纳米生物技术发展现状及展望

一、纳米生物技术发展现状 1.纳米生物分析与诊断技术 在生命科学研究领域,生物分析研究手段微型化、平行实验能力、灵敏度等一直有待于改进.采用普通荧光标记方法有精度和分辨率的限制,高通量生物分析体系的设计又受放大方法的速度和成本这一瓶颈制约.采用生物分子的纳米粒子(如量子点)标记的纳米生物分析技术平台则可以突破这些限制.量子点是胶状的纳米晶态半导体,由于其具有独特的发光性,已作为一种新的发光探针而备受关注.     

认准目标 及时支持

信息技术在当代社会起着重要作用,它的基础是以硅集成电路为核心的微电子技术.可是集成电路的发展在物理上和技术上都已逼近了极限,多年来,人们一直在探索新的发展途径.一条现实可行的道路是,仍然以硅和硅集成技术为基础,利用硅基纳米器件的量子效应,建立量子电子学或称纳米电子学.若同时把速度最快的光作为信号的载体与纳米电子学结合,可以发展成硅基纳米光电子集成.纳米电子学和纳米光电子集成将成为未来信息技术的基础.     

一维ZnO纳米结构的表面发光机理及调控研究

ZnO是一种宽禁带半导体材料,在紫外及紫蓝光发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等光电器件方面具有很大的潜在应用前景.近年来,纳米ZnO材料因其突出的光电性能、丰富的结构形态以及易于生长等特点,成为纳米发光材料与器件研究中新的热点.     

纳米科学与酶

现代生命科学的发展尤其注重极端条件下生物体系的潜力。作为工业生物技术科学的一个分支,现代酶技术广泛探索如何极大限度地使酶在细胞外长期保持活性,并能有效地适应非生态环境的条件。纳米科学的迅速发展为酶的稳定和高效催化转化带来了新的机遇。纳米材料和酶技术结合可制备纳米酶催化剂,其纳米结构不仅能使酶在不同体系长期保持活性稳定,而且能提高水相、有机相、油．水界面的催化效率,并使多酶体系催化反应和辅酶再生成为可能。纳米颗粒的高曲率能降低酶固定化时的变构,纳米颗粒的布朗运动使纳米固定化酶和底物频繁碰撞,大幅度提高催化效率。同样,纳米纤维和纳米孔均能很好地保持酶的活性。用合适的纳米颗粒和纳米纤维修饰酶,可使酶自组装于油-水界面,不仅加速了油-水界面反应,而且使酶在油-水界面保持稳定。纳米孔还使伴随辅酶再生的多酶催化体系成为可能。深入研究纳米结构对酶稳定性的影响规律,从而根据酶的特性设计最佳的纳米结构是今后的挑战。利用多酶催化体系的工业生物技术是一个极具挑战性和前瞻性的发展方向。同时,微反应器的设计使纳米酶的回收利用成为可能,将带来更大的工业应用优势。     

基于肿瘤微环境调控的纳米药物研究

肝癌、胰腺癌等恶性肿瘤是危害我国人民健康的重大疾病,发展有效的治疗手段极为迫切。肿瘤微环境是肿瘤发生、发展和转移的"土壤",调控肿瘤微环境可改善肿瘤恶性表型,抑制其发展与转移,是肿瘤治疗新策略的突破口。利用纳米技术,发展调控肿瘤微环境的纳米药物,在改善肿瘤微环境的基础上增强抗肿瘤效果,将成为抗肿瘤基础研究和新药研发领域竞争的新的制高点。本项目将根据肿瘤微环境的特点,拟通过精准自组装、微纳加工、纳米特性控制、多价态递送等多种技术手段,发展纳米药物先进制备技术和调控肿瘤微环境的纳米技术新策略;同时,在纳米药物调控肿瘤微环境的机制研究的基础上,结合纳米药物在肿瘤微环境中的转运、代谢的创新方法研究,实施纳米药物和免疫微环境干预等联合治疗策略,以实现对肿瘤细胞外基质重塑、细胞内在信号调节和细胞外在信号调控,干预肿瘤免疫微环境,实施肿瘤干细胞靶向,从而实现项目关于发展基于肿瘤微环境调控的纳米药物及临床转化的总体目标。     

纳米TiO2光催化材料的制备及其固定化技术的研究进展

纳米TiO2作为一种新的光催化剂,目前在废水、废气中有机污染物的处理方面得到广泛的应用,本文综述了TiO2的制备、固定化技术的研究进展,为开发新型、高效、实用、经济的光催化材料提供启示.     

癌症治疗的新希望——抗肿瘤纳米药物

癌症是严重危害人类生命健康的重大疾病。传统的化疗药物抗癌效果差、毒副作用大,并且费用昂贵,给患者和社会带来沉重的负担。采用纳米技术将化疗药物制备成纳米药物,在增加治疗效果、降低毒副作用方面有巨大的优势和潜力。近几年研究人员已将目光投向这一新兴领域,相信在不久的将来,越来越多高效、低毒的靶向纳米制剂将会被开发出来,为肿瘤患者带来新的希望。     

潜心微观世界 立足化学前沿——记南京大学化学化工学院朱俊杰教授

纳米技术是研究结构尺寸在0．1～100纳米范围内材料的性质和应用的技术,它是一门交叉性很强的综合学科,研究内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。     

语境视角下的纳米伦理研究

纳米伦理是基于纳米技术和伦理责任的双重意义产生的,从语境角度来看,纳米伦理包含三方面内容:纳米伦理的自然语境分析、纳米伦理的社会语境分析和纳米伦理的各人语境分析。基于对纳米伦理内涵的阐释,我们会发现,纳米伦理具有预测性、永恒性、公平性、前进性、革命性和多元性这六个特征。一些科学技术、伦理道德的归宿点都在应用上,纳米伦理也不例外,它的应用是理论应用和实践应用结合的双重语境应用。     

聚烯烃纳米塑料发展

纳米聚合复合物材料中目前研究较多的是纳米塑料."纳米塑料"是指无机填充物以纳米尺寸分散在通用塑料基体中形成的有机/无机纳米复合材料.在纳米复合材料中,分散相尺寸至少在一维方向小于100nm.由于分散相的纳米尺寸效应、大比表面积和强界面结合,使纳米塑料具有高强度、耐热性、高阻隔性、阻燃性和优良加工性等优异性能,是一种全新的高技术新材料,应用领域广泛.     

别把纳米炒成科学谎言

纳米,这一名词人们并不陌生,它频繁地出现在我们的日常生活中,"纳米手机"、"纳米洗衣机"、"纳米涂料"、"纳米羊绒衫"、"纳米领带",林林总总.但是"纳米"究竟是什么东西,仍给普通老百姓一个不可知的世界.据权威人说,迄今为止,只有抗玷污纺织品、新鲜食品外包装等采用纳米技术的产品进入了市场.科学家预计,纳米技术产品最终将成为全球市场的主宰.纳米技术将成为无处不在的技术,为此我们对"纳米"应有简单的认识.     

光子束超衍射纳米加工技术及应用基础研究

新型纳米加工技术的研究开发是目前国际上关注的热点,是纳米技术、特别是纳米器件获得应用所必须解决的重要问题之一。纳米器件尺寸小型化、结构多样化、集成高度化的发展趋势要求纳米加工技术不仅具有纳米量级的加工分辨能力,而且也能够实现包括从二维到三维复杂纳米结构的加工与器件制备。     

纳米

从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃)。即100纳米以下,因此定义:颗粒尺寸在1-100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜,纳米陶瓷、纳米瓷性材料、纳米生物医学材料等。材料是一切事物的物质基础。从科学技术发展的历史看,一种崭新技术的实现,往往需要崭新材料的支持。如果     

神奇的“纳米武器”

本文从纳米、纳米结构、纳米技术等术语出发,引出纳米武器的概念,将纳米武器分为飞行器类、地面爬行类和水中兵器三类,着重分析了各类纳米武器的性能和作用。指出纳米武器的出现和使用将促使未来的战场形态、作战形式、战争结局等发生根本性的变化,进而使人们重新认识军事领域数量与质量的关系,产生全新的战争理念,使武器装备的研制与生产进一步向质量智能型方向发展,彻底变革未来战争的面貌。     

神奇的"纳米武器"

本文从纳米、纳米结构、纳米技术等术语出发,引出纳米武器的概念,将纳米武器分为飞行器类、地面爬行类和水中兵器三类,着重分析了各类纳米武器的性能和作用.指出纳米武器的出现和使用将促使未来的战场形态、作战形式、战争结局等发生根本性的变化,进而使人们重新认识军事领域数量与质量的关系,产生全新的战争理念,使武器装备的研制与生产进一步向质量智能型方向发展,彻底变革未来战争的面貌.     

纳米生物机器原理、制备及其应用探索

纳米生物机器是纳米生物技术领域的前沿热点之一,不仅对了解细胞运作规律、构建人工纳米机器有着重要意义,还为智能材料体系,生物传感器的设计、构造等提供理论和技术基础。本项目围绕纳米生物机器的构建及其运动机理这一核心问题,主要针对典型的天然蛋白质机器和人工核酸机器,通过对其结构与操控机制的研究,探索纳米生物机器的构建原理及一般性工作原理,发展纳米生物机器操控的新方法,     

液体-固体-溶液界面相转移和相分离——一种通用的纳米晶体合成策略

如何在纳米介观尺度范围内实现对材料结构与性能的调控,是纳米材料功能化及其应用的关键。单分散纳米晶指尺寸及形状均一、且在特定介质中具有良好分散能力的纳米材料。基于纳米粒子自身的尺寸效应、表面效应、量子效应,载流子在纳米粒子限制维度空间内的传输具有不同于其它维度材料的特性,展现出许多独特的光学、电学等物理化学性质。同时形状及尺寸严格均一的单分散纳米晶可以通过各种物理化学相互作用进行组装,在纳米器件、量子点激光器、非线性光学、磁介质、催化、功能材料及纳米生物技术等方面具有极为广阔的应用前景。然而由于不同化…     

从天使到魔鬼的纳米物质

纳米，已经越来越多地进入到我们的生活中，各种纳米涂料、纳米服装、纳米化妆品、纳米电池等，似乎我们身边的所有东西都可以被“纳米”。但近来研究发现，涂料所含纳米微粒可导致人类发生严重肺纤维化，甚至死亡。中国科学院一位不愿透露姓名的纳米专家说：“大部分的纳米物质有一个特性就是尺寸越小，毒性越大。因为尺寸越小，它的表面积越大，反应活性也就越高，进入生物体后跟别的物质反应的可能性就越大。”     

酸碱驱动核酸纳米马达的构建与应用

纳米科技的飞速发展及纳米结构表征与操控手段的不断进步,极大地促进了纳米生物机器研究的发展,吸引了众多来自化学、物理学、纳米技术、材料、医学等多个学科的科学家加入这一前沿领域。纳米生物机器作为纳米技术与生物医学等研究领域中的一个前沿交叉热点,其研究意义不仅仅局限于对生命奥秘本身的探求,更重要的是通过与应用研究的衔接,在智能材料、生物传感器以及纳米生物机器人等研究中发挥重要作用,并为最终实现纳米生物机器在生物医学等领域的广泛应用奠定理论和实验基础。目前,国际上研究的纳米生物机器主要包括两种:以蛋白质分子马达…     

纳米制造科学与技术中的基础问题研究进展

纳米制造是支撑纳米技术、信息技术和生物技术走向应用的基础．是制造业发展的方向。而纳米制造科学与技术中的基础问题．则是研究纳米制造的根本。本文在概述了纳米制造的基本概念之后,详细介绍了国内外纳米制造科学与技术中基础问题的研究进展．并在最后对于纳米制造科学与技术的未来研究进行了展望。