納米在生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用課件

1、納米技術(shù)在生物和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 姚 忠 祥組胚教研室科學(xué)意義納米計(jì)算電路被Science列為2001年全球科學(xué)十大進(jìn)展之首。分子電子學(xué)的發(fā)展取得了重大的躍進(jìn)，這要?dú)w功于將微小的晶體管、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)連接在一起，首次構(gòu)成了能夠執(zhí)行基本計(jì)算操作的電路。這項(xiàng)技術(shù)為將來(lái)能實(shí)現(xiàn)即時(shí)翻譯、破解氣候變化之謎、以及“能引發(fā)未來(lái)幾十年中科學(xué)突破”的微型計(jì)算機(jī)鋪平了道路。納米是什么？ “納米”是英文namometer的譯名，是一種度量單位，1納米為百萬(wàn)分之一毫米，即1毫微米(micromillimeter )，約相當(dāng)于45個(gè)原子串起來(lái)那么長(zhǎng)。納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)。納米技術(shù)（納米科技nanote

2、chnology） 納米技術(shù)是指在0.1100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的一項(xiàng)新技術(shù)。在研究物質(zhì)構(gòu)成的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在納米尺度下隔離出來(lái)的幾個(gè)、幾十個(gè)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設(shè)備的技術(shù)，就稱(chēng)為納米技術(shù)。納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的技術(shù)。納米技術(shù)是一門(mén)交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。納米科技現(xiàn)在已經(jīng)包括納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米化學(xué)等學(xué)科。納米技術(shù)的三種概念 1986年美國(guó)科學(xué)家德雷克斯勒博士在創(chuàng)造的機(jī)器一書(shū)中提出的分子納米技術(shù)。根據(jù)這一概念，可以任意組合所有種

3、類(lèi)的分子，可以制造出任何種類(lèi)的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)未取得重大進(jìn)展。 把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)的極限。也就是通過(guò)納米精度的“加工”來(lái)人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。（現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展下去，從理論上講終將會(huì)達(dá)到限度。）從生物的角度提出。本來(lái)，生物在細(xì)胞和生物膜內(nèi)就存在納米級(jí)的結(jié)構(gòu)。 納米材料(nano material)納米材料是指其晶粒大小介于1100nm 范圍之間。其尺寸已接近光的波長(zhǎng)，加上具有大表面的特殊效應(yīng)，因此所表現(xiàn)的特性，例如熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)。納米材料由納米粒子組成。納米材料可劃分為三大類(lèi)： 一是一維的納米粒子 二是二維的

4、納米固體（包括薄膜和涂層、管、線）三是三維的納米體材（包括介孔材料）納米粒子(nano particle)納米粒子是處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域。從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點(diǎn)看，這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。 納米材料的奇異特性當(dāng)物質(zhì)尺度小到一定程度時(shí)，則必須改用量子力學(xué)取代傳統(tǒng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)描述它的行為。納米粒子異于大塊物質(zhì)的理由是在其表面積相對(duì)增大，也就是超微粒子的表面布滿(mǎn)了階梯狀結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)代表具有高表面能的不安定原子。這類(lèi)原子極易與外來(lái)原子以吸附鍵結(jié)合，同時(shí)因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。 表面效應(yīng) ：隨著顆粒直徑

5、變小，比表面積將會(huì)顯著增大 。超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，沒(méi)有固定的形態(tài)，隨著時(shí)間的變化會(huì)自動(dòng)形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體等），它既不同于一般固體，又不同于液體，是一種準(zhǔn)固體。尺寸大于10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這時(shí)微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會(huì)迅速氧化而燃燒。小尺寸效應(yīng)：隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱(chēng)為小尺寸效應(yīng)。（1） 特殊的光學(xué)性質(zhì) 當(dāng)金屬被細(xì)分到小于光波波長(zhǎng)的尺寸時(shí)，將與入射光產(chǎn)生復(fù)雜的交互作用。 金屬在適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)沉積條件下，可得

6、到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱(chēng)為金屬黑，即失去了原有的光澤而呈黑色。 事實(shí)上，所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。 由此可見(jiàn)，金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀趌，大約幾微米的厚度就能完全消光。這與金屬在真空鍍膜時(shí)形成高反射率光澤面強(qiáng)烈對(duì)比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。（2） 特殊的熱學(xué)性質(zhì) 就熔點(diǎn)來(lái)說(shuō)，大尺寸的固態(tài)物質(zhì)，其熔點(diǎn)是固定的， 納米粉末中由于每一粒子組成原子少，表面原子處于不安定狀態(tài)，使其表面晶格震動(dòng)的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質(zhì)，也就是造成熔點(diǎn)下降，

7、當(dāng)小于10納米級(jí)時(shí)尤為顯著。同時(shí)納米粉末將比傳統(tǒng)粉末容易在較低溫度燒結(jié)，而成為良好的燒結(jié)促進(jìn)材料。（3） 特殊的磁學(xué)性質(zhì) 人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類(lèi)生物在地磁場(chǎng)導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。（4）特殊的力學(xué)性質(zhì) 陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的。其它特性宏觀量子隧道效應(yīng) ：當(dāng)熱能、電

8、場(chǎng)能或者磁場(chǎng)能比平均的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱(chēng)之為量子尺寸效應(yīng)。例如，導(dǎo)電的金屬在超微顆粒時(shí)可以變成絕緣體，這就是量子尺寸效應(yīng)的宏觀表現(xiàn)。電子具有粒子性又具有波動(dòng)性，因此存在隧道效應(yīng)。一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子的磁通量等亦顯示出隧道效應(yīng)，稱(chēng)之為宏觀的量子隧道效應(yīng)。 其它：納米材料具有與傳統(tǒng)材料明顯不同的一些特征。例如，納米鐵材料的斷裂應(yīng)力比一般鐵材料高12倍；氣體通過(guò)納米材料的擴(kuò)散速度比通過(guò)一般材料的擴(kuò)散速度快幾千倍等；納米相的銅比普通的銅堅(jiān)固5倍，而且硬度隨顆粒尺寸的減小而增大；納米陶瓷材料具有塑性或稱(chēng)為超塑性等。幾種典型的納米材料 納米固

9、體材料(nanometer sized materials)：任何金屬顆粒，當(dāng)其尺寸在納米量級(jí)時(shí)都呈黑色。效應(yīng)顏料精細(xì)陶瓷材料 磁性材料 傳感材料 材料的燒結(jié) 能源與環(huán)保 微器件 光電材料與光學(xué)材料增強(qiáng)材料 催化劑 ：表面積大、表面活性中心多印刷油墨醫(yī)學(xué)與生物工程中的納米粒子防護(hù)材料，透明性好和具有優(yōu)異的紫外線屏蔽作用 ，被廣泛用于護(hù)膚產(chǎn)品等方面 如構(gòu)成生命要素之一的核糖核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體。其粒度在1520nm之間生物體內(nèi)的多種病毒也是納米粒子用納米Si02微?？蛇M(jìn)行細(xì)胞分離用納米金粒子進(jìn)行病變定位治療，減少副作用研究納米生物學(xué)可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信

10、息，特別是細(xì)胞內(nèi)的各種信息，納米機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物。甚至還能吞噬病毒、殺死癌細(xì)胞等。納米醫(yī)學(xué) 納米醫(yī)學(xué)是在分子水平上，利用分子工具和人體的分子知識(shí)，所從事的診斷、醫(yī)療、預(yù)防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況等科學(xué)技術(shù)，廣義地講都屬于納米醫(yī)學(xué)的范疇。換句話講，人們將從分子水平上認(rèn)識(shí)自己，創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結(jié)構(gòu)來(lái)防病治病，改善人類(lèi)的整個(gè)生命系統(tǒng)。例如：修復(fù)畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細(xì)胞、捕捉侵入人體的細(xì)菌和病毒，并在它們致病前就消滅它們；探測(cè)機(jī)體內(nèi)化學(xué)或生物化學(xué)成分的變化，適時(shí)地釋放藥物和人體所需的微量物質(zhì)，及時(shí)

11、改善人的健康狀況。 智能藥物 這是納米醫(yī)學(xué)中的一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域，適時(shí)準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基本功能之一?？茖W(xué)家正在為糖尿病人研制超小型的、模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測(cè)系統(tǒng)。它能夠被植入皮下，監(jiān)測(cè)血糖水平，在必要的時(shí)候釋放出胰島素，使病人體內(nèi)的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。微型藥房 ：微型芯片 +“智能化”的傳感器，使它可以適時(shí)和適量地釋放藥物。 納米“智能炸彈”，它可以識(shí)別出癌細(xì)胞的化學(xué)特征 ，能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。 納米藥物輸運(yùn) ：有半數(shù)以上的新藥存在溶解和吸收的問(wèn)題。納米技術(shù)可將藥物顆粒轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的納米粒子，同時(shí)不溶的藥物被懸浮在含穩(wěn)定劑和賦形劑的懸浮液中，這些賦形劑在胃腸道中起表

12、面活性劑的作用，也提高了納米藥物顆粒的溶解率，提高難溶性藥物的藥效 。 利用納米技術(shù)能夠把新型基因材料輸送到已經(jīng)存在的DNA里，而不會(huì)引起任何免疫反應(yīng)。樹(shù)形聚合物(dendrimers) 就是提供此類(lèi)輸送的良好候選材料。它是非生物材料，不會(huì)誘發(fā)病人的免疫反應(yīng)，沒(méi)有形成排異反應(yīng)的危險(xiǎn)，可以作為藥物的納米載體，攜帶藥物分子進(jìn)入人體的血液循環(huán)，使藥物在無(wú)免疫排斥的條件下，發(fā)揮治病的效果。這種技術(shù)用于糖尿病和癌癥治療是很有希望的。 捕獲病毒的納米陷阱 ：人體細(xì)胞表面裝備著含硅鋁酸成分的“鎖”，只準(zhǔn)許持“鑰匙”者進(jìn)入。不幸的是，病毒竟然有硅鋁酸受體“鑰匙”。 Tomalia等已經(jīng)用樹(shù)形聚合物發(fā)展了能夠捕

13、獲病毒的納米陷阱。把能夠與病毒結(jié)合的硅鋁酸位點(diǎn)覆蓋在陷阱細(xì)胞(glycodendrimers)表面。當(dāng)病毒結(jié)合到陷阱細(xì)胞表面，就無(wú)法再感染人體細(xì)胞了。陷阱細(xì)胞由外殼、內(nèi)腔和核三部分組成。內(nèi)腔可充填藥物分子；將來(lái)有可能裝上化療藥物，直接送到腫瘤上。陷阱細(xì)胞能夠繁殖，生成不同的后代，個(gè)子較大的后代可能攜帶更多的藥物。 納米陷阱使用的是超小分子，能在病毒進(jìn)入細(xì)胞前即與之結(jié)合，使病毒喪失致病的能力，如流感病毒、愛(ài)滋病病毒等。人工紅血球 ：設(shè)想一種裝備超小型納米泵的人造紅血球，攜氧量是天然紅血球的200倍以上。當(dāng)人的心臟因意外突然停止跳動(dòng)的時(shí)候，醫(yī)生可以馬上將大量的人造紅血球注入人體，隨即提供生命賴(lài)以生

14、存的氧，以維持整個(gè)機(jī)體的正常生理活動(dòng) 。它可以應(yīng)用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運(yùn)動(dòng)需要的額外耗氧等。 識(shí)別血液異常的生物芯片和生物芯片技術(shù)分子馬達(dá) ：分子馬達(dá)是由生物大分子構(gòu)成，利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米系統(tǒng)。天然的分子馬達(dá)，如：驅(qū)動(dòng)蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等，在生物體內(nèi)參與了胞質(zhì)運(yùn)輸、DNA復(fù)制、細(xì)胞分裂、肌肉收縮等一系列重要生命活動(dòng)。 分子馬達(dá)包括線性和旋轉(zhuǎn)式推進(jìn)兩大類(lèi)。線性分子馬達(dá)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并沿著一條線性軌道運(yùn)動(dòng)的生物分子，主要包括肌球蛋白（myosin）、驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）、DNA解旋酶（DNA helicase）和RNA聚合酶(RNA p

15、olymerase)等。其中肌肉肌球蛋白是研究得較為深入的一種，它們以肌動(dòng)蛋白（actin）為線性軌道，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程與ATP水解相偶聯(lián)。而驅(qū)動(dòng)蛋白則以微管蛋白為軌道，沿微管的負(fù)極向正極運(yùn)動(dòng)，并由此完成各種細(xì)胞內(nèi)外傳質(zhì)功能。納米探針 ：一種探測(cè)單個(gè)活細(xì)胞的納米傳感器，探頭尺寸僅為納米量級(jí)，當(dāng)它插入活細(xì)胞時(shí)，可探知會(huì)導(dǎo)致腫瘤的早期DNA損傷。 納米探針是一支直徑50納米，外面包銀的光纖，并傳導(dǎo)一束氦-鎘激光。它的尖部貼有可識(shí)別和結(jié)合BPT的單克隆抗體。325納米波長(zhǎng)的激光將激發(fā)抗體和BPT所形成的分子復(fù)合物產(chǎn)生熒光。此熒光進(jìn)入探針光纖后，由光探測(cè)器接收。 納米生物材料：可分為兩類(lèi)，一種是適合于生物體

16、內(nèi)應(yīng)用的納米材料，它本身即可以是具有生物活性的，也可以不具有生物活性，而僅僅易于被生物體接受，不引起不良反應(yīng)。另一類(lèi)是利用生物分子的特性而發(fā)展的新型納米材料，它們可能不再被用于生物體，而被用于其它納米技術(shù)或微制造。 (1) 活的電線 :DNA幾乎是構(gòu)筑納米尺度結(jié)構(gòu)的理想材料 （2） 組織工程中的納米生物材料 :羥基磷灰石/膠原復(fù)合物是良好的骨修復(fù)納米生物材料 細(xì)胞分離 :胎兒細(xì)胞 ,癌癥的早期診斷 -納米SiO2微粒實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離的新技術(shù) 。優(yōu)點(diǎn)：易形成密度梯度 ，易實(shí)現(xiàn)納米粒子與細(xì)胞的分離 。細(xì)胞內(nèi)部染色 :金納米粒子抗體的復(fù)合體 ,分別與各種器官和骨骼系統(tǒng)相結(jié)合，就相當(dāng)于給各種組織貼上了標(biāo)簽

17、。金納米粒子抗體復(fù)合體在白光或單色光照射下就會(huì)呈現(xiàn)某種特定的顏色。 表面包敷的磁性納米粒子在藥物上的應(yīng)用:載有高分子和蛋白的磁性納米粒子作為藥物的載體，在外加磁場(chǎng)下通過(guò)納米微粒的磁性導(dǎo)航，使其移向病變部位，達(dá)到定向治療的目的。磁性納米粒子在分離癌細(xì)胞和正常細(xì)胞方面經(jīng)動(dòng)物臨床試驗(yàn)已獲成功 納米材料的制備方法 納米粒子的制備方法很多，可分為物理方法和化學(xué)方法 1物理方法1.1真空冷凝法 用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。其特點(diǎn)純度高、結(jié)晶組織好、粒度可控，但技術(shù)設(shè)備要求高。1.2物理粉碎法 通過(guò)機(jī)械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。其特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單、成本低，但產(chǎn)品

18、純度低，顆粒分布不均勻。1.3機(jī)械球磨法 采用球磨方法，控制適當(dāng)?shù)臈l件得到純?cè)?、合金或?fù)合材料的納米粒子。其特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。 2化學(xué)方法2.1氣相沉積法 利用金屬化合物蒸氣的化學(xué)反應(yīng)合成納米材料。其特點(diǎn)產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。2.2沉淀法 把沉淀劑加入到鹽溶液中反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米材料。其特點(diǎn)簡(jiǎn)單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備氧化物。2.3 水熱合成法 高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得到納米粒子。其特點(diǎn)純度高，分散性好、粒度易控制。2.4 溶膠凝膠法 金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低溫?zé)崽幚矶杉{米粒子。其

19、特點(diǎn)反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過(guò)程易控制，適于氧化物和族化合物的制備。 2.5微乳液法 兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團(tuán)聚、熱處理后得納米粒子。其特點(diǎn)：粒子的單分散和界面性好，族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。納米科技前景的展望1材料和制備 2微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù) 3環(huán)境和能源 4醫(yī)學(xué)與健康 5生物技術(shù) 6航天和航空 7國(guó)家安全 醫(yī)學(xué)與健康：納米技術(shù)將給醫(yī)學(xué)帶來(lái)變革。納米級(jí)粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織，在人工器官外面涂上納米粒子可預(yù)防移植后的排斥反應(yīng)，研究耐用的與人體友好的人工

20、組織、器官，疾病早期診斷的納米傳感器系統(tǒng)。生物技術(shù)：在納米尺度上按照預(yù)定的對(duì)稱(chēng)性和排列制備具有生物活性的蛋白質(zhì)、核糖核酸等，在納米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能，生物仿生化學(xué)藥品和生物可降解材料，動(dòng)植物的基因改善和治療，測(cè)定DNA的基因芯片等。 專(zhuān)抓癌變細(xì)胞的納米摩托車(chē)斯圖加特Max-Planck研究中心Abt.Gao博士正在研究的一種叫“納米摩托車(chē)”的微型細(xì)胞，它可以像孫悟空一樣，在人體細(xì)胞內(nèi)自由活動(dòng)，逮住有害或癌變細(xì)胞就可將其殺死。這種“納米摩托車(chē)”其實(shí)是運(yùn)用納米技術(shù)制成的一種微小的細(xì)胞。“納米摩托車(chē)”既要有汽油又要有發(fā)動(dòng)機(jī)，這些都從哪來(lái)的？ “汽油就是ATP酶。發(fā)動(dòng)機(jī)

21、就是細(xì)胞體。我們就要讓它跑起來(lái)，去抓住有害或癌變細(xì)胞” 現(xiàn)在醫(yī)生進(jìn)行化療時(shí)，一周之后病人便出現(xiàn)許多不良癥狀，比如頭發(fā)掉光等。納米技術(shù)可以克服這些副作用。腫瘤組織之間的間隙隨溫度增加而變大，這樣就可以利用局部加溫使得腫瘤間隙變大，藥物輕松進(jìn)入腫瘤細(xì)胞內(nèi)部，摧毀腫瘤組織，而不傷害其他正常細(xì)胞。日本將利用納米技術(shù)與生物技術(shù)結(jié)合開(kāi)發(fā)人工紅血球紅血球直徑僅為納米，人工制造紅血球，除了生物技術(shù)之外，還需要納米微細(xì)加工技術(shù)。利用納米技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的方法開(kāi)發(fā)人工紅血球，這對(duì)于彌補(bǔ)血液庫(kù)存不足，防止輸血感染有很大幫助。如果這一技術(shù)用于臨床，將具有很好的市場(chǎng)前景。目前人們獻(xiàn)出的血液有因超過(guò)周的保存期而作廢，

22、而人工紅血球保存期是天然紅血球的倍以上，而且由于沒(méi)有病毒也不存在血型匹配問(wèn)題，不會(huì)出現(xiàn)輸血病毒感染等問(wèn)題。 中國(guó)納米研究和應(yīng)用亟待走出認(rèn)知誤區(qū)納米是一個(gè)度量單位。納米科學(xué)的內(nèi)涵就是在納米尺度下來(lái)認(rèn)識(shí)世界、認(rèn)識(shí)自然，進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新乃至于產(chǎn)品創(chuàng)新。一段時(shí)間以來(lái)，一些媒體和企業(yè)對(duì)納米技術(shù)的宣傳是片面的。尺度當(dāng)然很重要，但更重要的是性能突變，是量變到質(zhì)變。判斷一個(gè)產(chǎn)品、一種材料關(guān)鍵是看性能的升級(jí)。如果用納米技術(shù)提高了產(chǎn)品性能，那就體現(xiàn)了納米技術(shù)的作用，如果性能沒(méi)升級(jí)、沒(méi)被市場(chǎng)接受，貼上再多納米的標(biāo)簽也沒(méi)有價(jià)值?，F(xiàn)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用納米技術(shù)，應(yīng)該在新產(chǎn)品中說(shuō)清楚在什么地方采用了納米技術(shù)，什么性能得到

23、了提高。 對(duì)“納米”不正確的宣傳危害性相當(dāng)大，這涉及到人們對(duì)高科技發(fā)展的認(rèn)知取向問(wèn)題。片面的宣傳容易造成人們對(duì)納米技術(shù)的創(chuàng)新難度認(rèn)識(shí)不足。前段時(shí)間國(guó)內(nèi)有些媒體把納米炒得很香，現(xiàn)在有的媒體又180度大轉(zhuǎn)彎，說(shuō)納米都是假的，這種現(xiàn)象都表明認(rèn)知上的不成熟。目前是納米技術(shù)使生產(chǎn)方式變革的關(guān)鍵時(shí)期。微米技術(shù)發(fā)展很快接近極限了，納米技術(shù)要全面取代微電子技術(shù)成為21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)，這是普遍的看法。任何主導(dǎo)技術(shù)都要經(jīng)過(guò)孕育期、成熟期和衰落期。納米技術(shù)正處于孕育期，作為主導(dǎo)技術(shù)還需要一個(gè)過(guò)程。納米技術(shù)“無(wú)所不能” 走出“納米熱”的誤區(qū)最近幾年納米技術(shù)不斷取得新的突破，在一些國(guó)家出現(xiàn)了“納米熱”，但同時(shí)也產(chǎn)生了不

24、少誤區(qū)。專(zhuān)家認(rèn)為，只有走出“納米熱”的誤區(qū)，才能使納米技術(shù)健康發(fā)展，更好地推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 誤區(qū)一：納米標(biāo)簽到處貼 “納米水”、“納米冰箱”、“納米鞋墊”、“納米油”等等。納米技術(shù)自世紀(jì)年代出現(xiàn)到現(xiàn)在仍處于初級(jí)研發(fā)階段，距大規(guī)模應(yīng)用還有較長(zhǎng)的時(shí)間。誤區(qū)二：納米技術(shù)“無(wú)所不能” 盡管納米技術(shù)在新材料技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但它畢竟是科技的一個(gè)小分支，并不是無(wú)所不能的?！皟H靠納米技術(shù)不能解決所有問(wèn)題，比如在材料應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)的材料象木材、石頭、合金、鋼材等等都是非常關(guān)鍵的。” 誤區(qū)三：納米技術(shù)純屬“炒作” 在由中國(guó)科學(xué)院院士和中國(guó)工程院院士評(píng)選的年世界十大科技進(jìn)展中，納米技

25、術(shù)就占了兩項(xiàng)。在美國(guó)科學(xué)雜志評(píng)選出的年十大科技突破中，納米技術(shù)的突破壓倒風(fēng)頭正勁的人類(lèi)基因組研究，榮登榜首。 收錄的關(guān)于納米研究論文的統(tǒng)計(jì)和分析，我國(guó)科學(xué)家在這一領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)量?jī)H次于美國(guó)和日本，居世界第三，論文數(shù)占總論文數(shù)的，其中在從事納米技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的個(gè)國(guó)家或地區(qū)的萬(wàn)千多個(gè)機(jī)構(gòu)中，中國(guó)有個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)入世界發(fā)表論文數(shù)量前名，其中中國(guó)科技大學(xué)居世界第二，以篇之差排在美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校之后。 美研究用納米粒子直接凈化水源隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染特別是有毒化學(xué)物質(zhì)對(duì)水源地和地下水的污染已經(jīng)開(kāi)始影響到了人們的生活。美國(guó)賓夕法尼亞州伯利恒大學(xué)的環(huán)境工程師們選擇了一片受污染的地區(qū)進(jìn)行

26、試驗(yàn)，目的是用納米技術(shù)直接凈化受化學(xué)污染的地下水。研究人員將納米粒子通過(guò)一根鐵管直接灌到地下，這里面的納米粒子比頭發(fā)直徑還要小1000倍，在地下納米粒子一分鐘內(nèi)就會(huì)迅速滲入水和土壤中，中和其中有毒的氯元素和工業(yè)溶劑，使有毒的化學(xué)品轉(zhuǎn)為無(wú)害的氯化物。目前傳統(tǒng)的凈化水源方法一般都是將地下水用水泵吸出來(lái)后再進(jìn)行凈化處理，然后再把干凈的水輸入民用管道，這樣做不僅成本高，而且還有可能產(chǎn)生二次污染。而這種納米粒子直接凈化水源的方法一旦被證明是有效的，那么它所需的凈化費(fèi)用只是傳統(tǒng)方法的1/4。研究人員同時(shí)表示，納米粒子的凈化作用還能用于預(yù)防生物化學(xué)恐怖襲擊，例如納米粒子可以抑制氰氧化物的活性科學(xué)家預(yù)言納米技

27、術(shù)對(duì)人類(lèi)的影響有可能超過(guò)電腦 把裝有飛機(jī)駕駛程序的納米芯片植入人體體內(nèi)，通過(guò)細(xì)胞接受信息，不用培訓(xùn)你就能駕駛飛機(jī)。人類(lèi)文明發(fā)展有三大發(fā)現(xiàn)：信息、能源和材料，而不管有多少信息和能源，材料都是必需品。 納米技術(shù)在信息材料、生物材料、能源材料三個(gè)領(lǐng)域都能有所作為。納米管是一個(gè)真空管，10納米左右(1納米為1億分之一米)，它可用于連接超導(dǎo)體，使其在低溫下工作時(shí)電阻為0,還可用作獲取、加工和儲(chǔ)存信息的材料；在生命科學(xué)上，可以設(shè)法用納米管代替體內(nèi)的管狀器官，細(xì)胞壞死可以用新的人造替代細(xì)胞，同時(shí)，納米技術(shù)也是解決能源危機(jī)的一條途徑。 不怕子彈、可以“隱形” 美軍打算研制超級(jí)裝備美軍決定投資5000萬(wàn)美元在麻

28、省理工學(xué)院建立一個(gè)名叫“軍事納米技術(shù)研究所”的機(jī)構(gòu)，以便為其提供更先進(jìn)的作戰(zhàn)裝備，讓美國(guó)兵具有輕松跨越高墻、迅速自我療傷、不怕普通子彈、甚至在敵人面前“隱形”的能力。此外，這種軍服不但可以抵擋子彈襲擊，甚至還可用作進(jìn)攻武器，而配有內(nèi)部動(dòng)力的鞋則更能讓士兵“登高爬低，如履平地”。 軍事納米技術(shù)研究所所長(zhǎng)托馬斯教授介紹，根據(jù)美軍研究計(jì)劃，這些新裝備為士兵提供了有效的保護(hù)措施。美軍因此在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上有可能象機(jī)器人一樣“刀槍不入”。他說(shuō)，這些似乎無(wú)法戰(zhàn)勝的軍人對(duì)敵方產(chǎn)生了巨大的心理壓力，有可能達(dá)到“不戰(zhàn)而屈人之兵”的效果。 法、丹設(shè)計(jì)出納米“模具”分子法國(guó)與丹麥合作，聯(lián)合設(shè)計(jì)出一種能在銅表面自動(dòng)聚集原子

29、線功能的納米“模具”分子，科學(xué)家認(rèn)為，這個(gè)研究結(jié)果為未來(lái)單分子電路分子元器件的電子相互連接打開(kāi)了一條通道。該結(jié)果已發(fā)表在美國(guó)科學(xué)雜志上。 該分子由法國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)，類(lèi)似一個(gè)具有4條腿的桌子，其“桌面”（平臺(tái)）是距銅表面036納米、由這4條腿支撐的一條分子線。將該分子放置到銅晶體表面后，丹麥科學(xué)家用既能提供分子表面圖像、又能進(jìn)行單個(gè)分子移動(dòng)的隧道效應(yīng)顯微鏡觀察該分子行為，發(fā)現(xiàn)每個(gè)分子就像一個(gè)納米“模具”，其側(cè)面受4條腿限制不能擴(kuò)展。在分子平臺(tái)和銅表面形成的納米分子穴會(huì)抓住銅表面位于平臺(tái)下面的原子，當(dāng)分子在銅表面移動(dòng)時(shí)，身后就形成一條原子線。法國(guó)科學(xué)家從理論上詳細(xì)描述了這些分子線形成的過(guò)程，有利于更好地理解原子線聚集