人造纳米材料安全性研究进展及存在问题

纳米科技的迅速崛起，是世界上任何一个人、一个组织和一个国家都没有办法阻挡的。尽管存在巨大的经济和社会效益，但是像其它科学技术一样，纳米技术也是一把双刃剑，如何利用它有效的一面，避免对人类的危害一面，是我们不得不面对的问题。本文将重点对近些年国内外人造纳米材料安全性研究的主要进展进行综述，对其中存在的问题进行总结，并在此基础上提出进一步的发展建议。     

黑磷基纳米材料抗肿瘤研究进展

黑磷(black phosphorus, BP)作为一种新兴的二维纳米材料因其优异的性质近年来被广泛应用于肿瘤治疗中.首先, BP具有较宽的光吸收范围和较高的光热转化效率,因此在肿瘤光热治疗(photothermal therapy, PTT)中展现出巨大的应用潜力;其次,由于具有独特的电子结构, BP可以作为高效的光敏剂,在光照下产生大量的活性氧,用于肿瘤的光动力治疗(photodynamic therapy, PDT);此外, BP本身具有大的比表面积,可以作为纳米载体高效负载各种药物,进行肿瘤化学治疗.最近, BP作为放疗增敏剂在肿瘤放射治疗中也取得了不错的效果;更为重要的是, BP拥有大多数无机材料所不具备的良好生物相容性和可降解性,对机体造成的毒副作用较小,为实现其临床应用打下了坚实基础.基于以上多种优良性质, BP不仅能够满足肿瘤单一模式治疗的要求,而且在肿瘤多模式治疗中也具有得天独厚的优势.本文将从BP基纳米材料在肿瘤PTT、PDT、化学治疗、放射治疗以及联合治疗方面的研究进展进行综述,并对BP基纳米材料在未来肿瘤治疗研究中的应用前景进行展望.     

环境中锑污染及锑同位素示踪研究进展

锑(Sb)是一个有潜在毒性和致癌性的类金属元素,其化学性质与砷(As)相似。自然过程及人类活动引起的锑污染已经较为广泛地存在于水体和土壤环境中。近年来,多道等离子体质谱仪的引入使锑同位素的高精度分析成为可能。首先综述了水土环境中锑的污染及存在形态,接着系统报道了锑同位素的测试技术,包括化学纯化、质谱测试方法以及锑同位素的分馏机理及其应用。在此基础上,提出了锑的未来研究方向以及锑同位素在锑污染来源、迁移转化过程和环境生物地球化学循环的研究中的应用前景。     

机械合金化法制备超高熔点金属碳化物纳米材料

纳米材料是80年代发展起来的新型材料.这种材料因界面上原子占有相当大的比例,因而表现出独特的物理、化学和力学性能,已越来越受到材料工作者的广泛重视.目前,纳米材料多采用气相冷凝法制取.然而这种方法制粉效率低、产量小而成本高,尤其对于高熔点的金属和合金,这就大大限制了对纳米材料的结构、性能的研究和应用.机械合金化技术为纳米材料的制备提供了一个新途径.这种方法通过在高能球磨下的机械驱动,实现低温下的固态反应,能够获得常规方法难以获得的具有新型结构的材料.Shingu等首先报道用     

金属合金纳米材料的可控合成取得重要进展

<正>最近,中国科学技术大学化学与材料科学学院、合肥微尺度物质科学国家实验室曾杰教授课题组与厦门大学分子影像暨转化医学研究中心刘刚教授合作,在金属合金纳米材料的可控合成及其生物和催化应用方面取得重要进展.研究人员通过共还原的途径,首次在溶液中合成出五角星形金铜合金纳米晶体,并使用新型材料成功治愈小鼠乳腺癌.同时,由于该新型材料具有大量的高指数晶面,它在对硝基苯酚还原反应中展现了不俗的催化性能,该工作7月在线发表于Nature Communications(doi:10.1038/ncomms5327).一般来说,如果光的波长在近红外区(700~900 nm),光在生物组织内穿透深度达到最大值.而对于金属纳米材料而言,它们在紫外-可见-近红外区具有等离基元共振现象,可以在这些区域有很强的光吸收和光热转化能力.光热产生的高温可以杀死癌细胞,从而实现肿瘤的无创治疗.因此,从理论上讲,采用该办法治疗人类肿瘤是可行的.与放射治疗、化学药物治疗等传统方法相比,该疗法无需     

上转换发光纳米材料在生物成像中应用的研究进展

稀土上转换发光纳米材料是一类利用近红外光激发而短波长发射的荧光材料, 因其具有发光性质稳定、无光漂白现象、弱的生物样品损伤和高荧光信噪比等优点, 在荧光成像中可弥补传统荧光标记材料的不足而发挥重要作用. 本文重点介绍上转换发光纳米材料在生物成像中应用的进展.     

纳米材料的环境行为与生物毒性

随着纳米科技迅猛发展, 越来越多的人开始关注并研究纳米材料的环境行为和生物毒性. 本文概括地介绍了纳米材料的排放途径和可能发生的环境行为, 重点分析了纳米材料与环境中共存物质的复合行为; 综述了碳纳米材料、金属及氧化物纳米材料、量子点等对细胞、细菌、水生生物、陆生生物等的毒性效应, 阐述了当前对纳米材料致毒机理的有关争论; 最后, 展望了纳米材料环境行为和生物毒性领域的研究方向.     

金属有机框架化合物在气体存储和分离方面的研究进展

随着工业文明与人类社会的不断进步,全球能源需求不断攀升.2019年,全球一次能源消费总量高达583.9 EJ,而国际能源署预计至2040年全球能源需求仍将增长25％.石油、煤炭等传统化石能源的大量燃烧造成了温室效应、酸雨、光化学烟雾等环境问题.一方面,气体作为一种清洁的能源载体,兼具高热值和低碳排放量,越来越受到人们的...     

金属有机框架/聚合物气体分离膜的界面结构设计研究进展

气体分离膜技术在节能减排领域具有突出优势,是一项具有很大发展潜力的气体分离技术.基于金属有机框架/聚合物的混合基质膜兼具聚合物膜材料的易加工性和金属有机框架的优良气体选择吸附特性,受到全球学者的关注.如何有效调控两相界面处微观结构,改善混合基质膜材料的气体分离性能是混合基质膜领域的关键问题.针对这一热点问题,主要综述了近几年学者在金属有机框架/聚合物基混合基质膜的界面结构设计优化、膜材料构效关系研究、膜的规模化制备等领域的研究现状与进展.重点介绍了如何优化与表征界面结构以及金属有机框架与聚合物对膜性能的影响规律两个方面.此外,对混合基质膜材料未来的发展方向进行展望,以期为高性能混合基质膜的理性设计等方面提供研究思路.     

氧化铁纳米材料在肿瘤治疗中的研究进展

氧化铁纳米材料是目前美国食品药品监督管理局(FDA)批准的唯一可运用于临床的无机纳米材料,在磁共振医学影像中发挥着重要的作用.近年来,随着化学技术的蓬勃发展,以化学修饰改造为代表的优化策略在氧化铁纳米颗粒尺寸大小的调控、成分结构的改造以及表面功能化修饰中大量运用,使得生物相容性良好的氧化铁纳米颗粒在医学健康领域,特别是肿瘤治疗方面的运用得到极大的拓展.本文将探讨以氧化铁纳米颗粒为基元的纳米材料在肿瘤治疗领域的研究与发展,分别就当前氧化铁纳米颗粒的制备工艺、氧化铁纳米颗粒的生物学效应功能、氧化铁纳米颗粒在肿瘤治疗,以及肿瘤免疫微环境调节的运用等方面进行了总结.最后,讨论了氧化铁纳米颗粒作为肿瘤药物向临床转化面临的问题,并展望了其未来的发展方向.     

从木浆中形成纳米材料

正据英国New Scientist,2012,215(2878):24报道,从木浆中生成的纳米晶体纤维素(NCC)被誉为当前最新的神奇材料,它轻便、结实和导电,是一种天然、可再生、廉价的碳纳米管。它不仅透明,还由于其密集排列的微观针状晶体结构而达到不锈钢抗拉强度的8倍。纳米纤维素长度仅2纳米,能用树枝、锯末等生产,原材料十分丰富。NCC用途广泛。日本先锋公司正     

分离过程中计量置换模型的研究进展

自20世纪80年代初反相色谱中的计量置换模型问世以来,引起了国内外色谱界的广泛关注。由于此模型有坚实的理论基础,经过这十几年的不断发展和创新,已广泛应用于化学、生物化学、分子生物学和基因工程中,简要介绍了液－固界面上的计量置换模型（SDM）的概念、发展史及其新近的发展,包括了SDM的理论基础,在物理化学、液相色谱、生物化学及分子生物学中重要的数学表达式及其应用。     

高分子金属络合物与气体分离

混和气体选择性分离技术一般采用深冷分离法和吸附分离法。节约能耗,简化操作的气体分离方法一直是受人们重视的研究课题。70年代下半期,高分子膜在气体分离方面取得了显著进展,寻找具有实用前景的气体分离膜中的主要困难是:分离性好的膜总是透过速度慢;透过速度快的膜总是分离性能差。金属络合物作为膜材料是已实现的能够同时提高透气率与分离系数的主要方法。金属络合物与气体分子之间的作用被应用于气体分离是从生物体内O_2输送过程而受启发的,血红蛋白中的Fe~(2+)等金属离子选择性地与O_2 形成络合物,同时,在特定条件下又可逆地解离出O_2。最初,人们分离出天然的能与气体分子选择性络合的金属络合物如血红蛋白,用于气体分离研究,进而,人们开始寻找可与气体分子可逆络合的金属络合物。近年来,     

液态金属生物医学研究进展

液态金属作为一种功能性材料已经广泛应用于电子、机械工程和能源等多个领域.低熔点的性质使液态金属保持金属性质的同时,具有室温流体的特性,这种特性成为了它最迷人的性质.液态金属还拥有许多其他优异的性质,如可变形、可功能化、导电导热及生物安全性,并在多种生物医学应用中拥有巨大潜力.本文首先介绍液态金属的基础结构与理化性质,如低熔点、表面自限制氧化等,这些性质为其应用奠定了基础.随后,本文从药物载体、肿瘤治疗、生物成像及医疗器械4个方面简要总结液态金属在生物医学领域的应用进展.最后,从提升液态金属纳米液滴尺寸均一性、深入研究其与生物系统和组织的相互作用、优化封端配体、基于液态金属的柔性可穿戴诊疗一体化医疗设备的发展及3D打印等领域,讨论了液态金属在生物医疗应用中未来的前景和发展方向.     

碳基纳米材料电催化氮气还原合成氨研究进展

以可再生电能为能源,H2O为质子和电子源,温和条件下将氮气(N2)还原为氨气(NH3)将成为替代传统高能耗合成氨工艺(Haber-Bosch方法)的有效途径之一.N2分子的高反应活化能和析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)导致的产NH3速率和法拉第效率低,是目前电催化氮气还原(ni...     

天然纤维素物质模板制备功能纳米材料研究进展

自然生物物质特殊的天然结构赋予其人工材料所难以比拟的优异功能,是构建人造功能纳米结构材料理想的模板物质.天然纤维素物质作为一种常见的天然高分子化合物,从宏观到分子层次的独特阶层结构及其在纳米层级上的多孔网状形貌可期赋予以其为模板而制备的有关人造材料独特的性质和功能.以纳米层级的精度和客体基质(无机和有机的)精确复制自然纤维素物质,能够最大限度地把其优异性能(如多孔隙结构和高内表面积)引入到相应的人造材料中去.应用表面溶胶-凝胶方法可以在纤维素物质的纳米纤维表面以纳米级别的厚度可控沉积金属氧化物凝胶薄膜,特定功能的客体物质能够进一步地表面组装于其上;继之以合适的方法去除纤维素模板成分即得到相应的具有纤维素物质阶层状结构和形貌的人造功能材料.本文简述了以此为基础设计和构建新型纳米结构材料(如金属氧化物及其复合纳米材料、聚合物纳米材料、硅和金属纳米材料等)的研究进展.以自然纤维素物质为模板或支架开发功能材料是一条获得新型功能纳米材料的简便、低成本和对环境友好的捷径.     

环境中微塑料研究进展与展望

环境微塑料污染正成为整个地球表层生态系统最严重的威胁之一,受到世界多国政府的严重关切和科技界多学科的广泛研究.本文从地球科学、化学、生物学、管理学等多学科角度,系统综述了水、土、气、沉积物、生物等环境介质中微塑料的丰度分布和来源、分离与分析方法、陆海空迁移与预测、表面变化与吸附特征、生物吸收积累与生态风险、食物链传递与...     

中国-澳大利亚功能纳米材料联合实验室国际合作研究进展

厦门大学朱贤方教授领导的中国-澳大利亚功能纳米材料联合实验室, 在科技部中澳科技合作特别基金和国家科技计划国际科技合作与交流专项基金资助下, 在纳米化学生物环境传感器课题研究方面取得了一系列突破性成果.