纳米技术范例

纳米技术

纳米技术范文1

关键词:纳米技术;电子刹车;应用

整个汽车技术的发展都取决于材料技术的发展,材料技术是整个汽车技术发展的重要方面儿,当前纳米技术的应用在汽车领域上是非常受欢迎的,在现在的发展之中,纳米技术已经得到了前所未有的发展,形成了非常多的学科,就比如说纳米材料学、纳米生物学以及纳米化工学等。这些学科当然所产生的纳米技术也是非常多的,并且运用在了很多方面,当然,在汽车领域方面也有着非常多纳米技术的发展,就比如说纳米技术在于汽车电子刹车方面的发展纳米技术能够非常好地使用在汽车的每个位置,就比如说在车身,发动机,传感器等方面,但是本文将着重介绍纳米技术对于整个汽车电子刹车方面的应用。纳米技术的出现,可以使得电子刹车功能变得更加的完善,并且可以更好地保证车辆的行驶安全,目前市场电子信息化程度逐步加快,纳米技术对于车辆的电子刹车应用也在逐渐的更新,并且对于整个汽车事业的发展也起到了非常大的推动作用,使得整个汽车行业的发展更加的先进化。

1有关电子刹车的介绍

随着整个汽车行业的发展,有许多新技术正在进入到汽车领域的生产之中,就比如说汽车电子刹车,以往的刹车都是采用手刹的方式进行。现在的汽车都采用了电子手刹的方式来进行刹车,电子手刹工作原理就是采用电子按钮儿的控制方式,通过刹车盘与刹车片产生摩擦力来达到相应的控制停车制动的效果,电子手刹也就是电子驻车控制系统,电子驻车控制系统是指行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动能结合到一起,并且整个电子控制方式实现停车制动的技术,电子刹车的使用类似于传统机械制动器,唯一的区别就是在控制结构上有一定不同,传统的是使用机械来进行控制的,而电子刹车是采用电气系统控制,来确保当驾驶员忘记拉动或者是放下制动器的时候,电子刹车可以进行自动释放和更智能的进行刹车,电子刹车也可以更好的帮助驾驶员进行刹车,电子刹车使用电器控制才可以加大刹车力度,与以往的刹车不同,以往刹车当踩下的时候是靠脚部力量来进行刹车力度大小的调节的,而电子车是靠电气控制刹车力度,包括压力方面进行车辆的制动,并且在紧急制动的时候,电子刹车的转能力可以高于人类的反应能力,保证整个车的安全,所以说电子刹车在车辆的行驶中是非常有必要的。

2纳米技术对于电子刹车的应用

2.1纳米技术传感器对于刹车的应用

现在汽车技术的主要特色就是越来越多的零件开始利用电子进行传控,就比如说像汽车最主要的部件,刹车系统就已经运用到了电子传控,现在汽车上最常见的就是电子刹车,不同以往的手动刹车来说,电子刹车的调节更加快速,并且不用太费力,在整个电子自动控制的原理就是传感器的信息传递有关的相关数据显示来看,普通汽车中有许多传感器,大约在十到十五之间,而高级的汽车之中就会有100多种传感器,它的传感器数量越多,说明汽车中的电子化越强。传感器是整个纳米技术的重要衍生物,伴随整个纳米技术的不断发展,不断成熟,它的价格变得更加便宜,功能变得更加强大。一些小型传感器已经非常广泛运用到了社会生活和一些产品的操控之中,就比如说将这种传感器安装在汽车刹车上面和汽车轮胎上面,这样可以智能的观察轮胎和刹车的相关性能,能保证整个汽车的行驶安全,能够提示司机在刹车时所反馈的信息。此外,还有专门用于在恶劣环境下的传感器,就比如说一些传感器在刹车的外侧可以更好地检测刹车的温度,包括刹车的性能和刹车片的厚度,可以提醒刹车,可以提醒车主更好的更换刹车和使用刹车,保证整个的行车安全。伴随整个纳米技术的快速发展与进步,传感器的技术也随之既获得了很大的发展,已经有很多种传感器开始运用到不同的行业,传感器已经开始使用纳米电极技术,这种技术将整个纳米级的敏感元件封存在纳米电极之中,完成了单电子的监测功能,从而可以提升监测的准确性。并且它的单位是非常小的,重量也很轻,耐用性非常强。在价格方面也是非常的廉价,所以说更多的行业开始使用这种纳米传感器技术来对自己的相关事务进行监测,就比如说在汽车刹车方面,因为刹车本来就是整个系统中最重要的原件之一,如果增加其重量的话,很可能对刹车的性能带来不好的影响,但是纳米传感技术就很适合在刹车的监测之中,这样可以使得电子刹车更加的先进,更加的智能更加的安全。

2.2纳米材料技术对于刹车的应用

不仅在纳米传感器方面对于电子刹车的应用,还有在刹车片材料方面也可以对电子刹车有一定的应用,就比如说有一种高性能的纳米材料刹车片,它包括摩擦板和新的刹车板。这种纳米材料主要是由一些重量分的组分比所制成的,它里面有一些相应的纳米材料、纳米二氧化硅和纳米氧化锌等纳米材料所制成的,是非常绿色环保的。这不仅对刹车有更好的性能,并且它的抗高温和热衰退性非常的好,可以更好地保证刹车的性能,耐磨性能也很好,可以在剧烈使用刹车的时候保证刹车性能,也可以长时间使用,它的摩擦系数非常的稳定,在剧烈刹车的时候可以做到保证车辆安全,并且它使用寿命很长。还有就是它的成本就非常的低,这样也非常的亲民,可以使用在许多车辆电子刹车系统上面是非常有用的。

3纳米传感器对于整个汽车刹车监控方面应用

电子刹车的电子监控技术是纳米技术在汽车应用方面的重要领域,整个刹车监控系统使用是非常重要的,它关系到整个刹车系统的稳定性和可靠性,它主要监控着刹车系统的温度,湿度,包括一些刹车油压力和相关的磨损等传感器,这些都是非常重要的。这些关于电子刹车都是很重要的,这些传感器都是为整个电子刹车监控单元所供应的,电子刹车的运行情况信息,它可以使驾驶者非常好的监控着刹车的各项性能和各项指标,保证在一个安全的状态,从而也可以提升整个电子刹车系统的可靠性与安全性。使驾驶者更好地了解车辆信息,更好的操控车辆保证行车的安全,所以整个传感器对于电子刹车监控中的应用也是非常重要的。

3.1温度传感器介绍

汽车电子刹车系统使用纳米温度传感器,主要就是为了检测整个刹车系统的温度和刹车油的温度,包括刹车盘的温度以及周围气体的温度等。伴随着整个纳米加工技术的快速发展,传感器技术也将进一步从微型的传感器发展到纳米传感器,纳米传感器的技术就是可以比微型传感器的体积更加小,更加的方便,安装于在刹车系统这种小的控制单元之中。纳米传感器安装在电子刹车控制系统之中不仅可以加强对于电子刹车温度的监控,还可以更好地减少监控器对于刹车所带来的负面影响,可以使汽车车载安全监测的同时,也可以正常的行驶。与此同时,纳米温度传感器也可以大批量的进行生产,它的生产成本并不高,但是它的功能性非常强,这些优点足够让他广泛地运用到整个汽车领域,让汽车的电子刹车系统的更加安全,使相应的监控变得更加全面保证整个汽车的行驶安全。

3.2压力传感器介绍

纳米技术已经成为了本世纪最高新的一项技术,它在很多的方面都已经得到了非常好的应用。就比如说纳米压力传感器,对于电子刹车应用也是非常有必要的,使用微机械加工生产的纳米产品,它的体积非常小,性能非常好,并且它的成本很低,这些优势都使得纳米技术非常受欢迎。它的微传感、微执行器和处理装置集成的系统将非常快的进入到整个商业市场之中,压力纳米传感器是汽车生产中中应用最多的传感器,他不仅可以放在刹车片上测试整个儿刹车的压力,还可以放在整个儿刹车油之中对于刹车性能进行一定的测试,这样的话可以保证整个电子刹车系统都处于一个完善的状态,并且纳米传感器的体积很小,所以就很方便的放入到电子刹车系统之中,不会对整个刹车系统产生其他的影响,也不会对它的性能产生的影响。这样的传感器不仅可以更好地监控,其他系统,还可以在不影响刹车的性能的情况下提高汽车电子刹车的安全性。

3.3传感器安全及自检方面应用

纳米传感器对于整个汽车安全系统方面内容也是非常重要的,安全系统就是汽车考虑的非常重要的环节之一,随着整个科技的逐步发展和汽车的发展,安全性能已经是人们所提及最多的性能,也是大多数人的关注点,所以说为了保证整个刹车电子刹车系统的安全,纳米传感器对于电子刹车安全系统检测也是不可少的,就比如说一些微型加速传感器。目前纳米技术在微型加速传感器方面也做出了非常大的研究,他的硅加速器的量程正常情况下是非常大的,早期在一些公司也会使用比较细微的加工技术来进行硅加速传感器的研究,但是并没。太大的提升,但是纳米微型加速传感器就可以更好的进行加速,就比如说在汽车紧急这种情况下,纳米微型加速传感器可以更好地对汽车刹车系统进行控制,让刹车的速度变快,使得更好地刹住车辆,防止事故的发生。有相关研究发现,一种全新的硅三轴加速度计,拥有四个敏感提,四个独立的信号来解读整个电极和参考电极,它就可以很好的用在电子刹车方面它的灵敏度可以达到非常高的标准,所以说这种传感器对于电子刹车是非常重要的。在整个车辆的检测和自我诊断方面,他们技术主要就是对轮胎压力的测试,还有就是对于冷却、刹车失灵等系统的传感器。在整个传感器中,对于刹车的传感是使用最多的,就比如说,在检测刹车失灵的时候,纳米传感器可以更好地检测到刹车是否失灵,并且给出相应反馈到驾驶室之中,所以说整个纳米传感器对于车辆自检,包括电子刹车方面的检查是非常重要的。刹车是行驶过程中必不可少的,所以说他只有刹车检查谈好,才能保证整个车辆行驶的安全性。

4纳米技术在汽车电子刹车方面的创新

纳米技术对于电子刹车系统也有折心形的技术发展。就比如说在诺贝尔物理学奖的得主,这位德国科学家研究出了巨磁阻抗效应,这种效应让人们更好地领略到了纳米科技的巨大作用。利用这种效用,在中国一所研究团队研制出了纳米巨磁阻抗效应速度传感器,这种传感器可以使得汽车的电子刹车系统更为灵敏,并且也可以提高整个汽车驾驶的安全系数。整个巨磁阻抗效应在汽车行业有着非常大的应用价值,它可以更好的帮助汽车的电子刹车系统进行制动,在一些事故中可以避免更多的人员伤亡,这种新型的感应器灵敏度非常的高,反应很快,并且它的稳定性也很好,这就使得了这种传感器有发展的空间。这种速度传感器是汽车刹车防抱死系统的一个非常重要的部件,它可以更好的使刹车系统有着更高的性能使得整个车辆变得更加的安全。

5总结与分析

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一、纳米技术在食品包装上的应用

目前对于纳米材料的研究已经获得了巨大的成就,纳米高阻隔包装、纳米活性包装等应用较多。纳米颗粒有很大的表面面积,仅需一次添加就能促进聚合物形成强界面相互作用,增强原材料的力学性能、阻隔性能和热稳定性。纳米活性包装技术还可以混合特定活性成分,快速吸收食品包装中的异味氧气和过多水分,迅速释放抗菌剂和二氧化碳到包装中。这些年来,对于纳米活性包装的研究,主要集中在抗菌型和保险型纳米包装材料方面,其中抗菌型的应用领域非常广泛。在菌系材料中加入表面涂覆金属或者金属氧化物,利用金属离子或者光催化的效果,使得食品表面菌体活性丧失,起到抑菌杀菌的整体效果,同时也能够避免食品腐败。在保险型纳米包装材料中,主要是利用特定的纳米粒子能够使乙烯氧化分解的原理,从而起到抑制果蔬的呼吸、延长果蔬的保存时间的作用。

二、纳米技术在食品加工领域中的应用

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【关键词】纳米电子器件;纳米电子技术;分析策略

引言:

随着科学技术的不断发展,微电子技术也在此过程中不断进步,甚至随着理论的进步不断地突破进入新的领域。将真空电子器件和纳米技术更好地融合起来,同时在内部融合一些精细加工技术和其他类型的工艺,将会有助于在今后形成一种新型的技术。

一、纳米电子技术产生的背景

早在20世纪就已经出现的纳米电子技术对我们的生活和工作已经产生了非常深远的影响。遵循摩尔定律的集成芯片电路每隔3年就已经以4倍的速度在增加,其尺寸在不断缩小的基础上持续运行了30年。电子元件的尺寸不断地缩小,使得集成电路集成的要求也变得越来越高。而在未来如何制造出更加低成本和低消耗的半导体芯片成了大家需要知道的当务之急。为了能够使得尺寸逐渐变小的电子器件能够运行的更加稳定,将纳米技术注入电子元件成为大势所趋。纳米级电子器件不仅器件的尺寸进一步减小,而且其最终的质量及将会和器件的量子性能有十分密切的关系[1]。与纳米电子器件相关的量子器件将能够通过电子波相位的控制来更好地实现相关的功能,并在此过程中拥有更高的速度和更低的消耗,从而从根本上解决日益严重的功耗问题。

二、纳米电子技术的基本概念

如今的光电子技术已经逐步向新兴的纳米光技术方向发展,而纳米光电子也在传统半导体材料发展的过程中不断地发展起来,最终成为新兴纳米电子学未来发展的新的趋势。纳米电子技术能够帮助研究所有纳米的结构中各个电子和光子相互作用的过程。并最终将光电子和纳米电子技术共同结合起来。作为一种新型的科学技术,纳米光电子技术是物理学和先进工程学结合的产物,也是目前基础上不断发展的产物。同时,纳米光电子技术作为纳米技术和电子技术的产物,其最终都能够让人类通过自己的意志来操纵单原子。常规的纳米光电子产品主要包括纳米电子器件和电子材料。

三、纳米光电子各个器件的分类

1、纳米光电技术探测器。纳米光电子材料在不断发展的过程中最终形成了纳米光电技术,这种技术又被用于制作纳米光电技术探测器中。而这种微型的探测器主要都是由纳米丝和各种不同类型的纳米棒组成的,红外探测器就是最常用的纳米光电技术探测器,在使用的过程中具有很高的灵敏度。2、纳米发光器件。通过引进纳米光电子和纳米光等基本材料,最终都能够研制出最新的纳米发光器件。从整体结构来看,主要可以利用纳米粒子等不同种类的材料来制作成一种能够发光的硅二极管,并在之后使用各种尺寸制作成为可以实现纳米发光的二极管。3、纳米显示器。常用的纳米显示器主要是由纳米管显示器和碳纳米发生显示器组成的。如今纳米电子学、纳米光子学和其他先进的微电子技术其极限的线宽都在70mm左右。这种先进技术的跨越通过几十年时间的研究就已经很好地完成了。而为了能够在最短的时间内更好地制作新兴器件,单原子的操作方式在其中发挥着重要的作用。此外,利用这种新兴的技术往往能够有效地提升计算机的计算能力,甚至可以在短时间内将计算机的计算速度提高上千倍。但是使用的计算机的功率却只有现在计算机的百万分之一。而使用纳米光电子技术往往能够将通信带宽的运行速度提高上百倍。

四、纳米电子技术未来的展望

1、新型电子元器件。据预测,电子元器件技术将会在未来的20年内飞速发展。而市场对新兴电子元器件的发展也提出了更高的要求,逐步走上了实用性发展的道路。包括单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、分子电子器件和其他新型的信息器件的研究也在此过程中不断地得以突破。未来的纳米电子技术将会不断地朝着超越摩尔定律和超越CMOS的方向发展,最终形成大规模纳米集成电路,对于未来数据存储和计算机的发展都会有很重大的影响。2、碳纳米管。碳纳米管也会是将来非常重要的一种纳米材料。完美六边形的构成是其重要的特点,且本身的重量也很轻。这样的结构使得其在使用的过程中拥有良好的导电性能、传热性能、光学性能和其他类型的性能。碳纳米管在纳米电子方面有着很重要的其他用途,在将来晶体管和电子元器件发展的过程中将会占据很重要的地位,完全能够实现高速和低能耗的有效目标。

五、结束语

本文分析了纳米电子技术产生的背景、纳米电子技术的基本概念和纳米光电子各个器件的分类,并在之后对纳米电子技术未来发展的趋势进行全盘的分析。而从上文的分析可以看出,纳米电子技术本身是一个具有巨大潜力且应用范围非常广泛的技术,相信在今后它一定能够在符合人类未来需求的基础上应用于其他科学领域,并更好地促进我国新一代信息技术发展。

参考文献

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纳米光电子主要是研究在所有纳米结构中各个电子以及光子存在的相互作用。将光电子以及纳米电子的相关技术相互结合共同组成了纳米光电子技术。传统的半导体硅并不具备发光的基本功能,但是引进了纳米技术以后,能够发出一种非常耀眼的光,同时开设了一门新兴的纳米光电子。

二、纳米光电子技术的发展

新时代的纳米电子技术能够快速的制作各种单电子存储,同时还可以制作一些非常精巧完美的微电子机械以及电机械系统。随着现代纳米技术的不断进步与发展,集成电路也将成为一种比较先进的半导体器件,并成为了未来发展的新方向。如今的信息社会对于所有使用的集成电路具有的集成度的各种要求也逐渐增高,这就导致人们不断突破尺寸具有的极限途径。在新的社会形势下,纳米电子以及纳米电子光技术应运而生,并成为了半导体科学以及各种工程研究的重要领先技术。光电子技术属于电子技术以及光电子技术的结合体。二十世纪以后,光电子技术逐渐发展,并取得了一定的进步。将光电子技术以及纳米技术巧妙的相互融合最终形成了纳米光电子技术,成为了未来电子技术不断发展的新领域。如今的二十一世纪,也为光电子技术以及纳米光电子技术发展提供了新的机遇。

三、纳米光电子各个器件的具体分类

3.1纳米光电技术探测器

如今的纳米光电技术探测器主要是利用纳米光电子的基本材料进而不断发展而来。这种微型的探测器主要由纳米丝以及各种纳米棒共同组成,例如,超高灵敏度红外探测器等。

3.2纳米发光器件

引进纳米光电子的相关技术并利用纳米光的基本材料,利用纳米光刻技术,最终研制出新兴的纳米发光器件。主要有利用纳米粒子等材料制作完成的一种硅发光二极管,使用各种纳米尺寸制成的可以实现调谐的纳米发光二极管。

3.3纳米光子器件

纳米量子机构以及量子电路等各种集成技术都蕴含着非常深奥的研究内容。例如,利用三维光电子自身的晶体天线,还可以利用光子晶体技术二极管,以及无损耗产生的光电波,光开关等,这些都属于先进的纳米光子器件,在量子保密通信中的各种重要的关键器件,都是利用纳米光子器件完成的。

3.4纳米显示器

纳米显示器主要包括碳纳米管显示器,还有一种碳纳米发生显示器等。如今的纳米电子学还有纳米光子学以及先进的磁学微电子,自身具有的极限线宽都是70nm,这种先进的技术通过几十年的研究就完成了。为了能够在最短的时间内完成新兴的器件,使用单原子具体的操作方式成为重要的研究方向,并且,利用这种先进的技术能够制成计算机,并且能够有效的提升计算机自身的计算能力,甚至可以提高上千倍,但是需要使用的功率只有现在计算机的使用功率的百万分之一。如果使用先进的纳米磁学,计算机具体的信息存储量甚至能够达到上千倍。使用纳米光电子能够提升通信带宽的上百倍。另外,除了以上介绍的各种器件,还可以从广义上分析,纳米器件还有分子电子器件,这种器件无论是在材料上还是在使用的原理上都与上述的半导体量子器件存在较大的差异。

四、结束语

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1.1纳米材料的鉴别和表征

目前,由于不断有研究工作揭示出与纳米材料相关的风险。企业为规避监管,可能不会宣称其产品使用了纳米材料或者在产品的生产过程中应用了纳米技术。因为国家食品药品监督管理总局早在2006年就将纳米产品从Ⅱ类升级为Ⅲ类,并对其安全性和有效性进行审慎的考察。因此,企业并不以纳米技术作为其产品的主要宣传点,在这类情况中,由于纳米物质具有某些优异性能,或者在生产工艺中需要采用纳米技术,从而可能产生一批没有贴纳米标签的,实质上的纳米产品。对于此类产品,在技术审评工作中,首先要求审评人员具备一定的专业知识,能够从企业递交的注册资料中准确判断产品中是否有纳米物质成分,或者在生产中采用了纳米技术。为了准确鉴别医疗器械中是否使用了纳米材料,证明等同性非常重要。化学成分的相似性并不足以证明纳米材料的等同性,因为纳米材料是否呈现出特定性质可能取决于纳米材料的化学成分和形状,和(或)纳米材料的来源(供货方)。当判定了产品确实是纳米产品之后,对于其安全性和有效性的把握,需要具备必要的纳米表征手段知识。对含有纳米材料的医疗器械的生物学效应的试验和评价要求对纳米材料进行全面表征。因为纳米材料的毒性,不仅取决于其化学成分,也与其粒度(粒度分布)、长径比、形状、表面形貌、表面电势、表面化学、亲水(疏水性)、团聚(聚集)态等因素密切相关。因此,对于某些产品,可能需要根据扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、电感耦合等离子质谱等表征手段所获得的图像和数据来判断其安全性和有效性。应该根据纳米材料的类型和形式,以及器械的预期用途来选取表征方法。对特定物理化学参数的表征通常可采取多种方法。单一的表征方法可能无法提供对于参数的准确评估(例如:粒度分布、表面成分)。在该类情况下,如果可行,可能需要采取补充方法来对需要表征的性质进行充分评估,即采用两种独立的表征方法。需要特别注意的是,用不同的方法获取的有关特定性质的结果不能直接进行对比。例如,正如指导性文件所指出的,对于粒径测定,应至少采用两种显微镜技术(例如:透射电镜和激光扫描共聚焦显微镜)。为了对使用纳米技术的医疗器械进行可靠的表征,需要毒理学、物理学、化学、工程学和其他专业领域的专家之间的跨专业合作。

1.2纳米材料剂量

用于毒理学研究的剂量水平通常是以质量浓度为基础。然而,纳米材料的多个属性可能会影响其毒理性质。普遍认为,除了质量浓度以外,还应使用包括表面积和数量浓度在内的其他参数来充分表征纳米材料剂量。在确定用于纳米材料体外研究的毒理学相关的剂量时,应该考虑可分沉淀物的可能性。小纳米颗粒(例如:水动力学直径<40nm)与培养细胞层之间的接触主要取决于扩散和对流力。由于沉降力的额外影响,在细胞培养基中形成的稍大的纳米材料和纳米材料聚集体的沉淀速度更快。这些因素,以及与蛋白质和培养基其他成分的相互作用,可能会影响直接接触培养细胞的颗粒的数量。应该根据具体情况评价可分沉淀物出现的可能性。若有必要,应开展对于体外细胞剂量的分析性或计算性评估。目前,对介质中的剂量(分散/溶液浓度)或实际的纳米颗粒细胞摄入/接触量是否应该被用于剂量本身的表达还存在争议。

1.3纳米材料参照样品

试验结果的可靠性在一定程度上取决于是否可获得适合的参照样品。参照样品指拥有一项或多项特性参数、具有足够可重复性的已经确认的材料。可利用该材料或物质对仪器进行校准,评估测量方法或为材料赋值。纳米尺度参照样品的最初研发重点在于将其用于校准试验仪器,而不是作为生物响应基准进行参照样品研发。开发一种广泛接受的参照样品,包括在适合不同的试验系统的阳性对照与阴性对照纳米颗粒方面达成共识,已经成为纳米材料风险评估的一个关键性要求。虽然参照样品对于评估医疗器械中应用的纳米材料至关重要,但是因为存在实际困难,研发进度还是很慢。认识到纳米材料代表性样本的可用性对于纳米物质安全试验的可重复性和可靠性至关重要。ISO/TC229nm技术委员会已提出使用“代表性试验材料”,并且正对其进行讨论。代表性试验材料的拟议定义为“来自同一批的物质,在其一个或多个特定性质方面具有同质性和稳定性,被认为适合于开发用于针对除已表现出的同质性和稳定性以外的性质的试验方法”。目前这种方法已被应用于OECD人造纳米材料工作组的纳米材料安全性试验合作项目,该项目使用欧洲委员会联合研究中心代表性纳米材料库中的代表性纳米材料来进行。

1.4纳米材料样品制备

纳米材料体积小,并且其物理化学特性可能发生改变,这使得与宏观(非纳米尺度)颗粒或化学物质的试验相比,纳米材料的样品制备会遇到重大的挑战。带来挑战的因素包括能加强纳米材料反应性的表面性质;聚集或团聚颗粒的形成;纳米颗粒在通过水合作用,部分溶解或其他过程的分散中发生的转变;以及低浓度水平污染物对纳米材料的物理化学性质和毒理性质的强烈潜在影响。如同其他类型的试验样品,纳米物体有可能吸附到容器表面。因此,确认标称浓度非常重要。对于研发针对含有纳米材料的医疗器械的可靠的样品制备方案来说,必须认识到这些问题。相比于使用常规材料的医疗器械,解决这些问题也许需要极大提高直接针对样品制备的研发力度,并制定处理策略。由于其独特的表面性质,纳米材料对用于样品制备的技术表现出极强的敏感性。颗粒之间以及颗粒与周围环境之间的相互作用会影响颗粒的分散。分散的纳米材料不一定呈现单分散颗粒的形式。呈聚集形式的单分散颗粒(由强结合或强融合的颗粒组成的颗粒)和呈团聚形式的非单分散颗粒(弱结合颗粒,聚集体,或两者的混合体)可以出现在以液体、粉末和气溶胶形式出现的纳米材料中,除非通过表面电荷或立体效应进行稳定化处理。因此,样品中纳米材料的分散状态和粒度分布可能随时间变化。这一属性对于制备浸提液和(或)储存溶液和剂量分散溶液有着非常重要的意义,pH值、离子强度或分子成分的轻微调整就可能显著改变颗粒分散度。基于该原因,受试品的稳定性对于在生物评价中获取具有代表性的和可重复性的结果来说显得尤为重要。纳米材料的样品制备可能包含对于制造商生产的或供应商提供的材料的表征,以及制备用于动物试验或体外实验的储存溶液和剂量溶液。制备细节可能根据给药途径和递送方法的不同而有所差别。

1.5纳米材料对于生物相容性研究试验的影响

将纳米材料用于试验系统时,必须认识到需要测定的一些性质可能会受到周围环境的影响,并且在很大程度上依赖于周围环境(例如:组织培养基、血液/血清、蛋白质存在)。与环境的相互作用可能导致纳米材料本身发生暂时性改变,如通过获得/脱落蛋白涂层,形成纳米颗粒团聚/聚集,或纳米材料其它方面的变化。由于这样的变化可能会影响纳米材料的特性,因此会影响纳米材料的毒性特征。因此,纳米材料应完全根据制造出来的形态/组成,以及最终用户所接收的形式(如果该形式包含自由纳米材料)进行表征。最后,还应该对最终产品中的纳米材料进行评价。对于生物安全性评价,需要将纳米材料分散在适当的介质中进行评价。这些介质与纳米材料之间的相互作用可严重影响到纳米材料在试验系统中的表现。应该在试验过程和试验结果评价过程中考虑该因素。纳米物体在生物环境中很容易将蛋白质迅速吸附在其表面,形成所谓的蛋白质“冕晕”。据报道,冕晕是由两层结构组成,内层是由强结合的蛋白质组成,而外层是由快速交换的分子组成。蛋白质冕晕并不是静态的,可能根据纳米材料所处环境的不同而发生改变。作为有机体内的异物,纳米材料的归宿为从被吸收、分布、代谢到排泄/消除。众所周知,纳米材料表现出与其对应的常规材料不同的物理化学特性(力学、化学、磁学、光学或电学特性),因此,可以合理的期望纳米尺度材料会影响生物学行为,并且生物学行为会引发在细胞、亚细胞和生物分子层面(例如:基因和蛋白质)包括细胞摄取的各种不同反应。因此,与由常规材料引发的毒理学反应所不同的各种毒理学反应可能在接触到纳米材料后才会显现。应该注意的是,不仅蛋白质会以冕晕形式参与这个过程,而且脂质也会参与这个过程。因此,毒物动力学研究应被视作针对含有纳米材料的医疗器械开展的毒理学风险评估的一个部分。当接触到生物环境的时候,纳米材料会与蛋白质发生相互作用,这种相互作用的定量和定性水平取决于生理环境的性质(例如,血液、血浆、细胞质等)和纳米材料的特性。同样,当接触到试验介质的时候,纳米材料也会与周围环境发生相互作用并且/或者也会对环境产生干扰,这取决于其本身的性质和所接触的条件;跟相应的常规材料相比,它们可能会有不同的表现。因此,对于任何被设计用来对医疗器械进行生物学评价的试验方法,对其进行专门的验证是十分有必要的。试验方法的选择将取决于纳米材料的特性。在纳米材料的毒性试验中,有几个已知的风险因素应该避免。对纳米材料的毒性和最终结局了解的还不多,所以一些未知的隐患还会在将来逐渐显露出来。由于纳米材料的毒性试验存在许多不确定性,所以公开透明变得至关重要。潜在的生物相互作用不是直接取决于分子的浓度或数量,而是取决于纳米颗粒本身。在纳米毒理学中,剂量反应关系的单位可能不是传统意义的质量单位,而可能是以纳米颗粒的数量或者他们的总表面积来表示剂量。除了表征以外,还应该以文件的形式记录下实验条件的详细情况。

2纳米材料标准化工作

纳米技术范文6

[关键词]纳米粒子;吸附;膜处理

安全饮用水被认为是一个国家发展的重要指标,根据最近的报告,世界各地约有6.63亿人无法获得安全饮用水[1]。多年来,污染和滥用地表水导致全球50%以上人口依赖地下水作为饮用水。然而,地下水是氟化物、砷、铅、铬、硝酸盐、硒、氯化物、重金属以及放射性物质的避风港,这些离子极大地损害了地下水的质量,导致了健康问题[2]。此外,腺病毒、甲型肝炎、轮状病毒等病原体通常存在于地表水和地下水中,必须有效地灭活才能提供安全的水。饮用水安全是根据国家标准或国际准则来判断的,卫生组织的饮用水质量准则是最重要的准则之一,并由许多发展中国家实施。报告表明,在依赖改良水源的估计62亿人中,超过10亿人继续使用不安全的水。联合国可持续发展目标(SDG6)之一是到2030年实现人人享有安全和负担得起的饮用水水处理技术的进步可以在实现这一目标方面发挥作用。在传统上用于饮用水处理的各种技术中,砂(颗粒介质)过滤是最古老的处理技术之一。砂过滤最初被认为是通过粒子间间隙的尺寸排除工作的。然而,后来的研究表明,慢沙过滤器(SSF)在富含细菌种群的沙粒周围形成一种活性生物膜(称为Schmutzdecke),从而提高了介质的过滤能力。颗粒介质过滤的应用面临的挑战之一是,除了易受事故和流量变化的影响外,它无法有效地去除化学污染物。其他一些常规使用的技术包括化学氧化、吸附、化学沉淀/凝固、离子交换等等。最常见的化学氧化剂是氯,它为去除病原体提供了有效和坚固的屏障。另一方面,化学沉淀通过添加反离子来降低离子污染物的溶解度。这通常是絮凝和沉淀或过滤。近年来,人们对纳米粒子作为吸附剂在水处理中的应用越来越感兴趣。纳米技术显示出巨大的前景,作为处理持久性和新兴污染物的最佳可行方法[3]。纳米材料吸附与传统吸附剂相比,具有吸引力的替代品,因为它们具有较高的长径比,增强了反应活性,进而转化为较高的吸附容量。此外,纳米吸附剂还提供了额外的可能性,如在家庭一级以不同形式使用的可能性,例如,以粉末形式使用,涂覆在衬底上或在过滤器中使用等。颗粒的较小尺寸也提供了构建紧凑处理系统的可能性。最近的研究还表明,纳米粒子可以被工程化,同时针对多种污染物,从而可能降低处理成本。然而,人们对纳米材料的安全处置及其对公共健康和生态系统的潜在风险还表示担忧。因此,本综述详细介绍了在水处理中使用纳米粒子的现有技术。虽然对纳米粒子在水处理中的应用进行了大量的研究,但几乎没有任何全面的评论对这一主题进行批判性分析,本文试图填补这一空白。

1纳米粒子在水处理中的应用

用于环境保护和水处理的新型纳米材料的开发和使用近年来受到了广泛的关注,因为它们的表面积与体积比更大,粒径更小[4]。纳米材料在水处理中的四个主要应用领域是(A)吸附去除,(B)催化降解,(C)消毒和(D)膜过滤。其中,吸附去除污染物和使用纳米材料消毒是主要内容。纳米技术使水处理做法有望克服现有技术目前面临的主要挑战,并为水的经济利用提供新的处理方法。

2吸附去除

不同种类的纳米粒子被用于吸附去除研究,即用于去除砷的铁基纳米粒子、用于去除氟化物的碳和铝基纳米材料等[2]。本文综述了在各种使用点(POU)饮用水处理系统中常用的纳米吸附剂。

2.1氟化物的去除

碳纳米管是一种有趣的纳米材料[5-6],由于其高的机械强度和导电性而得到了广泛的研究。碳纳米管与其他纳米材料一起被广泛应用于从水中去除氟化物。最近改性的多壁碳纳米管被广泛用于去除水中的一些重金属。

2.2重金属的去除

水源中重金属的存在是一种全球威胁[7],有些已知有毒和致癌。已知铅、砷、镉、铬、硒、汞和钴等重金属离子会损害水质,而且已知其毒性超过允许的限度。吸附是一种常用的重金属去除技术,由于它是一种成熟的技术,成本低,效果好,因此对家庭水处理更有吸引力。铁基纳米粒子是最常见的用于重金属去除的纳米吸附剂。据报道,砷污染影响到全世界约1.5亿人,在大约70个不同的国家。将磷灰石纳米粒子掺入聚丙烯滤筒过滤器中,有效地用于去除砷。初步试验表明,滤料对中等砷浓度(30~40ppb)的泉水的处理效率较高。平均需要100毫克赤铁矿纳米粒子来处理每升泉水[8]。

2.3去除杀虫剂

尽管银纳米粒子的主要作用是在消毒领域,但它们也被用于去除卤化农药和有机物,该技术已被印度技术研究所马德拉斯的研究人员申请饮用水净化专利[9]。嵌入在活性氧化铝中的银纳米粒子用于有效去除卤化有机物和农药。通过纳米粒子表面与农药之间的新型化学反应,实现了农药的去除。杀虫剂中的大部分要么是卤化碳,要么是含硫的分子。例如,卤化碳在室温下与贵纳米粒子相互作用后被降解为金属卤化物和非晶态碳。观察到,当加入农药的水(50ppb浓度)通过过滤器时,可以获得无农药水。由于银纳米粒子以其抗菌性能而闻名,因此过滤器也很可能是有效的消毒工具。然而目前市场上没有这种产品。

3膜过滤

用于饮用水处理的膜是一个快速增长的领域[10]。膜为水中的不良成分提供了物理屏障。然而,膜污染是其有效应用的最大障碍之一。纳米技术正被用于开发创新的聚合物和陶瓷膜,以提高膜过滤系统的性能。理论上,纳米粒子在膜中的掺入提供了污垢阻力以及消毒和污染物降解的额外好处,这取决于所使用的纳米材料。纳滤膜,如NF90和NF400,已被用来去除地下水中的氟化物,在10bar的压力下,氟去除率为98%。商业上可用的NF膜也被修饰使用聚电解质薄膜,以提高膜的选择性。银纳米粒子也被浸渍到硝化纤维素膜上,用于去除细菌病原体。如Aquapure,Kinetico和QSI纳米使用浸渍银纳米粒子的膜,并显示99.9%的去除细菌,病毒和原生动物。亲水性金属氧化物纳米粒子通常被添加到膜中,通过增加亲水性来减少污垢。例如,氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和沸石纳米粒子被添加到聚合物超滤膜中,已经进行了实验室规模的研究,以确定碳纳米管膜在水处理中的潜力,这些纳米管膜已被研究为可有效的去除细菌,病毒,浊度和有机污染物。因为这些过滤器需要较少的能量,高渗透性,更耐用,更容易清洁和重复使用。这些膜具有很好的市场前景。

4催化降解

光催化降解常用的纳米材料有二氧化钛,铈和碳纳米管[11]。其中,二氧化钛纳米粒子由于其稳定性、摄入无毒、成本低,在水处理中得到了广泛的探索。二氧化钛纳米颗粒在水、紫外线照射和氧气的存在下产生自由基,随后分解成毒性较小的碳化合物。钛可以用作浆料,涂层作为薄膜或膜。二氧化钛纳米粒子对有机污染物的光催化降解已被用于工业规模的净水系统。然而,纳米粒子在光催化降解中的大规模应用还存在一些技术挑战需要解决:(1)高效的光催化反应器设计和(2)催化剂利用可见光的优化。

5纳米粒子的安全处置环境影响

基于纳米粒子的POU系统在饮用水处理领域具有巨大的优势。纳米材料的影响不仅需要从其应用的角度来评估,而且需要从其释放到环境中的潜在毒性效应的角度来评估。有研究表明,特定纳米材料性能和毒性极限的影响取决于纳米粒子的类型和大小[12]。纳米粒子在环境中的行为也取决于许多因素,如pH、周围介质、离子浓度、表面封盖剂和粒径。现有信息不足以确定饮用水中特定纳米材料的最大允许浓度。尽管有许多评估纳米结构的工具,纳米毒理学仍然需要在纳米尺度上精确地测定生物系统和纳米材料[4]。因此,对纳米粒子的释放进行仔细的控制和严格的指导是至关重要的。然而,虽然已经提出了安全措施,但没有处理纳米毒性的具体准则。金属离子从纳米材料中溶解是另一个主要问题,检测其释放是一个挑战,需要复杂、昂贵的技术和具有超低检测水平的分析方法。在环境机构制定更明确的纳米材料释放指南之前,处置管理的最佳方式是纳米粒子的回收利用。使用过的纳米颗粒可用于制造砖块或填充在钢瓶中,并在地球深处作为填埋场处置。再生金属离子也可用于其他材料的合成..利用天然沸石从废废物中固存重金属的方法。同样的方法可以进一步探索废纳米吸附剂的污泥。研究人员还探索了各种方法,以水泥、砖块、聚合物基质的形式固化和稳定废弃的重金属废物,最终将在填埋场处置。

6总结和结论

纳米技术范文7

关键词:现代;机械制造工艺;精密加工技术

0引言

近些年,我国的科学技术水平不断提高,现代机械制造及精密加工技术在工业领域的应用越来越广泛,推动我国工业向现代化方向发展。同时,传统的机械制造技术存在许多弊端,不再适用于飞速发展的今天。因此,企业应重视机械制造工艺,特别是精密的加工技术,将现代机械制造工艺与精密的加工技术融合在一起,在原有的基础上进行升级改造,为顺应时展的要求而努力。基于以上分析,我国应该将研究精密的加工技术作为核心目标,大力发展技术创新,充分发挥机械制造精密加工方法的优势。

1现代机械制造工艺与特种机械制造技术的概述

1.1现代机械制造。①气体保护工艺应用。气体保护是现代机械制造工艺中比较常见的焊接技术,通过电弧加热的方式为该技术提供热量,气体充当介质,具有保护作用,将电弧与熔池隔离开。此操作在传统制造工艺基础上有了很大的创新,不仅可以减少外界有毒气体对机械的损害,同时还稳定了电弧,源源不断地为焊接提供热量,大大提升了焊接效率。除此以外,增强了焊接金属的韧性,是气体保护工艺的一大优势。②电阻焊接工艺应用。电阻焊接技术被广泛应用于现代机械制造行业,将需要被焊接的物体在正负电极之间固定,其原理是利用电流产生热量,促使金属融化,使被焊接物体与焊接处紧密连接在一起。电阻焊接技术有许多优点,物体加热时间短,产生的气体无污染,且最终的热效应效果强烈,有利于提高焊接效率;同时,电阻焊接工艺简单易操作,这在一定程度上降低了工作人员的专业技术要求。当然,凡事都有两面性,电阻焊接也有它的缺点,那就是原设备较为贵重,维护工作产生的费用较大,因此该技术一般应用于航天、军用等重大领域。③埋弧焊接工艺应用。埋弧焊接工艺的原理是在焊接层下通过燃烧电弧达到焊接的目的,此项工艺使用的原材料较为简单,焊丝、焊剂以及接头等,其中机械制造对焊剂材料的选择有着严格的要求。为保证良好的焊接效果,在焊接过程中,需要控制好焊丝与焊剂的比例。焊接效率高是该技术的优点之一,除此以外,还包括焊接过程较稳定、无污染等优点,是现代机械制造中常用的焊接工艺。④螺柱焊工艺应用。螺柱焊工艺把需要焊接的物体与螺柱面接触,然后将电弧加热使接触面熔化,最终通过对螺柱施加压力完成焊接工作。螺柱焊的焊接方式多种多样,包括单面焊接的拉弧式、储能式等,这些焊接工艺操作较为简单,结合实际情况应用在现代机械制造中。

1.2特种机械制造加工技术。①精密切削技术。在机械制造精密加工技术中,精密切削是应用最为广泛的一种技术,顾名思义,该技术的突出优势是精密性,因此常被用于加工那些要求极高的产品。实际操作过程中,容易受到其他因素的影响,因此企业应加强生产过程的管理,尽量减少外界因素对机械制造的不良影响,不断提高加工技术,使其具有抗拉强度大、受温度影响小、抗震性强等优点。不仅如此,工作人员要重视创新,针对材料不同、生产产品功能不同等差异,灵活地对该技术进行调整,以达到用户的使用需求。②纳米加工技术。纳米技术是目前的热门技术,被广泛应用于各行各业,当然在机械制造中,也是一项必不可少的重要技术。纳米技术较为复杂,融合了物理学、分子学和工程学等学科,对硅片的加工有很大贡献。纳米技术是一个统称,其中包括很多细小分支,在实际操作过程中,应结合具体发展情况,根据机械制造的不同要求,选择合适的纳米技术进行加工,保证产品的整体质量。纳米加工技术之所以在现代机械制造中应用广泛,是因为其有众多优势。首先是机械微型化,纳米技术最显著的特点是尺寸微小,这是科技发展的一大进步。在传统的机械制造中融入纳米技术,很大程度上缩小了机械的体积,符合现代社会的发展趋势。其次是材料多元化,纳米技术所使用的原料尺寸微小,既方便形成多种多样的新型材料,也可以将其融入传统材料中进行改良。由此一来,材料的功能逐渐多样化,应用也更加广泛,更好地满足用户的不同需求。再次是摩擦性能好,机械在使用时,轴承之间存在摩擦,若摩擦力过大,会严重损害机械零件的寿命。纳米技术所用材料由于尺寸微小,有效改善了机械零件摩擦力大的缺点,几乎可以达到无摩擦的状态。最后是节约资源,纳米技术的应用,使得许多新型材料层出不穷,“废物利用”的材料更是不在少数。传统的机械制造技术会浪费大量的材料资源,由于纳米技术的精密性,很好地改善了这一劣势,大大减少了材料浪费的现象。③微细加工技术。该技术生产的产品体积微小,在减少能量消耗方面有显著作用。微细加工技术在半导体制造方面应用较早,如今在机械制造行业的应用也甚是广泛。在机械制造过程中,对于体积较小的产品,要求生产的精度高,同时对操作人员的专业技术要求高,企业应该多加重视,采用精密的加工方式,以保证产品的质量。

2机械设计制造工艺及精密加工技术研究相关概述

目前,随着互联网的普及,信息技术与机械制造精密加工技术的融合,是社会发展的趋势,有效促进了机械制造的发展。

2.1机械设计制造工艺。现在的机械设计制造向自动化方向发展,是信息技术发达的体现,在实际加工过程中,有助于提高生产效率和产品的质量,推动我国机械制造的相关企业转型成功,对我国硬实力的提升有促进作用。除此以外,企业应合理利用资源,避免浪费现象的发生,重视生产过程的绿色化,为我们拥有蓝天白云做出贡献。

2.2现代机械制造工艺及精密加工技术特点。①关联性。在机械制造过程中,产品的研究分析、方案的设计及加工制造过程等环节,彼此之间并非毫无关系,甚至可以说联系非常紧密,一环扣着一环,上一步的生产工作对下一环节影响较大。若其中任何一个环节出现问题,轻则涉及其上下环节,严重地会对整个生产过程产生不可逆转的影响,严重损害了企业的利益。因此,企业应加强管理,保证每一环节操作的顺利进行。②系统性。在我们日常生活中,任何事物的出现并不是毫无依据,同样,正因为生产过程需要某项技术,它才会出现。此外,在机械制造与精密加工的实际操作中,一项技术的存在,必定和其他相关技术构成一个体系,不仅不会影响每项技术优势的发挥,互相还具有促进作用,保证生产工作的顺利进行。③全球性。如今是开放的时代,现代机械制造自然不能与国际脱轨,全球化是社会的发展趋势。企业应扩大发展范围,着眼于国外先进的机械设计制造工艺及精密加工技术,取其精华去其糟粕,结合实际,创新出符合自身发展情况的加工技术,推动我国机械制造业的进步。

3现代机械制造工艺和精密加工技术的优化措施

3.1提高技术水平。优化生产过程,提高制造技术水平,是促进现代机械制造业发展的有效办法。通过以上论述,我们可知纳米技术有许多优势,纳米技术的加入,对企业精密的加工技术有促进作用。同时,微细加工技术也是如此,有利于实现产品精度高的目标。我国某企业在产品生产过程中,便采用了SiCp/A1这种新型复合材料用来加工,研究部门通过多种技术对材料进行改进,另外还有ELID技术的融合,提高了加工的准确度。经过不断地试验发现,当SiCp/A1的体积比为48%,机械设备电流为10A时,整个加工系统的精细化程度达到最佳状态。通过对技术水平的创新与改进,该企业的机械制造精密加工技术有了很大的提升,促进了企业的现代化发展。纳米技术与微细加工技术的应用,创造了一个全新的领域———微型机械。社会的进步,使机械微型化成为机械制造的发展趋势之一,微型机械广泛应用于日常生活生产的方方面面。微型机械有许多传统机械没有的优势,比如:体积小、精度高、耗能小、智能化等,深受用户的喜爱,也间接推动了现代机械制造工艺及精密加工技术的长远发展。

3.2绿色制造。生活质量的提高,人们对生态环境的要求也越来越高。工业污染对环境产生的危害不容小觑,绿色制造则要求企业在机械制造过程中,重视对周围环境的保护,加大对废物、废水、废气排放的管理力度,从而减少污染现象。当然,从宏观的角度来看,绿色制造不能仅局限于制造环节中,在整个机械制造过程中,包括产品的研发分析、方案的设计、产品的运输等方面,都应该做到“绿色化”。除此以外,在机械生产原材料的选择上,尽量实现废物利用,既减少了资源的浪费,又实现了绿色化生产。企业应重视创新,改善生产方式,尽量做到生产过程无污染,时刻谨记的“绿水青山就是金山银山”,不能贪图一时利益。需要注意的是,现在我国的包装行业飞速发展,产品的包装形式丰富,许多商家为吸引顾客眼球,将产品包装的花里胡哨,一定程度上阻碍了“绿色制造”的发展,机械的包装应向绿色、环保的方向发展。

3.3虚拟化技术。在机械制造行业中,利用电脑进行模型虚拟,是现在企业常用的设计方法。CAD程序是一个较好的设计工具,其中具备多种多样的功能,能够很好地模拟现实,创建3D实体模型,方便工作人员进行机械制造设计。通过电脑模型,可以提早发现机械制造中出现的问题,通过电脑对错误进行改正也很是便利,大大减少了资源的浪费。目前,我国虚拟技术的发展前景不错,更有利于机械制造精密加工技术的实现。

4结束语

我国工业发展速度快,其中现代机械制造工艺与精密加工技术是发展核心,只有不断创新机械制造加工技术,才能更好地顺应时展,有效提高我国的硬实力。企业应合理利用机械制造工艺与精密加工技术的优势,重视创新,不断完善传统制造技术,有效提高生产效率和产品质量是关键。除此以外,积极响应国家的号召,实现机械制造绿色化,贯彻落实可持续发展理念。

参考文献:

[1]陈建华.我国机械设计制造工艺与精密加工技术的发展现状[J].南方农机,2020,51(24):80,85.

[2]顾佳超.现代化机械设计制造工艺及精密加工技术研究[J].内燃机与配件,2020(23):120-121.

[3]胡志远.现代机械制造技术与加工工艺的应用探究[J].南方农机,2020,51(17):127-128,153.

纳米技术范文8

【关键词】纳米药物;载体;临床医学;应用

在现阶段,临床医学当中,纳米药物载体以及有了较为广泛的应用。在人工器官移植的领域,当人工器官的外面涂上纳米粒子,可以有效的防治人工移植器官出现排异的反应。在医学检验的领域,使用纳米技术也有较为理想的效果,只需要检验了少量的血液,就可以通过其中的蛋白质结构以及DNA结构来诊断出其是否患有疾病。在抗癌治疗的过程当中,此项技术也有着不俗的表现,德国的一家公立医院研发出了一些非常细小的氧化铁纳米颗粒,当其注入患者肿瘤中的时候,可以使患者置身与可以变化的磁场当中,当温度升到一定高度的时候,对肿瘤细胞会造成破坏的效果,并且不会影响到正常的组织健康。本文主要对纳米药物载体以及其应用进行了详细的介绍。

1纳米药物的载体系统

对于现阶段的纳米药物来说,药物制剂的给药途径以及方法是非常重要的。一般情况下,对于空腹的要物来说,主要会受到两种效应的影响,即肠胃上皮细胞中的酶系的生物代谢以及肝中酶系的生物代谢,这些都会对口服药的效果造成一定程度的影响,很多的口服药物都是由于代谢消耗了大部分的药效,在实际到达患处之后的其效能已经非常低了,并不能起到较为理想的治疗效果,因此,在很多时候,都要将口服的药物改成静脉注射的药物,这样在治疗效果上会有一定的增强。由于通过静脉注射之后,非靶向性药物可以在血液当中自由循环,在到达病灶之前那会经历多个过程,最后到达患处的药效也只有很小的一部分,这也导致其治疗的效果并不理想。靶向给药的目的就是提高靶区药物的浓度,并且在一定程度上降低要物自身的副作用,这一研究课题在我国已经有多年的历史,随着我国医学的不断进步,纳米药物的出现是实现这一目的的关键转折[1]。根据我国医学专家的发现,一种较为理想的药物已经改具备以下的特性:第一,颗粒要小;第二,能够携带不同种类的化学药品;第三,载体要能够携带数量较多的药品,从而使靶向区域的药物浓度达到治疗的浓度在,这样才能取得较好的治疗效果;第四,当载体到达靶向细胞之后,其药物的释放量必须使其可以控制,并且能够对其进行精准的预测;第五,经体外包装过的药物在靶向细胞进行释放的时候,循环半衰期进行支持。现阶段,我国医学领域最具有代表性的纳米载体有以下几个:第一,纳米磁性颗粒。纳米磁性颗粒在实际应用的过程中有较为理想的效果,这与其自身的效能与特点有很大的关系,当前药物研究的主要热点方向之一就是对于磁性纳米颗粒的研究,特别是对于顺磁性或者是超磁性的研究,其在铁氧体纳米颗粒外加磁场的作用之下,温度在不断的升高,当温度达到40度左右的时候,并可以达到杀灭肿瘤细胞的目的,这种纳米粒子还在研发当中,技术尚且不成熟;第二,高分子纳米药物载体。现阶段我国对于纳米高分子药物载体的研究已经进入了一个全新的阶段,这也是现阶段我国业内研究的有一个热点方向,高分子纳米药物降解载体或是基因载体,通常会通过降解来进入定向的靶细胞,从而对其进行治疗,表层的药物被将结合之后,还可以通过其它的组织进行释放,这是一项新的技术创新,在此之前并没有哪一种要物载体可以做到,在很大程度上避免了药物的浪费,使其药效可以得到较为充分的发挥;第三,纳米脂质体。纳米脂质体在我国的研发也已经有很长一段时间了,其微囊主要是作为药物载体的研究,在很早的时候就已经在药物试剂上进行了应用,直至今日,纳米脂质体还处于研发的过程当中,纳米脂质体是人们设计出较为理想的纳米药物等载体模式。

2对于癌症的治疗

人们通常所说的癌症,指的就是恶性肿瘤,这也是危害人们生命健康的最大元凶之一,也以这是医学界重点关注的焦点。现阶段,很多的癌症药物并不能够起到较为理想的治疗效果,更多的药物只是起到调养的作用,根本不能根治病症。癌症的治疗关键是要把药物定向传送到癌症细胞同时有不会伤害到正常的细胞,这是其运行的根本前提。许多的药物已经应用到了这个系统,在实际应用的时候取得了一定的成果,例如脂质体、微胶囊等这些药物载体的而应用都取得了较为理想的效果。而对于纳米粒子来说,由于其体积微小,也开始受到人们的关注,纳米粒子抗肿瘤要物在患者的体内存留的时候,在一定程度上减缓了肿瘤的生长速度,与其它游离性质的药物进行比较之后,不难发现,在很大程度上延长了患有肿瘤动物的存活时间。由于其自身具有较强的吞噬能力,对于肿瘤细胞的生长以及繁衍也会有一定程度的阻碍,所以,静脉途径纳米细胞的纳米粒子可以在肿瘤的内部进行传送,并且其传送的效果较为理想,这也在一定程度上减少了药剂使用之后的副作用。通过对粒子的修饰,可以在很大程度上增加其对肿瘤细胞的靶向特异性[2]。

3基因载体

基因的传输是基因治疗当中所必须面对的一个难题,比如,想要转染达到临床的效果的细胞要比囊性纤维性变基因治疗中的关键问题进行解决,一般情况下,会选用受损面积的10%来作为基因表达的产物,这样可以使其在一定范围内进行恢复,在此项技术出现之前,这是很难达到的,采用纳米技术不仅加快了我国临床一些的发展机器,同时也使人民的生命得到了很大程度的保障。采用纳米技术之后可以恢复脂质体DNA复合物的创伤,除此之外,还有相关的专家在明胶DNA凝聚所形成的纳米粒子的基础之上设定了一种新的基因传送体系,经过实践证明,其也有不错的实用效果。被纳米粒子包裹的DNA只有在钙铁蛋白存在的情况下才具有感染的能力。

4免疫辅剂

现阶段,我国免疫辅剂的应用可以使表面修饰的纳米粒子能够充分暴露,同时这也是我国行业未来的行业内发展研究的方向,经过研究表明,纳米粒子的加入可以使抗原的结构变得更加稳定,从而在免疫体的体内可以引起更加强烈的效果,从而实现免疫反应。当纳米粒子的辅助作用在持久性的包裹抗原体之后,会加强对其吸收的作用,由于纳米粒子自身的材料会对所有聚合物造成直接影响的免疫效果,这也就导致了其在实际作用的时候,比一般药物更快。纳米粒子的辅助作用在于其可以持久的释放出大量的药物,与抗原有关的口服药在使用纳米粒子之后,其效果更加明显,在很大程度上避免了代谢以及分解对其的影响。

5细胞内靶向给药

对于纳米载体来说,还具有一项先进的效能,可以在很大程度上实现细胞内精准靶向给药,这是一次医学技术的创新,在实际应用的过程中有非常理想的效果,由于纳米粒子会作用到网状的内体系统当中,这样历来在实际运行的过程中,就会使其药物作用到细胞内部的寄生物当中,这样一来,其作用效果就会有显著的提升。经过我国临床医学专家的研究表明,利用抗生素细胞内感染的研究表明,被纳米粒子包裹的氨必西林比游离状态下的氨必西林效果更为显著,并且经研究发现,其疗效可以达到游离状态下的20倍左右,极大的提升了药效。

6定量给药

现阶段,纳米载体技术的引用实现了定量给药的目的,并且在一定程度上延长了对于靶向器官的作用时间,同时,也实现了对于靶向器官给药剂量的有效控制,这样一来,其实际使用效果便有了明显的提升。对于不同共聚物所形成的纳米粒子表面进行装饰,经过装饰之后的纳米粒子与静脉用药的未修正纳米粒子进行比较,其效果有较为明显的提升。除此之外,该有一种较为常用的修饰方法,此修饰方法是将纳米粒子由高分子衍生聚合物进行配置,当纳米的形状形成的时候,再对其进行作用。经过实验证明,以上方法具有较为理想的效果,在实际使用好的过程中发现,用以上方法制得的纳米粒子5小时之后只有30%被肝吸附,而未经过装饰的纳米粒子在注入后5分钟就有66%左右被吸附,因此,可以看出其方法的实际使用效果如何。最近几年,许多药物都实现了定向传送的效果,从而使药效得到很好的利用。

7口服用药

口服用药是我国自古以来就有的用药方式,但是传统的口服用药并不能使药效得到较为理想的吸收效果,使用纳米粒子包裹之后,可以在很大程度上提升生物的利用度。生物利用的提高主要是由于纳米粒子在一定程度上避免了胃酸以及分解蛋白酶对其进行分解作用,这样一来,靶向细胞所接触的药效有很大的提高。近几年来,需对专业的实验结果表明对药物的包裹可以提升药效的利用程度,并且提出,在不久的将来在对艾滋病靶向细胞进行药物输送的时候,纳米粒子将会获得一个新的用途。

8纳米药物载体的未来展望

纳米技术在医学当中有着非常广泛的应用前景,有机药物经过纳米化之后可以在很大程度上提高其利用程度以及制剂的均匀性以及吸收性。纳米药物载体的发展直接关系到临床医学的整体发展形式,根据现阶段时展的实际情况,对现代药剂学的发展提出了更高的要求。对于纳米药物在储存方面的应用来说,可以将其研发为储存器,主要由于储存指定的药物,并且保证其药物的主体性能不受到影响,并且要按照指定的部位进行存放,以此来实现定点给药,还要保证给药的剂量。纳米技术还可以用来制造生物导弹,生物导弹可以用来治疗多种细胞水平的疾病,对于病变的组织有很强的亲和能力,这与其自身的结构以及特性有很大关系,其对肿瘤细胞有很大的杀伤力。纳米技术还可以在单克隆抗体上进行应用,现阶段,此项应用已经有了初步的成果,在未来的发展中有重要的作用。

9结束语

现阶段,纳米药物的应用在我国越来越普遍了,其主要的研究方向开始向智能化方面进行,研究制备出来的纳米载体与具有特异性的药物进行结合,可以达到控制药剂量的目的,从而在很大程度上解决了重大疾病的诊断以及治疗所面临的一些问题。相信随着我国行业内技术水平不断的提升,会制备出更加理想的具有智能效果的纳米药物载体,从而促进我国临床医学的发展。本文对纳米药物载体在临床医学中的应用进行了研究与分析,希望对于我国临床医学的发展起到一定的参考借鉴作用。

参考文献

[1]张亚臣,吕宝经,赵美华,荣烨之.纳米药物载体在临床医学中的应用[J].临床内科杂志,2014,21(07):502-504.