来，纳米技术在科学的各个领域的应用研究越来越普遍，已经延伸到的科学领域如组织工程、分子影像、药物输送（基因或蛋白多肽的输送）及高通量筛选等等。其中纳米技术在药物输送系统研究领域的应用最引人注目，纳米颗粒的大小及其表面特征使得其在药物制剂的应用中脱颖而出。
1 智能纳米药物输送系统
纳米技术给药物输送系统的发展带来了巨大的影响，其中最引人注目的就是智能药物输送系统（SDDS），也被称作刺激敏感性输送系统。这个概念基于聚合物系统的物化性质在受到环境刺激时迅速改变的特征，这些刺激包括：物理因素（温度，应力，超声，电荷，光等）、化学因素（pH，离子强度等）、生物信号因素（酶类，生物分子）等等[1]。在应用中，可以根据这些刺激设计“开关系统”，SDDS 能够利用“开关系统”进行程序化和可预测的方式释放药物，达到增强疗效并降低系统毒性和副作用。与传统的药物输送系统相比，SDDS 具有更多的优点。传统的药物输送系统以预设的药物释放速率释放药物，不随生理环境的变化而改变药物释放速率。而SDDS 则是一种“按需释放”策略，它允许药物载体在需要的时间内并且在特定的环境刺激下释放出治疗药物，如自调控胰岛素给药系统，它能够根据环境血糖水平的变化来释放胰岛素[2]。SDDS也已经应用于抗肿瘤领域的研究，由于实体瘤具有微酸环境，所以装载抗肿瘤药物的pH敏感的聚合物胶束在肿瘤部位便引发了聚合物胶束的破裂溶解并释放内容物，如包含阿霉素的PEG-b-PHis 胶束能在pH6.8[3， 4]时有效地杀伤耐药性细胞株MCF-7。SDDS 能够显著提高药物在靶部位的浓度，也正是利用这种促进性的靶向能力，才使得该系统以较小的副效应为前提提高生物利用度和疗效成为可能。
2 纳米技术与靶向药物输送系统
靶向药物输送系统（TDDS）利用载体的性质以及肿瘤组织的EPR效应来靶向病灶部位。靶向部位常分为三级，分别依次为靶器官、病灶细胞和具体病变细胞的细胞器，目前对于前两级的研究取得了长足进步，但是第三级水平的研究才刚开始[5-8]。靶向药物输送系统分为被动靶向和主动靶向两种。被动靶向主要是根据药物及载体本身的性质，使得药物靶向载体被体内的单核巨噬细胞摄取（尤其是肝Kupffer 细胞），然后被运送到相应的器官如肝、脾等，如常见的一些靶向制剂有脂质体、微球、纳米囊和纳米球等。与被动靶向不同的是主动靶向药物输送系统，药物载体经过修饰以后变得更加有针对性，就像导弹一样被定向地运送到靶部位。如在载药颗粒表面修饰特定的配体或抗体，能够使得粒子主动靶向具有相应受体和抗原决定簇的细胞。现在研究得较多的主动靶向制剂包括长循环脂质体、免疫脂质体和免疫纳米球等等，可以看出，主动靶向的高针对性减少了一些药物作用的盲目性，可能成为未来靶向制剂的主流。
EPR效应指的是实体瘤的高渗透性和滞留效应，主要是肿瘤细胞在快速生长的过程中，为了维持营养和氧份的供济，释放了各种生长因子如EGF、VEGF等，促使肿瘤血管新生，新生的肿瘤血管内皮细胞的非紧密连接引起血管渗透性增加、平滑肌层缺乏、血管间隙疏松及淋巴回流缺失等原因，从而造成血管对一定粒径范围内的大分子物质、纳米粒等具有高通透性和滞留性。利用肿瘤部位的特殊病理生理结构，我们就可以实现肿瘤组织的被动靶向治疗，目前已经上市的肿瘤被动靶向治疗制剂有阿霉素脂质体（Doxil）、多柔比星脂质体（Daunoxome）、紫杉醇白蛋白纳米粒（Abraxanne）等[9]。肿瘤组织除了被动靶向治疗外，还可以采取主动靶向治疗，主要是利用能与肿瘤细胞特异性高表达的受体相结合的配体如抗体和多肽来修饰纳米药物载体，使其特异性与肿瘤细胞的结合，增加肿瘤细胞对药物的摄取[10， 11]。常见的靶向配体如叶酸或转铁蛋白，药物载体修饰叶酸或转铁蛋白后即可靶向肿瘤细胞表面的叶酸受体或转铁蛋白受体，特异性与肿瘤细胞结合，实现肿瘤主动靶向[12， 13]。
近年来，主动靶向制剂作为脑内药物靶向输送系统受到越来越多科研人员广泛关注，经靶向功能分子修饰后的纳米载体具有脑靶向作用，可作为提高药物脑内浓度的理想的策略。脑毛细血管内皮细胞上表达有多种特异性的受体，主要包括低密度脂蛋白受体（LDLR）、转铁蛋白受体（TfR）和胰岛素受体和胰岛素样生长因子受体（IR&IGFR），通过脑毛细血管内皮细胞上受体介导，将药物输送进入脑组织是脑内药物靶向输送的主要方法。Michaelis等将靶向低密度脂蛋白受体的功能蛋白Apo E共价连接至白蛋白纳米粒，通过小鼠尾静脉注射给药后的药效学研究证明，Apo E修饰的白蛋白纳米粒能显著促进药物输送入脑，明显优于普通白蛋白纳米粒和游离药物[14]。Kreuter等也证实转铁蛋白和具有转铁蛋白受体亲和性的抗体可以通过转铁蛋白受体介导跨过血脑屏障进入脑组织，将制备得到的转铁蛋白和OX26抗体修饰的洛哌丁胺白蛋白纳米粒通过尾静脉注射到ICR小鼠体内后，药效学研究结果表明，特异性配体修饰组镇痛效果明显优于普通无修饰纳米粒组和游离药物组[15]。
综上所述，纳米技术在提供癌症或中枢神经系统疾病新型治疗手段中扮演了重要角色，这些纳米治疗方法对于癌症或中枢神经系统疾病的治疗具有非常大的潜力。
3 展望
对于纳米技术在药物输送系统中的应用预测尚不能十分确定，从现在的研究程度来看是不可估量的。纳米技术应用于药物输送系统研究越来越受到关注，诸多策略已经用于改善药物的靶向输送，但是靶向效率的提高仅仅只是量的提高，尚未达到“质”的飞跃。现阶段纳米技术在改善药物靶向输送的同时，也明显提高其他组织器官对药物的摄取量，容易造成毒副作用。因此，纳米技术应用于改善药物输送如何达到“质”的飞跃，如何提高靶组织病灶区药物浓度并降低其他组织器官的毒副作用，如何设计和制备生物相容性好、安全性好的材料，如何系统全面地评价纳米药物输送系统等都是有待以进一步深入研究的问题。
参考文献
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[12] Qian， Z.M.， et al.， Targeted drug delivery via the transferrin receptor-mediated endocytosis pathway. Pharmacol Rev， 2002. 54（4）： p. 561-87.
纳米技术治疗范文5
军火商麦库伦将一种本来用于治疗癌症的纳米机器人改造成了武器，这些被称为“纳米虫”的纳米机器人一旦接触金属物体，就会利用这些材料进行自我复制，无限增殖，只有操作者发出特别信号才能让它们停止。军方从麦库伦公司里买走了4枚未被激活的“纳米虫”导弹，途中却被来历不明的劫走，并准备用它袭击艾菲尔铁塔！正邪大战一触即发，“纳米虫”蜂拥而出，整个城市的钢铁建筑、桥梁、汽车都被淹没、被吞噬……我们就从“纳米虫”讲起，说说在这部电影中大出风头的纳米技术吧。
微观尺度与“纳米虫”
“纳米”曾经被翻译成“毫微米”，顾名思义，就是1微米的千分之一，1纳米等于十亿分之一米。在0.1～100纳米尺度内加工物质的技术，就被称为纳米技术。许多精密仪器都需要在这个尺度内进行加工。比如导弹上的陀螺转子，如果重心偏离其轴心100纳米，命中时就会偏离目标10千米！所以，纳米技术最初起源于人类精细加工的需要。
影片中的“纳米虫”，正式名称叫“纳米电机系统”。和汽车这样的机器一样，它也由动力系统、执行系统等构成，实为一台微型机器。一台“纳米电机系统”能做的事很少，但几亿台放在一起，就造成了电影里吞食天地一般的后果。
“纳米虫”是金属制造的，它们在吞噬金属后，再用金属来复制更多的自己。那么为什么银幕上的“纳米虫”没有呈现金属光泽，反而像一团绿色的云雾呢？原来，许多金属原子和离子按照金属键结合成金属晶体，形成了金属的基本结构，只有金属晶体才具有金属光泽。而“纳米虫”的直径就和大的晶体差不多，它相当于直接把金属原子和离子拆散制造出的机器，完全打破了微观的晶体结构，所以无法呈现金属光泽。
微观领域的纳米技术
电影中讲到，“纳米虫”原本并非用作攻击武器，而是治疗癌症的纳米机器人。事实上，这也是目前纳米技术的主要研究方向之一。医生做治疗癌症手术的一大难题就是无法将病灶切除干净，留下的癌细胞会再次扩散。纳米机器人只有细胞大小，几千万纳米机器人也装不满一个针管，它们可以进入癌症病人体内，一个个辨认出癌细胞并加以清除。
在纳米这个尺度上，机器制造和运行的规律就完全改变了。生物细胞直径有几百纳米，而原子直径是0.1纳米。所以，纳米技术已经进入了真正的微观领域。
以构成生物身体的细胞为例，它可以从周围环境里摄取物质和能量，转化成自己的一部分，一个细胞就相当于化工厂、零件制造厂、组装厂的总和。如果人类能制造出细胞大小的机器，就能让它们像生物那样，自己从外界转换物质和能量。举一个有趣的例子：人类可以运用劈山填海的力量，制造的机器能超越音速、跨越太阳系，却造不出一只活苍蝇。这是因为，人类制造机器是“从大到小”的过程――对原材料进行切割、加工、拼装、打磨；大自然孕育生命则是“从小到大”的过程――从肉眼看不到的生殖细胞开始，靠加工转换周围环境里的能量和原料，一点点生长。就像影片里的“纳米虫”，它被发射到巴黎后，正是以破坏的形式反映了纳米机器的制造过程。它们就像活的一样，吞噬周围的金属为己所用，进行爆发式的增殖。
目前科学家已经制造出人造骨骼、人造心脏，不过它们都是用“死材料”制造出的“死机器”。如果能制造出有活性的纳米机器人，再用它们拼装成肌肉、骨骼甚至神经元，就等于制造出活的肌体。这也是纳米医疗技术的重要方向。
影片里提到的纳米机器人自我复制技术，目前仍然在研究中。科学家们希望利用这种技术研制出矿冶机器人，把它们撒到矿山，便会自动从矿石中分解出金属。普通冶炼厂需要高温和巨大的容器，这是因为冶炼厂只能从宏观上改变物质形态，而纳米机器人能够在分子水平上直接改变物质。
总之，用纳米技术冶炼原料、制造机器，看上去不再是把机器“造出来”，而是让机器“长出来”。目前，纳米级的机器仍然是精密仪器，需要使用光刻机这类昂贵的设备才能制造。一旦纳米机器可以自己“长”出来，成本就会大大下降了。
History and Future
纳米技术治疗范文6
所谓的微乳液，就是通过将两种互不相溶的液体形成的吉布斯自由能最小、状体均匀并且稳定，各向同性、粒径大小为l～100纳米、外观透明或半透明的分散体系，而制备该微乳液的技术也称为微乳化技术。自从上个世纪末以来，人们加大对微乳理论和应用的研究，并将微乳化技术已应用于纳米颗粒、微胶囊和纳米胶囊的制备。采用纳米技术，将微胶囊制备成具有粒径大小在10～1000纳米尺寸的新型材料。由于纳米胶囊颗粒微小，形成胶体溶液，易于分散和悬浮在水中，并形成清澈透明的液体，从而使所载的药物或食品功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织，进而有利于提高疗效的目的，增加药品生产效率。在食品包装行业，纳米技术的应用最为普遍，并且该技术能给人们带来极大的利益。因为，在包装材料过程中，只需加入一定的纳米微粒就能够有效地增加包装材料的抗菌性能与密封效果，从而更好地为食品包装提高质量安全保障。同时，在冰箱制造行业也能看到纳米技术的应用情况，通过纳米技术能够有效地生产出一些抗菌性的冰箱，从而满足人们日常生活需求。此外，由于纳米材料的尺寸微小(纳米级别)，并体现出特殊的功能，在食品包装过程中加入一定的纳米微粒有利于改变对现有包装材料的性能，从而进一步保证食品的安全。甚至已有不少人研究纳米技术在玻璃和陶瓷容器等领域的应用，通过加入纳米颗粒，可以有效地增加了脆性材料的韧性与强度，还可以有效地吸收紫外线防止塑料包装由于时间过长而出现老化、变质等现象，进而增加食品包装的使用寿命，促进食品包装行业的发展。
2.纳米技术在超细微粒和纳米粒子制备中的应用
在当今的高新技术研究领域中，超细微粒尤其是纳米粒子已经成为人们研究的热门方向，并是当今急需加大研究投入的领域。经过超细化处理后的物质，粒子之间的接触面积增大，比表面积也大大增加，界面能显著提高，表面能会发生巨大变化，从而显现出独特的物理与化学性能。通常情况下，制备超细粒子的方法为超细碾磨法，例如市场上比较普遍的具有强抗氧化性的超细绿茶粉与具有强结合水能力的超细面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人体的吸收消化，约1000纳米的超细绿茶粉呈现出较好的营养消化和吸收率，其营养价值大大超出普通的绿茶粉。又近年来迅速发展起来的新技术——超临界流体制备超细微粒技术，也属于纳米技术制备超细粒子的范畴，该技术可以较准确地控制结晶过程，对粒子尺寸进行精确的控制，从而生产出的超细微粒粒径小且粒度分布均匀，该技术在医疗药物制造行业较为普遍，具有诱人的应用前景。
3.纳米技术在食品检测中的应用
随着计算机技术的飞速发展，使得纳米传感器技术也得到了惊人的发展，并已在食品安全监测中得到广泛的应用。所谓纳米生物传感器技术，采用选择性结合靶分子的生物探针，对食品进行安全监测的技术。因为，纳米材料本身就是非常敏感，对于不均匀的生物与化学物质反应灵敏，将纳米技术与生物学、计算机技术、电子材料相结合，可以制备新型的传感器件，并提高食品安全监测效率。例如与生物芯片等技术结合，可以使分子检测更加简便、高效的纳米生物传感器。近年来，人们通过纳米生物传感器技术可以实现对食品安全、临床诊断与治疗的快速、有效、灵敏地检测。例如，在传统的检测领域，尤其是监测微量细菌时需要扩增或富集样本中的目标菌，从而无形中增加监测步骤，同时过程繁琐而费时费力，然而，利用纳米技术与表面等离子体共振、石英晶体微天平等研制而成的纳米生物传感器，不仅能够大大减少检测所需的时间，还可以提高检测的灵敏度，进而提高监测效率与精确度。
4.结语
