纳米毒理学与安全性中的纳米尺寸与纳米结构效应

纳米生物效应与安全性是纳米科学中既具有基础科学意义, 又事关纳米科技应用前景的关键问题, 是纳米技术可持续发展的核心. 国际上普遍认为, 纳米技术的未来发展取决于两大主要瓶颈能否取得突破: 一是纳米尺度上的可控加工与大规模生产技术; 二是纳米安全性知识体系与评价方法. 针对后者, 欧洲和美国都提出了“没有安全数据, 就没有市场”(“No Data,No Market”)的方针. 为了保障科技和市场的优先权, “科技要领先, 产品要安全”已成为发达国家的国家战略. 为此, 在短短5 年内已经形成纳米毒理学这个新兴学科, 阐明在纳米尺度下物质的毒理学效应. 本文重点分析纳米毒理学与纳米安全性中的纳米尺寸效应、纳米结构效应这两个重要的科学问题及其研究结果, 同时简单讨论剂量-效应关系这个传统毒理学的中心法则在纳米毒理学中的变化情况, 讨论未来的相应研究内容和方向, 同时也帮助读者更为科学、理性地认识和理解物质在新的纳米尺度下所固有的生物学特性, 包括毒理学特性.     

纳米材料生物效应研究和安全性评价前沿

纳米技术持续、健康的发展要求我们了解纳米材料的安全性。2004年以来,纳米材料生物效应和安全性研究发展迅速,形成一个跨学科的研究领域,并受到政府、学界、企业和社会公众等的广泛关注。文中叙述了纳米材料安全性评估的迫切性和重要意义,重点讨论了该领域的最新发展方向,包括纳米产品、工作场所和环境的安全等,同时简单讨论了纳米标准化、纳米技术风险管理和纳米伦理研究与纳米安全性研究的关系。     

纳米物质安全性

诺贝尔奖获得者罗雷尔（H. Rohrer）说,当微米技术成为工业革命技术的基础,那些最早学会,并最早和最好使用微米技术的国家,都在工业发展中占据了巨大优势,成为了现在的先进工业国家.     

纳米安全性研究的方法论思考

近年来纳米安全性研究已引起国内外广泛关注, 我国科学家在这一领域已做了大量重要工作. 然而, 从科学方法论角度来看, 现有的研究主要还局限于还原论方法. 实际上, 纳米安全性问题不仅涉及不同学科, 而且其研究对象涉及自然界、人与社会这样复杂的巨系统. 因此, 为了真正解决现实世界中的纳米安全性问题, 需要在方法论上有所突破, 在重视分析还原、寻找确切的因果联系的同时, 也要关注整体性、复杂性和不确定性. 开展跨学科、跨层次的综合研究, 还需要政府、企业、公众与研究人员共同努力.     

人造纳米颗粒呼吸系统毒性及生物效应的研究进展

随着纳米技术在全球的迅猛发展,人造纳米颗粒已经广泛应用于生物医学领域,其生物安全性成为研究者的关注热点.由于呼吸道是人造纳米颗粒进入机体的主要途径之一,纳米颗粒对机体呼吸系统的毒性和生物效应的相关研究越来越多.本文介绍了人造纳米颗粒和纳米药物在治疗呼吸系统疾病中的应用,重点归纳了几种常见人造纳米颗粒对机体呼吸系统的毒性效应和可能的毒性作用机制,阐述了影响纳米颗粒毒性的几点因素,为今后人造纳米颗粒的研究和应用提供有价值的参考.     

卡西米尔效应研究现状及展望

卡西米尔效应起源于量子真空,它在物理学的各个分支,特别是在纳米技术中有着重要应用.卡西米尔(H.B.G.Casimir)才华纵横,著作宏富,建树极丰.他的科学研究和工业研究经历则为科学和技术的互惠发展树立了典范.卡两米尔效应是一个多学科交叉的、充满挑战和活力的前沿研究领域,如今尚有大量科学的和技术的问题等待人们去解决.     

纳米生物传感器

生物传感器(biosensor)是利用生物特异性识别过程来实现检测的传感器件.生物敏感元件包括生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸等,而生物传感器是利用这些从微观到宏观多个层次相关物质的特异性识别能力的器件总称.     

生物集成电路展望

电子工业的新纪元即将开始,虽然目前意识到这一点的人不多,这将是一个生物集成电路的时代,行将出现的是同大分子一样大小的集成电路,可以将它们植入人体细胞内进行修复工作,甚至能制成带有人体细胞DNA信息因而具有自我复制能力的集成电路.生物集成电路对不同的人有不同的含意.最简单的理解是:它是一种能在生物环境中起作用的经过改进的常规集成电路.已经出现几种这样的电路,它们被封装在特殊的塑料膜里,含有能破坏抗生     

奥陶纪生物大辐射研究:回顾与展望

奥陶纪生物大辐射是早古生代地球海洋生态系统发生的一次重大生物事件,经过数10年的地层古生物研究积累和近20年来全世界多个国家与地区相关专家有针对性的研究(以3个IGCP项目的连续执行为标志),目前已经有了一些基本共识:大辐射持续了几乎整个奥陶纪,达4000多万年,期间出现过多次辐射高潮;差异演化是大辐射的基本特征之一;大辐射的发生并不伴有地球海洋生态环境的重大灾变,其起始、进程以及具体表现型式受生物自身宏演化规律(内因)和外界环境因素(外因)的双重制约.在华南开展的实例研究为国际间深刻认识这一重大生物事件做出了积极贡献.继续深化奥陶纪生物大辐射的研究,一方面要在有条件的地区广泛开展实例分析,在精深系统古生物学和高精度生物地层学研究的基础上,深刻揭示大辐射的过程和实质;另一方面要积极与沉积学、构造地质学、地球化学等相关学科进行交叉与综合,以探讨大辐射的诱因及控制机制,进而揭示大辐射期间有机界与无机界的协同演变关系.     

纳米药物前景展望

<正>市面上目前只有位数不多的少数几种纳米药物,但有数十种药物正在进行临床前研究或临床试验中。研究人员对这种新技术了解得越多,他们就越发兴奋。在美国癌症研究协会(AACR)年会上,研究人员就这一领域的机遇与挑战进行了探讨。"纳米技术让人们以完全不同的方式进行研究,或期待其在癌症观测和治疗中发挥作用。"加州理工学院的詹姆斯·希斯(James Heath)     

基因工程生物安全性研讨会召开

本刊讯　4月中旬,第七次生命科学前沿讲座会———基因工程生物安全性研讨会在京召开,与会专家们结合多年的理论和实践经验,从转基因种类、基因的释放、基因表达的位置等角度探讨了转基因工程生物及其产品对人体健康和生态环境的安全性问题普遍认为,任何一项新技术的出现和推广都会有一定风险,由于式因工程植物与传统育种的方法培育的品种有实质上的等同性,使用生物工程产品可以大大减少农药、激素的使用量等原因,转基因生物带给人们更多的是健康对此,与会科学家建议:科学家应谨慎从事;政府审批监督机构应科学、合理地制定符合我国国情的法…     

石墨烯的生物安全性研究进展

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料.随着石墨烯在实际中的大规模生产和广泛应用,其生物安全性问题也备受关注.大量报道认为石墨烯是一种生物相容性良好的碳纳米材料,部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性.石墨烯的生物毒性主要依赖于其理化性质(大小、形状、表面电荷、官能团等),与其使用剂量也密切相关.近年来,研究发现石墨烯纳米材料作用于不同生物体会表现出完全迥异的生物毒性.基于此,本文综述了近年来关于石墨烯在细胞毒性、动物毒性和抗菌性方面的研究进展,以期为石墨烯生物安全性评估和生物医学应用提供参考.     

生物效应的预测

在人类社会发展的现阶段(这一阶段就是人类严重地干扰了自然环境),有关生命本质、生物体及周围环境各种因素的激烈相互作用等方面的知识,具有十分重要的意义。实际上人类活动中所有涉及物质生产、自然科学或者人类与周围环境相互作用的领域里,都有必要对生物的效应进行评估。本文我们拟就预测和初步评估物理和化学因素     

纳米生物存在吗？

当菲列帕·尤温斯把扫描电镜对准一块从澳大利亚海床下几千米处采得的岩石,企图搜寻能毁坏岩体储油层的白云母粘土时,她看到的却是很像生长在三叠纪和侏罗纪砂岩上的细菌或真菌群落的微丝。 即使这样,尤温斯这位昆士兰大学的地质学家并没有急于下结论。这并非由于没听说过海床深处还有细菌,而是由于这些生物体竟能惊人地轻易适应陆上实验室等完全不同的环境条件。而且,每个生物体都极小──有些直径不超过２０纳米（纳米：亿分之一米）。这是个问题,因为这么小的生物体是不可能生存的──至少这不符合传统微生物学。病毒能够那么小,…     

纳米生物医学成像表征与医学功能生物界面

基于微尺度(微/纳米)功能生物界面的成像与表征,集成并发展了以原子力显微镜、环境扫描电子显微镜等纳米源头技术为主导的,具有相互协同、验证、补充的多信息、多层次联合成像、表征及微加工设备功能群,实现了活体生物界面微尺度成像与表征方法学上的突破.进而,强调"医学功能界面"的概念,针对血管、骨和肿瘤相关医学功能界面,深入开展"微尺度构建-功能-力学耦合机制"研究.在此基础上,受血管内皮细胞为载体的血流/血液/血管相互作用功能界面的启发,实现黏附可控医学功能界面的仿生设计与制备;同时在中医"补气活血"理论的指导下,开辟"生物力药理学"这一新的交叉研究领域,强调生物力学因素在药理学研究和临床诊疗活动中的重要作用,建立可作为Biomarker另一类形式的临床样品微尺度力学参数指标,并倡导将"实验台/病床"双向引导的转化医学模式实施于诊断与治疗中.     

离子注入甜菜种子生物效应

N+离子注入甜菜种子后 ,在对叶片过氧化物酶同工酶的分析中 ,发现酶的活性与离子注入的剂量有关 ,低剂量的离子注入有利于酶的活化 ,同时产生新的酶带 ,其生长量和生长势也有明显增加 ,尤其以注入剂量 4× 1 0 16/cm2 和 6 0次脉冲处理为佳 .     

纳米晶体材料的有效弹性模量与界面效应

纳米晶体材料的很多性质与界面效应有关，从材料的微观结构特点出发，研究界面对材料的有效弹性性质的影响，首先，将纳米晶体材料看作一种两相复合材料，基体是具有不规则原子结构的界面相，夹杂是具有理想晶格的晶粒相，用Mori-Tanaka方法给出了有效模量的表达式，进而用应变梯度弹性理论，通过对纳米晶体材料的代表性胞元的分析，考察了应变梯度对材料变形行为的影响，分析了界面效应影响材料性质的两种微观物理机制，其一是界面相不规则原子结构的软化效应，其二是界面附近边界层存在引起的硬化效应。