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纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展
纳米材料是指物质结构在三维空间内至少有一维处于纳米尺度[1](0.1~100 nm,1 nm=10-9m),或由纳米单元构成的材料,被誉为"21世纪的新材料",这一概念首先是由美国国家纳米计划(NNI)提出来的.这些具有独特物理化学性质的纳米材料,对人体健康以及环境将带来的潜在影响,目前已经引起公众、科学界以及政府部门的广泛关注.随着纳米技术的完善和应用规模的扩大,纳米材料将被迅速普及和广泛应用[2].
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充分认识纳米材料安全性研究的重要意义
纳米技术是20世纪80年代末期诞生并正在迅速崛起的、在0.1~100纳米尺度里用原子和分子研制新物质的技术.
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大脑3D图谱揭示神经细胞芳容
《科技日报》报道,美国科学家已绘制出一幅超精细的老鼠大脑的3D图谱。该图谱由一系列高清图像拼接而成,单个神经细胞在纳米尺度下的特征清晰可见,且清晰度前所未有。科学家们希望借助这一图谱发现大脑细胞之间非同寻常的关联,并终理清躁郁症和抑郁症等神经疾病的发病机理。新的研究颠覆了一个存在很久的假设,即所谓的彼得规则--如果两个神经细胞彼此接近,那么它们很可能会形成突触,相互沟通。这个假设似乎合乎逻辑,但该研究的主要负责人、波士顿大学医学院助理教授纳拉亚南·卡斯瑟里表示,它其实是假的,至少在小鼠大脑的某个特定区域(一块从胡须接受感官信息的皮层)内是这样的。卡斯瑟里说:“大脑的复杂性远远超出我们的想象……两个神经元呆在一起很多时间并不意味着它们建立了连接,成年哺乳动物大脑内这个区域就是如此,而在大脑的其他部位、婴儿的大脑内,每个神经细胞或许会与其邻居相连。因此,我们也需要对其他大脑进行成像,从而弄清楚这一点。”在这项研究中,科学家们使用了新的成像系统包括硬件和软件,对数据进行分析。硬件名为自动化磁带收集超薄切片机(ATUM),由卡斯瑟里和哈佛大学的研究人员研制而成,已经取得了专利。它使用钻石刀将已染色并增塑的脑组织样品,切割成30 nm厚的切片,然后用电子显微镜收集和拍摄样品。名为VAST的软件程序则对数据进行分析,制造出在神经细胞单个突触尺度上的彩色图像。软件由该研究的合作者、哈佛大学的丹尼尔·伯格同麻省理工学院的科学家联合研制而成。就目前而言,这项新技术的成本很高,对数据存储的要求也很高,但研究人员希望能像基因测序技术一样,不断降低其成本,该研究结果发表在新一期的《细胞》杂志上。
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DNA折纸技术成功折叠蛋白质
美国加利福尼亚理工学院保罗?罗特蒙德曾开发出一种“DNA折纸术”,利用DNA分子建造两维的世界,将单个DNA链根据模具的样式随意摆放,为DNA计算机和纳米尺度设备的制作开拓了道路。
除了操作DNA的能力,蛋白质组装也已被拿来进行研究。目前DNA折纸是通过生物工程手段将蛋白质从一条连续链折叠成三维结构,利用特定碱基来设计大量不同的结构,如笑脸、大学校徽和各种盒子等的DNA技术。 -
金纳米微粒在放疗中应用
在过去几年中,随着纳米技术的飞速发展以及对肿瘤生物学的深入认识,纳米技术在肿瘤分子医学领域的应用越来越多。纳米粒子的特殊理化性质,使得放射肿瘤学家对其在放疗和对正常组织的放射保护方面的应用尤为感兴趣。DNA纳米技术高效制备结构可调的金颗粒二聚体胶体纳米粒子的“自下而上”自组装是纳米材料领域的热点研究内容,在纳米尺度内调控粒子的自组装过程,对研究粒子之间的近场相互作用、制备功能纳米材料及发展纳米器件等具有重要意义。
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微渗漏与纳米渗漏
长期以来,牙齿修复体边缘的微渗漏(microleakage)一直困扰着人们,一般认为,微渗漏可导致术后敏感,修复体边缘染色,甚至继发龋[1].一、微渗漏的概念目前关于微渗漏的概念并不一致.按照Kidd[2]提出的定义,微渗漏是细菌、流体、分子或离子在修复材料和洞壁间的迁移.在此定义下,形成微渗漏的裂隙或通道的尺寸变化范围很大,小至纳米尺度(例如分子),大至微米尺度(例如细菌).
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DNA纳米机器可检测艾滋病诊断抗体
一国际研究团队设计并合成出一种纳米尺度的DNA(脱氧核糖核酸)机器,该机器的定制修改特性可支持识别特定的目标抗体.研究成果将给目前缓慢、繁琐且昂贵的抗体检测过程带来革命性变化,有助于诊断风湿性关节炎、HIV(艾滋病病毒)等感染和其他自身免疫性疾病,从而减少疾病治疗延误,降低治疗开支.
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纳米技术在医学健康领域的应用
纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术,是在纳米尺度内研究物质的特征和相互作用,并利用这些特性制造具有特定功能产品的高新技术.在医学、医药领域,纳米技术的研究和应用为人类健康提供了新的途径.现就纳米技术在这方面的应用做一概述.
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新型纳米脂质载体给药系统的研究进展
纳米脂质载体(nanostructured lipid carriers,NLC)是20世纪90年代末出现的一种新型给药系统[1].纳米脂质载体是以具有生理相容性和生物可降解性的、高熔点的天然或合成固体脂质和液体脂质为骨架材料所制成的纳米尺度的载药系统,其特点在于在固体的脂质载体中引入了液体脂质,以期解决固态脂质纳米粒(SLN)载药量较低,有突释现象及纳米粒混悬体系的水分含量高的缺点[2].
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纳米材料在关节置换内植物应用中的研究与特点
背景:关节置换后易出现植入物松动、脱位及感染.利用纳米技术制造的人工植入物为内置物的制备提供了一个新方向.目的:详细阐述纳米技术在改良关节置换植入物方面的相关研究进展.方法:应用计算机由第一作者在PubMed数据库,以“joint replacement,artificial implant,nanotechnology,nanomaterials,nanoscales,biocompatibility”为英文检索词,查找关于纳米技术及关节置换内植物实验研究相关文献,对资料进行筛选,排除重复研究及关联性较小的文献,保留与文章关联紧密的文献51篇.结果与结论:共纳入51篇英文文献,经综合分析整理,通过此综述详细介绍纳米材料相关的生物反应和与材料相关的一些组织相容性问题,以及已经用于改善纳米结构材料组织相容性的方法.
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纳米材料研究现状及发展趋势
纳米材料是20世纪80年代中期发展起来的新型材料,它既不同于微观原子、分子,也不同于宏观物质的超常规特性.所有纳米材料具有三个共同的结构特点:①纳米尺度的结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级(1~100nm);②存在大量的界面或自由表面; ③各纳米单元之间存在差或强或弱的相互作用.由于这种结构上的特殊性,使纳米材料具有一些独特的效应,因而在性能上、用途上与传统概念上的微米材料有非常显著的差异,表现出许多优异的性能和全新的功能[1].1 纳米材料的性能 1.1 小尺寸效应一个纳米=10-9米(10亿分之1米).1~100纳米所组成的材料为纳米材料.纳米颗粒的小尺寸所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应.对纳米颗粒而言,尺寸变小,同时其比表面积亦显著增加,从而产生如下一系列新奇的性质.
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纳米技术与口腔医学
纳米(nanometer, nm)是一种度量单位.1nm为1/100万(即10-9m).纳米结构是指尺寸在100nm以下的微小结构,在这水平上(0.1~100nm)研究原子、分子的结构及相互作用并加以应用的技术称为纳米技术[1].纳米技术涉及的范围广,其中纳米材料是纳米技术发展的基础.所有的纳米材料具有三个共同的结构特点:(1)纳米尺度的结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级(1~100nm);(2)存在大量的界面或自由表面;(3)各纳米单元之间存在着或强或弱的相互作用.由于这种结构上的特殊性,使纳米材料具有一些独特的效应,主要包括小尺寸效应和表面或界面效应,因而表现出许多优异的性能和全新的功能.随着纳米材料的发展,纳米生物学、纳米医学、纳米牙医学等新的理念逐渐形成.纳米技术将成为21世纪的又一次产业革命.
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影响21世纪医学进程的纳米技术
1 纳米技术是什么纳米技术(Nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化,以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系[1].
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纳米技术在生物系统领域的应用研究
DNA、噬菌体和单克隆抗体可能具有纳米尺度,但不具备纳米技术的特征.纳米技术具有广阔的应用范围.纳米物质表面被化学修饰,与不同的配体结合后,纳米粒子变成生物传感器、分子级荧光标签、成像剂、定向分子运载工具和其它的生物工具.根据人们需要来设计和修饰纳米材料是纳米技术的重要能力,目标纳米材料输送到靶细胞,可制成伴侣药物、成像活性分子,可参与感应信号分子对治疗剂的应答,可指导手术过程.纳米技术将对药物开发、医学诊断和临床应用具有深远的影响.
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磁性纳米微粒在磁共振成像中的应用(文献综述)
纳米是一种长度计量单位,1nm=10-ym.大约是三、四个原子的宽度.纳米技术是纳米尺寸范围内,通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质.当物质颗粒小到纳米量级后,这种物质就可称为纳米材料.纳米材料具有三个共同的结构特点:(1)纳米尺度的结构单元或特征纬度尺寸在纳米数量级(1~100nm).(2)有大量的界面或自由表面.(3)各纳米单位之间存在着或强或弱的相互作用.
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心脏也能打“补丁”
几十年来,科学家和医生们在心脏疾病的治疗方面已经取得了飞跃式的进步,尤其是近年来被称为“心肌补片”的发展.心肌补片是一种片状的工程化心脏组织,能够替换受损的心肌组织,就像给受损的心脏打一个“补丁”.目前,该领域的研究有了新的突破性进展.哈佛大学化学与化学生物系的查尔斯·利伯教授、博士后戴小川等研究人员在研究中描述了一种纳米尺度的电子支架结构,这种支架能被植入并培养心脏细胞以形成“仿生”心肌补片.
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金属纳米材料的毒性研究进展
颗粒尺寸进入纳米量级时,表现出强烈的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应,使得金属纳米材料的磁学、热学、电学、光学、力学、催化和敏感性能优于常规金属材料.由于纳米材料的这些优异特性,使得纳米产品已进入生产和生活的诸多领域.随着纳米材料和产品种类不断增加,纳米材料对人类健康的潜在危害不容忽视.纳米材料的毒性评价,不仅是为了揭示材料在纳米尺度下的生物学效应,同时低毒性纳米材料的设计也是纳米产业健康可持续发展的基础.目前,对于纳米材料的毒性研究不全面,其毒性机制尚不明确,还需要进行系统的体内外试验和流行病学研究.只有获得充足的毒理学数据,才能正确地评价纳米材料的生物安全性.因此,对金属纳米材料的毒性研究进展进行综述就显得十分必要.
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原子力显微术的纳米尺度成像与表征功能在微循环研究中的应用
纳米科学打破了传统意义上的学科分类理念,以特定空间尺度范围的客观世界作为研究对象,开辟了具有鲜明特点的研究领域.其中,纳米尺度成像与表征技术的发展与应用是该研究领域的核心内容.本文介绍原子力显微镜(AtomicForce Microscopy,AFM)的成像原理和工作模式及其适用于生物样品的纳米表征、操纵及微加工技术功能,并将其纳米尺度成像与表征方法应用于细胞学和微循环研究的新进展,从新的视角提出对相关临床医学的新认识,为终实现"病台"与"实验台"的双重转化医学应用作出贡献.
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纳米技术与外科
纳米技术是指对1~100nm尺度范围内对物质和材料进行研究处理的技术.纳米尺度下的物质世界及其特性是人类较为陌生的领域,也是一片新的研究疆土,在这种尺度下,有许多新现象、新规律有待发现,这也是新技术发展的源头;纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现,而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创造性突破.当微粒小于100nm时,物质的很多性能将发生质变,从而呈现不同于宏观物质的奇异现象"低熔点、高比热容、高膨胀系数;高反应活性、高扩散率;高强度、高韧性;奇特磁性;极强的吸波性.如:纳米相陶瓷是摔不破的,且具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点;纳米相铜的强度比普通铜高5倍.
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纳米技术与肿瘤的诊断及治疗
纳米技术(Nanotechnology)是我们操纵微观世界要使用的技术,是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化,以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系.纳米技术其实就是一种用单个原子、分子进行排列组合,对之进行操作而制造物质的技术.纳米技术被国际上公认为21世纪具有前途的技术.纳米科学泛指研究0.l~100纳米之内的物质所具有的物理、化学性质和功能的科学.纳米科技大致有以下分支:纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米物理学、纳米化学、纳米机械学、纳米加工学等学科.其中每一门学科都是跨学科的边缘科学,是许多基础理论、专业工程理论与当代尖端高新技术的结晶,作为一大类新兴的边缘学科,从其出现之日起便成为各国科学家研究的热点之一.近些年来,纳米技术与医药学更紧密的联系起来,并大大推动了医学的发展[1].