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新型納米生物材料有哪些作用
新型納米醫(yī)藥材料在生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用及前景
在接觸新型納米醫(yī)藥材料這門課之前我對(duì)納米的認(rèn)識(shí)是極為淺陋的，僅僅知道其是一個(gè)極小的單位，并且有著極其優(yōu)異的化學(xué)性質(zhì)，但其具體的應(yīng)用我并不了解。通過(guò)這幾周的學(xué)習(xí)可以說(shuō)我對(duì)納米材料有了更為具體和深入的了解，盡管這種認(rèn)識(shí)仍是膚淺的不全面的，但我確已認(rèn)識(shí)到納米材料在我們生活中的具體應(yīng)用和廣闊的前景。下面我便談一談我對(duì)納米材料幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
一．納米技術(shù)及納米材料的基本認(rèn)識(shí)
納米(nm)是一個(gè)長(zhǎng)度單位，1納米是十億分之一米，相當(dāng)于10個(gè)氫原子排在一起那么長(zhǎng)，并沒(méi)有物理內(nèi)涵。納米技術(shù)是一種在納米尺度空間(0～100nm)內(nèi)的生產(chǎn)方式和工作方式，并在納米尺度認(rèn)識(shí)自然、創(chuàng)造物質(zhì)的一種新的技能。納米技術(shù)的內(nèi)涵非常廣泛，它包括納米材料的制造技術(shù)，納米材料在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)(含高科技領(lǐng)域)，在納米尺度構(gòu)筑一個(gè)器件實(shí)現(xiàn)對(duì)原子、分子的翻砌、操作以及在納米微區(qū)內(nèi)物質(zhì)傳輸和能量傳輸?shù)男乱?guī)律等。而納米材料具體是指當(dāng)物質(zhì)尺寸被加工到納米尺度以后，其性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)一些特殊性能。這種既具有不同于原來(lái)組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。如果僅僅是達(dá)到納米尺度，而沒(méi)有特殊性能的材料，也不能稱之為納米材料。
通過(guò)以上的概念我了解到了納米，納米技術(shù)與納米材料之間的聯(lián)系與區(qū)別，在日常生活中我們經(jīng)�；煜@幾種概念，用納米這個(gè)獨(dú)立的物理量來(lái)指代納米技術(shù)，我想這是不全面的也是對(duì)于納米材料和納米技術(shù)的誤讀，納米技術(shù)是指在納米尺度上對(duì)原子的操縱等范圍十分廣闊的技術(shù)，而納米技術(shù)也不僅僅是指達(dá)到納米尺度的材料，而是要必須具備特殊性能的材料。我想通過(guò)門課的學(xué)習(xí)我對(duì)納米材料已經(jīng)有了最起碼的認(rèn)識(shí)。
二．納米材料的表面化
材料表面納米化的方法有3種。表面涂層或沉積、表面自納米化以及表面自納米化與化學(xué)處理相結(jié)合的混合方式。
1．表面涂層或沉積
制備出具有納米尺度的顆粒后，將其固結(jié)在材料表面，在材料上形成一個(gè)與基體化學(xué)成分相同(或不同)的納米結(jié)構(gòu)表層。這種材料的主要特征是：納米結(jié)構(gòu)表層的晶粒大小比較均勻，表層與基體之間存在著明顯的界面，材料的外形尺寸與處理前相比有所增加。許多常規(guī)表面涂層和沉積技術(shù)都具有開發(fā)的潛力，如物理氣相沉淀(PVD)、化學(xué)氣相沉淀(CVD)、濺射、電鍍和電解沉積等。
2．表面自身納米化
對(duì)于多晶材料，通常采用非平衡處理方法增加材料表面的自由能，使粗晶組織逐漸細(xì)化至納米量級(jí)。這種材料的主要特征是：晶粒尺寸沿厚度方向逐漸增大，納米結(jié)構(gòu)表層與基體之間不存在界面，與處理前相比，材料的外形尺寸基本不變。由非平衡過(guò)程實(shí)現(xiàn)表面納米化主要有兩種方法：表面機(jī)械加工處理法和非平衡熱力學(xué)法，不同方法所采用的工藝技術(shù)和由其所導(dǎo)致的納米化的微觀機(jī)理均存在著較大的差異。
3．混合方式
將表面納米化技術(shù)與化學(xué)處理相結(jié)合，在納米結(jié)構(gòu)表層形成時(shí)對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)處理，在材料的表層形成與基體成分不同的固熔體或化合物。由于納米晶組織的形成，材料表面晶界的體積分?jǐn)?shù)明顯增大，這為原子的擴(kuò)散提供了理想的通道，可顯著地降低化學(xué)處理的溫度和時(shí)間、提高元素滲入的濃度和深度，從而使得材料的化學(xué)處理更容易在低溫下進(jìn)行。
表面納米化改變了材料表面的組織和結(jié)構(gòu)，這不僅有利于提高材料的表面性能，而且對(duì)材料的整體性能也有相當(dāng)?shù)奶岣�。材料�?jīng)過(guò)表面納米化處理后，表面的硬度、強(qiáng)度耐磨性、疲勞強(qiáng)度等性能均得大的提高，特別是生物相容性得到了很好的改善。另外，由于表面晶粒細(xì)化，原子活性提高，擴(kuò)散系數(shù)增大，對(duì)材料進(jìn)一步進(jìn)行表面化學(xué)處理、擴(kuò)散焊接等加工時(shí)，
其加工性能也能得到很大的改善。表面化技術(shù)使材料的力學(xué)性能，材料的抗疲勞性能，耐磨耐腐蝕性能，熱穩(wěn)定性，化學(xué)熱處理性，生物相容性都有了很大程度的提高。從這里可以看出納米化的巨大影響�？梢韵胍�(jiàn)如果表面納米化技術(shù)得以應(yīng)用，對(duì)科技的發(fā)展將產(chǎn)生多么巨大的作用，而科技的發(fā)展也必將推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)更快的發(fā)展。
三．納米材料的具體應(yīng)用
關(guān)于納米材料的具體應(yīng)用可以說(shuō)涉及我們生活的各個(gè)方面，如醫(yī)藥，環(huán)保，軍事等。在這里我僅列舉幾項(xiàng)我認(rèn)為比較有代表性的應(yīng)用，用以指出納米材料其用途的廣泛與巨大。
1. 納米藥物載體材料
納米藥物載體材料技術(shù)就是將藥物溶解、吸附、包埋或鏈接于納米載體上，利用納米載體的理化特性和選擇性分布的特點(diǎn)，解決藥物在輸運(yùn)過(guò)程中存在的溶解度低、穩(wěn)定性差和吸收受限等問(wèn)題，增加藥物的溶出速率和吸收速率，提高藥物的穩(wěn)定性和生物利用度，或?qū)⑺幬锾禺愋缘貙?dǎo)入靶器官、靶組織或靶細(xì)胞，降低藥物毒副作用，提高療效的一種藥物輸送技術(shù)。該技術(shù)使藥物在體內(nèi)的分布取決于載體，而不是藥物本身，可根據(jù)臨床治療的要求和藥物本身的理化性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)妮d體材料，改善藥物的理化性質(zhì)、藥劑學(xué)特點(diǎn)和藥理活性。因此，載體技術(shù)是藥物輸運(yùn)的核心技術(shù)。理想的藥物載體在藥物輸送方面具有許多優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：①控制藥物釋放，延長(zhǎng)作用時(shí)間；②靶向輸送藥物，降低毒副作用；③提高藥物的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)貨架期；④避免生物工程藥物及核酸藥物被酶降解，提高其活性；⑤克服人體生理屏障；⑥開辟新的給藥途徑。特定設(shè)計(jì)的納米藥物載體傳遞系統(tǒng)幾乎能滿足上述要求，為臨床疾病的治療提供了理想的藥物劑型和給藥途徑。
2. 納米傳感器材料
傳感器是一種獲取與處理信息的裝置。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB7665--87)規(guī)定的傳感器的定義為能感受規(guī)定被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可以應(yīng)用的信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)換單元組成首屆世界生物傳感器學(xué)術(shù)大會(huì)將生物傳感器定義為由生物活性材料與相應(yīng)的換能器的結(jié)合體，能測(cè)定特定的化學(xué)物質(zhì)(主要是生物物質(zhì))；而將能用于生物參量測(cè)定但構(gòu)成中不含生物活性材料的裝置稱為生物傳感器。生物傳感器是一類特殊的化學(xué)傳感器，一般由感受器、換能器和檢測(cè)器三部分組成。感受器的主要功能是進(jìn)行生物化學(xué)識(shí)別。換能器的主要功能是將感受器感受到的生物化學(xué)信息轉(zhuǎn)換成易檢測(cè)的物理化學(xué)信號(hào)。檢測(cè)器將得到的物理化學(xué)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、記錄處理和顯示結(jié)果。生物傳感器是對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器，是由固定化的生物敏感材料作識(shí)別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì))與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器(如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等)及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。
以上兩個(gè)有關(guān)納米材料的應(yīng)用是我印象最為深刻的應(yīng)用，在這里我僅就其概念做以簡(jiǎn)單的介紹，是因?yàn)槠渚唧w原理及其制備對(duì)于非材料專業(yè)的我來(lái)說(shuō)過(guò)于艱深。其實(shí)僅就其概念來(lái)看其所展示的應(yīng)用也是極其廣闊的，納米載體以及納米傳感器對(duì)于醫(yī)藥方面的意義是十分巨大的，如果其大規(guī)模的應(yīng)用，對(duì)人類的健康來(lái)說(shuō)將是極大的福音。
四．總結(jié)
我想每個(gè)人對(duì)與納米材料前景都有著自己的看法，但我想大家對(duì)于納米材料的發(fā)展都是抱有極大的希望的，其前景也將會(huì)是廣闊的，隨著人類科技的發(fā)展對(duì)于納米材料的認(rèn)識(shí)也會(huì)更上一層樓。也許在不久的將來(lái)納米材料就會(huì)進(jìn)入千家萬(wàn)戶，納米機(jī)器人就會(huì)進(jìn)入我們身體檢測(cè)我們的身體狀況，納米醫(yī)藥將會(huì)使藥物更好被我們吸收。也許納米材料也會(huì)被應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)的方面，但總之利大于弊，對(duì)與納米技術(shù)的發(fā)展我是以積極的態(tài)度來(lái)對(duì)待的。通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)使我對(duì)納米醫(yī)藥材料有了深入的認(rèn)識(shí)，使我認(rèn)識(shí)到當(dāng)今納米技術(shù)的發(fā)展水平及其發(fā)展前景，也許這門課程的內(nèi)容與我的本專業(yè)聯(lián)系較少，但它們所體現(xiàn)出來(lái)的對(duì)科學(xué)的態(tài)度卻是相同的。通過(guò)這門課的學(xué)習(xí)，我深刻認(rèn)識(shí)到了自己知識(shí)的淺薄，和科學(xué)海洋的浩瀚無(wú)邊�？傊�，
納米材料的未來(lái)是廣闊的，未來(lái)是我們的時(shí)代，也將是納米的時(shí)代。
參考文獻(xiàn)
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