纳米生物技术学精选(九篇)

第1篇：纳米生物技术学范文

1.纳米材料的特性

当一种物质被不断切割至一定程度，其粒子小至纳米量级，即为纳米材料。科学家发现纳米材料有许多鲜为人知的性质，比如体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限效应等。而出现许多特性：光学性质、催化性质、化学反应性质、硬度高、可塑性强、高比热和热膨胀、高导电率和扩散性、高磁化率和高矫顽力等。正由于纳米材料具有诸如上述的性质，为生物医学、药学等许多领域带来新的生机。

2.纳米技术在生物医学中的应用

2.1生物兼容性物质的开发

在生物医学中应用纳米技术，可以使得材料生物的相容性得到最大限度的提升，同时还能够降低生物的毒性、增强生物的传导性从而使得材料生物可以最大限度的满足生物组织的需求，达到生物组织规定的标准。纳米技术应用到生物医学中，衍生出各种纳米材料，如纳米无机金属生物材料，这种材料不具有毒副作用，其与人体的组织具有相容性，有利于人体相关组织的生长。同时纳米具有较强的生物活性，能够对人体的血液进行有效的净化处理，将人体中的有毒物质排出人体的体外，从而使得人体的抵抗力得到进一步的提升，降低人体患病的可能性。

另外，相关的生物医学研究学者利用纳米技术已经研制出一种新型的骨骼亚结构纳米材料，这种材料在实际的临床应用中应用较为广泛，现如今已经成功的取代了原有的合金材料，并且其他成功研制的纳米材料也在临床中得到了应用，可以说，在生物医学领域中，纳米技术无处不在。

2.2 DNA纳米技术

DNA纳米技术主要是依据DNA的理化性质来实现对纳米技术的合理设计和应用，这种DNA纳米技术在实际的应用中，主要是用来实现对分子的组装，在对DNA进行复制的过程中，也能够应用这种技术实现对碱基各种特性的体现，同时也能够使得遗传信息的多样性得到最大限度的体现，在纳米技术进行设计的过程中，所遵循的原理也包括这几方面的特性和内容。

3.纳米技术在药学领域中的应用

3.1纳米控释系统改善药动学性质

将药物制成纳米制剂后，不但达到缓控释效果，而且改变其药物动力学的特性。比如有人以环抱素A为模型药物，以硬脂酸制备了纳米球以市售CYA微乳型口服液为对照，测得口服CYA-SA-NP在大鼠体内相对利用度接近80%，达峰时间推迟，具有明显效果。还有人以链脉霉素糖尿病大鼠为模型，皮下注射胰岛素纳米囊实验，其结果降糖作用持续3天，且在药物吸收相具有明显的量效关系。本品3天一次与一天3次的常规胰岛素疗效相当。

3.2纳米释药系统增强药物靶向性

纳米材料生物相容性好，采用可生物降解的高分子材料作药物载体制成纳米释药系统，可增强抗肿瘤药物靶向性，就相关的阿霉素免疫磁性毫微粒的体内磁靶向定位研究可以了解到，AIMN具有超顺磁特性，在给药部位近端和远端磁区均能产生放射性富集，富集强度为给药量的60%-65%，同时其在脏器的分布显著减少，从而证实了AIMN具有较强的磁靶向定位功能，为靶向治疗肿瘤奠定了结实的基础。

3.3纳米技术在药理学研究上的应用

在药理学研究上，人们可以利用尖端直径小到可以插入活细胞内而又不严重干扰细胞正常生理过程的超微化传感器或纳米传感器用以获得活细胞内大量的动态信息，反映出机体的功能状态并深化对生理及病理过程的理解，为药理学研究提供精确的细胞水平模型。

4.展望

纳米技术属于一种新型的学科技术，在未来的社会发展中，这种技术将会对生物医学以及药学领域带来更为积极的影响，在未来的社会中，这种技术的应用会使得生物医药与药学领域之间的联系性得到进一步的加强，就这方面来说，这项技术在生物医学以及药学领域中的应用主要包括以下几个方面：

（1）在未来的生物医学以及药学领域中，对于分子的研究会更加的深入，而其对于分子的要求也会进一步的提升，而纳米技术的应用就会进一步的提高分子之间相互的作用效果，从而实现对分子的有效组装，而且其在未来的社会发展中，主要的应用方向会是细胞器结构细节以及自身装配机理上等方面。

（2）随着纳米技术的深入发展，这种技术在应用于生物医学以及药学领域中后，会使得诊断以及检测技术的水平更上一层楼，同时这种技术的应用也会在微观上以及微量上实现有效的应用，并且在未来的发展中，这种技术也会逐渐向着功能性以及智能化的方向发展，以实现生物医学以及药学领域各项技术功能水平的提升，还会使得生物医学以及药学领域在管理上实现智能化和数字化，从而对生物医学以及药学领域的发展形成有效的推动作用。

（3）纳米技术在未来的生物医学中以及药学领域中会实现靶向性的转变，纳米技术会将药物的作用进行有效的转向处理，在一定程度上可以将药物的药效得到最大限度的提升，同时也能够对药物的成本进行有效的降低，从而推动生物医学以及药学的发展。

第2篇：纳米生物技术学范文

关键词：纳米材料；纳米安全性；科学发展

一、纳米技术与纳米材料简介

纳米（nano）本是一个长度单位，1纳米为10-9米，即十亿分之一米。大部分原子和分子的尺寸约为0.1-100nm，当很多宏观物质的尺度降低到纳米量级时会表现出很多与我们平时所观察到的不同的现象，所以研究材料在0.1-100nm尺度范围内的性质和应用就形成了当前非常热门的纳米科学与技术。

90年代末，纳米技术在我国也有着快速发展。纳米科技与以往的科技领域有所不同，它涉及物理学、化学、生物学和电子学等科学技术领域，并引发核派生了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学和纳米材料学等诸多新领域。其中纳米材料学是研究纳米材料的设计、制备、性能和应用的一门纳米应用科学[1]。如纳米尺度的结构材料能在不改变物质化学成分的情况下，通过调节器纳米尺寸的大小来控制材料的基本性质，如熔点、磁性、强度和颜色等。纳米材料是纳米科技的基础，只有提高纳米材料的性能才能实现需要的功能。所以，纳米材料在整个纳米产业中占有很大的市场份额。

二、纳米材料的健康效应

1、正面效应：纳米医学

纳米材料已经或正在走进我们生活的诸多方面，如生物医学领域的纳米制药和疾病监测的方面。因为纳米材料尺度小、活性强，用纳米材料制成的药物可以准确的杀死病变细胞不会对健康细胞产生影响，这是常规药物所不能实现的。纳米生物芯片技术将传统的生物样品检测实验室集成到一个芯片上来，大大增强了检测速度和精度。

纳米材料技术与生物技术结合为生物医学领域带来了全新的视野，纳米材料也医药学方面和生物芯片方面取得了显著的成绩。随着纳米材料在生物医学领域更为广泛的应用，疾病诊断、临床治疗等将会变得更有效率，治疗费用也会随着纳米技术的不断成熟又逐步降低，从而我们的生命健康保障将会得到很大提高。

2、负面效应：纳米毒理学

尽管纳米材料在生物医学领域产生的革命性的变化，但是纳米材料的安全性问题同时也非常值得我们关注。任何一门技术都具有双面性，即有有利的一面也会存在有害的一面，纳米材料也不例外。

对纳米材料安全性的研究工作最早的是英国牛津大学和蒙特利尔大学的科学家在1997年发现防晒霜中的TiO2和ZnO纳米颗粒会破坏皮肤细胞的DNA。直到2003年3月，美国化学会年会上的有关纳米颗粒对生物可能存在危害的报告才引起了世界对纳米材料安全性的广泛关注。纽约罗切斯特大学的研究者让大鼠在含有粒径为20　nm　的聚四氟乙烯（特氟龙）颗粒的空气中生活15分钟，大多数实验大鼠在随后4小时内死亡；而另一组生活在含120　nm特氟龙颗粒的空气中的大鼠，则安然无恙[3]。

三、纳米材料负面效应的解决方法

1、各国政府的对策和行动

20世纪末才发展起来的纳米科技正在逐步完善，已经应用于关系国家安全和国民经济的许多重要领域。21世纪是科技迅速发展的时代，纳米材料已经应用在众多国防和军事领域，如美国B-2隐形轰炸机的表面涂层材料，新型的特种兵作战服。而且，纳米材料作为其他行业的基础，为传统的制造业带来了新的生机，纳米材料有着巨大的市场前景。纳米材料标准化方面引起了纳米研究大国的激烈竞争，纳米材料的安全性问题正是竞争的交点。为了率先占领纳米科技的未来市场制定纳米材料标准，纳米材料的安全性问题更显得非常重要。

2、结合我国国情的策略

我国的纳米材料科技研究起步较早，与国际领先水平差距不大。纳米材料在化妆品、涂料、纺织业、汽车工业和半导体产业都有着很好的市场前景。就我国纳米材料市场来看，其主要产品为金属纳米颗粒材料、纳米氧化物、纳米碳化物和半导体纳米材料，如银、铜和铁等纳米颗粒材料，纳米氧化锌，碳纳米管和纳米钛酸钡等。2007年出版了纳米毒理学领域第一本专著《Nanotoxicology》。此外，北京大学化学生物学系、北京大学医学部、中国科学院武汉分院、中国医学科学院、中国科学院化学所、军事医学科学院等也都成立的纳米材料安全性方面的实验室开展研究工作。白春礼院士在第243次香山科学会议上指出："任何技术都是有两面性的，纳米技术也可能同样是把双刃剑。正确的态度是吸取20世纪科学技术发展的经验和教训，以科学发展观为指导，在发展纳米技术的同时，同步开展其安全性的研究，使纳米技术有可能成为第一个在其可能产生负面效应之前就已经过认真研究，引起广泛重视，并最终能安全造福人类的新技术"[3]。

四、科学发展营造绿色纳米世界

纳米材料研究和产业的发展要符合科学发展观的内容，要坚持以人为本，全面发展和可持续性发展。纳米材料安全性的题不仅关系到产业的发展和国家的利益，更关系到人民群众的生命健康。新兴的纳米材料科技要为人民所用，而不是要危害人民的健康。纳米材料产业的发展必将成为我国经济的新的增长点，也会带动制造业、国防产业等领域的发展。健康、绿色的纳米材料是纳米材料科学发展的最基本前提。坚持纳米材料的科学发展观，促进纳米材料、人与社会的和谐发展，实现经济发展、科技发展和人口、资源、环境的协调发展[9]。

当前，传统行业里的"中国制成"已经在世界范围内站住脚，但是在当前世界的利润分配中，制造环节的利润越来越低而且产生巨大的资源消耗和环境破坏，取而代之的是研发和服务环节的利润所占比例越来越大，这就是著名的"微笑曲线"。

我国著名科学家钱学森曾说："纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命[1]。"纳米材料的安全性问题是困扰纳米科技进一步走进人生生活的关键，只有解决好纳米技术也人类发展的关系，营造一个绿色纳米科技发展环境，人类才能真正的享受到纳米科技的福音。

参考文献：

[1]徐云龙，赵崇军，钱秀珍.纳米材料科学概论[M].上海：华东理工大学出版社，2008：21.

[2]贾宝贤，李文卓.微纳米科学技术导论[M].北京：化学工业出版社，2007：3.

[3]赵宇亮，赵峰，叶昶.纳米尺度物质的生物环境效应与纳米安全性[J].中国基础科学科学前沿，2005：19-23.

[4]赵宇亮，白春礼.纳米安全性：纳米材料的安全效应[J].世界科学技术，2005，（4）.

[5]汪冰，丰伟悦，赵宇亮，邢更妹，柴之芳.纳米材料生物效应及其毒理学研究进展[J].中国科学，2005，（1）.

[6]Y.Song，　X.Li，　X.　Du.Exposure　to　namoparticles　is　related　to　pleural　effusion，　pulmonary　fibrosis　and　granuloma[J].Eur　Respir，2009，34：559-567.

[7]Service　R　F.Nanomaterials　show　signs　of　toxicity[J].Science，2003，300，（11）：243.

[8]张立德.我国纳米材料研究的现状[J].中国粉体技术，2001，（5）.

第3篇：纳米生物技术学范文

1人工纳米材料对环境的潜在风险

1.1人工纳米材料为生物大分子结合人工纳米材料是基于纳米技术而言之上成功的，其在组成上以高分子和胶体构成，在尺度上界定在lnm～100nm范围内。人工纳米材料是人工制造的化学用品，种类很多，在环境中所表现的特征是建立在其组合形式基础上的。人工纳米材料生物成分居多，具有许多生态特征。由于其具有生物大分子的强烈结合性，会与生命物质强烈结合，并以其显著的亲脂特性、配位特性和体现出来的极性效应而渗入到体内。从人工纳米材料的化学组成来看，其比表面积大，众多的原子吸附在粒子表面的周围，使得相邻原子缺少而导致许多空键存在。这就意味着人工纳米材料化学活性极强，特别是吸附能力非常强。人造纳米材料的这些物化性质对于人体和环境都会产生不良影响。这部分对人体和生态环境产生负面影响的人工纳米材料被称为“纳米污染物”。随着纳米时代的到来，这些人工制造的纳米污染物必然会对生态环境产生严重的危害，因此要做好防护工作。

1.2人工纳米材料可以产生高级生物的毒性效应人工纳米材料的污染物以纳米级存在，主要在于其强大的吸附性而导致其吸附被大量的污染物而被掩盖，因此具有潜伏性。经过长期的化学结合而在合适的环境条件下就会产生化学反应，所释放出来的化学物质就会污染到环境。纳米污染物在特定的环境狭隘，会渗入到器官内且浓度不断增大，使得毒性效应显性化。如果纳米污染物进入到生物链中，特别是进入到食物链环境，经过高位富集后，就会使纳米的生物性发生毒性效应。纳米污染物不仅具有组合复合性，而且还具有迁移性和扩散性。在任何的环境中，都会存在着多种化合物，它们以各种形体存在，相互之间协同，对环境不断地改变，以使环境成为符合化合物生存的环境，由此而成为复合污染体系而难以控制。纳米级的物质尺度小而吸附力极强，具有较强的迁移性，特别是小分子化合物，具有极大的扩散力。从物理性质上来看，这种扩散的形成是基于布朗运动和介质涡流而促成的。如果在纳米分子的表面所吸附的颗粒物携带有生命体，就可以进行远距离传输，发生扩散性的污染效应。

1.3人造纳米材料具有广泛的应用性而导致污染范围扩大随着科学技术进步，人类掌握了纳米技术而将其在生活中普及。基于经济理念而运用纳米技术所生产的各种消费品，使得越来越多的人有机会接触纳米材料，纳米污染物也开始接近人体，威胁到人体健康。纳米污染物融入到生态环境中，很容易与人类的皮肤接触。皮肤对于宏观的颗粒物具有阻挡性，但是纳米级的材料粒径仅为头发丝直径的1‰，已经纳米碳的直径仅为0.5nm，这么小的颗粒通过简单的扩散，就会穿过皮肤屏障和肺血屏障而渗透到人体中。纳米颗粒之小，对于人类的呼吸系统具有强大的侵袭力。当纳米污染物进入到人体的肺部，就会在肺泡上逐渐沉积下来，透过细胞而扩散到人体的全身，对人体的各项机能具有极大的威胁力。纳米污染物具有较高的毒性，美国著名的毒物学家欧博德瑞斯特(0berdorster)经过研究提出，在一些聚四氟乙烯材料中，直径低于20nm的颗粒性物质会在空气中漂浮，严重污染环境，并直接或者及间接性地渗入到生物体中。欧博德瑞斯特通过实验证明纳米污染物的危害，将实验用的小白鼠放置在悬浮着纳米颗粒物的环境中，大约15min后，小白鼠就会死亡。但是如果环境中的纳米颗粒物直径超过120nm，实验小白鼠就没有产生发病效应，依然存活。

2解决纳米环境安全问题的途径

目前运用纳米技术制作的人造纳米材料还没有在社会中普及，但是其对环境安全的威胁已经引起关注。纳米技术的运用是为了能够使人类更好地生活，对于其对人体健康和环境的影响，则需要从学术角度以技术性评估，并做出安全评价，这就需要对纳米技术以及人造纳米材料在应用领域所产生的负面影响以认识。纳米材料研究的学科覆盖面广泛，除了物理学、化学、生物学外，包括电子学以及交叉学科也会有所涉及，在对人造纳米材料进行安全性评估中，就要材料的纳米负面效用进行综合性评价，以具有针对性地提出安全措施。在纳米材料生产中，处于工业环节就要把好环境风险关，以防止纳米污染物泄露于环境中。建立纳米风险监控系统，并制定出泄露风险标准、安全操作条例，在纳米材料的运输上也要按照规定执行。此外，还要注重纳米材料的回收，在生产人造纳米材料的同时，要发展纳米材料绿色处理技术，以避免人造纳米材料在环境中造成二次污染。对于纳米材料的使用要予以控制，强化纳米废弃材料的处理，大力开展纳米材料的防护研究，以提升纳米材料在应用领域中的安全性。

3结论

第4篇：纳米生物技术学范文

论文摘要： 纳米技术作为一种新兴的科学技术,随着技术的发展,纳米技术已经被日趋应用于生活领域的各个方面。本文回顾了纳米技术和纳米材料的发展过程并对纳米材料在食品安全的应用进行了介绍和论述。 

 

纳米技术是20世纪末兴起并迅速发展的一项高科技技术,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,l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。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。 

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,更大程度上指里哟个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。而部分纳米食品存存在一些有害成分,并且经过纳米化后,这些物质更加很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。 

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玉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的解决食品的保鲜问题。 

经过研究发现传统的食品保鲜包转,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转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转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。 

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紧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). 

[2]张汝冰,刘宏英,李凤生.纳米材料在催化领域的应用及 研究进展[j].化工新型材料,1999(5). 

[3]何碧烟,欧光南.食品添加剂对番茄红素稳定性的影响 [j].集美大学学报:自然科学版,2000(1). 

[4]郭景坤,冯楚德.纳米陶瓷的最近进展[j].材料研究学 报,1995(5). 

[5]黄占杰.无机抗菌剂的发展与应用[j].材料导报,1999 (2). 

[6]张倩倩.纳米粒子增强蛋白质直接电子传递及其传感应用 [d].南京师范大学,2007 . 

[7]张涛,江波,沐万孟.纳米技术及其在食品中的应用研究 进展[j].安徽农业科学. 

[8]郭卫红,李盾,唐颂超,苏诚伟,徐种德.纳米材料及其 在聚合物改性中的应用[j].工程塑料应用,1998(4). 

[9]袁飞,徐宝梁,黄文胜,唐英章.纳米技术在世界范围内 食品工业中的应用[j].食品科技. 

第5篇：纳米生物技术学范文

随着科学技术的进一步发展，微电子在人们日常生活工作中的应用愈加广泛，微电子产品的核心便是芯片，而随着IC设计与半导体加工工艺技术水平的不断提高，电子元件的尺寸越来越小，集成电路的规模越来越大，其复杂程度也越来越高，对半导体芯片的尺寸、性能及稳定性等有了更高的要求，如何生产出尺寸更小、功耗更低、性能稳定性更好的半导体芯片成为微电子技术发展的瓶颈。与此同时，纳米技术的飞速发展及其在各个领域内的应用，为微电子技术的突破性发展提供了机遇和条件。

纳米电子技术

纳米（nanometer）是一个长度计量单位，一纳米等于10亿分之一米，纳米技术是指在纳米空间内，通过特定的技术设计，实现原子或分子在纳米例子表面的排列组成，从而制造出具有特定性能的材料或器件的一门高新技术。纳米微粒的独特结构能使其产生小尺寸、宏观量子隧道、量子尺寸等多种效应，其材料表现出光、电、热、反射、吸收及生物活性等许多特殊的功能，作为介质扩散气体的速度极快，颗粒与生物细胞的物化作用很强，能很容易进入细胞内，且在使用时用量小、附加值极高，能够赋予材料意想不到的高性能。近年来，随着纳米材料和纳米技术的发展，其在各个领域内都有了较为广泛的应用。而随着微电子技术的发展，电子元件的尺寸不断缩小，集成电路的集成程度要求也越来越高，为了生产出能够适应电子元件及集成电路发展要求的半导体芯片，有着诸多特殊功能的纳米技术开始被应用于电子领域，纳米电子技术由此而生。

纳米电子技术是纳米技术与电子技术相结合的产物，它是在微电子产业发展较为成熟的条件下产生的，从某种意义上来说，纳米电子学是微电子学继续向更微小的世界的延伸。

纳米电子技术是以纳米粒子的量子效应为理论基础建立并发展起来的，也即是当电子元件的尺寸小到纳米量级时，其加工技术、运行机理等都与微电子器件有了极大差异，采用纳米技术研制出来的分子器件，不仅能够克服半导体加工工艺中的存在的问题和困难，与基于硅集成电路上的器件相比，其在传感、灵敏度、集成度等多方面都有更好的性能。

纳米电子技术应用现状

纳米电子技术虽然兴起的较晚，但其发展极为迅速，经过近些年来的发展，已经取得了一定的成果，当前，这些成果集中体现在纳米电子材料和纳米电子元件的应用上，同时这一技术在现代医学中也有了较为广泛的应用。

1. 纳米电子材料

当前常见的纳米电子材料有纳米半导体陶瓷材料、纳米硅材料和纳米硅薄膜，其中基于纳米技术的硅电子材料一起能耗低、运行时间短、反应速度快及运行可靠稳定，受外界环境影响小的优点，较为完美地契合了现代社会对电子技术的发展需求，与同等材料相比有着绝对的技术优势，且随着科研技术的进一步发展，其成本也有所降低，在电子领域内的应用前景十分广阔。

2. 纳米电子元件

纳米电子元件是在集成元件和超大规模集成元件的发展基础上开发研制出来的，当前利用纳米电子学已经研制成功了包括单电子晶体管、纳米发光二极管及超微磁场探测器等在内的各种纳米器件。

3. 纳米电子技术在现代医学中的应用

电子学的发展离不开包括生物学在内的基础学科的贡献，而现代电子科技产品在基础学科中的应用，也推动了基础学科的发展。随着纳米技术的发展，纳米电子技术也被广泛地应用在医学领域中，彩色多普超声诊断仪、伽马刀、磁共振成像（MRI）等高科技医学产品的问世及应用，都极大地推动了现代医学的发展。而应用了纳米技术的电子学与生物医学的结合将会把人们对于微小生物体的研究带入到一个全新的阶段。

纳米电子技术发展前景

1. 碳纳米管

碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲而成的，其自身的拓扑机构及极好的机械强度和导电性，使其在光学、机械性能和电子特性上都有着明显的优势，应用碳纳米管可以推动单电子器件和纳米量子器件的研究和开发应用，其本身也是当前世界科学领域内研究的重点。

2. 纳米硅薄膜

硅在当前的半导体器件中的应用十分广泛，目前世界上的半导体器件有95%以上都是由硅做成的，纳米硅薄膜的工艺程序与硅器件及集成电路是相容的，其发展将为量子功能的进一步研制提供基础，并推动纳米电子技术向更高层次的发展。

3. 纳米生物电子

将纳米技术、电子技术与生物芯片相融合，其研制出的最大成果是纳米机器人，这种基于纳米电子技术的机器人能够进入到人体的血管中，成为人体内的清洁器，清除体内对人体有害的物质，保证人体新陈代谢，为人体健康提供了更高的保障。

结 语

第6篇：纳米生物技术学范文

关键词：纳米技术；化学；化学工业

1 纳米技术概况

纳米，又称毫微米，是度量长度的单位，1米（m）=109纳米（nm），从换算关系中可见这是一个极小的单位，如果再形象一些，人类头发的平均直径是0.05毫米，把头发丝沿轴向平均剖成五万份，其中的一份即是1纳米，所以一般来说纳米是用来标注微观物质的大小的度量单位。

在宏观上铜是导电的，把铜研磨成粉末（微米级）后其依然具有导电的特性，但是一旦将铜粉末颗粒的直径研磨至纳米级之后，铜就不再导电了。与此相反的是，通常情况下二氧化硅是一种半导体具有单向导电性，如果将二氧化硅研磨成颗粒，并使颗粒的尺寸达到纳米级，那么其性质将会发生颠覆性改变――二氧化硅变得完全导电了。再比如，银这种物质在平常会释放出银离子，而银离子具有良好的杀菌作用，而将银做成纳米级的使其成为纳米银，其杀菌作用会大大提高。

由上可知，在纳米尺寸下，物质的许多性质将会发生改变，这种改变可能是与原来的性质相反或者是加强了原有的性质，甚至有些物质会体现出全新的性质，所以人们以此为基础发展了纳米技术。

纳米带动和发展了诸多学科，比如纳米化学、纳米医学、纳米电子学、纳米生物学和纳米材料学，而我们最常听到的既是纳米技术在化学和材料学中的应用，由于纳米技术研究的尺寸介于1到100纳米之间，所以通常认为，如果物体为固态粉末或者呈纤维状，当其有一维且小于100nm时，即为纳米尺寸；如果物体为球状，而且其比表面积大于60m2/g且其直径小于100nm时即达到纳米尺寸。在日常生活中很多材料的微观尺寸即以纳米表示，比如半导体材料的制程即为纳米级，截至2016年4月，最新的中央处理器（cpu）的制程为14nm。纳米材料有如下几大特点：（1）颗粒尺寸小。（2）比表面积大。（3）表面能高。（4）表面原子所占比例大等特点。纳米材料还有其独有的三大效应：（1）表面效应。（2）小尺寸效应。（3）宏观量子隧道效应。

2 举例说明纳米技术在化学中的应用

上文已经说明，一些物质在纳米尺寸之下会体现出诸多不同于处于宏观尺寸下的性质，所以纳米技术广泛应用于化学中。

2.1 纳米银

普通状态下的银是银白色的，而在纳米状态下的银则呈白色粉末状，所以纳米银也被称作纳米银粉。通常状态下的银有良好的杀菌功能，而与通常状态的银不同纳米银的杀菌能力更强，而且其杀菌的效果随着颗粒尺寸的减小而加强，但是长期使用含纳米银的杀菌剂会在生物体内产生积累造成生物的中毒，并且银作为一种广谱的杀菌剂会将自然界中的有益菌一并杀灭破坏生态平衡。在化学工业上，纳米银还是乙烯氧化反应的良好的催化剂。

纳米银也因为容易制得和优良的性质而被用于分析化学中，在分析化学中纳米银经过修饰后与荧光蛋白结合并置于特定载体之上可以显著增强荧光蛋白的发光强度，可以在荧光蛋白很微量的情况下达到大剂量的发光效果，再进一步修饰蛋白质后比如将蛋白质与某些物质如嘌呤、腺苷等物质结合，可以做成具有特异性识别功能的荧光分子探针，再加上经过纳米银的增强作用可以用来检测很微量的物质，在一定程度上提高了分子探针的灵敏度，推动了分析化学的进步。

2.2 纳米铜

非纳米级下的铜已经具有良好的延展性，但是纳米级下的铜具有更良好的延展性――超塑延展性。纳米铜可以在室温下被拉伸50多倍而不出现裂痕，而最近的研究表明，在80纳米下，纳米铜结晶体的机械特性发生了巨大改变，在这个尺寸下纳米铜结晶体的机械强度是普通铜的三倍。

由于纳米铜的比表面积大，活性中心多，因此纳米铜一般是被作为催化剂而使用的，比如在石油工业和冶金工业中纳米铜是一种良好的催化剂。再比如在高分子聚合物的脱氢和氢化反应里，纳米铜具有极高的选择性和活性，因而是一种理想的催化剂。又比如在导电纤维的制造（以乙炔为原料聚合而成）中，因纳米铜具有比表面积大、活性中心多的特点仍然是一种极好的催化剂。最后，在传统的汽车尾气处理中，一般使用铂和钌这样的贵金属使一氧化碳转变生成二氧化碳，虽然催化剂在反应前后物性不变，但是催化剂依然要参与到反应过程中，所以催化剂不可避免的会出现消耗，所以在该反应中使用贵金属作为催化剂显得成本过于昂贵，实验证明纳米铜对于一氧化碳转化为二氧化碳这一过程的某些部分的催化作用不亚于铂和钌的催化作用，而且纳米铜的价格明显低于铂和钌的价格，而且铜的含量较为丰富，所以纳米铜用来部分代替铂和钌来作为该反应的催化剂以降低成本。

2.3 纳米镍

一般来讲，纳米金属大部分被应用于制作高效的催化剂，纳米镍也不例外。由于纳米镍尺寸小，比表面积大，而且表面活性位也多，所以纳米镍一般被用加氢、氧化、合成、歧化、偶联等化学反应中。

3 纳米技术在其他方面的应用

经过纳米技术处理过的玻璃具有高度的不沾性，所以利用此种玻璃制作的化学仪器可以最大程度的避免因试剂残留而导致实验结果产生偏差。将布料表面进行纳米处理能够避免油污的侵染，使得衣物有自净的功能。在医学上，通过仿生的纳米机器人可以完成很多高难度的手术，而且通过纳米机器人携带药物可以准确的将药物送达病灶，使病人尽快的康复。

4 结束语

由于在纳米尺寸下物质的性质会发生诸多改变，人们利用这些特点并加以改进使其造福于人民，这其中的典型代表即是纳米技术在化学中的应用。在化学中，纳米金属一般因为其较高的比表面积以及数量较多的活性中心而被当做高效的催化剂使用，或者将其作为某些贵金属催化剂的代替品以降低生产成本。

而且纳米技术是一门新兴的学科，虽然这门学科还比较年轻但是发展迅速，可喜的是我国的纳米技术行业走在了世界的前列，我国纳米技术的研究在世界上占举足轻重的地位。

参考文献

[1]柯毅民.纳米技术在化学工业中的应用[J].民营科技，2009，10：30.

[2]朱曾惠.化学工业中的纳米技术[J].化工新型材料，2004，01：41-43+49.

第7篇：纳米生物技术学范文

一、国内外纳米材料的研究现状

随着各种新兴技术以及相关产业的发展，对纳米材料的需求日益增多，纳米技术的基础理论等相关研究也都在飞速发展，相关技术在医疗、电子等行业应用得比较广泛，并已面向产业化的方向发展。虽然在美国、日本等几个国家已经实现纳米粉体材料的批量生产，但未来的研发之路是任重而道远的，纳米生物材料和纳米医疗诊断材料等产品还将处在不断的探索过程中。有关机构曾经做过预测：到2020年，全球纳米新材料市场规模达86亿美元，行业的年增长率为24.6%。最近几年，各国政府和企业对纳米技术的研究投入了大量的人力和物力，促进了纳米新材料产业的发展，纳米材料的市场规模将进一步扩大。美国将纳米材料的研发列为国家战略层面的科研项目之一，这与其在国防、军事、航空航天等领域的广泛应用分不开。纳米材料优良的性能已被认可，正逐渐应用到农业、生物、医疗等领域，创造巨大的经济效益。我国开展纳米材料的研究并不算晚，目前，我国有100多个从事纳米材料基础和应用研究的机构。其中，开展研究工作比较早的单位既有高校也有研究所，例如清华大学、吉林大学、东北大学等老牌学校，以及长春应用化学研究所、感光化学研究所等研究院所。在过去的一段时间里，我国纳米材料基础领域的研究取得了丰硕的成果。在研究过程中，主要采用物理和化学方法，并且将多种方法结合使用，研制出金属以及合金的氧化物和氮化物等一系列纳米颗粒；积极地向走在前列的国家学习，并且引进一些急缺但是却不能自主生产的设备，对纳米微粒的尺寸进行有效的控制，将研究的成果应用于生产中，其中生产出一系列高科技产品，例如纳米薄膜、纳米块材等；积极地从各个角度对纳米材料的特性进行挖掘，在很多的方面都积极而显著地创新，取得了一系列的进展，成功地研制出具有优良性能的纳米陶瓷，其主要表现在密度高和结构复杂等方面；另外，我国在世界上首次发现超塑性形变现象，即纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳应力集区所表现出的特性；在其他纳米技术应用的领域也取得了不菲的战绩，例如对功能纳米材料进行了深入的研究，并且取得一系列的丰硕成果。在“八五”研究工作的基础上，我国建立了几个纳米材料研究基地，具有代表性的主要有南京大学、中科院金属所、中科院物理所、国防科技大学、清华大学等。这些基地的建立为纳米材料的研发创造了条件。经过数十年的工作基础和工作积累，我国在纳米材料和纳米结构的研究方面取得了长足进步，在国际社会上具有一席之地。新时期，国内的科研院校不仅为我国纳米材料研究培养了高质量的纳米材料科研人员，还对纳米材料的应用进行了研究，促进了成果转化工作。今后一段时期内，这些科研单位和高校都将是我国纳米材料研究的重要组成部分。据有关部门的统计，目前我国已有700多个以“纳米”命名注册的公司，注册资金达到560多亿元。通过纳米材料的标准化工作，规范纳米材料产品的生产，使纳米材料高新技术与传统产业的改造有机结合，提高了传统产业的技术水平，提升了产品的档次与性能，促进了传统产业的结构调整，加速了传统产业的改造。

二、纳米产业发展的趋势

纳米材料作为一种新型材料，其研究虽然还存在诸多问题，但是伴随着科学技术水平的发展，纳米技术上存在的问题都会一一被解决。纳米技术将逐渐与其他技术相融合，最终融入到社会生活中。

第一，纳米技术与信息产业的融合。信息产业在世界上占有举足轻重的地位。2010年，我国信息产业的利润占GDP的10%。纳米技术与信息产业相融合，具体表现在以下几个方面：首先，现阶段网络通讯、芯片技术以及高清晰度数字显示技术不断发展，推动了纳米技术的发展。未来对通讯和集成等方面的零件性能要求会越来越高，美国等一些发达国家已经着手研究，实验室的研究也取得了一定的成功。其次，我国在分子电子器件和巨磁电子器件等领域的研究起步较晚，研究比较滞后。最后，在网络通讯中，我国对其中一些关键的器件如谐振器、微电容和微电极等方面的研究不足，与世界的差距较大，在进行研发的时候也要努力提升相关零件的性能，这些都为纳米技术与其产业的融合留下了巨大的空间。

第二，纳米技术与环境产业的融合。纳米技术在空气净化以及水污染物的降解方面不可或缺，纳米技术在净化环境方面的意义重大。目前，我国已经制造出可以充分降解甲醛、氮氧化物等一系列污染物的设备，可以大为降低空气的污染程度，可以将有害气体的浓度从10ppm（指用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度）降低到0.1ppm；近年来，很多公司致力水处理产业，利用纳米技术的光催化性能净化水质，提高生活用水和工业用水的质量，已经取得了一定成就；在未来，纳米技术在环境领域的应用将会更加广泛。

第三，纳米技术与能源环保产业的融合。当今，对能源的不合理开发和滥用已致使其呈现出日益枯竭的状态。所以，合理有效地利用能源是我国今后的一项重要工作，同时对新能源的开发和利用也刻不容缓。一方面在传统能源领域，加紧对其催化剂的研究，这样可以使煤炭、石油等资源充分利用，充分燃烧，同时减少废气的排放，这些都需要纳米技术的支持。另一方面，在开发新能源方面，我们不仅要自主创新，还要积极地借鉴国外的先进经验，开发一些可燃气体，开发清洁能源，将一系列的新能源更便捷的在日常生活中应用。

第四，纳米技术与生物医药产业的融合。我国加入世界贸易组织后，各个行业都受到不同程度的冲击。以医药行业为例，在国际医药行业决定采用纳米尺度发展制药业的大背景下，我国必须奋起直追，不能落后。纳米生物医药发展的方向在于从动植物提取需要的材料，之后通过纳米技术处理，使其药效最大限度地发挥出来，这也是我国中医的理论思想。在医药方面采用纳米技术生产，也可以提高纳米技术的适用层次。

第五，纳米新材料的研发。美国一家机构预测：到21世纪50年代前后，汽车上60%的金属材料要被新型复合材料所代替，采用高强度轻质量的材料可节省油量达到55%；还减少了尾气的排放量，尤其是二氧化碳的排放。在车体使用纳米材料，发挥其优良的性能，不仅提升汽车的力学性能，而且还使汽车具有反射各种紫外线、红外线的功能，减少了外界的干扰。

第8篇：纳米生物技术学范文

1纳米技术的相关概念和理论介绍

从单纯的纳米材料结构来看，纳米材料主要在微观分子、原子和宏观物质中间的领域，我们只有详细的认识什么是纳米材料以及现阶段纳米技术发展的成果，才能更好的去分析和探究纳米技术在机械工程领域的实际应用。我们可以简单的认为纳米材料科学是材料学的分支之一，我们也不能否认纳米技术在人们日常生活中的广泛应用和重要地位。这一科技突破成果的广泛应用，改变了我国传统机械工程的生产模式，为我国的机械工程发展和进步带来了翻天覆地的变化。

1.1纳米技术的定义

首先，我们必须明确的一点是，纳米是一个长度单位，它的原称是“毫微米”。我们通常所指的纳米科技就是指研究结构尺寸在一至一百纳米范围内材料的性质和应用。这门学科不是独立的、单一的存在，纳米科学与技术和众多的科学学科有着十分密切的关系，可以说，纳米技术一直走在学科交叉领域的前沿。我们通常将纳米科技分为三个研究方向，即纳米材料、纳米器件和纳米尺度，这三个研究领域都是进行科技研究的重要领域。纳米科技的根本目的就是利用纳米的特殊性能去制造具有特殊功能的产品。纳米技术在机械工程方面的应用意义重大，微型机械技术已经成为二十一世纪纳米技术运用的核心，很多国家开始对纳米技术进行了更深入的研究，旨在为机械工程的发展做出更大的贡献。

1.2纳米技术的主要内容

首先，纳米材料主要包括制备和表征。我们通常希望通过利用纳米尺度的结构，在不改变物质化学成分的前提下，去实现对材料基本性质的控制。其次，纳米动力学主要是微型电动机械系统，它的英文简称是MEMS，即主要包括微机械和微电机。这种技术实际上是一种类似于集成电器设计和制造的新型工艺。它的最主要特点就是部件很小，虽然刻蚀的深度要求范围在数十至数百微米，但是它的宽度误差很小。这种技术有着很强的科研潜力，一旦研究的更加成熟，就会在实际的应用中带来更好的经济价值和利用价值。第三，纳米生物学和纳米药物学，这种纳米技术的应用也很广泛，可以用自组装的方法在细胞内放入零件以构成新的材料。最后，还有纳米电子学，它主要包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光或者电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。这项技术可以满足当前电子技术发展的主要趋势。

1.3纳米技术在机械行业中的发展前景

我们认为，纳米技术作为科学研究中一项很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能够在机械行业中展示出很强的利用潜力，为企业的生产带来更高的经济价值。纳米技术在机械行业中的应用范围和应用程度有待扩大和加深，它的发展前景是十分广阔的，我们必须看到纳米技术的科研潜力和经济价值，结合当前我国机械行业发展的现状和在实际利用中出现的问题，不断的进行研究和创新，深入的促进纳米技术和机械行业的紧密结合。我们可以在机械行业的各个领域去应用纳米技术，如：机械及汽车工业的滑配原件、射出成型时发生的粘模以及塑胶流道的低粘应用等。

2纳米技术在机械工程中的应用

随着科学技术的发展和社会经济的不断进步，纳米技术在机械方面的应用最重要的一方面就是微型机械技术，许多国家对此进行了深入的研究，我们可以看到，纳米技术在机械工程中的应用主要存在于微型纳米轴承方面。这种技术深深的改变了传统机械工程的发展模式。由于传统轴承的体积较大，它的摩擦力只能够靠来进行减少，但是这种方式并不能够从根本上避免摩擦力带来的问题。美国科学家通过研究，利用纳米技术很好的解决了这一问题，他们研制出了一种微型纳米轴承，这种轴承最大的优势就是几乎没有摩擦并且其直径仅仅是一个头发直径的万分之一。安徽的合肥大学通过研制，成功发明了纳米材料刀具，这标志着运用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世，这种刀具不仅仅品质十分优化，并且使用寿命也得到了极大的提高。另外，纳米耐磨符合图层的运用也是十分广泛的，实际上，这种微型化的大力运用已经从根本上改变了传统机械生产的模式，颠覆了传统机械的概念和范畴，这种微型机械的基础是现代科学技术，这种创新性的思维方式也是时展的重要产物。除此之外，纳米技术马达、纳米磁性液体以及纳米技术在食品机械领域的应用，都展示了纳米技术给机械工程带来的重大改变。

3结论

第9篇：纳米生物技术学范文

关键词：纳米技术;水产药物;综述;展望

中图分类号：R978 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.014

Nanotechnology in Aquacultural Drugs and Treatment

SUN Jie1， BI Xiang-dong1， YOU Hong-zheng2， DONG Shao-jie1， YANG Guang1， WU Rui1， YANG Tong-zhi1， CHEN Tian-shuo1

（1. Key Labortary of Aqua-ecology and Aquaculture of Tianjin， Department of Fisheries Sciences， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China; 2. Tianjin Fisheries Research Institute， Tianjin 300221， China）

Abstract： Nanotechnology and nano-drug were presented firstly. Secondly the advantage of nano-drug against traditional drugs was compared. Then the application of nanotechnology in aquaculture drugs was reviewed. At last， application prospect of nanotechnology in aquaculture drugs， developing direction and problems that should be paid attention were prospected.

Key words： Nanotechnology; aquaculture drugs; review; prospection

“纳米技术”（Nanoscletechnology）的概念是于上世纪90年首届国际纳米科学与纳米技术大会（美国巴尔的摩）上首次被提出来的[1]。目前，国际上公认的纳米尺度空间为0.1～100 nm，亚微米体系范围为100～1 000 nm，原子团簇的尺度空间为小于1 nm[2]。纳米技术是在纳米尺度空间研究物质（原子和分子）的物理和化学特性及它们之间的相互作用，通过一定的微细加工方式直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列组合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，进而研究其特性及其实际应用的一门新兴科学与技术[3- 4]。目前，在生物学、材料学、显微学、电子学等研究领域纳米技术已经得到了广泛的应用，取得了突破性的进展[1]。

实际上，“纳米技术”概念的提出要晚于药剂学领域里对纳米粒子的研究。药剂学领域早在上世纪70年代便已经对纳米球、纳米脂质体聚合物和纳米囊等多种类型的纳米载体进行了广泛研究[2]。近年来，纳米技术在药物领域的研究和应用已逐渐成为热点，对该领域产生了深远的影响，催生了“纳米药物”的诞生。纳米药物的粒子存在的形式包括两大类：纳米晶体药物（其制作方式是将原料药物通过一定技术手段直接加工成的纳米粒）和纳米载体药物（以纳米级高分子纳米粒、纳米球、纳米囊等为载体，药物分散在载体中纳米化）[1， 4-5]。有学者认为纳米药物粒径可能超过100 nm，但通常应小于500 nm[4]。包括大小在100 nm以上的亚米微粒子，空间尺度在1～1 000 nm的药物在药物传输系统一般被界定为纳米粒[2]。

1 与传统药物相比较纳米药物的优势

1.1 特殊表面效应及小尺寸效应

纳米药物的分散粒径在1～100 nm之间，使它具有特殊的表面效应和小尺寸效应等。在传统给药形式中，药物是以游离分子态的形式被吸收，而纳米药物以纳米聚集态的形式兼有分子态的形式被吸收。这使其具有了不同的体内过程，进而能够产生特殊的生物学活性[6]。较之传统常规药物，颗粒小、活性中心多、表面反应活性高、吸附能力强、催化效率高等特点是纳米药物所具备的主要优点[4]。

粒径达到纳米水平的药物颗粒的总表面积大幅度加大，提高了药物的溶出速率，增大了给药部位的接触面积，进而提高了药物的单位面积浓度。通过对纳米药物表面进行修饰，可以改变其表面特性，从而实现药物长循环的效果[4]。纳米药物的粒度处于亚微粒水平，且完整的多聚粒是胃肠道易吸收的形式。因而纳米药物可以通过胃肠道中淋巴样组织的集结淋巴结内 M细胞的机制摄取，实现减弱药物的首过效应，以提高其的生物利用度[6]。机体不易将纳米颗粒当作异物排斥，纳米药物对于机体组织、血液和免疫系统等均具有良好的生物兼容性。纳米药物亲水性的表面可以使其免于单核细胞吞噬系统的吞噬，因而纳米药物在血液中具有较长的循环时间[7]。上述原因使纳米药物在药代动力学及药效动力学方面受到医药界的高度重视[1]。

1.2 载体的优势

目前，纳米药物载体的主要种类有纳米囊、纳米脂质体、聚合物胶束和纳米球等，均具有类似生物膜性质的磷脂双分子层结构[6]。其突出优点在于：控制药物进入特定的靶器官或靶细胞，实现药物的靶向输送;药物通过纳米载体的囊壁渗透、沥滤、扩散，或通过被溶蚀的基质释放，避免了药物被体内的各种酶类水解，在延长其作用时间的同时，还提高了其稳定性及生物口服利用度;纳米载体材料可生物降解，无毒或毒性较低[8-9]。

载药纳米粒子通过改变生物膜运转机制，提高了药物对于生物膜的通透性，使其可以通过简单扩散或渗透的形式穿过生物膜。载药纳米粒子粒径小且具有良好的黏附性，延长了药物与吸收部位的接触时间，使吸收部位上皮组织黏液层中的药物浓度增加，并延长了药物半衰期，从而提高了药物的生物利用度。上述优点使得纳米药物可以减少使用剂量并保证作用效果，进而减轻甚至避免药物的毒副作用[4， 8]。

2 水产药物领域的纳米技术

20世纪50年代，我国开始进行水产病害研究工作。20世纪80年代以后，鱼药的开发逐渐形成了产业。与水产鱼药有关的开发和研究工作仍处于较浅的层次[10]。综合现有资料，纳米技术在水产药物方面的应用有以下几个方面。

2.1 环境改良剂

环境改良剂以改善养殖水体为主要目的。目前环境改良剂主要包括水质改良剂、底质改良剂和微生态制剂等类型，但采用纳米技术的只有净水剂。综合使用效果和成本分析，纳米级高效净水剂具有净水效果好、综合成本低和应用范围广等优点。纳米级净水剂通过在极短时间内与养殖水充分混和、絮凝和沉淀，去除水中的异臭、悬浮物、异味及大部分杂质，其净水效果可达到普通净水剂的10～20倍。通过具有纳米级孔径的过滤装置，水中的细菌、病毒等微生物可被除去，从而实现了高效的净水效果[11]。

2.2 消毒剂

消毒剂是指以杀灭水体中的病原微生物为目的的药物。水产药物中的消毒剂主要包括酚类、氯制剂、碘制剂和季胺盐类等[10]。现有药物在实际使用过程中均存在不同程度的诸如稳定性差、作用范围窄、效果不显著等缺陷。目前已经开发应用的水产纳米消毒剂种类较少，常见的有纳米碘，主要成分是纳米碘、季胺盐和WEQ等。通过对碘表面使用具表面活的非离子表面活性剂高分子化合物进行处理，在碘粒子表面形成一层由分散剂组成的保护膜，减弱或屏蔽了粒子间的缔合力，避免了粒子团聚，由此迅速增强碘制剂的杀菌能力和穿透性，并减少了药物有效成分的浪费;一般情况下高分子呈现卷曲状态，可以使用特殊的工艺技术，将碘微粒嵌入其中，以提高药物的稳定性和活性，增加其水溶性并减少药物的刺激性，同时可以达到缓释的效果[12]。

2.3 抗病原微生物类药物

抗病原微生物类药物通过内服或注射的方式给药，起到杀灭或抑制体内病原微生物繁殖和生长的作用[10]。此类药物主要分为抗菌药、抗真菌药和抗病毒药。水产养殖中使用量最大、范围最广的抗菌药有抗生素类、磺胺类、呋喃类和喹诺酮类[13]。

目前，抗生素使用中的药物残留问题、交叉耐药性问题和多元耐药性问题在医药与兽药中普遍存在。更为严重的问题是，人在食用了残留有抗生素的畜禽及其制品后会引起对相关抗生素的敏感性降低[1]。早在20世纪90年代，我国学者就指出由于多种抗生素频繁在鳗鲡养殖中使用，导致鳗鲡病原菌对常用抗菌药产生了严重的抗药性，耐药范围达到了42.5%～90.9%，平均耐药率更是达到69.4%[14]。Inglis[15]从患疖疮病的大西洋鱿分离到304株杀蛙气单胞菌，其中55%的菌株对土霉素具有抗药性，有37%的菌株对于抗生素嗯哇酸出现耐药性，且有94.7%的耐药菌株在次年仍被发现。上述情况使得养殖动物疾病防治工作开展较为困难。具抗药性的水产动物病原微生物如果传播到其他水生生物或陆地动物，也将危害人、畜、兽及农作物[16]。

纳米技术的出现，为解决病原菌抗药性问题带来了新的思路。杨雪峰等[17]的研究指出制备恩诺沙星纳米乳的最佳纳米乳处方为肉豆蔻酸异丙酯 （IPM）、聚氧乙烯蓖麻油-40 （EL-40）、乙酸 （HAc） 和水，以此处方制备的恩诺沙星纳米乳对大肠杆菌ATCC25922和金黄色葡萄球菌ATCC25923的最小抑菌浓度 （MIC） 均为其原料药MIC的1/2。但是也有研究指出，由十六烷基碳脂肪酸为配方的恩诺沙星脂质纳米乳剂，利用金黄色葡萄球菌测定其 MIC 为0.25 μg・mL-1，与普通恩诺沙星药物的值接近[18]。这表明，抗菌药物纳米化后是否能够增强药性，与其采用的纳米配方有关。宁二娟等[19]以聚乳酸为载体材料，采用溶剂挥发法制备的恩诺沙星聚乳酸纳米粒的包封率平均为71.0%，载药量平均为11.3%，平均粒径为66.8 nm，粒径范围为30.0～117.5 nm，电子透射显微镜下观察纳米粒，基本呈较光滑圆整的球形，较均匀，且粒径分布较窄。Bariak等[20]在研究中报道了一种新型纳米管药物，可以杀死包括对传统抗生素形成抗药性的细菌。这表明可以通过对纳米药物进行修饰提高其抗菌和抑菌效果[1]。

现有的纳米抗菌剂还有纳米TiO2、纳米ZnO和纳米SiO2及其银系纳米复合粉等。上述药物具有量子尺寸效应、巨大的比表面积和独特的抗菌机制，较传统抗菌剂、有机类和天然类抗菌剂其综合抗菌效果更佳优良。其中纳米ZnO因为具有一般ZnO无法比拟的优越性而被称为面向21 世纪的新饲料业产品。纳米ZnO化学活性极强，可以与多种有机物（包括细菌内的有机物）发生氧化反应，杀死大部分的细菌和病毒。将纳米氧化锌拌入饲料投喂，鱼类不会产生耐药性[21]。SiO2银系纳米复合粉体是一种无机纳米抗菌剂，通过离子交换的方法在纳米材料的基础上制得。使用时，SiO2银系纳米复合粉体中可缓释银离子，通过银离子进入微生物细胞内破坏其蛋白质结构，引起细胞的代谢障碍，从而达到杀菌的目的。其杀菌效果集安全性、广谱性为一体，较常规的银系无机抗菌剂具更好的抗菌效果和更长的抗菌时间[22]。

2.4 杀虫药

杀虫药通过药浴或内服的方式给药，作用是杀死或驱除养殖动物体内外的寄生虫并杀灭水体中有害无脊椎动物[10]。常用的杀虫药包括硫酸亚铁、硫酸铜、有机磷杀虫药（敌百虫）、抑除虫菊脂杀虫药和有机氯杀虫药等。其中敌百虫因具有毒性较低、药残少、残留时间较短的优点被广泛地适用于水产动物体外寄生虫（甲壳类、单殖吸虫及部分肠道寄生的蠕虫等）的防治[13]。

由于兽医临床和畜牧业生产中杀虫药的广泛应用，以及药物滥用和错误使用，使得水产杀虫药同样面临病原虫抗药性问题。例如敌百虫对金鱼指环虫病的治疗效果已经大打折扣，很多情况下养殖户使用了正常剂量的3～5倍都得不到很好的疗效。甚至发生过因药剂量太大引起金鱼中毒死亡的事件。目前纳米化水产杀虫驱虫药并不多见，在这方面还有很多工作有待开展。

2.5 中草药类水产药物

中草药类水产药物是天然药物，用以水产养殖动物的疾病防治或健康改善，其形式一般是经加工或未经加工的药用植物[10]。中草药用于水产动物疾病治疗是近年来的研究热点之一。鱼药中的中草药从功能上分为抗细菌类（如大黄、黄连、大青叶等）、抗真菌类（如白头翁、苦参等）、抗病毒类（如板蓝根、野菌等）和杀虫类（如苦楠皮、使君子等）[10]。另外，有学者报道五倍子、黄芩、诃子、乌梅、石榴皮五种中草药对迟缓爱德华氏菌（Edwardsiella tarda）和嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）的体外起不同程度的抑菌效果[23]。丁香、薄荷、八角和黄连对丁i具较好的诱食效果[24]。

1998 年国内学者通过将牛黄加工至纳米级水平，使其理化性质发生变化，发现其疗效得到了提高，且具有一定的靶向性和新作用，遂提出“纳米中药”一词。研究表明纳米级的中药在化学、物理和生物学特性方面可出现较大变化，从而出现新的效果。较传统的中药，纳米中药在生物利用度、靶向性和低不良反应方面具有明显的优势[25]。梅之南等[26]通过纳米技术将雷公藤内酯醇制成固体脂质纳米粒，减少了服药小鼠体内 MDA 的产生量。这表明固体脂质纳米粒可通过减少小鼠体内雷公藤内酯醇的脂质过氧化反应，降低雷公藤内酯醇对肝脏的毒性。王俊平[27]使用纳米技术用薏米仁油制备紫杉醇微乳，发现给药后的紫杉醇组动物于第 5 天开始死亡，于第 14 天死亡率达到 90%;而紫杉醇微乳组动物在 14 d 内未出现死亡。这说明纳米技术可以显著降低紫杉醇的毒性。

纳米化水产中草药鲜见于报道，笔者所在研究团队采用处方为表面活性剂吐温-80、助表面活性剂甘油、油相大豆油及水成功制备出高效抑杀养殖水体有害藻类的纳米药物―盐酸小檗碱纳米乳，可显著提高中草药小檗碱的抑藻率，有效控制养殖水体有害蓝藻的爆发。我们采用处方为表面活性剂聚氧乙烯蓖麻油-40、助表面活性剂乙酸、油相肉豆蔻酸异丙酯及水成功制备出高效的抗菌纳米药物―肉桂醛纳米乳等系列水产用纳米药物，可显著增加养殖动物对抗菌药物的吸收利用率，大幅降低养殖上述药物的最小抑菌浓度，提高养殖动物细菌性疾病的防治率，增加养殖产量。

3 展 望

我国人口众多，水产自然资源相对贫乏，紧靠捕捞不足以满足人们对水产品日益增长的需求。近年来，水产养殖技术发展较快，产量逐年提高。随着养殖模式不断改进，高密度的集约养殖和立体养殖技术被广泛应用，新品种引进和原有品种改良，新病原入侵、病原对现有鱼药产生抗药性和环境安全性等问题逐步显现。现有鱼药体系已逐渐不能满足水产行业发展的需求，这对水产病害的研究工作和新型鱼药的开发提出了更高的要求。纳米技术在鱼药开发和生产中的应用有望成为解决上述问题的有效途径之一。

目前，鱼药纳米化正处于起步探索阶段，其进程落后于其他兽药，较之医药领域差距更大。纳米化鱼药的研发可以参照其他兽药和医药纳米化研究中取得的宝贵经验和成果，在纳米晶体药物微粉方法、纳米载体配方、新纳米载体研发等方面进行有益的探索。

据报道，约40%具有活性的候选药物由于在水中溶解度低[28]。溶解控制是难溶性药物在体内被吸收的限速步骤。通过加大药物溶出速率可显著的提高其生物利用度。通过纳米技术减小药物粒径可增加其比表面积，例如将药物的粒径由10 μm 降低至200 nm，可增加其比表面积50倍，而难溶性药物的生物利用度与其比表面积大小密切相关。这表明可以通过纳米技术提高难溶性药物的溶解速率进而改善其生物利用度[29]。纳米级超细微粒状态的难溶性药物和生物大分子的溶解度增大，附着性增强，吸收率提高，有效地增强了疗效[5]。综上所述，纳米技术的出现为新型鱼药的开发提供了技术支持。

任何事物都有其两面性。有研究指出中性和低浓度的阴性纳米粒子不会威胁到血脑屏障，而纳米粒子的表面电荷使得阳性和高浓度的阴性纳米粒子对血脑屏障具有毒性。有研究指出纳米粒子对空气、水和土壤均可产生影响，可在食物链中累积，这可能严重威胁到自然中的生物和人类的健康[30]。这提示我们在开发纳米鱼药的同时也应该关注鱼药纳米化后其自身毒性和生态毒性等方面的变化。

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