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纳米医学论文精选(九篇)

纳米医学论文

第1篇:纳米医学论文范文

关键词:纳米,中医药,经济,技术

引言:通过现在的问题反映,首先提出一些纳米技术的需求,再而阐述了纳米中医药的现状接着提出纳米中药化的好处和现在存在的一些问题,通过笔者的分析,一步一步的摄入了纳米技术在当前中国的国情来说要发展,提出一些相对的解决方法。引入纳米技术是社会的要求。最后说明自己的观点(总结)。

随着经济的发展,环境问题变得越来越严重。从而导致发病率变得越来越高。如果还是单靠过去的一味中药很难把病情完全治好。加上现在环境问题的特为严重和社会的需求量增多。很多中药材都是靠人工培育,但人工培育的功效始终比不上天然的。虽然实行了中医药的政策,解决了老百姓的看病难,看病贵的问题。但始终是不能从根本解决问题。加上纳米技术的进一步发展,因此将纳米技术融入中医药是社会的要求,社会的主流。纳米技术使中医药的药效得到更好的发挥。

那先由我们看看纳米中医药的发展

纳米中药制备技术的研究现状

医学上的发展就目前来说,提出最多的是中西合作和中医药现代化,但我们在中医药的现状中发现很多问题,例如上面所提的民生问题,为此我们要想一下有没有更好的方案解决目前的问题,随着经济的发展我,我国的纳米技术已达到一定的程度,并取得一定的成效,为使中药面向世界,并形成医学科新的经济增长点,应将现代的高新技术引入到中药制剂之中。随着科学技术的飞速发展,中药的现代化生产已成为现实。纳米技术的出现使得超微粉碎成为全世界各个生产领域的先进技术,日益显现出它强大的生命力和蕴藏的无穷财富。对于中国的国药—中草药尤为如此。可以说中药超微粉碎是中药的一次飞跃性革命。如果中国能胜利的打完这场“革命”,在医学生又是一个新的焦点。纳米技术是如何引进中医药中呢?首先注意的是纳米粒制备的关键是控制粒子的粒径大小和获得较窄且均匀的粒度分布,减小或消除粒子团聚现象,保证用药有效、安全和稳定。

根据目前的科技情况。纳米药物粒子的制备技术可以分为三类,机械粉碎法、物理分散法和化学合成法。通过宏观到微观的转型,实现了微观世界的并且是医学界的狂飙式发展。

中医药的理论基于对宏观的自然界,而纳米技术科研研究则是微观技术,现在把宏观与微观技术的有机组合能不能在医学上形成一们崭新的“宏微”中医理论学科呢?至于宏观中医药大家对它有了一定的了解,现在我只是对微观进行阐述。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术的引入是医学微观化,一方面由于纳米技术的引入为携带提供了一定的方便,以前,无论什么看一次病总要大袋小袋的提着,这只是对病者,如果像医院或一些医护机构,当他们想购买大量药物时不是很麻烦。引入纳米技术在这里就起了相当重要的作用,比如运输大量的药物,现在只须小盒便能搞定;另一方面,害怕吃药吗?害怕打针吗?不用怕,纳米技术中药话可以帮助你,把纳米级药物制成药膏然后贴于患处,可以通过皮肤直接接受不需要注射。由于纳米技术是对药物的微观化,比如将药物磨成粉状,加大了与病菌的接触面积,例如中药超细后的产品除用于散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂、中药口服散剂、胶囊剂、微囊外,把药物微化,这样可以提高药物在体内的生物利用度。增强中药的疗效,再者,纳米技术在中药加工方面的应用能保持中药原有成分的基础,使药效充分析出。另外,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。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。纳米中药化不知那些好处,据了解,纳米中药化将药物加工成纳米级的微细粒子,病人服药时,首先减轻病人的痛苦,有些病人怕吃药,如果制成了粒子状,病人一般是比较易接受,药物的真对性特别的强,药物就可能针对性地直达病灶,激活中药细胞活性成分,直接攻击病毒、细菌、重金属、毒质,细胞壁或细胞膜等障碍将不复存在,这样中药疗效可大大速率,尽快的减轻病人的痛苦,如治疗消化道疾病的药品“思密达”经纳米化处理后其药效提高了3倍。中药药效的加大、加快,使中药可与西药相媲美,为今后中药的发展创造了条件。使中药具有新的功能将中药加工至纳米尺寸之后,其细胞内原有不能被释放出来的某些活性成分由于破壁而被释放出来,有可能使纳米中药具有新的功能。此外,由于其给药途径,药物吸收方式等的改变,可能在药代动力学、药效学、药理学、药物化学等方面产生新的作用。并且中药有没有西药那样很多副作用,发展纳米中医药看来是必然的事了。特别的,一些科学家预言:由于纳米微粒的尺度一般比生物体内的细胞、红血球小得多,所以,有可能把含有计算机功能、人机对话功能和有自身复杂能力的纳米机器人送入体内而又不严重干扰细胞的正常生理过程。通过体外控制操作,获取体内多种生化反应的连续的动态信息,从而破解中药复杂的作用机制。

纳米中医药也存在一定的问题,那是值得我们深虑:

1.成分的混乱;由于纳米中药化加大了药的效用,但同时也是所需药的成分难以把握,例如你本来是需要的是5两A药材6两B药材4两C药材,但当你纳米化时,你会使药用发生了变化,使得吸收的药的分量不同,可能导致A多了或少了。纳米技术中药化使得生物利用度、溶出度较低等得以纠正,疗效得以增强。这种改变性质的作用使得传统中药所含的有效成分及其药效变得面目全非。严重的会造成安全隐患。为此对研究和发展纳米中药化造成了巨大的压力。

2.由于纳米技术是一种微观的世界,如果科学家对药物不是有充分的了解,当实行微观处理时可能会导致一些药物的分量不够或减少了别的分量,另外,需要谨慎地掌握纳米粒度与相关中药所含有效成分分子组成和分子量的关系,以防为获得纳米微粒而损坏了药物的有效成分。纳米级的研究并不像宏观的研究那么简单,如果一些技术错误了,结果可能要重做。

3.纳米中药因其粒度超细,表面效应和量子效应显著增加,使得药物的有效成分获得了高能级的氧化或还原潜力,从而影响药物稳定性,增加了保质和储存的困难。

4.加大了鉴别的难度,即超细状态下的中药是否还具有普通粉碎时所有的显微特征?如果原有的显微特征发生了改变,则又应建立何种更精细的鉴别方法?这是个重大的问题,对于纳米级的研究,考的是先进的技术。

5.纳米尺度的物质存在着生物安全性威胁问题,如果不能够有效地防止纳米尺度物质的接触或者摄入,可能会引起多系统的复杂病变。

所谓万物都有双面性,纳米中医药的引入一定上给我们带来了很多好处,但也有一些负面的影响,综合中国现在的情况,许多专家都认为发展纳米中医药是利大于弊。那就根据我国的国情出发,如何将纳米技术中医药引入。何如加大对纳米技术中医药的发展呢?

1.由于各级的懒散性比较强,如果国家不统一制定完全的行业技术标准,可能会导致某些地方的药用不高或某些地方的纳米中药技术只是一个梦想。如果国家有了一定的机构管理,一定的技术标准,那样可以使纳米药物统一化,安全化。所以国家应成立你执迷中医药的研究中心,一方面集中科研相关的技术连接,另一方面可以组织协调科研机构,高校试验室以及产业界的公共参与,进行重点攻关。

2.国家政府必须认真重视纳米医药的发展,毕竟市场是一个充满“利润”式的社会,很多时候,如果国家不重视药物的安全管理,可能不导致药物市场混乱,同时国家有必要组织一定实力和特色的中药类高校与纳米研究机构进行强强联合,通过集大家之智慧来进行纳米中医药化。这就是国家要加强宏观调控对纳米药物的管理。

3.由于纳米中药化是刚刚引进来的一个新学科,很多方面还没有完善,特别是纳米对技术的要求高,所以国家应增加国内纳米重要的博士研究站,在较高会议上培养和吸引综合性的科研人才投身到这个领域中去

4.加强国内研究基地的建设。改善基础设施条件,增加专项的投入,并重视知识产权的保护,加大纳米中医药的财政支出,因为外国对这方面有了一定的认识,由于他们的技术含量高,纳米技术早就名噪一时,所以,国家可以加大中外的合作,另外还有派人到外国学习先进的技术,通过只是的交流,国与国的合作,进一步提高中医药的纳米技术的发展。

总结:纳米技术是2l世纪最具发展前景的领域之一,它给中医药的现代化提供了新的思路和方法。通过对比中国的利弊,实行纳米中药化的转型不但可以促进经济的发展和提供取药的方面,在历史上也是一次伟大的改革,在一定的程度上提高了医学家纳米中医药的定位,而且在国外也是中医的地位提得更高。科学技术的迅猛发展,中医药也逐步走向世界,面临着前所未有的机遇和巨大的发展空间—纳米技术中药化,然而,基于其独特的理论体系,现代科学技术尚难与之有机地结合起来,这也成为阻碍中医药发展的最主要因素。随着纳米技术在中药研究开发领域的一些应用基础研究上获得突破,它必将极大地促进中药现代化的进程。在中医理论的指导下,中药纳米化技术作为实现中药现代化的关键技术,必将推动我国的中药尽可能快地走向国际市场。

参考文献:

1杨祥良基于纳米技术的中药基础问题研究[J].华中理工大学学报,20一104—105

2赵宗江,胡会欣,张新雪.中药归经理论现代化研究[J].北京中医药大学学报,2002年25

3.徐辉碧,杨祥良,谢长生,等.纳米技术在中药研究中的应用[J].中国药科大学学报,2001年32

第2篇:纳米医学论文范文

凯里学院 贵州省凯里市 556000

【摘 要】随着纳米技术的应用与发展,人们对微观世界的认知更加清晰;而医学领域纳米技术的运用,给人类战胜疾病提供了更加有力的武器。本文将结合当前纳米技术应用与发展现状,对纳米技术在医学领域诊断、治疗及医学材料中的运用进行具体探究。

关键词 医学领域;纳米技术;医学诊断;临床治疗;生物材料

当前,纳米技术已在我国医学领域广泛应用,它是将纳米技术与医药技术相结合,运用日益成熟的纳米技术理论与应用方法,对医学技术、临床治疗方法等加以综合研究。随着纳米医学的不断深入,一些纳米药物制剂也被研发出来并投入医疗市场。将纳米技术与医学技术相结合,夯实了临床诊断与治疗的基础,促进我国医学研究又上一个新水平。

1 纳米技术在医学诊断中的应用

1.1 病理诊断

目前,在临床病理诊断中,免疫组织化学虽然发挥了一定作用,但是在定量诊断方面仍存在不足。如果引入纳米级粒子,则既能定性检测又能定量检测,适应性良好,可提高诊断的敏感性,也减少了处理标本的繁琐过程,诊断结果更快捷、更准确。

1.2 癌症诊断

纳米技术应用于恶性肿瘤的早期诊断,便于癌症的早发现、早治疗。当恶性肿瘤仅有约4 个细胞大小时,利用纳米微型温度计就能够检测到人体内部的癌变温度,筛选正常细胞和已经癌变的细胞,诊断后可利用高温将细胞杀死[1]。再如,中国医科大学研制并使用了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体,能够检测到3mm 以下直径的肝脏肿瘤,有效避免病情恶化。

1.3 血液异常识别

利用纳米技术进入血流中进行探测,能够及时发现细菌、病毒等,以此诊断传染性疾病并及早治疗。例如,在电场的作用下,细胞芯片能够实现自动寻址,精准定位蛋白质亚细胞,便于人体基因功能研究。

2 纳米技术在医学治疗中的应用

2.1 药物治疗

纳米技术在医学药物治疗中的应用较为普遍和广泛,其主要具备如下优势和作用:其一,有利于药物的快速吸收,能够提高诊治效果。纳米转释方法应用于药物中,由于适用的表面积较大,因此加快了药物的溶解,更利于药物吸收;再加上纳米粒径的药物能够较快穿透组织的间隙,分布范围更广,增强了药物利用效率;其二,利用纳米技术进行控制与释放,如应用于纳米胶囊中,可更好地保证药物作用时间,增大药物效果,同时也能减少患者对药物的摄入量,降低副作用及不良反应发生率,同时纳米技术对提高药物稳定性也具有良好作用;其三,药物定向释放。将药物传递到人体内指定的部位,精准定位治疗,是纳米技术应用于医学领域的主要方面之一[2]。通过靶向用药方式,将药物作用于人体某一部位,以提高治疗效果、降低不良反应。如目前使用靶向药较多应用于肝脏、卵巢、心脏等部位;其四,采用全新给药途径,如临床使用多肽类药物较多、效果良好,但是这种药物成分极易被蛋白水解酶降解,而采用纳米技术,则避免了此类问题。

2.2 基因治疗

纳米技术在基因疾病方面的治疗,是纳米生物技术的一大亮点,其中包含了基因改性与基因仿生两大方面。在基因改性方面的应用,主要作用在显微镜获取的蛋白质、核算分子等图像中,在微小的环境中,利用纳米技术实现了碱基序列的重新排列,改变了DNA 分子变构;同时,有关DNA纳米仿生制造的应用,主要利用了DNA 在复制过程中会遵循碱基互补法则这一特性,再加上遗传信息的多样性,对单个原子和分子进行操作,创造出与人体生命功能类似的纳米有机- 无机复合机器。

2.3 纳米机器人

诺贝尔奖得主理查德·费曼最先提出将微型机器人应用于医疗领域,即纳米机器人。按照医生事先制定好的运作程序,通过血管将纳米机器人注入患者体内,可以将血液中含有的氧气、葡萄糖等转化为能量,清除动脉中的脂类沉积物,清理血管,杀死细菌和癌细胞,同时也可反映人体内病变情况。另外,人体器官修复也可应用纳米机器人技术,对基因进行装配,清除有害的DNA 基因,置入正常的DNA 基因,或者修复大脑及人体脏器的冻伤,在低温环境下使人复活;经纽约大学研制使用的纳米机器人,设计了两个使用DNA 制作的手臂,可以在指定的位置旋转,适用范围更广、更灵活[3]。

3 纳米技术在医学材料中的应用

3.1 人工血红细胞

纳米材料制成人工血红细胞主要应用于肺功能损伤、贫血、人工呼吸等治疗中,在约1000 个大气压的条件下,将高压氧充入100mm 内径的球体中,让氧气在球中释放浓度,此时充当人体天然红细胞的作用,且输送氧能力优于人体红细胞,能够有效维持生物炭的活性。

3.2 介入性治疗

当纳米微粒子材料与人体或者动物体内的物质产生反应时,就会发光。利用这一原理,将光导纤维深入到人体血管中,利用光谱分析物质的特征、性质等要素,这种方法多用于检测人体的血糖值,用于糖尿病的临床诊断与治疗。

3.3 医用敷料

在医用敷料中选用纳米级银粒子,主要利用其选择性与吸附性良好的特征,能够穿透人体内的细菌细胞壁,对细胞内特殊结构加以改变,破坏酶活性。一旦纳米银粒子遇到水分,其中粒子将更快地析出,扩散到四周,效果更加明显。因此,即使在湿润的环境中,该种材料仍能够起到抗菌、抗感染的作用。

总之,纳米技术的应用给人类生存与发展带来积极影响,目前已在医药、生物等诸多领域采用,未来人们战胜各种疾病的美好愿望将得以实现,各种疑难杂症将迎刃而解。因此,加快对纳米技术的研究,客观分析利弊两方面,改进不利因素,发挥有利优势,实现纳米技术在医学领域的全面应用,具有重要意义。

参考文献

[1] 张晓玲. 纳米材料和纳米技术在生物医学中的应用[J]. 职业技术,2013(02).

第3篇:纳米医学论文范文

“船舱”里装载的货物,是可杀死癌细胞的药物。前方的血管壁上隐约可见一些孔洞,目的地越来越近了。癌细胞在人体内疯狂增长、吞噬,其过快的速度造成的麻烦是:癌细胞附着的血管壁留下了很多纳米尺度的漏洞。

“舰队”到达孔洞位置时,“小船”在血压的推动下,纷纷穿过血管壁进入肿瘤组织的内部。癌细胞表面生长着许多“触手”,它们一旦碰到船上伸出的“把手”,就会牢牢握住,并将一条条小船拖进癌细胞内。此后,小船会启动自毁程序,释放出装载药物,攻击癌细胞。

这种将纳米技术应用到医学和临床的研究,被称为纳米医学。上述“场景不是想象,抗肿瘤纳米药物已经应用于临床”。中国科学院国家纳米科学中心梁兴杰研究员告诉《财经》记者。

他的研究团队刚在著名期刊《纳米快报》发表了一项研究成果,他们在纳米胶束表面衔接上一种新型短肽分子——即“小船上的把手”,从而使载带药物的纳米胶束具有追踪肿瘤的功能,有效增强了药物对癌细胞的杀伤效果。 纳米制导系统

长期以来,科学家一直进行着征服癌症的努力。根据世界卫生组织(WHO)的统计数据,全球每年约有1300万新增癌症患者。在中国,每分钟就有6人被确诊为癌症,癌症已经成为第一死因。

目前,医生们抓在手里的王牌并不少——多种具有抗癌作用的药物被研发出来。然而最让他们头痛的是,这些药物大部分都具有细胞毒性,在杀死癌细胞的同时,会破坏正常细胞。就好像“地毯式轰炸”,好坏细胞通杀。

那么,有没有可能对癌细胞进行“精确制导”打击?这是医药界的一大研究热点——靶向给药。靶向药物可以选择性地作用于癌细胞,且对人体正常的组织和器官影响较小。此时,纳米技术成为推动靶向药物发展的重要动力。

化疗是常用的癌症治疗手段之一。化疗药物与给药系统之间的配合,恰似弹药和枪炮的关系,仅有弹药是不够的,还需要相应的给药系统将有效成分准确打到目标上。

临床中使用的化疗药物很多为小分子,当以肌肉注射或静脉点滴的方式进入血管后,会有部分药物分子从血管内皮细胞衔接处的缝隙钻出,损害正常的细胞和组织。而采用纳米技术的载药微粒比单结的药物分子大,直径可控制在几十至几百纳米之间,这些纳米颗粒难以穿越正常的血管壁,但在癌变部位遍布孔洞的血管壁上,却能畅行无阻,最终聚集于癌变部位,称之为被动靶向。

与之相对的,是主动靶向。在细胞膜的表面生长有许多被称为“受体”的蛋白质,它们能选择性地与某些化学物质相结合,引发细胞的生理效应。癌细胞的表面会有一些特殊的受体。梁兴杰团队选定了名为“NRP1”的受体作为靶子。它在正常细胞上低表达,很少存在并发挥生物活性,但在一些恶性程度较高的癌症中高表达,例如非激素依赖型乳腺癌。

在上述研究中,梁兴杰团队把相应材料制成直径只有十几纳米的中空胶束,然后,将广谱抗癌药阿霉素包裹进去,并在胶束外壳上连接一种新型短肽分子,作为靶向分子,即“把手”。这些加装了靶向分子的药物微粒表现出了非凡的癌细胞杀伤力;动物实验也证明,此靶向胶束可以有效地在肿瘤部位富集,增强了药物在肿瘤组织中的渗透。

纳米药物输运系统的拿手好戏不仅是主动和被动靶向,还有对环境的响应也很有用。研究中所使用的胶束在酸性环境下会崩解,从而释放出药物。

在癌细胞迅速增殖中,会产生大量酸性物质,形成一个弱酸性的微环境;而正常细胞的酸碱度为中性,因此,即使很少部分的纳米胶束进入正常细胞,也不易崩解,释放的效果自然也大打折扣。不单是酸碱度,在设计纳米药物载体的时候,特定的酶、光照、磁性等条件,都可以成为控制药物释放的按钮。

与一般的纳米技术不同,纳米医学的尺度并未限于1纳米-100纳米的范围,而可放宽到1000纳米,在此范围内,药物微粒仍能呈现被动靶向的能力。

上述论文的作者之一、国家纳米科学中心博士生柳娟告诉《财经》记者,这种靶向加可控或智能药物输送体系适用于几乎所有的传统抗癌药物。不过,“针对不同的癌症,需要选择相应的靶向分子,因此还需要走很长的路”。

除了梁兴杰团队锁定的小分子化合物类,大分子单克隆抗体类也是科学家属意的一个研究方向。但有碍于这类药物制备技术非常复杂,费时费工,导致价格昂贵,市场单支售价均在几千元。梁兴杰分析称,两者施用后效果相差不多。从性价比看,使用纳米载体的小分子药物更高。

目前,国际上已经进入临床的纳米药物有脂质体阿霉素、白蛋白紫杉醇。在纳米载体研究领域,聚合物纳米粒、纳米胶束、纳米乳等是研发的热点。近几年,已有两家国内药企的脂质体阿霉素进入临床使用阶段。不过,整体看,此类药物还是品种单一,价格也比较昂贵,且由于此类药物基本没有纳入医保,受益患者十分有限。

可见在靶向功能上,纳米药物载体所打出的组合拳法,使其成为癌症治疗中独一无二的材料,但如何把众多的上游研发的抗癌药物都用好,还有赖于纳米技术进一步的发展。 谨慎的投资

抗肿瘤药物仅是纳米技术与医药结合的最活跃领域之一。国际著名学术期刊《自然》杂志曾针对全球从事纳米医学的公司进行过一项调查,表明在更广泛的医药和医疗设备产业,纳米技术已生根发芽。

不过,由于纳米技术的特点是改善现有产品功能、增加其竞争力,几乎不可能精细测算纳米技术给产品带来的附加值,因此,业界在测算纳米技术的产值时,是核算那些采用纳米技术的产品的总销售额。

调查显示,2011年纳米抗癌药物市场产值为280亿美元,2016年预期会达到467亿美元,年复合增长率达10.8%。《纳米医学》的主编拉乔斯·巴洛格曾经预言:纳米医药不仅会变革传统的临床诊断和治疗模式,还将极大改变医药研发和商业化的路径。

从传统角度看,大型企业开发一种新药动辄需要投入10亿美元,与之相比,纳米材料的应用就极具说服力。纳米医学的开发成本和风险相对较低,因为它只需考虑如何搭载已有药物,这也是吸引梁兴杰的地方。

正因为船小好调头,如今纳米医学的商业化在很大程度上是由中小企业所带动。然而,这也形成了一个悖论:药物本身和医疗设备需要高昂的开发成本,如果得不到来自大型企业的支持,中小企业将产品推向市场的机会不大。

然而,大型制药公司在纳米医学领域的投资比较谨慎,这是纳米医学产业化最大的绊脚石。《自然》曾对纳米医学领域的创业者和药企研发经理做过一项调查,结果显示,双方都认同大型药企尚未在自身的经营战略中,给纳米技术以特别重视。同时,一些掌握纳米医学产品的初创企业发现,很难说服制药公司与他们合作,或者许可使用其技术。

原因是尽管增长迅速,但与全球药品和医疗器械市场的总产值相比,现在纳米医学只能算是一个微小的商机。在大多数情况下,它仅构成一种医疗产品的功能组件。

随着全球范围内越来越多的纳米医学研究转化为商业化成果,发达国家的政府机构都在资助相关研究。美国是其中的领跑者,2004年,宣布启动“肿瘤纳米技术”,成立了“肿瘤纳米技术联合会”;2005年,美国国立卫生研究院(NIH)出资建立了八个专门从事肿瘤纳米医学研究的纳米中心。

在中国,纳米医学的最大投资者也是政府。研究力量集中于中科院、军事医学科学院和部分高校。北京是国内纳米科研的重镇,集中了全国三分之一的纳米科技资源,每年承担国家近一半的专项项目,数与申请专利数占国内总数的近一半。2012年,北京首家纳米科技产业园成立,希望将本区研发的优势转化为产值。

不过,随着研究的推进,研究者们也有一个担忧:纳米材料对人体的安全性有不确定性。在欧美进行的一项长达20多年的流行病学研究表明:人的发病率和死亡率与他们所生活环境中大气颗粒物的浓度和尺寸密切相关。死亡率增加是由剂量非常低的细颗粒物引起的。科学家们推测,大气颗粒物中小于100纳米的超细颗粒物具有特殊生物机制,并起到关键作用:它们在肺组织中的沉积效率很高;另一种推测是,小于100纳米的超细颗粒物可能直接作用于心脏,导致心血管疾病。

因此,在纳米医学中所用到的纳米材料,需要经过严格的从体外到体内、从药理到毒理的试验。这点梁兴杰深有感触,他们在设计纳米载体和靶向分子时,尽量选用经过美国食品和药品管理局(FDA)批准的材料,不过,由于在将两者拼接时,需要引入新的化学基团作为粘结剂,所以要想将这一新的给药系统推广至临床,必须重新申请临床批件,然后进行临床实验。“这个过程要好几年时间,手续很繁琐。”梁兴杰说。

第4篇:纳米医学论文范文

1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以发表和推进本国纳米科技的发展。目前,世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

(1)发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后,日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前,已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

(2)新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。

(3)发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技发表协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行发表与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

2、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮,现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家,都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金,而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称,在过去10年里,世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明,全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内,联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元,2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是,根据《21世纪纳米技术研究开发法》,在2005~2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元,而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究,近年来纳米科技投入迅速增长,从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元,而2004年还将增长20%。

在欧洲,根据第六个框架计划,欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元,有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计,欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国,甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右;另外,地方政府也将支出2.4亿~3.6亿美元。中国台湾计划从2002~2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元,每年稳中有增,平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元,而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言,欧盟25国为2.4欧元,美国为3.7欧元,日本为6.2欧元。按照计划,美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元,日本2004年增加到8欧元,因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是:欧盟为0.01%,美国为0.01%,日本为0.02%。

另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称,很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元,占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元,占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元,占17%。由于投资的快速增长,纳米技术的创新时代必将到来。

3、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言,美国虽具有一定的优势,但现在尚无确定的赢家和输家。

(1)在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果,2000—2002年,共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长,且增长幅度较大,2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文,美国以较大的优势领先于其他国家,3年累计论文数超过10000篇,几乎占全部论文产出的30%。日本(12.76%)、德国(11.28%)、中国(10.64%)和法国(7.89%)位居其后,它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇,是纳米研究最活跃的国家,也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出,2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点,到2002年已经超过德国,位居世界第三位,与日本接近。

在上述5国之后,英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多,各国3年累计论文总数都超过了1000篇,且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外,如果欧盟各国作为一个整体,其论文量则超过36%,高于美国的29.46%。(2)在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计:美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国(1454项),其次是日本(368项)和德国(118项)。由于专利数据来源美国专利商标局,所以美国的专利数量非常多,所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多,所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大,在论文数最多的20个国家和地区中,专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明,很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力,但比较侧重于基础研究,而实用化能力较弱。

(3)就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用,目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面,纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断,而且,已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年,美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》,目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合,实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标;利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门,这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用,还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果,未来5~10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点,纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究,期望突破传统的极限,让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒,并按照一定规则排列这些颗粒,使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面,目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大,某些方面处于世界领先水平,但尚未脱离基础和应用研究阶段,距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上,日本最重视的是应用研究,尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外,日本开发出多种不同结构的纳米材料,如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上,日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法,同时积极开发新的制造技术,特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1/10,两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高,并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置,能应用于纳米领域,在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路,是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地,如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机,解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过,这些研究大都处于探索阶段,成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力,特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多,主要以金属和无机非金属纳米材料为主,约占80%,高分子和化学合成材料也是一个重要方面,而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

4、纳米技术产业化步伐加快

目前,纳米技术产业化尚处于初期阶段,但展示了巨大的商业前景。据统计:2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元,2010年将达到14400亿美元。为此,各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化,都在加紧采取措施,促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为,美国大公司自身的纳米技术基础研究不足,导致美国在该领域的开发应用缺乏动力,因此,尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心,希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”,以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项:一是进行纳米技术基础研究;二是与大企业合作,使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面,其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破,并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大,其目的是共享信息,促进联系,加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合,不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”,以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程;东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所,试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台,推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出:建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战,把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域,生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品,同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。

第5篇:纳米医学论文范文

【关键词】纳米技术 电子技术 未来展望

纳米技术在近几年中接连取得一系列的突破诸如碳纳米管的出现,纳米制造工艺的进步等等。纳米技术成为一个国家科技竞争力中非常重要的一个方面,其未来发展前景十分广阔。随着纳米技术的不断发展,纳米电子技术研究也渐渐取得突破。纳米电子技术成为国家信息技术发展那壮大疾驰在世界前列的根本推动力。也成为保持世界电子技术快速发展并使摩尔继续延续的重要影响因素。本文就当前纳米电子技术发展现状以及未来纳米技术可能的发展方向做出思考并提出相关刍议。

1 纳米电子技术发展现状

1.1 纳米电子技术优点及地位

传统硅基电子元件技术将很快面临其发展瓶颈,电子元件技术若想获得进一步发展必须对现有技术进行突破,微电子理念作为主流电子发展理念结合当前信息技术实现原理对未来电子元件技术实现必将以纳米电子技术为主要突破口,换言之,纳米电子技术是未来电子元件技术的必然发展趋势,是国家信息技术发展的必然选择,在国家科技发展中占有十分重要的发展地位。纳米电子技术有着许多优点,例如纳米电子元件体积非常小,集成度极高,运算速度以及处理速度非常快同时有着极小的耗能更低的散热。无论在制造领域,信息领域还是军事应用,纳米电子技术都⒂凶攀分广阔的应用。纳米电子技术凭借以上优点将能够实现许多的未被实现的技术诸如量子运算,更大的存储技术,VR技术,增强现实技术等等。可预见的,纳米电子技术应用将在信息领域实现革命性突破。

1.2 纳米电子技术现阶段成果

在现阶段,纳米电子技术主要还是以实现纳米电子元件以及各种纳米电子材料为主。

1.2.1 纳米电子材料

纳米电子材料研究在现阶段取得了很多成果包括纳米硅薄膜、纳米硅材料以及纳米半导体材料等等。现阶段对于硅基材料的更种应用还在进行,纳米硅材料的出现符合现阶段人们对于电子技术发展的需求,纳米硅材料应用有许多好处,运用纳米硅材料能制造出集成度更高,运行更稳定,能耗更低,效率更优的电子板以及处理器芯片。能够有效降低高性能计算机的生产成本。纳米硅材料相较于一般材料有着明显的技术优势,其在生活中的应用能够为人们带来更意料之外的便捷。

1.2.2 纳米电子元件出现

电子元件的发展一直都在努力实现在单位面积上实现更多电路的集成,所以,在之前的发展中电子元件经历了集成元件发展,大规模集成元件,超大规模集成元件三个历史发展。最终相关电子设备由一整个房屋大小微缩到如今的桌面大小。电子元件发展进步有着很重要的意义。基于集成电路的发展进步融合纳米技术便出现了纳米电子元件。

1.2.3 纳米电子技术现实应用

随着纳米电子材料发展以及高度集成的纳米电子元件出现,纳米电子技术开始真正的运用于医学军事等领域中。在医学领域中,纳米传感器使得现代医学细微部位研究取得突破,进一步的对人体生化反应中各种化学信息以及电化学信息进行展示。另外,纳米电子技术应用高级医疗设备制造出现了一大批如螺旋CT和MRI等高科技医疗设备的问世。纳米技术在医学其他领域也有着十分广泛的运用,这些都大大推动了医学行业的发展。

军事领域的应用更为普遍,专家预测未来的战争就是信息化的战争,掌握信息多的一方就能够获得绝对的主动,纳米电子技术推动了军事化信息战的发展。不仅如此,纳米技术应用与武器制造进而出现制导更精确的导弹,各种微型飞行器,纳米装备等等。军事领域获得快速发展。

2 纳米电子技术未来发展展望

其实在目前,世界主要国家都已经加强对纳米电子技术的重视程度并积极进行着各种各样的推动纳米电子技术发展的计划。诸如美国的国家纳米计划,欧盟的框架计划等等。其中主要针对的方向是纳米电子学发展,纳米信息处理和纳米储存技术等。通过对世界主要国家纳米电子技术计划的分析能够看出未来主流纳米电子技术发展方向为纳米信息系统以及纳米电子学两个方面。具体方向将主要集中在新型电子元件开发制造,石墨烯材料研究应用,碳纳米管研究应用等等。

通过不断的开发制造新的纳米电子元件进而推动未来纳米级计算机技术出现。在未来,能够通过纳米电子技术实现量子晶体管技术,进而推动量子超级计算机出现为世界科技进步做出卓越贡献。

石墨烯以及碳纳米管应用于新一代的半导体材料中,新一代半导体材料将对未来的移动设备进步,未来虚拟现实技术发展,未来增强现实技术发展等等带来坚实的基础。

再进一步的畅想,纳米电子技术能够方便的用于人体,结合网络技术能够实现人体与网络的互联互动,人体的各种数据诸如身份信息,健康信息等等都能得到实时监控遇保护对人们的生活方式进行改变。纳米电子技术的不断突破还将会为太空电梯,海底隧道技术等等高精尖技术的发展带来推动。

3 结语

纳米技术在当前发展迅速并且影响深远,抓住机遇,集中优势力量,进一步加强纳米电子基础研究和相关应用研究,抢占纳米电子技术高地,是推进我国新一代信息技术的快速发展的必然选择。加强纳米电子学基础理论研究,顺应世界发展潮流,特别是纳米电子器件中最基本的载流子输运现象及其规律的研究是把握好未来纳米电子技术的关键。

参考文献

[1]余巧书.纳米电子技术的发展现状与未来展望[J].电子世界,2012(02):20-25.

[2]刘长利,沈雪石,张学骜,刘书雷.纳米电子技术的发展与展望[J].微纳电子技术,2011(10):32-36.

[3]万亚力.纳米电子技术的发展与展望[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2016(03):16-22.

[4]余稀,但涛.纳米电子技术的发展现状与研究展望[J].开封教育学院学报,2016(10):36-41.

作者简介

陈建(1978-),女,辽宁省锦州市人。任职河北省高校工业数据通信与自动化仪表应用技术研发中心,承德石油高等专科学校,讲师,大学本科学历,在职研究生,主要从事电子技术,工业数据通信方面的研究。

第6篇:纳米医学论文范文

论文摘要:纳米尺寸开辟科学新领域,介绍纳米材料的神奇特性及在生活中的应用。

人类对物质世界的研究,曾小到原子、分子,大到宇宙空间。从无限小和无限大两个物质尺寸去认识物质,使人们了解到世界是物质的。物质是由原子或分子构成的,原子、分子是保持物质化学、物理理特性的最小微粒。这为人类认识世界、改造世界推进科学的向前发展提供了坚实的理论基础,也产生了一个个的科学原理和定理,推动了人类生产和生活的不断向前发展。

随着科学研究的进一步发展,人们发现当物质达到纳米尺度以后,大约在1~100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料,即为纳米材料。

过去,人们只注意原子、分子,或者宇宙空间,常常忽略他们的中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发现:一个导电,导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电,也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度,大约是在1~100纳米这个范围空间,就会产生特殊的表面效应,体积效应,量子尺寸效应,量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。拥有一系列的新颖的物理和化学特性,这些特性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用价值。

近年来,已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用,并显示出它的独特魅力。

1医学方面的应用:

目前,国际医学行业面临新的决策,那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想法,随着健康科学的发展,人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用,提高药效,发展药物定向治疗,必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织,尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由的滚动,因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药,避免身体健康部位受损,可以大大减小药物的毒副作用,因而深受人们的欢迎。

2在涂料方面的应用;

纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术,再给涂料中添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能,如;有超硬、耐磨,抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射,耐大气侵害和抗降解等,在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料,可达到减少光的透射和热估递效果,产生隔热,阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同,这样可以通过复合控制涂料的颜色,克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变,而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面色彩多样化。

3在化工方面的应用;

化工业影响到人类生活的方方面面,如果在化工业中采用纳米技术,将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有利污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。新晨

4其他生活方面的应用:

纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽,但因摩擦容易产生静电,因而在生产时加入少量金属纳米微粒,就可以摆脱烦人的静电现象。不久前,关于保温被、保温衣的电视宣传,提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、贮光,具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌,而采用了纳米材料,新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌,又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大,有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分,市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差,时间不长墙壁就会变的班驳陆离,纳米技术应用之后,涂料的技术指标大大提高,外墙涂料的耐洗刷性提高很多,以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的,被称为黑色家电,这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类,进而可控制涂料的颜色,使黑色家电变成彩色家电。

总之,在未来生活中,纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚,使人类的生存的条件更加优越。

参考文献

[1]赵清荣:雷达与对抗[J],2001,(3):20-23。

[2]秦嵘等。宇航材料工艺[J],1997,(4):17-20。

第7篇:纳米医学论文范文

全世界的首篇纳米硒的论文就是中国科学家撰写的。1997年纳米硒问世之后,1998年经鉴定申请了国家专利,1999年第二次鉴定后由四通纳米港迅速产业化,逐步被人们所认识和接受。我去香港讲学,就有人问我要这个产品,他们反映台湾也在搞这个项目推广,而这个项目是推向实用化进程最快的一个项目,也是将源头创新和市场接轨最好的事物。所以说,这样一个产品理应受到政府的重视和支持。

Chinese scientists first reported the properties of nano selenium after obtaining its patent right. Stone Nano Technology Port Ltd. rapidly invested for this novel technology and the product in the form of health food has gained good reputation it warrants. While I was in Hong Kong for academic activity, many people there told me they enjoyed this product, they also said it was popular in Taiwan. The project is innovative, moveing-fast, highly integrated into market. Thus, such a product ought to be paid attention and be supported by government.

纳米科技发展速度之快出乎了大家的预期,尤其是实用化技术的进程大大加快。比如,美国的目标是到2010年纳米科技的GDP达到10000亿美元,并培养80万人真正懂纳米科技。并且纳米生物学会比美国上一届总统克林顿估计r 20年发展历程缩短5年左右。目前美国有大量实验室和风险投资正式对源头创新进行投入,生产方式在纳米组合空间得以体现,其中美国硅谷由政府支持建立全球第一条芯片生产线,这条生产线生产的芯片是人的肉眼看不见的、尺度只有100纳米、而且计算速度提高1000倍。此外,在新材料领域及医药领域的纳米技术的应用也有很大突破。

现在各国都致力于纳米技术和纳米产业发展,美国的发展是全面的,而日本主要致力于纳米机器人的发展,德国则定位于环境和能源,英国定位于医药领域的应用,法国重新建立国家纳米中心。总之纳米实用进程加快了,并将成为各国竞争的焦点。

客观来说,中国的纳米科技起步早,在纳米科技基础研究方面与国际水平相差不大。但我国要真正将纳米技术转为财富、使纳米为我国GDP做贡献,还面临三大问题:其一,我国的纳米技术缺乏实用化进程、缺乏市场目标做牵引、缺乏进入市场具体规划,没有适合本国纳米发展的领域;其二,纳米技术应是多学科交叉的,科学家应该能组织在一起进行纳米技术的应用,这样才能迅速集成技术进入市场,而我国是各干各的;其三,我国前一段时期市场上出现炒做概念、乱用概念,错误地低估纳米技术,其实我们要认识到,纳米不使性能提高便一钱不值,不能将性能提高和纳米科技内涵脱离开来。

那么我国纳米技术有没有领先呢?有。譬如纳米硒,是世界上为数不多的纳米技术的领先产品,在硒的研究方面中国本身就具有领先水平,全球硒的膳食标准就是中国参与制订的,而且硒又是普遍看好的一个事物,它对免疫力的提高、维持新陈代谢的平衡及防止癌症起到了别的元素不可替代的作用。缺碘会导致大脖子病,缺钙会导致骨质疏松,缺铁导致贫血,那么缺硒导致多种疾病的高发。当然微量元素过量补充也会有反作用。过去人们对硒的副作用看得过高,其实这是过量补充造成的后果。

客观认识硒的作用,那么目前对硒的更高要求是什么呢?我认为主要纳米集成技术加工后使硒变成人体易于吸收的营养,避免硒带来的副作用。传统补硒医学上是非常慎重的,因为有益含量和有害的差得太近了,所以,在医院一般是非吃不可、如癌症放化疗患者才能补硒。而纳米硒具有低毒、高效的功能。这也是对纳米生物学一个相当高的要求。

第8篇:纳米医学论文范文

从产业结构调整看待一致性评价

药品作为特殊商品,其有效性与安全性同样重要,不可偏废。据了解,目前固体制剂的一致性评价已经取得共识,药品生产企业已由观望转为积极作为,积极配合政策的落实。近年来,国内的药物研发能力取得较大进步,对药品质量控制的水平不断提高。率先出台的政策当然是从应用面广、出现问题多的固体制剂入手。行业大数据表明,固体制剂在不同企业、不同批次间指标参数波动较大,疗效与安全性难以保证。因此,国家食品药品管理部门明确要求那些“相同企业、不同批次”“不同企业、不同批次”的口服固体制剂要在三个水平上达到一致,即药学等效、生物学等效及临床疗效等效。

彭海生教授对此介绍说,三个层次各不相同。对于生产企业而言,最为容易实现的是药学等效。即便是最容易的药学等效,也存在诸多挑战。它受到包括活性物质(API)的纯度、晶型及有关物质种类及残留量、所选辅料的纯度、杂质含量、制剂工艺参数及成型设备的影响。因此,简单的药学等效要基于药企、辅料生产厂家、制剂设备等诸多因素的限制。最难的临床等效就必须考虑到患者的个体因素,虽然不能过于悲观地说每个患者情况各不相同,但可以明确的是,患者遗传背景、体征、病情存在差异,这给临床等效评价带来了一定的挑战。有很大比例的病人需要联合用药,这进一步增强了评价的困难。一致性评价将会带动原料药生产企业、辅料生产厂家以及制剂设备公司加大投入,推陈出新,共同完成口服固体制剂一致性的目标。

他还认为,从群众的角度讲,一致性是个起码的要求,但对企业而言,却是巨大的投入。从发展的角度看,这又是不得不为的、时展的必然趋势,总不能让老百姓稀里糊涂地吃些不治病的糖丸安慰自己吧。在国际竞争如此激烈的今天,简单依赖铺天盖地的广告进行夸大其词的宣传,俨然已成为过去;遵照规律、实事求是,才符合事物发展规律。

精准医疗需要依托制剂创新

随着精准医疗技术的发展,人们也逐渐认识到靶向制剂的重要性,其观念已由过去的简单重视发现新的活性分子转变到给药系统的研制工作中来。“十二・五”期间,国家根据科技的发展,提出了促进生命科学各领域进一步融合,加速利用生物技术与信息、材料、大数据分析等先进手段助力药物研发,为靶向药物、细胞制剂、成像诊断、器械的研发提供支撑。靶向药物已由基础研究变成了现实产品,走进了临床应用。然而,即便是靶向性非常明确的抗体药物,在适应症方面也没达到尽善尽美,药物不良反应依然严重存在。

彭海生教授表示,当前,理想的药物制剂还存在很大的发展空间,科研人员在起效时间、有效时程、释药空间(位置)上探索提升制剂创新的可行性。在起效时间上,又根据病情需要分为速效、延迟及袷笔头拧<本纫┪镄枰快速释放药物,缩短药物入血时间、及早达到治疗浓度成为首要目的。通过优选水溶性好、崩解快的辅料,采用先进工艺进行制剂成型可以加速药物的溶解,缩短药物发挥疗效的时间,分散片主要是在释药速度方面做文章。考虑到一些疾病发生部位不在上消化道,而口服药物又必须途经胃及十二指肠,包衣辅料(如丙烯酸酯类)的出现为此铺平了道路。

“除了考虑制剂本身的因素外,机体因素也是药物制剂设计必须考虑的因素。以脂质体为例,第一代普通脂质体由于受到网状内皮系统的清除作用,难以发挥疗效。” 彭海生教授解释说,为此,研究人员在脂质体表面进行了聚乙二醇(PEG)的修饰,延长了药物在体内存在的时间,克服了巨噬细胞的吞噬清除作用,发挥了长效作用,创造出一种长循环脂质体。该类纳米制剂需要合成磷脂作为辅料,目前国内生产脂质体企业主要依赖进口,国内尚无企业注册该类辅料,市场严重依赖进口,这严重制约了下一代靶向脂质体的研发,它影响的不只是现有产品的生产,同样制约着产业向更高水平发展。在二代脂质体的生产过程中所需功能磷脂外,作为起始原料的功能性聚乙二醇同样非常重要,市场也未见有药用辅料批文的功能性聚乙二醇销售。当下开始实施的药用辅料关联审评,对于报批企业而言则进一步提高了辅料的研发难度,尽管在安全性方面有了新的提高。

同时彭海生教授也指出,二代脂质体仅仅解决了循环中存在时间长短的问题,而更多的靶向机制却未曾触及。随着分子生物学技术的发展,包括脂质体在内的第三代纳米制剂将接近于临床应用。在进入临床应用之前,需要回答的问题还非常多。比如,实现靶向制剂的机制是什么,不同的设计理念所需证明的基础医学问题又各不相同。不同的给药途径纳米制剂面临的科学问题也各不相同。四川大学的黄园教授设计了一种纳米制剂,并在中国药学会主办的中国药物制剂大会上报告了该制剂按照先后时间顺序依次跨越亲水性的胃肠道黏膜屏障和亲脂性的肠上皮屏障,促进了药物的吸收利用;同样,北京大学药学部的张煊教授根据细胞摄取机制构建了环境响应的可伸缩折叠的双靶纳米载体,实现了高靶向、高摄取的目的。针对肿瘤耐药机制,中国药剂学委员会副主任委员吕万良教授课题组一直致力于探索肿瘤耐药形成机制,并针对靶点需要利用合理复方纳米制剂,实现抑制肿瘤多药耐药的目的,多篇高质量的SCI文章发表在国际高水平杂志上,获得了行业的普遍认可。北京大学的张强教授,四川大学的何勤教授,复旦大学的陆伟跃教授、蒋新国教授、蒋晨教授等在提高难溶性药物溶解度、药物跨越组织屏障、药物分子靶向机制等方面做出了贡献,促进了精准医疗的发展。

纳米技术促进视踪、

诊断、治疗一体化

可视化,特别是微观可视化一直是研究人员努力追求的目标。原位肿瘤患者手术治疗后复发的主要因素是肿瘤生长边界不清,难以实现全部切除,残余的肿瘤细胞术后继续恶变所致。临床医生特别希望能在可视情况下进行肿瘤组织的摘除,以控制肿瘤的复发。这就需要有能够识别肿瘤细胞的发光药物,构建清晰的肿瘤边缘轮廓,辅助临床医生进行手术。从治疗的角度而言,人们也希望知道药物分子到底在哪里,他的空间位置是否影响其疗效发挥。过去人们以血中药物浓度进行药代动力学房室模型分析,由于模型过于简单,拟合结果对临床疗效相关性有待加强,不能指明药物分子的体内行走路线,不利于新药、制剂的创新研究。

彭海生教授介绍说,利用纳米技术开展诊疗一体化是一个理想的方向。于是科学家们采用纳米化技术试图将荧光染料、金属纳米颗粒、量子点以及放射性核素等与药物包裹到一个纳米颗粒中,利用多种模式成像技术监测药物在体内、细胞内的行走路线进行动态分析。组织水平上,观察药物在疾病器官的分布、滞留时间,以此判断药物的体内代谢行为;细胞水平上,监测药物在亚细胞器的分布与代谢动力学规律。为此,还专门形成了一个高水平的SCI收录期刊(Theranostics)报道研究人员在此方面取得的进展。一些基础研究的设备如Micro CT、小动物光学成像系统、小动物光声系统等投入应用,从形态结构、流体到组织功能成像,步步深入。

“人们常说眼见为实,但成像结果的通病就是眼见未必是实,结果往往被单一的成像结果所掩盖。” 彭海生教授解释说,有时为了防止出现假阳性结果,往往需要多种成像技术同时应用。多模式成像技术可以克服单一成像的弱点,是当下的研究重点。2017年,哈尔滨医科大学附属第四医院的申宝忠教授带领的团队获得了重大仪器专项支持,项目重点研究多种模式成像设备的研发,项目资助8500万元,可见国家对诊疗领域的重视与扶持力度。通常而言,科学家希望纳米载体粒度小,但是纳米级别的颗粒载药能力有限,同时由于纳米材料的尺寸特征所限,光学分辨率限制了微观领域的观察,特别是纳米制剂在细胞、细胞器水平的行为,往往得到一些似是而非的结果。在大体水平上,面临的困难就是组织穿透能力问题。光学信号穿透组织后发生的衰减(包括散射和衍射)导致应用受限,降低信号精度和观察深度,基础研究多以鼠等小动物进行就是这个原因。

“对于患者而言,他们理解的靶向药物是只杀敌人的,这实际是个梦想,也是个误区。” 彭海生教授进一步指出,靶向性只是一个相对而言的概念,它永无止境。科学家依据已有的受体理论、抗体-抗原结合理论、酶-底物理论设计靶向制剂,取得了一些可喜的结果,但还不理想。因此,他们想到的是利用双靶、多靶,进一步提高靶向性。这就需要一个前提,目标细胞需要具备双靶、多靶的差异性物质基础,简单地罗列靶分子未必能实现设计者的初衷;而无论脂质体、胶束或者其他纳米载体,要想实现靶向性,载体表面靶分子修饰是一个需要共同面对的问题。这里就不得不谈一下连接分子(Linker),常用的当然是聚乙二醇分子。聚乙二醇分子具有亲水性,起到抑制巨噬细胞清除作用的同时,又可以作为连接分子发挥功能。为简化科研,合成了一些具备点击化学反应(Click Reaction)的功能性连接分子。他们将表面修饰限制在生物学可接受的范围之内,不过多影响细胞生理行为。但仅此一点,也还未见相对完善系统的研究报道。将来假如靶向纳米载体进入临床应用,构建他们所需的各类辅料必须经过系统研究,逐步获得注册、批准应用才可,那么最有希望的功能性聚乙二醇类辅料应该放在首位,尽管现在政策还有些谨慎保守。

靶向制剂面临的机遇与挑战

彭海生教授表示,当前,在已知基因背景的情况下,精准医疗能够做到有的放矢、日益精准。作为治疗的主要介质,纳米药物必然大展身手。然而,在靶向纳米制剂进入临床应用前,有大量的科学问题需要回答。首先,纳米药物进入机w后,有哪些意想不到的、尚未引起注意到的事件发生?对于机体的免疫系统、神经系统、循环系统等等的影响是什么样的?长期靶组织蓄积会不会导致新的病变?其次,进行靶向制剂优化的原则是什么?如何设计载体的表面分子以增强靶向能力?多种靶分子间是否存在相互干涉?而且这种干涉是否会带来新的问题,目前还未见相关报道。再次,科研人员一直在依据已有的受体理论等相关学说设计新的靶向制剂,也一定程度上解决了靶向性问题;但这种设计还是一种静态设计,没能考虑生物体的动态因素,特别是未能将微观的细胞应答反应、宏观的机体网络调节考虑进来。简单地讲,在给药之前所有的假设还都成立,而在给药之后由于宏观调节、微观反应微环境发生了改变,靶向性、治疗效果可能发生了尚未掌握的变化,如何将这些变化考虑到设计之中,也是一个挑战。最后,尽管靶向制剂是人们梦寐以求的方向,但从用药经济学考虑靶向制剂,由于制备工艺复杂,考虑因素多,必然导致成本高昂,这对研发者、生产企业都负担较大,而这一切必然由消费者来承担,不可避免地限制了普通消费者的使用。因此,如何简化制备工艺条件,化繁为简则更是难能可贵的希望。

彭海生教授还建议理工医药结合,促进精准医疗。他认为制剂创新已经严重依赖多学科的发展,精准医疗同样离不开制剂创新。他介绍说,由哈尔滨工业大学曹文武教授、哈尔滨医科大学附属第一医院心内科主任田野教授发起的理工医交叉学术会议已经举办了8届,最近一届在2017年1月7日由哈尔滨医科大学附属四院承办,与会专家层级不断提高,交流内容也更为深入。会上报道了利用光、声手段实现肿瘤、动脉硬化斑块的有效精准治疗。同时,厦门大学等不同高校、临床医生报告了仪器设备研发、光(声)敏剂的研发进展。一些临床医生也报道了光(声)动力治疗的临床病例,取得了意想不到的结果。遗憾的是,会议缺乏更多的药学专家,还未见关注光(声)敏剂作用机理的报道,对于声敏剂的作用机制还处于假想阶段,以致于无法设计、优化新的临床需要的光(声)敏剂。尽管光(声)治疗在临床治疗肿瘤、动脉硬化斑块上获得了较好效果,但是,光(声)敏剂的体内代谢规律意味着同样会产生不良反应,依托定向暴露光、声,可以减小不良反应,但并不理想。因此,利用制剂技术开发靶向光(声)敏剂特别值得深入研究。

第9篇:纳米医学论文范文

摘要:《高分子纳米材料》是我校高分子材料专业开设的一门专业选修课。在分析了课程的目的、特点和教学存在问题的基础上,详细阐述了运用视频课程、颠倒课堂、电子产品辅助教学等多元化教学手段,实现本课程的教学改革。

关键词:高分子纳米材;教学改革;颠倒课堂

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)49-0080-03

一、引言

纳米科学与技术是20世纪80年代末期兴起的,经过三十多年的发展,纳米技术已逐步迈出实验室走向市场,其商业化应用在全球范围内迅速展开。全世界都认识到,纳米技术将引起新一轮的产业变革,未来拥有并掌握纳米技术及其应用的国家将更具备核心竞争力。纳米材料科学是涉及到凝聚态物理、胶体化学以及材料的表面和界面等多门学科的交叉科学,而高分子纳米材料同样是涉及高度交叉的综合性学。纳米结构的聚合物材料由于尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应使材料具有独特的性能而在机械、光、电、磁、微处理器件、药物控释、环境保护、纳米反应器及生物化学等方面具有广阔的应用前景[1],从而掀起了对纳米结构聚合物材料研究的热潮。在纳米科技迅速发展的大背景下,很多高校的材料专业开设了“纳米材料”或“纳米技术”相关课程[2-3]。但据作者所知,江南大学是少数对高分子材料专业开设《高分子纳米材料》课程的高校之一,笔者结合自己的授课经验以及《高分子纳米材料》课程的特点,从其现在面临的题及采用多元化教学手段等方面研究探索该课程的教学改革。

二、课程特点及现有问题

《高分子纳米材料》课程介绍高分子纳米材料的独特性能、制备方法,并将其和学科发展前沿联系起来,主要教学内容侧重如下几个方面:(1)高分子纳米材料的基础知识(包括基本效应、特殊性质);(2)高分子纳米材料的制备方法;(3)高分子纳米材料的表征方法;(4)特殊功能的纳米材料(如高分子纳米复合材料、高分子纳米涂料、生物医用高分子纳米材料、光/电/磁性高分子纳米材料、超疏水/疏油(双疏)性高分子纳米材料);(5)高分子纳米材料的应用及生物安全性问题。涉及较多的应用研究型内容、既有理论又有实践,强调理论和实践的结合,且课程的知识点较多,知识的交叉性强。

本课程的开设旨在为具有高分子材料与工程学科背景的学生增加纳米科学及技术的基础知识。通过学习本课程,学生对高分子纳米材料的发展趋势和研究热点有了很深的理解,涉猎了未来高分子纳米材料的重大学科领域。学生的创新思维以及能力得到了不同程度的提升。

作为典型的交叉学科,《高分子纳米材料》课程的教学具有一定的难度。首先,课程内容涉及知识面广,该课程主要解决以下问题:“什么是纳米技术”、“怎么制备高分子纳米材料”、“高分子纳米材料的特殊功能”等,而特殊功能性就包括了光/电/磁性、pH/温度响应性、超双疏性等多部分内容。因此难于在有限的课堂教学时间内全面系统地深入介绍学科内容,容易导致没有节制的填鸭式教学,使学生无法在短时间内消化,影响后续课程的学习。如何准确把握课程的基础理论框架,引导学生开展自主学习,是授课教师在设计课程内容时需要解决的重要问题。其次,课程内容前沿性强,知识更新速度快,研究热点不断变化,新的研究方向与研究成果层出不穷。这就需要授课教师投入更多的时间和精力纵览多个学科的发展,以便能够站在学科的前沿引领学生去认知和创新性思考。再次,内容抽象,尽管纳米材料这门课较新,学生们兴趣较高,但在讲授过程中缺乏实物,无法为学生带来更直观的感觉,从而影响了学生进行独立的思考、个性思维的发展和创新能力的培养。

三、课程教学手段改革

为提高课堂教学质量,提高学生的综合能力,以使学生成为适应社会发展需要的复合型人才,教师必须转变教学理念,激发学生的学习兴趣、主动性、积极性[4]。

(一)课堂多样化教学法

传统教学方式中,老师在课堂上满堂灌,使学生缺乏思考,觉得学习枯燥无味,丧失学习激情。因此,应结合不同的教学内容,授课教师运用“提问式”、“讨论式”等方式方法结合起来讲授,注重与学生的互动。对于理论性较强的内容,多采用图片形式展示,如结合Photo Shop、AutoCAD等绘图软件制作一些多媒体教学课件,根据需要进行拆分和组合讲解,增强学生的直观认识,达到传统教学手段无可达到的演示效果。同时,注重语言的深入浅出,或理论联系实际,如在介绍超双疏高分子纳米材料部分课程时,从自然界中的荷叶效应开始解释,说明荷叶结构与性能关系,从而引入超双疏高分子纳米材料,在快速理解的同时,激发学生的学习热情和投身其研究的兴趣。

视频课件内容丰富、信息量大,教师可以制作或下载相关教学视频,引入更多与课程相关的新知识、新技术和新成果。如介绍生物医用高分子纳米材料在药物缓释领域的应用时,纳米材料怎样进入体内病变部位,怎么靶向、释放药物,达到治疗的效果,如果没有视频,学生很难理解、很难想象;而通过视频将其原理、过程更直观、更形象的展现在学生面前,让学生更容易、更有兴趣地去学习并掌握知识点。

另外,对于相关制备技术与创新应用方面,则要重视启发――探究式的教学,注重理论联系实际以及学生创新思维和能力的培养,比如对于高分子纳米材料的测试表征手段的教学,教师可以结合实验教学,带领学生参观所学习的相关仪器设备,动手操作仪器,这样既可以提高学生的学习兴趣,又可以巩固所学的理论知识,其实践能力也可以得到培养。

(二)颠倒课堂教学法

颠倒课堂教学法坚持“以学生为中心”的教学理念,借助于信息技术在时空上颠倒传统教学中教师的知识传授与学生的知识内化过程,让学生可以在家或课外通过观看教学教案、教学视频中教师的讲解,自主完成对新知识的学习,课堂上教师通过设计一些真实的问题情境,组织学生协作探究解决问题的方法,而学生可以通过与教师、同伴的交流讨论,实现对知识的吸收与深化[5]。颠倒课堂在国外已经取得了较好的效果,而在国内还鲜少尝试。

在《高分子纳米材料》课程中,可以根据需要有选择的对部分教学内容进行颠倒课堂。我们根据前期对学生的调查,学生们一致对生物医用高分子纳米材料非常感兴趣,有很多的问题想了解,如果还是以传统法教学,则无法较好的和他们讨论、回答他们问题,无法满足他们的好奇心。因而,在进行这部分内容教学时,可以采用颠倒课堂的方式。首先在班级的微信群或QQ群里上传教学PPT及相关视频,学生通过学习后,对生物医用高分子纳米材料的发展概况、基本知识、结构设计有了一定的了解;在课堂上,学生先提出问题,分组交流讨论、教师参与讨论;教师最后再补充知识、总结学生问题的基础上,再设计问题让学生深入思考,解决问题。

(三)教学与科学研究复合的教学法

为培养学生应用所学的知识解决实际问题的能力,教师可以将教学与科学研究进行复合。如结合教师们的课题,把最新的科研成果有机地融入课堂教学中,为学生讲解具体的高分子纳米材料制备及性能研究,并让其参与其中,将研究的样品实际展示给学生,调动学生兴趣,突出高分子纳米材料的趣味性、理论性、科学研究性和前瞻性,并加强学生的自主创新意识和科研能力。

另外,邀请国内外高分子纳米材料专家做专题报告和前沿讲座,使学生能够及时了解前沿技术与l展动态;结合教学内容,提出本学科的研究热点问题,与课堂讨论相结合,不仅增强了师生间的互动、活跃了课堂氛围。

(四)借助智能电子产品建立学习平台

21世纪以来,各类高大上的电子产品,如iPad、手机等已成为年轻人须臾不可离的随身之物,这类电子产品极大的分散了学生上课的注意力及降低了学生对学习的兴趣和主动性,因而一直不被教师、家长看好,将之拒于学校与课堂大门之外。然而,随着数字校园向智慧校园的迈进,手机的这种应用及趋势只会越来越频繁,全面禁止大学生在教学过程中接触手机只会适得其反。因此,应顺应学生的心意,改革和完善现行教学方式,在课堂教学、课后练习中有效利用智能电子产品,使其成为辅助教学的良好工具[6]。

在《高分子纳米材料》课程教学中,我们建立了班级QQ群、微信群,通过群平台进行信息、专题讨论、资源共享等,有利于及时消息、正确引导学生、掌握学生动态。教师对根据学生的学习能力、反馈信息,提供个性化的教学要求和实施目标。

微信公众号平台经常相关的知识、发展动向、微课等内容,这是一个可以让学生在课后补充学习的平台。因而,要求学生关注如“纳米人”、“高分子科学前沿”等公众号,认真学习和掌握高分子纳米材料的发展动向。同时,智能手机中的一些APP也对我们课程有很好的帮助,如ACS Mobile、RSC Mobile等,旗下杂志一有新的研究进展及时更新至APP中,让学生更及时了解高分子纳米材料的研究动态与最新成果。

四、结束语

作为本世纪最瞩目的前沿科技研究热点之一,高分子纳米材料也取得了长足发展,很多新的高分子纳米材料产品如高分子纳米涂层、高分子复合材料、药物缓释纳米材料等从实验室走向实际应用,成为保障人类生活和工业发展的重要基础。《高分子纳米材料》课程教学内容的选择要充分考虑到广度和深度的统一、基础和前沿的兼顾、新旧内容的衔接、理论联系实际、巧用电子产品的资源等多个方面。在整个教学过程中,学习者表现较积极,能主动发言并积极参与讨论,各个小组的汇报效果也较好,能够激发学习者的学习兴趣,培养学生创新意识及创新能力。

参考文献:

[1]Vikas Mittal.Advanced Polymer Nanoparticles,Synthesis and Surface Modifications.2011,CRC Press,Taylor & Francis Groups.

[2]刘玉芹,杜高翔,杨静.《纳米材料》课程教学内容与教学方法探讨[J].科技教育创新,2008(3):210-211.

[3]李本侠,王艳芬,胡路阳.浅论“纳米材料与纳米技术”[J].课程教学研究.2014,40(1):72-74.

[4]白绘宇,罗静,倪才华,东为富,刘晓亚,陈明清.高分子流变学教学的探讨-借鉴美国大学高分子流变学课程教学经验[J].2015,(7):89-93