纳米成分

2013年5月22日消息，阿拉伯联合酋长国近日就一份化妆品法规草案向世界贸易组织(WTO)发出通知，其中包括要求企业对含有纳米材料的化妆品进行标记的要求。该要求与欧盟化妆品法规中的其中一条较为相似。 　　要注意的是，生物杀灭、药用产品以及医疗设备被排除在该提议之外。

在过去的十年中，开发“简单”的血液测试并为个性化治疗提供设计，且无需侵入性肿瘤活检取样，使癌症筛查、诊断或监测成为可能，一直是癌症研究的核心目标。来自正在进行的生物标志物开发工作的数据表明，提高早期癌症检测分析的灵敏度和特异性需要多个标志物单独使用或作为多种方式的一部分。在血液中多个维度(基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组)的癌症相关分子改变以及整合所得的多组学数据有可能发现新的生物标志物并进一步阐明潜在的分子途径。在此，我们回顾了多组学液体活检方法的关键进展，并介绍了“纳米组学”标准模式：开发和利用纳米技术工具来富集并对血液循环癌组进行组学分析。　　论文：Nano-omics: nanotechnology-based multidimensional harvesting of the blood-circulating cancerome译名：纳米组学：基于纳米技术的血液循环癌组的多维采集　　尽管癌症的治疗手段取得了日新月异的成果，但全球人口仍有六分之一的死亡是由癌症导致的。缺乏早期癌症检测工具是造成这种高死亡率的主要原因之一。能够在疾病早期检测血液中肿瘤特征的测试为癌症患者提供了巨大的、尚未开发的潜力，即在肿瘤变得无法治愈之前接受有效治疗。因此，液体活检技术正在迅速发展，不仅可以进行非侵入性肿瘤分析，还可以检测无症状个体的癌症发作。　　基于使用组合治疗方式治疗癌症相似的基本原理(例如，手术、放疗和化疗)，多种血液循环分析物作为“癌症指纹”的协同作用导致了在早期癌症检测中的范式转变。液体活检样本包含一系列蛋白质、核酸、循环肿瘤细胞(CTC)和细胞外囊泡(EV)，它们从多个肿瘤部位进入血液循环，共同反映肿瘤生物学的空间和时间异质性。尽管关于分泌和循环肿瘤材料的动力学仍有待了解，但连续液体活检提供了纵向捕获系统性生物分子变化的可能性，因为它们在肿瘤进展的进化轨迹中动态发展。　　检查各种血液成分中的多维分子变化(基因组、表观基因组、蛋白质组和其他)并整合由此产生的多组学数据集，不仅有可能阐明癌症特异性分子机制和潜在的治疗靶点，而且还可以发现新的用于早期癌症检测的生物标志物组合(图1)。迄今为止，由于液体活检分析物的浓度极低，尤其是在非转移性疾病患者中，对癌症组的综合分析范围上收到了限制，。事实上，基于血液的多组学生物标志物发现的主要瓶颈之一是单独富集和提取不同类型的液体活检分析物所需的大样本量(通常10-15 ml)。此外，多种分析物提取方案影响了所得组学数据集的分析重现性和可比性。　　在此，我们评估了过去十年在早期癌症检测的多组学方法方面取得的进展。我们还介绍了“纳米组学”的概念，这是一种使用纳米技术来解决当前与血液循环癌组的富集和分析相关的技术限制的新兴范式。具体来说，纳米组学利用生物流体培养的纳米材料作为清除平台，在组学分析之前富集和分离癌症衍生的分析物，最终目标是识别用于早期癌症检测的新型多组学生物标志物组。　　图1 多组学液体活检的转化潜力可以通过基于血液的液体活检捕获的肿瘤特异性信息的多个生物分子层的示意图。血液中存在的复杂生物分子特征突出了开发能够从单个血液样本中检测肿瘤特异性多组学特征的方法的机会。确定的多组学特征在癌症生物标志物和药物开发中具有潜在应用。　　1.多组学生物标志物　　目前，大多数液体活检测试基于蛋白质或游离DNA (cfDNA)分析物，临床上用于检测预后和预测性生物标志物主要是帮助选择最佳治疗策略。例如，血清癌抗原15-3常用于监测晚期乳腺癌患者的治疗反应，血浆cfDNA的EGFR突变检测可用于预测非小细胞肺癌患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂的反应性。随着此类检测在临床上的普及，正在进行的生物标志物发现工作正逐渐朝着开发用于癌症筛查和早期检测的多分析物检测方向发展。尽管评估单一蛋白质(例如，用于前列腺癌筛查的前列腺特异性抗原)或多种蛋白质(例如在已知盆腔肿块的女性的术前检查中用于卵巢癌检测的OVA1组)的分析已经成功应用于临床，(表观)基因组学方法目前仍在早期癌症检测领域占据主导地位。　　循环肿瘤DNA (ctDNA)由封闭在CTC内或由于肿瘤细胞凋亡或坏死而释放到血流中，正在成为早期癌症检测的最有希望的生物标志物之一。尽管ctDNA仅占总cfDNA的一小部分，但下一代测序(NGS)方法能够放大ctDNA信号，因此优于基于质谱(MS)的蛋白质生物标志物发现方法。目前，超过30项正在进行的大型队列临床试验正在评估血液中基于ctDNA的生物标志物。单基因分析已逐渐演变为多基因NGS分析，最近又演变为多模式液体活检方法。不同类别的生物标志物分子的整合不仅有可能提高癌症检测的灵敏度和特异性，还可以将肿瘤定位在特定的解剖部位。　　作为多癌症早期检测液体活检发展的领军技术，两种不同的多重生物标志物特征平台目前正在前瞻性临床研究中进行测试：CancerSEEK和GRAIL测试。 CancerSEEK测试使用蛋白质基因组生物标志物组，并在一项回顾性研究中进行了初步临床评估后，首次在通过基于选择性突变的血液采集和测试(DETECT-A)早期检测癌症研究中对没有癌症病史的患者进行了前瞻性评估。1005名临床检测到8种不同类型的非转移性癌症患者。最初的概念验证回顾性研究评估了一个包含16个基因和8种蛋白质的多分析物组，并证明了70%的中位测试灵敏度(在8种不同癌症类型之间以及疾病阶段之间存在相当大的差异)和超过99%的特异性。此外，监督机器学习算法的应用正确识别了63%的CancerSEEK测试呈阳性的患者的起源器官。随后的DETECT-A研究是第一个评估多分析物(16种基因和9种蛋白质)和多癌症血液检测的前瞻性和介入性试验，涉及10006名无已知癌症的女性(年龄65-75岁)报名时。研究期间共进行了96例癌症诊断，其中26例仅使用CancerSEEK血液检测，24例通过标准护理筛查检测，其余46例根据症状或其他方式检测。据报道，单独使用CancerSEEK测试对所有癌症类型的敏感性为27.1%，与标准护理测试结合使用时为52.1%。然而，应该注意的是，CancerSEEK测试依赖于诊断性PET-CT扫描来确认所有阳性病例并将癌症定位到特定的解剖部位。尽管如此，该试验表明，多分析物血液检测与PET-CT和标准癌症筛查方案相结合，不仅可以有效地纳入常规临床护理，还可以促进旨在治愈的手术。最新版本CancerSEEK的验证目前正在一项前瞻性观察研究中进行，该研究对1000名已知或疑似癌症患者和2000名未患癌症的人进行，命名为ASCEND(Detecting Cancers Earlier Through Elective Plasma-based CancerSEEK Testing–Ascertaining Serial Cancer Patients to Enable New Diagnostic)。　　GRAIL测试使用基于血浆cfDNA中DNA甲基化模式的替代检测方法，该模式通过对超过100000个信息甲基化区域进行亚硫酸氢盐测序确定。该平台目前正在一项雄心勃勃的临床计划中进行多癌症筛查测试，其中包括五项前瞻性试验：循环无细胞基因组图谱(CCGA)研究(NCT02889978)、STRIVE (NCT03085888)、SUMMIT(NCT03934866)、PATHFINDER(NCT04241796)和PATHFINDER2 (NCT05155605)。基础CCGA研究表明，这种靶向DNA甲基化检测可以检测50多种癌症类型，同时还能以93%的准确度预测癌症信号起源的组织。在所有疾病阶段都检测到癌症(I-III期敏感性：43.9% I-IV期敏感性：54.9%)，特异性超过99%。通过与英国国家卫生服务局的合作，最新版的GRAIL测试(Galleri)的临床和经济性能将在一项包括140000名50-77岁参与者的试点筛选研究中进行前瞻性评估。值得注意的是，CancerSEEK和GRAIL测试都被授予FDA突破性设备状态，突出了多分析物测试在早期检测多种癌症类型方面的巨大潜力。　　除了无细胞基因组和蛋白质组癌症生物标志物之外，研究人员还尝试从血液中纯化和表征CTC和肿瘤衍生的EV用于实时监测治疗反应。CELLSEARCH系统是第一个获得FDA批准的平台，旨在捕获、纯化和枚举上皮来源的CTC，以预测转移性乳腺癌、结直肠癌或前列腺癌患者的预后。目前，计数极少的CTC(转移性疾病患者每毫升血液中通常为1-10个)是基于上皮标志物的表达，例如上皮细胞粘附分子(EpCAM)和细胞角蛋白8、18或19，并依赖于无法维持CTC活力的基于抗体的细胞捕获和染色方法。目前，CTC的临床效用仅基于计数，并且仅限于预测临床结果而不是实现癌症检测。然而，大量的CTC富集技术正在开发中，以实现异质CTC种群的顺序采样和分子谱分析。从散装细胞策略到对可行和完整的患者衍生CTC进行单细胞分析的转变推动了具有集成下游分子分析功能的微流体技术的发展，包括ClearCell FX1系统。　　肿瘤分泌的EV不仅与肿瘤生长和转移有关，而且还可能稳定地封存癌症相关蛋白质、核酸和脂质的宝库。与CTCs相比，EVs在生物体液中的含量更高，尽管从生物体液的背景分子成分中重复分离和富集EVs仍然是众所周知的困难。 DNA条形码标记、3D纳米图案微流控芯片和无标记纯化平台(例如，通过超快分离系统(EXODUS)检测外泌体)只是目前正在开发的克服与传统超速离心相关在纯化效率、产量、速度和稳定性方面限制的基于抗体的EV纯化方案的几个例子。将生物分子或生物物理富集与在单个微流控平台(例如，外泌体模板等离子体技术TPEX)内对EV封存的生物标志物(例如蛋白质和microRNA)的多重检测相结合，在分离EV方面显示出来自非囊泡生物流体成分巨大的前景。　　还尝试使用基于免疫亲和的微流体接口从单个样品中对CTC和EV进行双重隔离和分析。例如，双重用途的OncoBean (DUO)微流体装置已被证明能够从黑色素瘤患者的血液样本中同时分离CTC和EV，并使用多重实时定量逆转录 PCR (RT-qPCR) 测试对这些分析物进行分子分析，检测一组96个黑色素瘤相关基因的表达模式。使用单个设备或平台富集多种癌症分析物被认为是多组学液体活检领域的下一个前沿。　　2.数据分析与整合　　尽管组学数据集的可用性越来越高，但由于需要对多组学数据集进行计算操作和解释，所以将生物标志物发现转化为临床试验仍然具有挑战性。大规模的国际研究网络开始意识到在癌组整合层上捕获数据的巨大潜力。癌症基因组图谱 (TCGA)是2005年发起的泛癌基因组学联盟，现已扩展到多组学，包括超过2.5 PB的基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据。美国国家癌症研究所的临床蛋白质组肿瘤分析联盟(CPTAC)是多机构倡议的另一个例子，旨在利用蛋白质组数据集的互补性，为不同癌症类型提供新的分子见解。　　从单个患者样本中生成的多组学数据集的集成为发现血液中疾病特异性分子特征提供了巨大的潜力。然而，多组学数据分析比“单组学”分析更具挑战性，以下六个关键问题仍有待解决：(1)命名差异(例如，以基因为中心的与以蛋白质为中心的)和标识符弃用可能会无意中合并不同的分子种类 (2)每种数据模式都受制于其自身特定的噪声和分布特征，这需要在分析工作流程中使用大量相互依赖的软件工具 (3)开发和执行多组学工作流程需要广泛的领域知识 (4)工作流程复杂，难以优化，容易出错 (5)结果可能高度依赖于分析工作流程的设计 (6)复制和比较结果可能会因工作流程的细微变化而变得复杂。　　目前已经开发了许多工作流程解决方案以实现多组学数据的关联，例如 GalaxyP和WINGS。但目前对于从此类数据集中选择关键生物标志物尚无共识。用于多组学数据分析和整合的可用工具和方法已在其他地方进行了彻底审查。　　3.癌组的纳米富集　　MS和NGS的技术进步极大地推进了血液中蛋白质组学特征的分析，但只有少数基于血液的癌症生物标志物测定已获得FDA批准。从血液中提取和纯化癌症相关分析物仍然是限制液体活检进入常规临床实践的主要瓶颈。　　对新型早期检测生物标志物的探索引起了基于纳米技术平台的开发，这些平台旨在丰富血液癌组的不同成分(包括蛋白质、ctDNA、CTC和EV)。这些“纳米富集”策略中的大多数依赖于纳米粒子的高表面体积比以及它们的表面工程和功能化能力。所有这些利用纳米级技术或材料特性的策略都包含在纳米组学范式中。在这里，我们讨论了当前阻碍液体活检临床转化的技术挑战，并重点介绍了已用于克服这些挑战的纳米组学平台示例(表1)。　　靶向纳米组学基于纳米颗粒表面的功能化，靶向部分作为特定癌症相关分析物的识别元素。相比之下，“非靶向纳米组学”方法依赖于癌症相关分析物在与生物流体孵育后非特异性吸附到纳米颗粒表面(图2)。已经开发了许多靶向纳米组学方法，主要用于富集EV和CTC(图2和3)，而癌症分析物在生物流体孵育的纳米粒子表面的自发吸附仅在过去5年有使用，主要用于蛋白质和cfDNA的富集和分析(表1)。我们强调，尽管在免疫测定和生物传感器中加入基于纳米颗粒的探针经过广泛研究，但其不属于纳米组学方法的范围。这种生物传感器的输出信号是基于纳米颗粒-分析物复合物独特的光学和电化学特性，而不是基于纳米颗粒富集分析物的下游组学分析。　　图2 纳米组学范式概述“纳米组学”方法的示意图，其中纳米材料被用作清除平台，以从生物体液中捕获、富集和分离癌症相关分析物以进行下游组学分析。“靶向纳米组学”需要使用靶向部分对纳米材料表面进行功能化捕获特定的癌症分析物，而“非靶向纳米组学”依赖于癌症分析物非特异性、自发吸附到纳米颗粒表面(称为生物分子电晕形成)。基于纳米材料的采集平台可以同时从单个外周血样本(以及可能的其他生物体液)中丰富癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组特征。纳米组学方法旨在应用生物-纳米界面获得的知识，以实现复杂生物流体的多组学分析，最终目标是推出用于早期癌症检测的新型多分析物生物标志物。cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 EV，细胞外囊泡。　　表1 使用纳米组学方法分析液体活检分析物的示例研究　　ASGPR1，去唾液酸糖蛋白受体1 cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 ddPCR，微滴数字PCR ELISA，酶联免疫吸附试验 EpCAM，上皮细胞粘附分子 EV，细胞外囊泡 ICC，免疫细胞化学 IHC，免疫组化 LC-MS/MS，液相色谱和串联质谱 nano-HB，纳米人字形结构 NP-HBCTC-chip，纳米颗粒人字形循环肿瘤细胞芯片 NSCLC，非小细胞肺癌 PEDOT，聚(3,4-乙撑二氧噻吩) PEG，聚乙二醇 PEI，聚乙烯亚胺 PIPAAm，聚N-异丙基丙烯酰胺 PLGA，聚乳酸共乙醇酸 PL，磷脂 qPCR，定量PCR RT-ddPCR，逆转录微滴数字PCR RT-qPCR，实时定量逆转录PCR SWATH-MS，连续窗口全理论碎片采集质谱 TROP2，肿瘤相关钙信号传感器2。　　3.1 蛋白和ctDNA采集　　在血液循环的生物分子中，蛋白质是细胞过程的生物学终点。因此，蛋白质在历史上作为最受关注的分子生物标志物。然而，直接从血液中发现新的蛋白质生物标志物由于高丰度蛋白(例如，白蛋白约占总蛋白质含量的50%)的压倒性掩蔽效应而变得错综复杂。尽管基于无标记MS的蛋白质组学取得了相当大的进步，但这种信噪比问题极大地阻碍了血液中疾病特异性蛋白质特征的识别。血浆免疫亲和消耗柱被广泛用于克服白蛋白掩蔽的问题，但会导致低分子量(LMW)蛋白质组(例如，60 kDa的蛋白质)以及高丰度载体蛋白的大量损失。　　2003年首次提出使用富集纳米粒子来增强血液中LMW癌症蛋白质组的蛋白质组学分析，但这一概念仅在过去十年中才引起纳米科学界的兴趣(表1)。由 Liotta、Petricoin及其团队开发的Nanotrap技术使用核壳亲和诱饵水凝胶纳米粒子作为蛋白质收集器。与上述免疫亲和柱类似，Nanotrap技术能够将高丰度的高分子量(HMW)蛋白与LMW蛋白分离。具体来说，纳米颗粒的多孔外壳阻止HMW但不阻止LMW蛋白的进入，而内核包含共价连接的化学亲和诱饵，可捕获LMW蛋白以进行收获和后续分析。值得注意的是，虽然初步可行性研究证明了Nanotrap颗粒作为蛋白质生物标志物发现平台的潜在用途，但该技术主要用于捕获和富集已知的生物标志物蛋白质。　　蛋白质在与生物体液一起孵育后自发且非靶向吸附到纳米颗粒表面，称为“蛋白冠”(框1)，也已被用于蛋白质生物标志物的发现。在过去的十年中，我们了解到复杂的蛋白质电晕会在所有纳米级材料的表面上以不同程度迅速形成，这取决于它们的物理化学性质和表面特性。事实上，纳米粒子对血液蛋白的结合亲和力已被证明是由许多不同的因素决定的，包括它们的大小、表面电荷和功能化以及纳米粒子-生物流体的孵育条件(框1)。　　对低丰度蛋白质的纳米颗粒电晕富集和分析进行体内研究，首先需要通过将脂质纳米颗粒静脉注射到荷瘤小鼠和卵巢癌患者体内。随后通过尺寸排阻色谱法从血液中回收电晕包被的纳米颗粒并从高丰度背景分子(没有诊断价值)中纯化纳米颗粒结合的蛋白，从而能够对血浆蛋白质组的LMW部分进行高分辨率分析。这项最初的范式转变工作引发了人们对体外形成的蛋白质电晕指纹作为一种新工具的临床开发的兴趣，该工具用于对从癌症患者队列中获得的血浆样本进行蛋白质组学分析。通过无标记蛋白质组学技术对“健康”和“患病”纳米颗粒电晕样本进行全面比较，可以识别多种以前未被识别的候选生物标志物蛋白(表1)。　　在这些原理的基础上，Proteograph平台已被开发用于深度分析等离子体蛋白质组，该平台使用具有不同表面特性的有不同的电晕轮廓的磁性纳米粒子组合。由于2D和3D纳米材料是过量的，因此需要做更多的工作来研究各种类型的纳米颗粒的组合是否能在MS分析中显著“扩大”血液蛋白质组的覆盖范围。还存在从血浆样品中纯化和回收电晕涂层纳米颗粒、纳米颗粒制剂的合成和稳定性以及所需的样品量是可能阻碍此类生物流体预处理方案开发的一些亟需解决的技术挑战。　　最近，纳米颗粒蛋白冠的形成在概念上已经转变为由蛋白质、脂质、多糖和核酸组成的多层分子自组装，称为“生物分子冠”(框1)。例如，我们展示了cfDNA与基于脂质的纳米颗粒在与人类血浆样本孵育时的相互作用。这一额外组学维度的发现以及在患有晚期卵巢癌的女性(与年龄匹配的未患癌症的女性相比)样本中发现的显著更高丰度的纳米粒子冠状cfDNA为进一步研究卵巢癌铺平了道路。有趣的是，对相同纳米颗粒电晕样本的蛋白质组学分析揭示了组蛋白中的癌症特异性升高，表明核小体介导的纳米颗粒cfDNA相互作用。虽然 microRNA(在蛋白质复合物中或封存在EV中)的纳米颗粒表面吸附仍有待研究，但这些发现突出了开发能够同时富集和纯化血浆蛋白和无细胞游离核酸的纳米蛋白质组收获平台技术的机会。　　使用纳米粒子从血液中纯化cfDNA的替代方法只有少数正在探索中，包括阳离子磁性纳米线系统的开发。在一项原理验证研究中，这种纳米纯化方法在收集cfDNA以通过液滴数字PCR检测EGFR突变方面优于金标准QIAamp循环核酸试剂盒。此外，从非小细胞肺癌患者的血液中共同分离CTC和cfDNA证明使用单个纳米颗粒平台有富集多种分析物的潜力。其他证明金纳米粒子与甲基化DNA相互作用的研究也为利用生物纳米界面检测cfDNA中癌症特异性甲基化模式奠定了基础。　　3.2 CTC和EV分离　　将CTC和EV从癌症患者的血液中高效提取和纯化是液体活检分析物进行临床转化的关键，这给纳米技术人员带来了工程创新挑战。基于金标准CTC免疫捕获的方法无法收获功能上可行的CTC的异质群体。因此，目前CTC的临床应用只是基于它们在大量造血细胞中的检测和计数，并且仅在高负担、转移性疾病患者中进行。尽管血液中的EV数量更多，但它们的小尺寸和低密度带来了一系列独特的技术挑战。传统的台式EV纯化技术(如超速离心、聚合物诱导沉淀等)主要依赖于它们的物理特性，需要几个小时并无法区分癌症衍生的EV和非恶性细胞释放的EV。　　已经进行了许多利用CTC和某些EV子集的癌症特异性的尝试，以使用纳米组学方法增强血液CTC和EV及其基因组、转录组和蛋白质组的捕获和分离。这些收获策略中的大多数需要用针对众所周知的CTC和EV表面抗原(如 EpCAM、HER2、CD9、CD81和CD63)的抗体涂覆纳米颗粒表面。已经开发了广泛的纳米技术来捕获血液CTC和EV(表1和图3)，包括磁性、金、硅、二氧化钛(TiO2)和碳纳米材料平台，具有不同程度的设计复杂性和成功率。为了解决与CTC固有异质性相关的问题并提高捕获效率，还使用了不同抗体的混合物对相同的纳米颗粒平台进行功能化。例如，用抗体混合物标记的磁性纳米线已被证明能以100%的效率(29名患者中的29名)从250 µl血液样本中有效分离早期非转移性乳腺癌衍生的CTC。　　抗体靶向纳米颗粒也已集成到微流体装置中，与标准的CTC或EV分离方法相比，该装置需要更少的样品量并具有更高的检测灵敏度，并且可以设计成多步功能(例如，分析物分离、鉴定和检测)。这种基于纳米颗粒的平台的例子包括Poudineh等人设计的基于磁性排序流式细胞仪的微流控芯片，以根据其表面蛋白表达表型分析CTC，以及Zhang等人开发的具有自组装3D人字形纳米图案的Nano-HB微流控芯片，用于检测卵巢癌患者血浆中低水平的肿瘤相关外泌体。结合纳米颗粒分离CTC或EV以及下游细胞内或囊泡组学分析的微流控芯片也在开发中，并逐渐演变为综合多物种分析平台。　　纳米材料提供的多模态工程能力使其能够从复杂的生物流体中同时捕获和可视化癌症分析物，以及对捕获的分析物进行刺激响应分离和取样以进行进一步分析。多功能纳米颗粒平台的一个例子是由Zhou等人开发的发光聚乙二醇功能化免疫磁性纳米球，用于对从EpCAM+上皮癌患者的外周血样本中分离的CTC进行高分辨率可视化。量子点沉积在这些磁响应Fe3O4纳米颗粒上，除了与血液进行磁分离外，还可以实时监测CTC的回收过程。最后，使用含二硫键的接头将抗EpCAM抗体连接到这些纳米颗粒构建体的表面，使谷胱甘肽介导释放活化的CTC。　　除了这些上皮标记依赖技术之外，还有研究利用CTC对裸碳基纳米颗粒表面的高亲和力的不依赖标记的方法，并有望捕获更广泛的CTC亚型，从而能够表征其独特的转移潜力。例如，在概念验证研究中，Loeian等人开发了一种碳纳米管CTC芯片，能够从4毫升或8.5毫升血液样本中根据细胞角蛋白8或 18、EGFR和HER2成功捕获具有各种表型的异质CTC，血液样本来自7名I-IV期乳腺癌患者获得的每毫升血液中0.5-28个CTC。从污染的白细胞中纯化并将粘附的CTC从纳米管

轻松实现5纳米空间分辨率——牛津仪器TKD技术助力纳米析出相研究 结构、成分和工艺决定了材料的性能表现。随着现代电子显微分析技术的发展，特别是大面积能谱和CMOS-EBSD系统商业化的巨大成功，纳米尺度下材料的成分、结构分析已不再是TEM的特权。近日，东莞理工学院王皓亮老师团队通过牛津仪器新一代光纤耦合CMOS-EBSD探测器Symmetry S2，在SEM下轻松表征了Ti22Nb合金中的纳米析出相，TKD空间分辨率达到5 nm。 Ti-Nb体系拥有独特的宽温域线性零膨胀特性，在航空航天、微电子器件、光学仪器等对尺寸稳定性提出严苛要求的高价值工程结构中展现出巨大应用前景。得益于Ti22Nb中a' ' iso析出相在晶向的热收缩特性，调控该相的体积占比和择优取向有助于获得热胀系数为零的合金体系。由此可见，全面理解a' ' iso的析出机理至关重要，而简单、快速、准确的显微分析技术则为材料研发提供了有力支持。简介 近日，东莞理工学院王皓亮老师团队在Scripta Materialia发表了题为Nano-precipitation leading to linear zero thermal expansion over a wide temperature range in Ti22Nb的科研成果。文章作者借助中子衍射、STEM-EDS和TKD研究了a' ' iso的析出行为，同时澄清了a' ' iso与基体的晶体学取向关系。牛津仪器应用技术专家王汉霄博士为此项工作提供了全面的电子显微学技术支持，分别使用Symmetry S2 CMOS-EBSD和Ultim Max大面积能谱系统在纳米尺度表征了Ti22Nb合金的组织结构和元素分布。文章摘选 图1显示了Symmetry S2在常规EBSD模式下采集的IPF面分布图。淬火态（water quenched, WQ）Ti22Nb的显微特征以板条状a' ' 马氏体为主，原高温β相晶界仍清晰可见，母相晶粒直径约50 μm。淬火内应力导致晶格发生局部扭转，具体表现为单个晶粒内IPF颜色的微小波动。冷轧态（cold-rolled, CR）样品的位错密度更高，弯曲交错的变形带揭示了较大的塑性应变。Symmetry S2 所采用的CMOS相机技术和光纤板设计使其兼备高速和高灵敏度特点，是表征大变形样品的利器。图1 ：（a, b）淬火态和（c, d）冷轧态Ti22Nb合金的IPF-TD图叠加BC图；（e）热应变曲线 进一步研究表明，冷轧态样品在350 ℃保温10 min后，热胀系数降低至零。为阐明背后的机理，论文作者探索了温度梯度对微观组织的影响，如图2（a-c）所示。a' ' 的板条形貌在250-300 ℃仍得以保留（a' ' ↔β，~150 ℃），升温至350 ℃后出现大量纳米级针状析出物。受限于块体样品的电子-物质交互作用体积，最终选择在Symmetry S2的TKD模式下表征这些析出相，加速电压和步长分别为30 kV和5 nm。EBSD/TKD模式切换仅需一键即可完成，且无需重新校准系统。图2：（a-c）温度对冷轧态样品显微组织的影响，BSE图像；（d）TKD结果，Tmax = 350 ℃样品的IPF图叠加带对比度图；（e）同步采集的STEM-EDS面分布图；（f）晶体学位向关系。 高空间分辨率TKD结果表明，a' ' 相（最小针宽仅10 nm）在β基体中高度弥散分布，且两相满足 a' ' //β关系。图2（e）是利用Ultim Max大面积能谱探测器同步采集的STEM-EDS元素面分布图，结果显示相较于基体而言，针状析出物富含钛元素。综合上述晶体学和化学成分信息，论文作者推测针状析出相与文献中报道的a' ' iso一致，并将图2（c）样品的线性零膨胀特性归因于通过扩散相变形成的a' ' iso。 王皓亮老师团队借助中子衍射、EBSD、TKD和STEM-EDS，在纳米-微米尺度下研究了Ti22Nb合金的显微组织特点，为设计宽温域线性零膨胀钛合金提供了坚实的理论指导。Symmetry S2 CMOS-EBSD和Ultim Max大面积能谱系统的高分辨率优势，在本项工作中发挥出重要作用。

2020年4月1日，中国科学院合肥物质科学研究院官网发布“纳米材料环境转化过程对生态毒性影响及机制研究取得进展”。近期，中科院合肥研究院技术生物所黄青课题组以水生生态系统初级生产者藻类为受试对象，应用光谱技术对纳米氧化锌在含磷水体中的转化过程进行定性和定量分析，阐明了环境物质转化过程对小球藻毒性效应影响及其机制。相关成果已被英国皇家化学会期刊Environmental Science: nano接收发表。 随着纳米科技迅速发展，纳米材料对环境和生物潜在影响日益受到关注。纳米毒理学研究表明，环境过程对纳米材料毒性效应影响显著，使其毒性区别于原始状态纳米材料，但环境转化过程对毒性效应影响规律尚待阐明，这对纳米材料环境安全性评价非常重要。　研究人员利用拉曼光谱和XRD等光谱手段，发现随水体中磷含量的增加，纳米氧化锌先部分转变成晶体状磷酸锌，再转变成无定型磷酸锌。毒性效应检测结果表明，原始状态纳米氧化锌的毒性主要源自其释放的锌离子；在含磷水体中，纳米氧化锌发生物理化学转变，生成了低毒性的磷酸锌，使其毒性显著区别与原始状态的纳米氧化锌。此外，结合光合作用相关基因表达分析，研究人员揭示了纳米氧化锌物态变化对藻类光合作用产生影响，是纳米毒性效应差异的重要原因。　研究结果为利用光谱技术分析纳米材料环境转化的理化过程，阐明环境转化过程对毒性效应的影响及机制，以及合理评价纳米材料在真实环境水体中生态安全性提供了理论和实验基础。　　该研究受到国家重大研究计划、国家自然科学基金以及安徽省自然科学基金等课题的资助。光谱分析技术由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10^-10(10的负10次方)克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用．光谱技术根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法叫光谱分析．其优点是灵敏，迅速．根据分析原理光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析二种；根据被测成分的形态可分为原子光谱分析与分子光谱分析。光谱分析的被测成分是原子的称为原子光谱,被测成分是分子的则称为分子光谱。按波长区域不同，光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱；按产生的本质不同，可分为原子光谱、分子光谱；按产生的方式不同，可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱；按光谱表观形态不同，可分为线光谱、带光谱和连续光谱。现代光谱分析仪器有原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪(原子吸收分光光度计)、红外光谱仪等。

纳米银作为常见的抑菌成分在很多生活用品中都能找到，比如无臭衣服，防霉浴帘，食品容器及食品砧板。有些商家甚至将纳米银颗粒添加到膳食补充剂中，宣称可以提高免疫力，广为宣传。但是，没有任何一种含胶体纳米银的保健品被认为是安全有效的。事实上不仅仅是保健效果，连所谓的独家技术和高科技成果都是忽悠人的。美国FDA禁止了纳米银保健品，也有研究发现纳米银会对肺部、神经及皮肤产生毒性。甚至能渗入大脑、进入胎盘、干扰精细胞。而且银纳米颗粒排放到环境中，可能会对植物和水生生物造成影响。单颗粒ICP-MS (SP-ICP-MS)技术，可用于非常低的颗粒浓度，大小，大小分布和溶解浓度的测定，使得SP-ICP-MS成为评估纳米颗粒在不同环境介质中命运的常规技术。本实验使用NexION ICP-MS测定了三种市售含有银纳米颗粒的三种营养补充剂，实际看看这些保健品中的银纳米颗粒数量和尺寸。样品三个市售营养补充剂样品置于超声波浴中超过5分钟，以确保颗粒被均匀地分布在溶液中并减少结块。样品依次用实验室一级去离子水稀释并定容到50mL聚乙烯样品管中。对样品和参比溶液进行稀释，使得所述颗粒的浓度为约20万个粒子/mL。实验使用Ted Pella公司柠檬酸盐缓冲液中的20nm，50nm和80 nm的银纳米颗粒悬浮液来计算尺寸和传输效率。通过建立0.5-5 μg/L的标准曲线来进行测定溶解银离子浓度。所有SP-ICP-MS测定均是在NexION 350D ICP-MS (PerkinElmer, Shelton, CT )标准模式（无气体）和Syngistix纳米应用模式下操作的。所有仪器的工作条件见下表。实验结果下面两图展示了1号样品和2号样品中银纳米颗粒的尺寸分布图。两者都使用了对数正态拟合方式进行计算，见图中的实线部分。样品1的数据显示颗粒的一个明显的分布约为15nm，而样品2的数据显示颗粒的分布为约33nm。Syngistix纳米应用模块给出了样品的颗粒浓度和溶解浓度。Ted Pella™ 50 nm AgNP标准溶液用于样品审核控制。48nm作为最常见的尺寸与给定值50nm非常吻合，并且所测量的颗粒浓度与制造商给出的2.5 E+10颗粒/mL浓度值非常吻合。结论使用珀金埃尔默NexION 350 ICP-MS和Syngistix纳米应用模块，对市售的3中营养补充剂中的纳米银颗粒进行了测定。单粒子的ICP-MS能实现分析物的溶解离子和颗粒形式之间的分离和定量。在一次分析中，颗粒成分，浓度，尺寸和尺寸分布，均可直接进行测定。扫描下方二维码，即可下载采用ICP-MS对营养补充剂中银纳米粒子单粒子的特性研究相关应用报告。

近段时间，新冠病毒南非变种奥密克戎来势汹汹，针对这种变异病毒的疫苗开发正紧锣密鼓地进行，其中颇受关注的当属mRNA疫苗。一些知名制药企业表示可以迅速针对新变种调整mRNA疫苗，在100天内即可交付首批疫苗。可见，mRNA疫苗具有快速研发、快速制备的优点，此外还具有安全性和有效性好，持续时间长的优点，发展前景广阔。 mRNA进入细胞内部并发挥作用，面临两大难关 mRNA疫苗/生物药的原理：将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体细胞内部，直接进行翻译，形成相应的抗原蛋白，从而诱导机体产生特异性免疫应答，达到预防免疫或治疗的目的。 但是，mRNA要进入细胞内部并发挥作用，面临两大难关： 1 mRNA是带负电荷的长链大分子，细胞膜表面也带负电，静电排斥作用使得mRNA较难穿过细胞膜进入细胞内部；2 mRNA进入人体后，容易被体内的多种酶降解。 u mRNA“运载火箭” — 递送系统应运而生为了攻克这两大难关，mRNA“运载火箭”— 递送系统应运而生，其负责将mRNA成分完整地运送至目标靶点，并且在合适的时机和环境条件下及时释放。 u LNP — 目前mRNA药物主流递送系统核酸脂质纳米粒（Lipid nanoparticle, LNP）是目前mRNA药物主流的递送系统，其结构示意图如下图所示： https://www.precisionnanosystems.com/workflows/formulations/lipid-nanoparticles 核酸脂质纳米粒主要成分的作用核酸脂质纳米粒LNP除有效成分mRNA外，主要由四种成分组成： 这四种成分协同作用，护送有效成分mRNA穿透细胞膜，并在细胞质中有效地释放。因此，脂质纳米粒中四种成分的的含量对优化mRNA药物的给药方式，药效研究等具有重要意义。故有必要开发一种稳定可靠的分析方法，用于这四种成分的含量检测。 岛津解决方案l 分析仪器岛津生物惰性液相系统+蒸发光散射检测器Ⅲ l 方法学结果使用外标法绘制标准曲线，获得四种成分5~1000(/ 500)mg/L的宽线性范围。三个浓度（10、50和200 mg/L）标准品的保留时间和峰面积的RSD（n=6）分别在0.04~0.11 %和0.69~7.14 %之间，仪器精密度良好。 图1 脂质纳米粒四种成分标准品色谱图（50 mg/L） 表1 方法学结果 l 实际样品分析mRNA疫苗样品使用甲醇稀释10倍后，直接进样分析，样品中检测到LNP的四种成分，含量见下表。 表2 实际样品分析结果 结语mRNA疫苗安全、有效、周期短，是抗击新冠病毒战场上的新兵，也是一员不可忽视的猛将。脂质纳米粒递送系统则是mRNA能够穿透细胞膜，到达细胞内部有效表达抗原蛋白的关键。我们开发了一种使用岛津生物液相系统结合蒸发光散射检测器ELSD-LT Ⅲ同时分析脂质纳米粒中四种成分含量的分析方法，方法灵敏、稳定、可靠。四种成分含量多少，一测见分晓，为药学研究提供可靠的数据支持，助力变种新冠病毒mRNA疫苗开发快上加快！ 撰稿人：唐雪 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 纳米材料被誉为“21 世纪最重要的战略性高技术材料之一”。随着应用领域的扩大和增强，近年来，纳米材料的毒性与安全性也受到广泛关注。表征与测试技术是科学鉴别纳米材料、认识其多样化结构、评价其特殊性能及优异物理化学性质、评估其毒性与安全性的根本途径，也是纳米材料产业健康持续发展不可或缺的技术手段。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1 纳米材料的表征 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 纳米材料的表征是对纳米材料的性质和特征进行的客观表达，主要包括尺寸、形貌、结构和成分等方面的表征。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 纳米材料的表征 /span /p p style=" text-align: center " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/2ffdf5f4-5465-4b3a-849e-1934933722b0.jpg" title=" 纳.png" alt=" 纳.png" / /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2 纳米材料的测试技术 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1 光子相关光谱法（photo correlation spectroscopy，PCS） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " PCS常用于纳米粒子尺寸及尺寸分布的测试，相关标准已有GB/T 19627 等，其适用于尺寸为3nm~3μm的悬浮液，可获得准确的尺寸分布，测试速度也相当快，特别适合于工业化产品粒径的检测。但采用该方法时，必须要解决好纳米材料的分散问题，须获得高度分散的悬浮液，否则所反映的结果只是某种团聚体的尺寸分布。由于该方法是一种绝对方法，因此测量仪器可以不必校准；但在仪器首次安装、调试期间或有疑问时，必须使用有证标准纳米颗粒分散体系对仪器进行验证。如采用PCS法测定平均粒径小于100nm的、粒度分布较窄的聚苯乙烯球形颗粒分散体系，则要求测得的平均粒径与标定的平均粒径的相对误差应在2%之内。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2 X 射线衍射法（X-ray diffraction，XRD） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " X射线衍射法可用于纳米晶体材料结构分析、尺寸测试和物相鉴定。该方法测定的结果是最小不可分的粒子的平均尺寸；因此，只能得到较宏观的测量结果。此外，采用该方法进行测试时，需要用X 射线衍射仪校正标准物质对仪器进行校正。目前，该方法已建立有关的国家标准包括GB/T 23413、GB/T 15989、GB/T15991 等。XRD物相分析可用于未知物的成分鉴定，但分析的不足之处在于灵敏度较低，一般只能测定含量在1%以上的物相；且定量分析的准确度也不高，一般在1%的数量级。同时，所需要的样品量较大，一般需要几十至几百毫克，才能得到比较准确的结果。由于非晶态的纳米材料不会对X射线产生衍射，所以一般不能用此法对非晶纳米材料进行分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.3 X 射线小角散射法（small angle X-ray scattering，SAXS） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " SAXS可用于纳米级尺度的各种金属、无机非金属、有机聚合物粉末以及生物大分子、胶体溶液、磁性液体等颗粒尺寸分布的测定；也可对各种材料中的纳米级孔洞、偏聚区、析出相等的尺寸进行分析研究。其测试范围为1~300nm，测量结果所反映的是一次颗粒的尺寸，具有典型的统计性，且制样相对比较简单，对粒子分散的要求也不像其他方法那样严格。但该方法本身不能有效区分来自颗粒或微孔的散射，且对于密集的散射体系，会发生颗粒散射之间的干涉效应，导致测量结果有所偏低。关于该方法的标准有GB/T 13221、GB/T 15988等。为了保证测试结果的可靠性和重复性，应对仪器的性能和操作方法进行校核，一般推荐采用粒度分布已定值的纳米粉末标样或经该方法测定过粒度分布的特定样品进行试验验证，其中粒径偏差应控制在10%以内。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.4 电子显微镜法（electron microscopy） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子显微镜法是对纳米材料尺寸、形貌、表面结构和微区化学成分研究最常用的方法，一般包括扫描电子显微镜法（scanning electron microscopy，SEM）和透射电子显微镜法（transmission electronmicroscopy，TEM）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " SEM的特点是放大倍数连续可调，从几倍到几十万倍，样品处理较简单；但一般要求分析对象是具有导电性的固体样品，对非导电样品需要进行表面蒸镀导电层。扫描电镜与能谱仪相结合，可以满足表面微区形貌、组织结构和化学元素三位一体同位分析的需要。能谱仪可对表面进行点、线、面分析，分析速度快、探测效率高、谱线重复性好，但是一般要求所测元素的质量分数大于1%。关于电镜在纳米材料应用中的标准较多，如GB/T 15989、GB/T 15991、GB/T 20307、ISO/TS 10798等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " TEM法是集形貌观察、结构分析、缺陷分析、成分分析的综合性分析方法，已成为纳米材料研究的最重要工具之一。除了具有与SEM的相同功能外，利用电子衍射功能，TEM可对同素异构体加以区分。相较于XRD，还能对含量过低的某些相进行分析，且可以结合形貌分析，得到该相的分布情况。TEM法的主要局限是对样品制备的要求较高，制备过程比较繁琐，若处理不当，就会影响观察结果的客观性。目前，TEM在纳米材料方面的应用正逐步被开发出来，其相关标准也在不断增加，如GB/Z 21738、GB/T 24490、GB/T 24491、ISO/TS 11888、GB/T 28044等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由于电镜法测试所用的纳米材料极少，可能会导致测量结果缺乏整体统计性，实验重复性差，测试速度慢；且由于纳米材料的表面活性非常高，易团聚，在测试前需要进行超声分散；同时，对一些不耐强电子束轰击的纳米材料较难得到准确的结果。采用电镜法进行纳米材料的尺寸测试时，需要选用纳米尺度的标准样品对仪器进行校正。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.5 扫描探针显微镜法（scanning probe microscopy，SPM） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " SPM法是研究物质表面的原子和分子的几何结构及相关的物理、化学性质的分析技术。尤以原子力显微镜（atomic force microscopy，AFM）为代表，其不仅能直接观测纳米材料表面的形貌和结构，还可对物质表面进行可控的局部加工。与电镜法不同的是，除了真空环境外，AFM还可用于大气、溶液以及不同温度下的原位成像分析；同时，也可以给出纳米材料表面形貌的三维图和粗糙度参数。除此之外，AFM 还可用于研究纳米材料的硬度、弹性、塑性等力学及表面微区摩擦性能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近年来，SPM技术在纳米材料测量和表征方面的独特性越来越得到体现，如GB/Z 26083-2010、国家项目20078478-T-491等。但由于SPM纵向与横向分辨率不一致、压电陶瓷可能引起的图像畸变、针尖效应等，使得还有一些问题有待解决，如SPM探针形状测量和校正、SPM最佳化应用及不确定度评估、标准物质的制备、仪器性能的标准化、数值分析的标准化、制样指南和标准制定等。目前，虽有仪器校正的标准ASTM E 2530和VDI/VDE 2656颁布，但由于标准物质的缺少，在实际操作中缺乏实施性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.6 X 射线光电子能谱法（X-ray photoemissionspectroscopy，XPS） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " XPS 法也称为化学分析光电子能谱（electron spectroscopy for chemical analysis，ESCA）法。从X 射线光电子能谱图指纹特征可进行除氢、氦外的各种元素的定性分析和半定量分析。作为一种典型的非破坏性表面测试技术，XPS主要用于纳米材料表面的化学组成、原子价态、表面微细结构状态及表面能谱分布的分析等，其信息深度约为3~5nm，绝对灵敏度很高，是一种超微量分析技术，在分析时所需的样品量很少，一般10-18g左右即可；但相对灵敏度通常只能达到千分之一左右，且对液体样品分析比较麻烦。通常，影响X射线定量分析准确性的因素相当复杂，如样品表面组分分布的不均匀性、样品表面的污染物、记录的光电子动能差别过大等。在实际分析中用得较多的是对照标准样品校正，测量元素的相对含量；而关于该仪器的校准，GB/T 22571-2008中已有明确规定。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.7 俄歇电子能谱法（aguer electron spectroscopy，AES） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " AES法已发展成为表面元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段，可以定性分析样品表面除氢、氦以外的所有元素，这对于未知样品的定性鉴定非常有效。除此之外，AES还具有很强的化学价态分析能力。AES的分析范围为表层0.5~2.0nm，绝对灵敏度可达到10-3个单原子层，特别适合于纳米材料的表面和界面分析。但需要注意的是，对于体相检测，灵敏度仅为0.1%，其表面采样深度为1.0~3.0 nm。AES技术一般不能给出所分析元素的绝对含量，仅能提供元素的相对含量；而且，采用该方法进行测试时，需要相应的元素标样，元素鉴定方法在JB/T 6976-1993中已明确给出。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.8 其他方法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 除此之外，还有一些其他的测试技术和方法用于纳米材料的表征，如紫外/可见/近红外吸收光谱方法用于金纳米棒的表征（GB/T 24369.1）、紫外-可见吸收光谱方法用于硒化镉量子点纳米晶体表征（GB/T24370）、纳米技术-用紫外-可见光-近红外（UV-Vis-NIR）吸收光谱法表征单壁碳纳米管（ISO/TS 10868）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 3 结束语 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-bottom: 15px " 纵观当前纳米材料的表征与测试技术，要适应纳米材料产业的快速发展，规范化表征和准确可靠测试纳米材料尚存在一定挑战。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 基于此，仪器信息网将于 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 2019年12月18日 /span 组织举办 strong 第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会 /strong （ a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target=" _blank" textvalue=" 免费报名中" i span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 免费报名中 /span /i i span style=" color: rgb(255, 0, 0) " /span /i /a ），邀请该领域专家，围绕纳米材料常用表征和检测技术，从成分、形貌、粒度、结构以及界面表面等方面带来精彩报告，为纳米材料工作者及相关专业技术人员提供线上互动交流互动平台，进一步加强学术交流，共同提高纳米材料研究及应用水平。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target=" _blank" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/14b28169-cfe6-44ba-8dc5-f47132b97366.jpg" title=" 540_200.jpg" alt=" 540_200.jpg" / /a /p p style=" text-align: justify " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target=" _blank" textvalue=" 报名链接：第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 报名链接 /span /strong ： i strong span style=" color: rgb(112, 48, 160) " 第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会 /span /strong /i /a /p p style=" text-align: center " strong 扫一扫，参与报名 /strong /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/d2e686ea-3308-4d6f-8795-e26e3d0f062d.jpg" title=" 报名.PNG" alt=" 报名.PNG" / /p p style=" text-align: center " strong 扫一扫，进入纳米表征与检测技术群 /strong /p p style=" text-align: center " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/33e39f0a-8ef0-4aeb-b662-03350301ed05.jpg" title=" 群.PNG" alt=" 群.PNG" / /strong /p p style=" text-align: justify " strong i style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) font-family: 宋体, " arial=" " white-space:=" " 文章摘自： /i /strong /p p style=" text-align: justify " strong i style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) font-family: 宋体, " arial=" " white-space:=" " span style=" font-family: " microsoft=" " font-size:=" " background-color:=" " 谭和平, 侯晓妮, 孙登峰, et al. 纳米材料的表征与测试方法[J]. 中国测试, 2013(01):17-21. /span /i /strong /p

纳米钻石可用于量子计算机中处理量子信息。近日，哈佛大学的研究人员利用纳米钻石的量子效应，将其变为&ldquo 温度计&rdquo ，测量出了人类胚胎干细胞内部的温度变化，精确度是现有技术的10倍。通过加入金纳米粒子，研究人员还能够利用激光对细胞的特定部分加热甚至杀死细胞，这有望提供一种新的治疗癌症而不损害健康组织的方法，以及研究细胞行为的新手段。研究论文发表在本周的《自然》杂志上。 　　在这项最新研究中，研究人员使用纳米线将直径约100纳米的钻石晶体注入一个人类胚胎干细胞中，然后用绿色激光照射细胞，使氮杂质发出红色荧光。当细胞内局部温度出现变化时，红色荧光的强度会受到影响。通过测量荧光的强度，便可以计算出相应的纳米钻石的温度。由于钻石具有良好的导热性，就可以像温度计一样显示出其所处细胞内部环境的即时温度。 　　研究人员同时还将金纳米粒子注入细胞内，然后用激光来加热细胞的不同部位，加热点的选择和温度升高多少都可由纳米钻石&ldquo 温度计&rdquo 来精确控制。&ldquo 现在我们有了一个可以在细胞水平上控制温度的工具，让我们能够研究生物系统对温度变化的反应。&rdquo 参与该研究的哈佛大学物理学家彼得· 毛瑞尔说。 　　他指出，基础生物学涉及到的很多生物过程，从基因表达到细胞新陈代谢，都会受到温度的强烈影响，纳米钻石&ldquo 温度计&rdquo 将是一个有用的工具。例如，通过控制线虫的局部温度，生物学家可以了解简单有机体的发育。&ldquo 你可以加热单个细胞，研究其周围的细胞是否会减慢或者加快它们的繁殖率。&rdquo 毛瑞尔说。 　　目前也有一些其他测量细胞温度的方法，比如利用荧光蛋白或碳纳米管，但这些测量手段在敏感性和准确度方面都有欠缺，因为其中的一些成分会和细胞内的物质发生反应。毛瑞尔说，他们的纳米钻石&ldquo 温度计&rdquo 的敏感度至少提高了10倍，能够检测出细微到0.05开的温度波动。而且其还有改进的余地，因为在活细胞外部，该&ldquo 温度计&rdquo 的敏感度已经达到0.0018开的温度波动。

“据我了解，中国‘嫦娥五号’月球探测器上也配有小型光谱分析仪，除能分析月球常见的矿物组成，还具有研究矿物风化层水合作用的能力。其探测范围覆盖可见光到中红外光，并分别使用 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）光谱成像、铟镓砷探测器、碲镉汞探测器。而如果利用我们的纳米梁光谱仪，借助其扩展性和移植性，则有望大幅减少探测器种类和数目。除此之外，随着应用目标需求的变更，比如新的工作波段、更大波长范围等，都可通过类似的设计流程，对器件进行快速迭代，充分发挥纳米梁光谱仪的通用化、可定制、灵活性的优势。比如，对于老百姓来说，将来某天去水果摊只需手机扫一下，便可知道瓜是不是保熟。”对于课题组研发的纳米梁光谱仪，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授董建绩表示。图 | 董建绩（来源：董建绩）该纳米梁器件具有小尺寸、小模式体积、高 Q 值（衡量电感器件的主要参数）的突出优势，以及结构多样的可调性、对各种集成材料平台的兼容性等性能。除了用作光谱仪以外，它在作为满足集成光子技术发展需求的新型基本单元结构上，同样有较大的应用潜力。此前已经有人使用增益材料结合纳米梁谐振腔实现了室温下的连续激光器，还有人结合石墨烯等二维材料制作出高效的热光调制器。未来有望将这一器件应用到更多的场景，例如发光器件、电光调制器件、力学传感、气相探测等领域。从彩虹到纳米梁器件看似是一个硬件，其背后原理却要从美丽的彩虹说起。“虹”是一种常见的自然现象。通常雨后转晴时，阳光射到空中接近球型的小水滴，产生各种颜色的图谱即自然界的“光谱”。光谱最早是指自然界中的分光图案，后来拓展到整个电磁波段的辐射能量随波长或频率的分布。光谱仪是研究光辐射强度特性随频率变化的光学仪器，它将不同频率的光辐射按照一定规律分开，配合一系列机械、电子、计算机等系统，实现对光辐射的精密测定和研究。光谱分析在现代光学应用中有重要的作用，被广泛应用于工业生产、化学成分分析、环境监测、航天遥感等领域。传统的光谱仪存在结构组成复杂、占用体积大、价格昂贵等劣势，在很多要求便携式设备的应用场合存在限制。而光谱仪的小型化和集成化，可满足各种新兴光谱分析应用的低成本、小尺寸的需求，比如片上实验系统、细胞组织检测分析、乃至移动设备搭载光谱仪等，都是近年来的重要研究方向。一般的微型化光谱仪，都是通过将传统的大型台式光谱仪中的色散元件、或者滤波元件使用集成光子技术小型化后得到的。然而，常见的色散分光型和傅里叶变换型光谱仪，通常需要较长的衍射路径，才能积累足够的光程或光程差，从而分辨不同的光谱分量，故而难以兼得小尺寸和高精度。图 | 级联纳米梁光谱仪工作原理（来源：Optica）光谱计算重建（Computational reconstruction）方法，是近年来新兴的一种光谱仪实现方法。该方法通过计算机辅助计算重建算法，降低了对光谱分光或滤波的严格要求，促使了基于随机结构、量子点、单纳米线等新型光谱仪的涌现。计算重建方法，通过对入射光场和输出通道间的映射进行预先标定，再借助重建算法并使用计算机进行迭代求解线性方程组，从而求出输入光谱。这些基于计算重建方法的光谱仪方案，既具有简单的结构和紧凑的尺寸，同时又表现出更优异的特性。然而，现有方案存在无法根据需求扩展、不够灵活的缺点。例如，在材料加工和集成上，基于精细的材料工程、所获得的材料光谱响应渐变的方案，有着很高的复杂度，由此带来了高成本和低产率，这也导致其较难迁移到其他波段。此外，预校准传输响应也会影响光谱仪的准确率。也就是说，构造一系列具有高度正交性的传输谱，是提高重建光谱性能的关键。在此之前，该团队已经对光子晶体纳米梁谐振腔器件，建立了良好的研究基础和积累，比如应用到光开关[1]、高消光比滤波器[2]、通用模块化光谱仪[3]等。他们发现，纳米梁的传输谱经过热调谐后，可以构成一系列正交的基函数，并且纳米梁单元还具有易于级联扩展的特点，有望解决重建型光谱仪的性能限制问题。图 | 纳米梁单元的热调谐传输谱（来源：Optica）同时，有别于通过材料成分渐变结构获得的光谱仪，该方案是基于结构参数渐变，不仅对不同工作波段具有扩展性和移植性，而且制作工艺与标准 CMOS 工艺兼容，无需精细调节材料组份。因此，课题组将纳米梁谐振腔与计算重建算法相结合，得到了兼顾小尺寸、可扩展、高分辨率的级联纳米梁光谱仪。相比传统的窄带滤波型光谱仪，重建算法使得分辨率突破了谐振峰半高全宽的限制。而相对于其他重建型光谱仪，窄带响应提供了高正交性的预校准基函数，这进一步提高了性能。近日，相关论文以《具有高分辨率和可扩展性的级联纳米梁光谱仪》（Cascaded nanobeam spectrometer with high resolution and scalability ）为题，发表在 Optica（IF 11.1）上[4]，张佳晖担任第一作者，董建绩担任通讯作者。审稿人给予高度评价：“该工作提出的级联纳米梁光谱仪设计方案是非常新颖的，特别是提高了重建型光谱仪的测量分辨率。”并称赞纳米梁结构具有工作波段可扩展性，非常适合发表在 Optica 上。借“光”前行，成就新型光仪器事实上，该团队很早就注意到微型光谱仪这一领域的发展动态。2013 年，耶鲁大学团队就曾经提出一种基于随机结构的光谱仪[5]，成功实现了 0.5nm 窄峰和 0.75nm 间距双峰的重建。2015 年，清华大学、麻省理工学院、加州理工大学的研究人员发表了关于量子点光谱仪的论文[6]。2019 年，英国剑桥大学的学者在 Science 上发表了纳米线光谱仪的工作[7]。这些工作分别提出了不同种类的重建型光谱仪，也为此次研究开拓了思路。2021 年，加州大学圣地亚哥分校的团队提出一种基于分层波导的片上光谱仪，并证明滤波器的传输谱正交性对于提高分辨率是至关重要的[8]。这让董建绩更加深入地思考进一步突破微型化重建光谱仪性能限制的可能性。同时，该团队也注意到，现有的这些重建光谱仪方案使用的宽谱响应基函数存在难以根据实际需求扩展的问题。这一问题也启发了他们对纳米梁光谱仪的研究。本质来看，光子晶体纳米梁是一种一维光子晶体谐振腔，它呈现出和波导尺寸类似的狭窄条状梁。当沿着梁的方向刻蚀周期性的孔，孔中部会有破坏晶体周期性的缺陷。形成的缺陷模式光，会被周围的光子晶体结构约束，仅在缺陷附近形成小模式体积的光场，这就形成了光子晶体谐振腔。由于具有超小的模式体积，纳米梁被视为一种超小型的片上谐振器件，在集成化、微型化应用方面有重要价值，因此也非常适合用作小型化光谱仪的基本单元。图 | 纳米梁单元结构（来源：Optica）于此，该团队希望找到能有效提高分辨率的正交频谱响应，而纳米梁的传输谱完美地具备这个特性。同时，基于设计周期结构尺寸而获得的光子禁带的纳米梁谐振腔不仅易于级联，还可通过改变结构扩展波段，符合他们对可扩展性能的需要。因此，纳米梁是一个符合微型化光谱仪需求的合适器件。为了实现纳米梁光谱仪的设想，该团队制定了“三步走”的研究计划。第一步是空间光谱仪方案。他们将大量纳米梁阵列按照空间排布，通过对空间光进行采集获得不同的频谱响应，结合重建算法设计了空间光谱仪[3]。在这个阶段，课题组对纳米梁的加工工艺进行了探索，包括孔径、波导宽度的工艺误差对谐振性能的影响，为后续工作打好基础。第二步是片上集成化光谱仪方案。引入热调谐以实现超小尺寸，将纳米梁阵列转化为少量级联的单元，通过频率扫描的方式获得高精度测量[4]。研究中，该团队进行了一系列优化设计，还在纳米梁单元引入部分透过结构以实现 Fano 谐振增强，从而进一步提升性能。作为分辨率的表征，他们演示了 0.16nm 线宽的窄带信号以及 0.32nm 间距的双峰信号的重建，还展示了不对称双峰、多峰以及基于3通道级联单元工作的 16nm 宽带信号的重建。图 | 信号重建结果（来源：Optica）第三步是高度集成化光谱仪。“这是未来的目标，就是希望把光谱仪和光电探测器、电路高度集成，实现商用化的光谱分析模块。”董建绩表示。有望用于无人机勘察和宝石鉴定由于具有小尺寸和高性能的特点，级联纳米梁光谱仪有望在各类微型化、便携式需求的光谱分析中得到应用。比如，植被覆盖率是生态环境的重要指标之一。通过将便携式光谱仪集成到无人机上，即可采集目标区域的可见光遥感影像，并通过光谱分析地理类型，获得植被分布情况。不仅可应用于检测植物的物候状态，还可用于估算粮食产量、提供环境政策参考。另外，在宝石考古研究中，由于不同的成因，古代的玛瑙石具有不同的矿物组成、颜色机理、结构特点。而有些宝石出于文物保护价值，无法移动到实验室进行组分分析。便携式的光谱仪就可以很好地解决这个问题。通过对宝石内纤维结构、元素成分的光谱分析，还原出新的历史信息。再比如，蔬菜、水果等农产品的成熟度，对农业采摘、市场交易、长途运输等具有重要的意义，而成熟度较好的水果会在某些波段（通常是红外）具有特定的光谱特性。对于微型化光谱仪来说，它可利用这一特点检测水果是否成熟，甚至帮助量化采摘、销售、保存的最佳时间。某些水果的水分、糖含量、坚实度也可以反映在光谱特性中，这都可以通过便携式光谱仪设备进行检测，具有成本低、快速、方便的特点。此外，得益于纳米梁是一种能带工程器件，可充分发挥其可扩展、可移植的灵活性优势，组装成适用性更广泛的其他商业产品，有望应用在更多集成化、便携式的使用场景中。与人交谈一次，胜过闭门劳作未来，该团队主要有两方面打算。一方面希望实现集成片上功率探测的完整芯片化光谱分析系统，借此达成工程化应用，进一步开发出相关产品，实现一定的演示功能，并希望和有兴趣的公司开展合作。另一方面，在基础研究上，从不同的能带结构设计出发，开发出不同波段需求的光谱仪。董建绩表示，每当遇到实际问题或工作难点，大家总能集思广益、寻找办法。他说：“我常跟大家讲，与人沟通是提高自己的一种有效方式，是一个团队行稳致远的重要基石。沟通不仅体现在老师对学生的引导，还有学长与学弟的传承，更有成员与成员间的探讨。这个项目攻关历时 9 年，期间培养了 3 个博士生，而且攻关仍在继续。列夫托尔斯泰曾说过，‘与人交谈一次，往往比多年闭门劳作更能启发心智。’我想在今后的科研道路上，我们应当继续保持这种良好的习惯。”-End-参考文献：1、Opt. Lett. 45, 2363-2366 (2020)2、Opt. Lett. 46, 3873-3876 (2021)3、ACS Photonics 9, 74-81 (2022)4、Optica, 9(5), 517-521.(2022)5、Nature Photon 7, 746-751 (2013)6、Nature 523, 67-70 (2015)7、Science, 365, 1017-1020 (2019)8、Nat. Commun. 12, 2704 (2021)

由国家纳米科学和技术中心组织，国家纳米技术指导委员会主办，科技部、教育部、国家自然科学基金会、中国科学院、中国科学技术协会协办的&ldquo 2011年中国国际纳米科学技术会议&rdquo 于2011年9月7日－9日在国家会议中心召开。此次会议旨在探讨纳米科学技术的前沿研究，聚焦于无机纳米材料、碳纳米材料、有机和高分子纳米材料、纳米复合材料的研究和应用，纳米器件、纳米系统、纳米生物技术及纳米医药的表征以及纳米结构的建模与仿真。来自世界各地的500多名专家、学者、研究生参加了此次会议。由于纳米领域密切的国际交流，本次会议从会议主持、专家报告到代表交流，全程采用英语直接交流，也成为本次国际会议的一大特色。 会场外的大厅里是40多家纳米领域分析试验仪器厂家的展台展示，陈列着各家&ldquo 纳米金刚钻&rdquo 。提到纳米技术就不能不提扫描隧道显微镜，它由IBM研究员、诺贝尔物理学奖获得者Gerd Binning（盖尔德· 宾尼）和Heinrich Rohrer（海因里希· 罗勒）这两位科学家于1981年率先开发，能够在原子水平观察材料表面，从而奠定了纳米技术研究的基石。 所以，最先亮相的当然非&ldquo 原子力显微镜&rdquo 莫属，原子力显微镜是继扫描隧道显微镜之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器，可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测，或者直接进行纳米操纵；现已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域中，成为纳米科学研究的基本工具。 岛津公司于2011年5月新品推出了SPM-9700扫描探针显微镜 扫描探针显微镜(SPM)是在样品表面用微小的探针进行扫描，高倍率观察三维形貌和局部物理特性的显微镜总称。SPM-9700更是性能高、速度快、操作简单的新一代扫描探针显微镜。 专利技术的头部滑动机构，高稳定性&高速分析的保证 样品交换时也可保持激光稳定照射悬臂。照射稳定性优异，分析时间也大幅度缩短。 鼠标操作即可表现丰富的3D图像显示 可从不同角度放大拉伸图像进行确认。鼠标操作简单，更可进行3D断面形状分析。 X射线光电子能谱仪（X-ray Photoelectron Spectroscopy，下称XPS）是广泛应用于材料科学领域的高技术分析仪器，主要用于固体材料的表面（2～3nm深度）元素成分和价态的定性和定量分析，与成像功能和离子溅射刻蚀相结合，也可以用于固体表面元素成分及价态的二维面分析和深度剖析，在纳米材料、高分子材料、材料的腐蚀与防护、各类功能薄膜的机理研究、催化剂研究与失效等方面具有不可替代的作用。 通常情况下，纳米材料的颗粒直径均在100nm左右，原子排列仅具备短程序而无长程序，其表面特性与块状材料有很大不同。由于颗粒过于微小，其他分析手段如SEM或EPMA的信息深度在1&mu m左右，测量结果只能是多个颗粒由表及里的平均结果，因而只能使用XPS等表面分析手段进行材料最外层数个原子层的成分与价态表征。 相信岛津纳米分析领域的扫描探针显微镜（包含原子力显微镜、扫描隧道显微镜功能）、X射线光电子能谱的应用会令您的纳米研究如虎添翼！

秤对人们来说并不陌生，然而，有一种秤，人们却从没有听过、见过，那就是上海交大物理系朱卡的教授团队发明的“光秤”。 　　朱卡的教授和他所指导的李金金博士以量子光学和纳米材料为研究基础，在国际上首次发明了纳米光学质谱仪，也就是“光秤”，可以对生物DNA分子的质量、染色体的质量以及中性原子的质量进行无损高精度的光学测量。 　　朱卡的教授说，他的研究团队将碳纳米管、量子点和表面等离激元的复合系统等系统地组合起来研究，发明了第一个全光控制的高灵敏纳米光学质谱仪。 　　对这一研究成果，美国物理学会评价：“这项研究工作有望带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。”国际公认的物理学界顶尖综述期刊《Physics Reports》也刊登了朱卡的教授团队该成果的长篇综述性论文。这也是上海交通大学首次以唯一单位在该期刊上发表论文。 　　据朱卡的教授介绍，目前测量原子和质子等微观粒子质量的方法或仪器包括经典质谱仪和电学纳米质谱仪。与这两种传统的方法相比，“光秤”的灵敏度和精确度都大幅提高。 　　“旧的探测方法的不足之处是，被探测的粒子要使其强行带电，才能够被测量。”朱卡的教授表示，这就意味着，由于很多固有属性不能带电的粒子，其质量的测量将受到限制，比如DNA分子，如果强行使其带电，就可能造成其生物成分遭到破坏。 　　朱卡的教授估算，通过全光控制的“光秤”，灵敏度和精确度比传统的电学质谱仪高出了将近3个数量级。他表示，这项研究工作在现有电学质谱仪上做了很大的提升和改进，用全光学的方法代替了传统的电学测量，放大了人们对微观世界的认识，并带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。

纳米电子学领域的一个紧迫任务是寻找一种可替代硅的材料。美国佐治亚理工学院研究人员开发了一种新的基于石墨烯的纳米电子学平台——单片碳原子。发表在《自然通讯》杂志上的该技术可以与传统的微电子制造兼容，有助于制造出更小、更快、更高效和更可持续的计算机芯片，并对量子和高性能计算具有潜在影响。石墨烯器件生长在碳化硅衬底芯片上。图片来源：佐治亚理工学院　　研究人员称，石墨烯的力量在于其平坦的二维结构，这种结构由已知最强的化学键结合在一起。相较于硅，石墨烯可微型化的程度更深、能以更高的速度运行并产生更少的热量。原则上，单一的石墨烯芯片要比硅芯片内可封装更多器件。　　为了创建新的纳米电子学平台，研究人员在碳化硅晶体基板上创建了一种改良形式的外延石墨烯，用电子级碳化硅晶体生产了独特的碳化硅芯片。　　研究人员使用电子束光刻来雕刻石墨烯纳米结构并将其边缘焊接到碳化硅芯片上。这个过程机械地稳定和密封石墨烯的边缘，否则它会与氧气和其他可能干扰电荷沿边缘运动的气体发生反应。　　最后，为了测量石墨烯平台的电子特性，研究团队使用了一种低温设备，使他们能够记录从接近零摄氏度到室温下的特性。　　团队在石墨烯边缘态观察到的电荷类似于光纤中的光子，可在不散射的情况下传播很远的距离。他们发现电荷在散射前沿着边缘移动了数万纳米。而先前技术中的石墨烯电子在撞到小缺陷并向不同方向散射之前，只能行进约10纳米。　　在金属中，电流由带负电的电子携带。但与研究人员的预期相反，他们的测量表明边缘电流不是由电子或空穴携带的，而是由一种不同寻常的准粒子携带的，这种准粒子既没有电荷也没有能量，但运动时没有阻力。尽管是单个物体，但观察到混合准粒子的成分在石墨烯边缘的相对侧移动。　　团队表示，其独特的性质表明，准粒子可能是物理学家几十年来一直希望利用的粒子——马约拉纳费米子。

纳米递送系统利用纳米材料将将药物、生物分子或其他治疗剂精确地递送到体内特定部位增强治疗效果、减少副作用并提升药物稳定性。该系统主要包括核酸递送、基因治疗递送、非病毒性基因传递、脂质纳米颗粒等，广泛应用于癌症治疗、遗传病治疗、疫苗研发、诊断工具等医药领域，为药物递送提供了新的可能性。纳米递送系统中的GPS纳米递送系统（NDDS）的开发成效极大程度上依赖于其靶向性。MetaSPR技术的融入，使得评估纳米载体与目标靶点的结合亲和力的验证变得更为精准，进而有效评判其靶向性能。这一评估步骤对纳米载体设计的优化至关重要，确保NDDS能大幅提升药物疗效并减少不必要的副作用，同时保证符合药品监管的高标准，为顺利进入市场提供必需的数据依据，并促进建立行业标准及推广最佳实践，有力推进了该领域的健康发展。 MetaSPR技术在纳米药物递送系统（NDDS）中的应用Aβ蛋白（Amyloid-β protein）聚集是阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）的关键病理特征之一。抑制Aβ蛋白的聚集是治疗AD的潜在策略。纳米脂质体作为一种药物载体，可以通过封装或与药物分子结合来提高药物的稳定性、生物利用度和靶向性。 MetaSPR技术在脂质体（Liposome）研究中的应用间充质干细胞（MSC）为治疗对现有药物或手术技术无反应的顽固性疾病，特别是脑内炎性疾病提供了巨大的希望。但由于缺乏对生物膜的界面和分子的重视，现有的细胞表面工程技术在提高MSC归巢能力方面效率受限。因此，具有高效率的MSC表面工程改造是非常有必要的。 MetaSPR技术在脂质纳米颗粒（LNP）研究中的应用磷脂分子构成的生物膜是细胞膜的主要成分，纳米颗粒与磷脂分子的相互作用研究有助于理解药物载体与细胞膜之间的相互作用，为设计更有效的药物输送系统提供理论基础。在诊断工具和治疗剂的靶向递送方面，也需要考虑纳米颗粒与磷脂的相互作用，以提高药物的生物利用度和减少副作用。 纳米材料与蛋白冠的相互作用MetaSPR技术在纳米递送领域的突破性应用，无疑照亮了纳米递送系统优化道路上的每一个关键转折，犹如“芯”时代的科技灯塔，引领走向着更加高效、安全、智能化的医疗新领域。

手术仍然是大多数实体瘤患者的首选治疗方案。然而，包括局部根治性切除在内，很多肿瘤病人在手术治疗后会发生复发和转移，给临床治疗带来极大的挑战。肿瘤术后复发转移和机体抗肿瘤免疫状态密切相关。肿瘤疫苗是利用肿瘤抗原诱导机体自身的免疫反应对肿瘤细胞进行特异性杀伤。由于机体的免疫反应具有系统性和全身性的特点，这种疗法不仅可以对术后残留的肿瘤病灶进行特异性杀伤，也能有效作用于远端转移的细胞，相比于其他治疗方法作用范围更特异且广泛。然而，由于肿瘤抗原免疫原性较弱，如何将多样化、异质性的肿瘤抗原高效地呈递给机体免疫系统成为相关肿瘤疫苗设计的关键问题。虽然细菌来源的分子可以作为佐剂增强疫苗中抗原的免疫原性，也有不少商用佐剂是利用细菌成分激活机体固有免疫反应。然而，以脂多糖为代表的这类佐剂有可能会过度激活非特异性的免疫反应，产生细胞因子风暴等严重副作用。因此，如何在保证良好安全性的前提下，发展新型佐剂或疫苗系统实现更有效、更广谱的抗肿瘤效果，成为目前研究关键问题。　　近日，国家纳米科学中心聂广军研究员、吴雁研究员与赵宇亮院士团队合作在个性化纳米肿瘤疫苗设计方面取得重要进展。相关研究成果“Bacterial cytoplasmic membranes synergistically enhance the antitumor activity of autologous cancer vaccines”在线发表于《科学-转化医学》(Science Translational Medicine, 2021, DOI:10.1126/scitranslmed.abc2816)。　　针对临床中肿瘤术后易复发转移和相关肿瘤疫苗设计的难点，研究团队根据肿瘤细胞和细菌的细胞结构，巧妙利用纳米技术，将含有肿瘤抗原信息的肿瘤细胞膜和含有佐剂信息的细菌内膜展示于聚合物纳米颗粒表面，制备成个性化的杂合膜纳米肿瘤疫苗。这种疫苗中的细菌膜成分可以向机体免疫系统提供外源的“危险信号”，使得源于患者“自体”的肿瘤膜能够一起被认为是危险入侵者进而高效的被树突状细胞摄取，从而提高肿瘤抗原的递送和呈递效率。由于疫苗中的佐剂成分使用的是不含有细菌脂多糖的细菌内膜，不易引起细胞因子风暴等免疫治疗相关的副作用。实验结果表明，杂合膜疫苗能够激发强烈的特异性抗肿瘤免疫反应，在多种小鼠肿瘤模型中都能有效抑制肿瘤复发，延长其术后生存期。此外，该疫苗也能有效诱导记忆T细胞的产生，防止肿瘤再次侵袭。总之，该研究团队构建的个性化纳米疫苗，能够实现个性化肿瘤膜抗原的有效递送，诱导机体产生特异性免疫反应抑制肿瘤的术后复发，具备在多种实体瘤中应用的潜力，临床应用前景广阔。　　国家纳米科学中心陈龙、覃好和赵瑞芳为该文章的共同第一作者。赵瑞芳副研究员、吴雁研究员、赵宇亮院士和聂广军研究员为文章的共同通讯作者。上述工作得到了科技部国家重点研发计划项目，中科院战略性先导科技专项(B类)，国家自然科学基金重点项目和广东省重点研发计划等项目支持。　　聂广军课题组长期致力于利用纳米技术增强肿瘤免疫治疗方面的研究。通过两亲性多肽的设计，成功开发出两种免疫检查点的纳米抑制剂(Nano Lett 2018 J Am Chem Soc 2020) 利用基因工程技术，成功构建了嵌合有免疫检查点PD1抗体的天然纳米囊泡OMV-PD1(ACS Nano 2020) 通过点击化学的原理，构建了具有人工淋巴结靶向性能的肿瘤疫苗(Adv Mater 2021) 利用基因工程技术和多肽分子胶水技术，构建了个体化肿瘤疫苗平台用于肿瘤多肽抗原输送(Nat Commun, 2021)。杂合膜纳米肿瘤疫苗的制备流程和作用机制

据美国物理学家组织网近日报道，美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校物理学家开发出一种新型X光显微镜，不仅能透视材料内部结构，而且洞察之细微达到了纳米水平。该显微镜有助于开发更小的数据存储设备，探测物质化学成分，拍摄生物组织结构等。研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上。 　　X光纳米显微镜不是通过透镜成像，而是靠强大的算法程序计算成像。“这种数学运算方法相当复杂，其原理有点像哈勃太空望远镜，就是让最初看到的模糊图像变得清晰鲜明。”领导该研究的加州大学圣地亚哥分校副教授奥里格夏佩克解释说，X光探测到物质的纳米结构后，会生成衍射图案，计算机按照运算法则将这种衍射图案转化为可辨认的精细图像。 　　为了测试显微镜透视物体的能力和分辨率，研究小组用钆和铁元素制作了一种层状膜。目前信息技术行业多用这种膜来开发高容高速、更微小的内存设备和磁盘驱动器。 　　“这两种都是磁性材料，如果结合成一体，就会自然地形成纳米磁畴。”夏佩克说，在显微镜下面，能看到它们形成的磁条纹。层状的钆铁膜看起来就像一块千层酥，层层褶皱形成了一系列的磁畴，就好像一圈圈指纹的凸起。 　　“这还是第一次能在纳米尺度观察到磁畴，而且不需要任何透镜。”夏佩克解释说，这对开发更小的数据存储设备非常关键，磁比特可以做得更小，也就是说让磁纹变得更细，从而开发出磁畴更小的材料，就能在更小的空间里储存更多数据。 　　“在目前的磁盘表面上，1个磁比特约15纳米大小。我们的显微镜能直接拍摄到比特位，这对拓展未来的数据存储能力打开了新空间。”论文合著者、该校电学与计算机工程教授、磁记录研究中心的埃里克富勒顿说。 　　此外，该显微镜还能用于其他领域。通过调节X光的能量，还能用它来观察材料内部有哪些元素，这在化学上是非常重要的。在生物学领域，用X光给病毒、细胞及各种不同的组织拍照，要比用可见光拍出来的效果好得多。 　　夏佩克说，在计算机工程领域，我们希望能以可控的方式造出新型磁性材料和数据存储设备 在生物和化学领域，能在纳米水平操控物质。要达到这些目标要求，必须从纳米水平理解材料的性质，而X光显微技术让人们真正在纳米水平看到了物质内部。

p 　　21世纪,纳米科技将成为推动世界各国经济发展的驱动力之一,在电子、信息、生物、化工、医药、机械、交通、国防等领域有着重要意义和广泛的应用前景,目前纳米技术在一些产业领域已经形成了规模化的产业,如在胶体、纳米乳液、润滑剂、磁性液体、耐蚀涂层、药物控释系统、电子元器件、纳米陶瓷、纳米金属、纳米复合材料、微电子器件等方面的应用越来越普及,其重要性越来越受到世界广泛关注。 /p p 　　随着纳米技术产业的发展，纳米技术的标准化已经成各国抢占的“制高点”。经济全球化的加快和技术创新的深刻变化，国际竞争已逐渐转化为标准的竞争。特别是在高新技术产业，谁掌握了标准的话语权，谁就掌握了市场的主动权。“得标准者得天下”已逐渐成为一种共识。 /p p 　　鉴于此，在今年10月苏州举行的第七届纳博会上，大会主办方江苏省纳米技术产业创新中心与苏州纳米科技发展有限公司将专设国际纳米技术圆桌会议，着重探讨“纳米技术产品市场评估：标准化的意义”这一主题，并邀请世界各地涉足纳米技术的机构以及实业家、决策者、专家来分享经验与看法。据主办方透露，国际纳米技术圆桌会议开展到今年已是第四届，这是首次设定主题，而首次设立主题，即剑指“纳米标准化”。 /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/e3478260-3750-41bd-b4ae-73718c2ef6e2.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图为2015第三届国际纳米技术圆桌会议现场 /p p strong 真假难辨 国家标准“借你一双慧眼” /strong /p p 　　纳米产品的标准化非一日之功。事实上，早在2005年，国家质检总局和国家标准委就联合发布了《纳米材料术语》、《纳米镍粉》7项纳米材料国家标准，这是我国首次批准发布的关于纳米材料的国家标准，也是世界上首次以国家标准形式颁布的纳米材料标准，标志着此后我国“纳米”技术的生产和市场准入都将有权威依据，那些随意用纳米“搭车赚钱”的现象将受到国家标准的严格规范和约束。当年还成立了全国纳米标准化技术委员会，以更好地推进我国纳米技术标准化工作。而这，还远远不够。 /p p 　　“大体来讲，国家投资纳米技术开发的重要目标之一是为了从新兴的纳米技术市场分一杯羹。过去几年中，这些投资催生的纳米技术产品已经开始进军市场。相关各方，包括决策方，监管方和投资方有意进行市场评估。决策方需要获取这方面信息来应对政府政策对公众社会经济影响，并对政府政策加以改善。投资方需要知道投资回报，监管方需要评估社会和环境影响。虽然有这种需求，但目前还没有能评估纳米技术市场的完善的参考体系。”伊朗国家纳米振兴委员会国际事务主任表示，2015年发表的ISO-TS18110标准应这一需求而提出了大家所需的标准化的定义。本次会议旨在推广这一标准并鼓励各方使用并进一步完善该标准。 /p p 　　据悉，伊朗建立了定义纳米技术指标的国家标准，该标准采用了涵盖纳米技术市场容量这一内容的ISO18110。 过去4年中，该国一直在根据提到的定义以及相关的操作标准测量其纳米技术市场的规模，通过纳米级别认证阶段的产品才被视为是纳米科技产品。2016国际纳米技术圆桌会议关于“标准化”的主题便是伊朗这边向主办方提议的。 /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/592ad63d-0178-40c2-a9c1-16924a47ff14.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图为2015第三届国际纳米技术圆桌会议现场 /p p 　　 strong 占领先机 争取国际标准话语权 /strong /p p 　　许多权威人士也曾预测，21世纪的经济增长将由纳米技术来驱动，如果纳米技术的成分如纳米材料、纳米结构作为一种公开的模块在市场上提供，这种驱动力量就更强大。标准化是纳米技术产业化过程中建立模块结构不可缺少的。 /p p 　　除了国家标准，国际标准同样不容忽视。不是所有其他国家都会认同你的产品所在的国家标准，一个有国家认证的产品，未必能畅通地走向世界。这时候，国际通用标准的重要性就显现了。 /p p 　　我国标准委主任李忠海曾指出，发展纳米科技的重要战略选择之一，就是高度重视纳米科技的标准化 保证纳米产品产业化健康发展的重要措施之一，就是建立统一、协调、配套的纳米标准体系。随着纳米科技的逐渐成熟和应用前景的明朗化，竞争会日趋激烈，谁的标准出台快，谁的标准科学性强，谁就最可能占领纳米产业化发展的先机，谁就掌握了市场的主动权。对于我国而言，尽管2005年至今，石墨烯等纳米材料标准陆续出台，但总体上，标准的制定仍然滞后于产品的市场开发。 /p p 　　据报道，世界科技强国对纳米标准化非常重视，在纳米国际标准化活动中积极抢占标准制定主动权。目前，一些发达国家凭借其技术的先进性及先发制人的时机抢先制定了一系列标准，以期在引领技术、主导产业和开辟市场等方面抢占制高点和话语权。 /p p 　　可见，标准的建立不能亦趋亦步。参与纳米产品国际标准的建立，掌握纳米产品国际标准的话语权，不仅标志着相应的研究开发处于国际领先地位，而且也能给产品所在的企业和国家带来实实在在的市场红利。 /p p 　　2016国际纳米技术圆桌会议是本届纳博会重要分会之一。据了解，基于今年“纳米技术产品市场评估：标准化的意义”这一主题，俄罗斯、德国、加拿大、伊朗等国将拿出关于纳米技术及产品标准化的国家报告，介绍其为纳米科技市场标准化所做的努力，包括纳米产品的评估、纳米企业的定义、类型及数据库统计等，并探讨标准化在全球共融中的意义。 /p p 　　“我们希望通过本次会议，不同国家的主要参与者能意识到标准化的定义的以及评估纳米技术经济影响的方法的重要性，由此希望各国积极主动的投入到开发一套完善的全球性体系的工作中来。总体而言，目前需要一套测量纳米市场容量及与其相关的方法，过程的指导体系。此类会议为推动建立完善的公认体系起了至关重要的作用。”伊朗国家纳米振兴委员会国际事务主任说。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/a99c7f8d-e76d-4308-8995-d299d43a74ed.jpg" title=" 1.jpg" / 图为2015第三届国际纳米技术圆桌会议现场 /p p strong 　　多措并举苏州积极推动纳米相关标准化工作 /strong /p p 　　作为全球八大纳米技术产业集聚区之一，当然不会忽视标准化工作的重要性。 /p p 　　2011年5月，苏州市就向国家标准化管理委员会提出申请建立全国首个战略性新兴产业标准化示范区——国家纳米技术产业化标准化示范区，力争将苏州打造成为全国第一的“纳米之城”。同年7月，国家标准委正式批复同意在苏州工业园区开展国家纳米技术产业化标准化示范区的试点工作。国家纳米技术标准化示范开展以来，苏州纳米技术企业标准化水平整体提高，标准影响力明显增强，纳米技术产业竞争力大幅提升。 /p p 　　2012年7月，全国洁净室与相关受控环境标准化技术委员会纳米受控环境分技术委员会落户苏州工业园区，这是园区第一个纳米技术标委会分技术委员会，也意味着苏州纳米技术研究介入标准领域。 /p p 　　2015年11月，苏州成立了国内首个新兴产业标准化协作平台，旨在加强苏州相关企业与标准化技术机构的沟通合作，推动实现标准化工作与科技创新、产业发展的快速响应、协同融合，更好发挥标准化在新兴产业发展中的服务、支撑与引领作用。主管部门从扶持产业发展、助推经济转型的高度，重视和支持做好协作平台的运行工作，相关企业则借助协作平台，全面提升标准化工作能力，切实增强标准化领域的话语权。 /p p 　　此外，园区还出台了《苏州工业园区纳米技术产品目录》《苏州工业园区纳米技术企业、产品认定管理办法》等规范性文件，落实纳米技术企业、产品认定，激发纳米市场良性发展活力。 /p p 　　东道主苏州这一系列纳米相关标准化工作，为2016国际纳米技术圆桌会议选择“标准化”作为主题奠定了基础，也令10月即将到来的“各国论剑”更具实践指导意义。 /p p br/ /p

国际标准化组织(ISO)最近发布了一份技术报告，它可以帮助专业人士对纳米制品进行毒理学测试。纳米技术被认为是在21 世纪促进经济增长的关键驱动力。它在多个领域的应用前景都很广阔，包括医学上的诊断和治疗，高效能源的开发，更轻便、更强有力又便宜的材料的制造，速度更快、功能更强大电子产品的生产以及更清洁、廉价的水的获取。该报告同时还特别提到了特殊纳米材料的作用，尤其是纳米粒子对人体健康和环境的影响以及ISO 在这些领域标准制定的进展情况。 　　ISO 发布技术报告ISO/TR 13014:2012，纳米技术—工程纳米材料理化特性毒理学评估指南，目的是在对纳米制品进行毒理学检测前，为健康专家及其他专业人士理解、计划、确定和处理纳米制品的相关理化特性提供协助。 　　制定ISO/TC 13014 标准的ISO 工作小组负责人Richard Pleus 博士认为，通过对纳米制品化学和物理特性的不断了解，有利于减少纳米材料的毒性和开发更为安全的替代产品。这份报告中涉及的已经完成的工作中在毒理学方面非常重要的一点是，它会告诉科学家正在被检测的物质该是什么样子，成分是什么，它与周围环境又是怎样相互影响的。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2016年9月28-29日，由布鲁克纳米分析部举办的2016年全国用户交流会在北京美丽的古北水镇召开。近50名来自全国的布鲁克纳米分析仪器用户专家代表参加了此次交流会。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 01.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/51e3a6a1-f235-4ab9-aa6c-e85ee6ffc1f6.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克纳米分析部中国区经理李慧 主持会议 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 02.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/0cab7ec9-6e0e-4305-8617-5f270588e653.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克纳米分析部德国产品总监 Andreas Kahl致开幕词 /strong /p p 　　本次交流会旨在推动EDS、EBSD、Micro-XRF技术及电子显微学的进步和发展、提高广大显微学工作者的学术及技术水平，以促进显微学在材料科学、生命科学等领域的应用和发展。交流会分为大会报告和分组讨论交流两个部分。大会报告上用户专家及布鲁克应用专家们为大家带来9个精彩报告，内容涉及能谱分析、EDS定量、微区XRF、EBSD、TKD等纳米分析的前沿技术。大会现场大家积极交流互动，展现出一派活跃的学术交流氛围。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/4cbca1a1-60f2-45eb-8ef5-b7809e0d5ae9.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 交流会现场 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/8cdaf311-0c51-463d-be13-657dbe5fa5c5.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克德国应用专家 Max Patzschke /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：低电压低束流电镜条件下能谱分析方法及应用 /strong /p p 　　作为布鲁克的创新产品，平插式能谱仪可以在保留高能量分辨率的同时提供超高计数率和空间分辨率。Max在介绍此款能谱仪时，特别强调了其XFlash探测器，该探测器不仅可以提供很高的固体角(1.1sr)，还可以在低束流、低电压、更小激发体积条件下对纳米尺度材料样品进行精确分析。接着，Max分别以高聚物、陨石、宇宙飞船收集彗星粉尘试样等样品的能谱分析为例，阐述了平插式能谱仪的面扫描面积大、扫描速度快、粗糙样品扫描不产生阴影等优异性能。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/c809e810-6ea6-4d2d-be0a-5b4e11cd2264.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克亚太区产品应用经理 王锐 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：EDS定量方法原理解读及应用 /strong /p p 　　王锐经理首先为大家科普了X射线的产生原理及EDS定量理论模型，接着结合实际样品分析情况讲解了P/B ZAF(建议粗糙、无标样情况适使用)和PhiRHoZ model(建议轻量元素、表面平整有标样情况使用)两种常用定量方法。最后针对定量过程中出现的样品充电、样品粗糙、C定量等问题依次做了原因分析，并给出对应解决方案。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 7.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/938da589-5695-4a7e-a258-0938a767ba63.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克中国应用专家 禹宝军 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：痕量元素的分析方法-扫描电镜用Micro-XRF技术介绍 /strong /p p 　　禹宝军通过与EDS对比，介绍了扫描电镜用Micro-XRF很高激发深度等优越特性。接着讲解了Micro-XRF在地质、矿物、玻璃、金属等样品分析中的应用，结果表明Micro-XRF具有不干扰SEM操作、分析结果可媲美台式XRF等特点。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 8.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/9d927a64-9f31-49d4-bef2-7db7527a15e0.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 中科院地质与地球物理研究所 杨继进教授 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：能谱在石油地质研究中的新应用 /strong /p p 　　杨继进教授首先以PM2.5污染为背景，分析了能谱在石油地质领域研究的重要意义。接着介绍了矿物分析-扫描电镜类仪器的选型和参数情况，包括能谱仪效率、分辨率、分析软件系统等。最后讲解了他们实验室使用布鲁克能谱仪在大面积矿物质成分、样品中特定矿物分布、油气储层研究等方面的应用情况。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 13.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/fca8806e-db7e-40e5-84c6-63512b018aca.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 中国科学院上海硅酸盐研究所 曾毅研究员 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：EBSD空间分辨率的研究 /strong /p p 　　透射模式电子背散射电子衍射可以显著提高扫描电镜进行相鉴定和取向分析的空间分辨率，是2012年以后出现的新技术。针对目前TKD空间分辨率仅有定性描述，无法定量给出数据的情况。曾毅研究员创新地采用图像关联技术对原始菊池线衍射花样进行逐点提取比较，从而将花样重叠情况进行量化分析，给出了钢铁材料在30kV下的TKD理论分辨率为7nm。这也是对TKD空间分辨率的首次报道，相关结果发表在Journal of Microscopy，264(1), 2016, 34-40上。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 9.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/b250c66a-a2e0-4a02-bf29-56421e3b1be1.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克德国产品经理 Daniel Goran /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告1题目：EBSD技术的最新应用进展 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告2题目：最新TKD技术的发展及在纳米晶样品分析中的应用 /strong /p p 　　Daniel主要介绍了EBSD在样品相鉴定领域的先进技术，并以换热器钢管样品的相鉴定分析为例，讲解了EBSD配套软件ESPRIT2.1在数据处理过程中表现出的快捷、大大缩减SEM扫描时间等优秀性能。 /p p 　　接着Daniel还与大家分享了TKD的最新技术，其中尤其强调了on-axis探测器，该探测器系统可以为TKD提供高检测信号强度、快达620fps的测量速度等优秀性能。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 14.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/7ef0c03c-9a21-452a-b673-da595a2ea822.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克亚洲区售后服务经理 Joo Hsiang Chua /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：BNA维修部介绍及售后服务讲解 /strong /p p 　　Joo首先向大家介绍了布鲁克纳米分析部的全球业务分布及组织框架，随后从售后维修配套、维修配套传单、售后技术支持等方面具体讲解了布鲁克纳米分析部的完善售后服务体系。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 12.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/ba6aa4bd-1c14-4c6f-89bb-f4327ff02efc.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 布鲁克中国应用专家 严祁祺 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 报告题目：痕量元素及深度检测方法介绍-台式Micro-XRF技术应用 /strong /p p 　　与传统XRF的相比，微区XRF具有X射线穿透能力强、可实现大块样品快速扫描、无需样品制备等优点。严祁祺报告中主要介绍了布鲁克微区XRF系列产品M1、M2、M4等在地质薄片、树叶元素分析、昆虫、金属材料、考古等领域的具体应用实例。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 00.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/8417aa80-4096-4b2e-9429-a76bb5f9380b.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 参会人员合影留念 /strong /p p 　　会上仪器信息网编辑发现，布鲁克应用专家和高层们都分散和用户们坐在了一起，以便更好的与用户的交流，相信如此重视聆听客户、注重细节的布鲁克纳米分析部的发展必将指日可待。 /p p br/ /p p style=" text-align: center " a href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html" target=" _self" title=" " img src=" http://www.instrument.com.cn/edm/pic/wljt2220161009174035342.gif" width=" 600" height=" 152" / /a /p

2010年5月11日，欧盟发布关于(EU) No 6/2010草案的第一读(the first reading)。该草案对含纳米材料的新型食品制定了新规，要求所有含纳米材料的食品必须经过风险评估才能投放市场，并且，一旦被允许消费时，必须加贴所有含纳米形式的成分，并在之后用括号注明“nano”(纳米技术)。 　　该草案涉及的新型食品是指1997年5月前未在欧盟市场大量消费的食品，既包括一些运用新生产工艺如纳米技术加工的食品，也包括过去只在非欧盟市场销售的食品。 　　该草案同时废止了 欧洲议会和理事会条例(EC)No258/97和委员会条例(EC)No1852/2001，并修订了欧洲议会和理事会条例(EC)No1331/2008，建立食品添加剂、食品酶和食品调味料对共同批准程序。

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 东华大学纤维材料改性国家重点实验室教授张耀鹏、邵惠丽团队与纽约州立大学石溪分校教授Benjamin S. Hsiao合作提出了全新的蚕丝多级结构模型，并成功研制世界上最薄丝素纳米纤维带。近日，该成果以全文形式发表于《美国化学学会—纳米》。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 作为蚕丝多级结构的基础构筑单元，丝素纳米纤维对人造蜘蛛丝等高性能丝蛋白材料的设计和构筑尤其重要。张耀鹏团队利用氢氧化钠/尿素水溶液体系，在低温下将蚕丝逐级剥离为厚度约0.4纳米、宽度约27纳米的蚕丝纳米纤维带。这也是目前为止世界最薄的丝素纳米纤维带，其厚度仅为丝素蛋白的单分子层厚度，与单层石墨烯厚度相当。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 该纳米纤维带主要由天然蚕丝中原生的β-折叠片层、无规线团以及α-螺旋构象构成。研究人员通过原子力显微镜、透射电子显微镜及小角X射线散射技术等多种表征技术确认了这些信息，并通过计算机分子动力学模拟技术，模拟了蚕丝在氢氧化钠/尿素水溶液中剥离为丝素纳米纤维的动态过程。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 丝素纳米纤维带通过自组装或者有序构建，可用作增强成分或者直接构建单元，有望制备性能优异或功能性的丝素蛋白基材料。 /p

病毒性疾病严重威胁着人类健康，深刻认识和理解病毒感染过程及致病机制是病毒性疾病防治的重要基础。研究病毒感染过程通常基于荧光标记技术，但是常用的荧光蛋白及传统荧光染料往往容易发生光漂白，难以长时间动态跟踪整个感染过程。 　　在&ldquo 纳米研究&rdquo 国家重大科学研究计划的支持下，围绕&ldquo 量子点标记技术研究病毒侵染过程及宿主应答&rdquo 项目，来自武汉大学，中国科学院武汉病毒研究所、长春应化所、深圳先进技术研究院，以及北京理工大学等单位的专家，自2011年1月开始开展了有益的探索，并取得了重要进展。 　　据该项目首席科学家、武汉大学化学与分子科学学院教授庞代文介绍，以半导体荧光量子点为代表的性能优异的纳米标记材料，可望克服现有荧光标记材料的不足，为实时动态跟踪病毒感染宿主细胞这一复杂的动态生物学过程提供新途径。 　　新型纳米标签 　　为了研究病毒感染过程，就需要荧光标记。一般来说，活细胞或活体示踪要求所用的荧光标记材料在复杂的生物环境中具有良好的稳定性，能产生稳定、可靠的检测信号，才不会&ldquo 走丢&rdquo 或&ldquo 隐身&rdquo 。并且，还要求在最大程度上降低对所标记对象的影响，以获取生命过程的真实信息。 　　&ldquo 也就是说，虽然身上贴了标签，但其本人并无察觉，心情依旧，行为如常。既然如此，就要求所选用的标记材料具有尽可能小的尺寸、良好的生物相容性及稳定性，能发出足够强的示踪信号。&rdquo 在庞代文看来，量子点就算得上这一类令人满意的&ldquo 标签&rdquo ，具有粒径小(通常可小至几纳米)、亮度高、光稳定性好等独特性能，且能实现多色同时标记，同时跟踪多个对象。 　　采用纳米标记技术，特别是量子点标记技术对病毒感染宿主过程进行诠释，将有望克服现有技术的不足，科学诠释病毒致病机制。但是，如何精确控制材料的性质，制备出尺寸小且性质稳定的量子点，依然是该领域的一大难题。 　　此外，为了降低生物成像中背景信号的干扰、激发光对生物体的光毒性以及增加荧光的穿透深度，理想的标记材料应具有较长的激发波长，荧光发射波长也最好在近红外区且具有高的荧光强度。 　　基于此，武汉大学研究团队提出了&ldquo 在时间和空间上耦合活细胞内并无关联的生物化学反应途径&rdquo 合成纳米材料的&ldquo 时&mdash &mdash 空耦合&rdquo 调控合成新策略，利用活酵母细胞成功可控地合成出多色荧光量子点纳米标记材料，让细胞为科学家们做了一件几乎不可能做到的事。 　　他们将烦琐危险的化学操作演变为仅仅培养细胞，将通常在约300℃进行的合成演变为在30℃下的活细胞内完成，且不需要任何易燃、易爆、有毒溶剂。进而，他们又提出了&ldquo 准生物合成&rdquo 策略，利用细胞外的模拟体系成功合成出多种小粒径的近红外量子点，成功地化解了难题。 　　让病毒亮起来 　　庞代文告诉记者，病毒很小，若要监视其一举一动非常困难，如果是在复杂的生物背景之下，那更是一片漆黑。而荧光标记能让病毒亮起来，方便地实现跟踪。 　　中国科学院武汉病毒研究所研究员肖庚富的团队制备出均一稳定的发光病毒样颗粒，并跟踪了其&ldquo 感染&rdquo 细胞的过程。他们还实现了量子点对艾滋病慢病毒(hiv)的标记，也能用量子点定点标记昆虫病毒内部的结构。 　　由于包膜病毒广泛存在于自然界且与人类健康密切相关，这一研究受到了很大的关注。而包膜病毒结构较为复杂，通常由包膜、衣壳及核酸等构成。由武汉大学和中国科学院武汉病毒研究所的研究者们进行合作，利用绿色荧光蛋白标记杆状病毒包膜，核酸分子光开关钌的含氮杂环配合物在病毒复制过程中自然嵌入核酸中标记病毒核酸，成功实现了对病毒包膜和核酸的双重标记。 　　此外，北京理工大学和中国科学院武汉病毒研究所的专家团队合作提出顺应自然的病毒的温和标记策略。他们利用细胞中胆碱磷脂自然的生物合成和代谢嵌入机制、病毒从宿主细胞膜获取磷脂成分形成包膜的生物学特点以及病毒核酸的&ldquo 复制嵌合&rdquo ，在病毒自然复制过程中实现了病毒核酸和包膜的双重标记(双重标记效率高达85%)。 　　&ldquo 这将有助于研究人员看到病毒感染过程中更多的行为细节。&rdquo 庞代文表示，量子点标记技术能让病毒持续变亮，为监测单个病毒侵染宿主细胞的一举一动创造了条件。 　　看到病毒感染过程 　　病毒是严格寄生的微生物，寄生于宿主并借助宿主细胞完成自身&ldquo 繁衍&rdquo 。病毒在细胞中的感染由三个基本过程构成循环，即进入宿主细胞(侵染)、基因组复制/组装和出胞，并进一步感染其他细胞。 　　该循环是病毒维持繁衍生息的关键，而侵染是其中的首要步骤。基于量子点标记，武汉大学团队获取了病毒感染过程的实时动态信息，如病毒运动方向、路径、速率、&ldquo 扩散&rdquo 系数等，以及各种运动模式 研究了禽流感病毒在活细胞内的动态行为及机制，并对流感病毒侵染宿主细胞典型运动轨迹进行分析，发现病毒侵染过程错综复杂。 　　中国科学院长春应用化学研究所团队发现乙肝病毒表面抗原(hbsag)通过小窝蛋白介导的内吞途径跨膜，实现了病毒感染活细胞过程的高分辨、高灵敏、多维动态示踪，展示出纳米生物技术良好的应用前景。 　　最近，中国科学院深圳先进技术研究院团队研究出近红外量子点标记病毒感染活体动物的非侵入示踪技术 成功地长时间跟踪了禽流感h5n1假病毒对小鼠的感染过程。

近日，一则喜讯从京城传到苏州工业园区，苏州纳米技术国家大学科技园经科技部、教育部认定，正式在苏州工业园区成立。 　　这是全国第一个以产业方向为主题的大学科技园，改变了以往大学科技园的认定模式，明确了产业方向，是我国首个以专业化为特色的国家大学科技园。 　　模式的变化预示了什么? 　　变化了的模式为何首选苏州工业园区? 苏州工业园区纳米测试平台 苏州工业园区生物纳米科技园纳米靶向药物传导技术服务平台 　　重中之重的新兴产业 　　近年来，“纳米”这个似乎离人们还很遥远的词汇在苏州工业园区渐成热词，与纳米有关的新闻动态接连不断。 　　2007年11月，由国家科技部、商务部和江苏省政府共建的国家纳米技术国际创新园在苏州工业园区揭牌，这是一个国际化的纳米科技创新集群区，是全国仅有的三个类似园区之一、首个纳米领域国家级创新园。 　　2009年12月9日，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所顺利通过中科院验收。这是由院省市和苏州工业园区共同出资创建的国家级科研机构。 　　2010年8月11日，苏州纳米技术产业专家咨询委员会在苏州工业园区成立，委员会汇集了30多位海内外纳米技术领域的顶级专家，中科院院士、中科院常务副院长白春礼当选主任委员。专家们讨论通过了园区纳米技术产业创新基地的建设方案，为纳米技术产业发展提供了系统化的智力支持。 　　2010年11月13至15日，由科技部、中科院、江苏省政府联合主办的“中国国际纳米技术产业发展论坛暨纳米技术成果与产品展”将在苏州工业园区隆重举行…… 　　为落实国家和省市新兴产业发展战略，苏州工业园区把新兴产业作为第一方略，立足区域实际，坚持错位竞争，强化发展特色，确定了纳米光电子、生物医药、融合通信、生态环保、创意产业五大新兴产业，随后又将纳米技术产业作为发展新兴产业的重大突破口和引领区域转型发展的核心产业，着力培育具有比较优势的区域新兴产业品牌，新兴产业尤其是纳米技术产业呈现快速发展态势。 　　狠抓政策聚焦、资源聚焦、项目聚焦和人才聚焦，园区加快打造“中国纳米技术产业创新基地”，纳米技术产业从无到有、快速增长。2009年全区实现纳米技术产业产值24亿元、增长110%，今年上半年实现产值17亿元、同比增长50%。 　　纳米技术产业资源日趋丰富。依托生物纳米园重点载体，大力引进纳米技术相关领域的研发机构、研究团队和优质项目。目前，已集聚70余家纳米技术企业和以苏州纳米所、东大、中科大等为主的10余家纳米技术相关研究所和实验室。 　　园区建立健全了全方位的能提供全面有效支撑服务的综合软、硬件公共服务平台，并着力打造了支撑纳米技术产业的功能平台，形成了以苏州纳米所为依托的“江苏省纳米技术测试、加工和工程化平台”，已向苏州乃至全国近120家科研院校和企业提供了相关技术支持与服务，“江苏省纳米技术产业产学研联合创新服务平台”也即将建成。 　　以实施科技领军人才工程为契机，园区大力引进海内外创新创业人才，加速集聚纳米技术产业人才。已聚集了从事纳米技术研发和产业化人才超2500人，其中中科院百人计划18人、院士4人、国家千人计划3人、园区领军人才19人。 　　纳米技术领域的国际合作日趋活跃，产业合作影响日增。与美、德、芬、以、俄、日、英、加、韩等国建立了多种形式的合作关系 以苏州纳米所为代表的一批科研院校和企业纷纷与国外知名机构、跨国企业开展研发合作，共建实验室和创新合作联盟。 　　中科院苏州纳米所成立以来，已承担国家各类科技项目200余个，对外竞争获得合同经费超过2亿元，累计申请专利百余项，参股成立了7家产业化公司。 　　据不完全统计，生物纳米科技园内的35家纳米技术企业今年底将超过2亿产值，其中14家企业超过500万。 　　园区初步形成了以纳米新材料、纳米光电子、微纳制造、纳米生物医药、纳米环境治理等纳米技术应用领域为核心的发展布局，成为国内纳米技术产业链最为完整、产业集聚度最高的区域之一，园区的纳米技术产业在国内已逐渐显露出具有竞争优势和比较优势的产业特色。 　　纳米技术产业曙光初现 　　10月26日，2010年亚洲创新大奖在香港颁奖。这是一个“含金量”很高的奖项。从参赛的亚洲300家企业中，以企业创新性对社会影响力为评估标准，产生进入决赛的12强，中国大陆有三家企业入围，苏州纳通生物纳米技术有限公司名例其中，另两家是落户大陆的微软亚洲研究院和IBM健康实验室。换句话说，真正入围的本土企业只有苏州纳通。在12强中，苏州纳通又脱颖而出荣获银奖，书写了苏州纳米技术产业的一个传奇。 　　苏州纳通公司是一家开发新型医疗产品的纳米企业，坐落在生物纳米科技园内。董事长徐百拿出的主打产品“纳米微针”让记者倍感新奇。 　　这是一个比钢笔稍粗的物件，针头部分是一个绿豆大小的银色方块，上面细细密密地布满了36个纳米微针的针头，用肉眼很难分辨。打针时，只要把银色方块往皮肤上一贴就可以了。记者试了一下，毫无疼痛感。 　　徐百介绍说：通常打针在皮下，真皮层有血管和神经末梢，人们会感到疼痛。而我们的产品打针在皮内，没有穿透表皮，只穿透表皮最外层的角质层，而这是一层死细胞，所以不会有疼痛感。“纳米微针”最大的优点是，打针不疼痛、不出血，疗效更高。 　　纳米微针的问世被誉为是一项革命性的给药方式。“我们拥有的核心技术是‘平通技术’。”徐百解释说：“平”和“尖”是对应，我们虽然也叫“针”，但针头却是平的。一般平的针头打不开角质层，我们的纳米微针虽然是平的，但却能够通透，达到和注射同样的给药量。 　　苏州纳通公司做的是终端产品，用半导体纳米制造技术生产医疗器械。传统半导体制造采用的是薄膜技术，苏州纳通的创新点是，制造技术采用厚膜技术，使用一模一样的设备，却能生产出不同的产品。 　　“国内厚膜技术大部分是四英寸晶圆，我们采用的是基于八英寸晶圆的厚膜制造技术，这个纳米制造技术我们是目前世界唯一掌握的。”徐百自豪之情溢于言表。公司目前拥有6项授权发明专利，申请了3项国际专利，并获得了国家药检局的批号。 　　“自从进入亚洲12强后，大的跨国公司的订单就来了，现在订货的电话都打爆了。”徐百称：苏州纳通入驻园区仅3年，第一年公司生产500片，第二年上千片，今年年产已达5万片。企业现在的重点已经开始从研发转向批量生产和试销。 　　“电子产业代表过去，IT产业代表现在，纳米技术则代表着未来。我们要做生物医药行业里的英特尔。”说这话时，徐百显得底气很足。 　　在园区纳米领域打拼的创业者里，有一位与徐百同为园区首批领军人才的新星——江必旺，他被誉为“国字号”纳微米球之父。以他为首的5名留美博士创建的苏州纳微科技公司，是目前全球微球种类最多、应用领域最广的纳微米球材料供应企业。 　　江必旺，福建南平建瓯人，武夷山下农民的儿子。2006年回国创建了深圳纳微公司，次年10月在苏州工业园区注册创办了苏州纳微。 　　“纳微米材料是产业的源头材料，应用领域非常广泛。我们公司的主打领域是生物制药和平板显示，是这两个新兴产业非常核心的材料。”江必旺介绍说：“世界上没有一家公司可以给生物制药和平板显示这两个行业同时提供纳微米球材料，而我们可以同时提供跨行业的高端微球材料，而且不同形态、不同大小的微球都能做，每个球都能达到高度的均匀性，满足不同行业的各种应用需求。” 　　“纳微生产的微球介质产品可以用于生物分子的分离纯化。与传统制药行业劳动力成本居高不同，生物制药行业最大的成本在分离纯化，这一块占成本的50%—80%。分离纯化就是分离介质，过去这个领域一直由世界上极少数公司垄断，中国只能依靠引进，而美国公司卖给中国的价格高于本国市场价格30%，而且每年上涨10%，如果不解决这个关键问题，中国的生物制药产业无法和国外竞争。” 　　“现在苏州纳微已渡过企业发展的困难期，今年市场销售比较好，企业已进入快速发展、做大做强阶段。” 　　“公司主打的第二大应用领域是平板显示。在我们产品出来之前，国内市场一直由日本两家公司垄断，微球价格每公斤高达十几万元，而我公司的产品价格每公斤只卖5万元。所以我们产品在市场一露面，日本公司的价格马上降到每公斤7万元。我公司产品打入市场仅一年，目前已占国内市场的20%，我们力争在两年内把日本公司挤出中国市场。” 　　“我们生产的纳微米球大小完全一样，采用的是具有自主知识产权的均粒二氧化硅微球制备技术，我们掌握的一些核心技术是世界上绝对没有的，处于世界领先水平。” 　　苏州纳微目前有员工50多人，去年销售额二三百万元，今年销售额可望近3000万元，其中生物制药2000万元，产品已出口到欧美 平板显示1000万元，产品出口到韩国。 　　可以用喜忧参半形容江必旺的心情，喜的是没想到两个主打行业的市场需求这么旺盛，忧的是产能跟不上。明年年底，苏州纳微将建成2万平方米厂房，届时将缓解产能不足问题。 　　苏州纳微是生物纳米园第一家搬进独栋研发楼的企业。前几年在深圳创业时，由于企业发展太快，两年内他就搬了三次家。2008年入驻苏州生物纳米园时他只需要1000平方米的研发面积，但担心不久又要搬家，所以要了3000平方米的独栋研发楼，没有想到现在又面临场地不足的问题了。 　　“苏州生物纳米园给了我们三年免租的优惠政策。”江必旺说：“在深圳研发租房非常贵，3000平方米的研发用房一年少说也要200万元。” 　　在苏州生物纳米园，已有入驻的汉朗、吉码等20多家企业使用了苏州纳微的产品。江必旺非常自信：“只要是生物医药企业一定会用到我的产品。” 　　苏州纳微的纳米微球产品属于纳米材料，有着巨大的市场应用前景，可以用于食品安全检测的分析柱、医疗诊断的试剂和细胞分离等，江必旺称：很少有一项技术对中国这么多产业产生影响。 　　提起园区发展纳米技术产业的环境，江必旺非常满意：“我是苏州纳米所纳米加工、测试分析平台最大的客户，公司与纳米所正好门对门，使用仪器非常方便。” 　　园区实施的领军人才创业工程，去年新增了一个项目——领军成长型项目。与往年领军创业项目、领军孵化项目相比，领军成长项目重点扶持能够快速成长、迅速产业化的项目。苏州晶能科技有限公司即是被选中的园区纳米企业。 　　在园区中新生态科技城中新工业坊标准厂房楼群中，苏州晶能公司独占一幢三层小楼。公司董事长孙卓带着记者逐层参观，一楼是精密机械加工，布满了自动化程度极高的数控设备 二楼是生产线 三楼是办公区，三层面积共4700平方米。 　　孙卓介绍，公司2008年3月入驻中新工业坊，主攻LED研究成果的产业化，是国内此项目的第一个产业化基地。去年组建产业化研发团队，目前公司生产的LED照明产品正处在产业化中试向规模化生产过渡的阶段。经过对生产线设备的调试，产品试制、优化，最近已有两条生产线实现量产，明年将真正实现规模化生产。 　　在新加坡南洋理工大学做了9年研究员的孙卓教授，回国后任华东师大纳米功能材料器件应用研究中心主任、博士生导师。2006年创办了上海芯光公司，2008年组建了以产业化为目标的苏州晶能公司。同时他也是上海市光电子行业协会半导体照明专业委员会主任。 　　孙教授称，半导体照明(LED)今年刚开始使用，今年应该算是元年。上海世博会集中展示了LED的应用。随着技术的成熟，LED已经逐渐由示范工程向通用照明应用扩展。苏州晶能主要是提升LED照明产品的性能、发光效率、可靠性，降低产品成本，延长使用寿命，使LED照明产品普及。今后准备在上海做基础研究，在苏州做产业化研发。 　　“现在公司生产的LED照明产品售价偏高，所以主要用于工厂照明。”孙卓给记者算了笔账：“用18瓦LED照明灯可等效替代普通40多瓦荧光灯，使用寿命5到6年。企业应用一年节约的电费就可以收回买灯的成本，如果使用5年，后4年节约的电费实际就是效益，而且还节省了维修费用。” 　　孙卓侃侃而谈他的市场销售秘诀：“今年的LED照明产品市场反响很好，从去年起就接到不少订单。我现在的销售模式是，如果一家工厂需要3万根日光灯，我免费给他使用，和他签5年到6年的合同，这几年为企业省下的电费，双方按百分比分成。这种销售模式是出于我对产品的节电效果有信心才这样做，当然这需要银行、企业和我三方合作。现在大企业的节能压力很大，如果每年把照明用电降下来，节能效果显著，而且企业还无需一次性投入。” 　　“在公共照明市场，我们主要面向商场、超市和连锁店。经过评估，如果用户每天有12小时照明，两年内节约的电费就足可收回成本。” 　　苏州晶能采用的是自主研发的高反射率纳米复合材料，替代银反射薄膜，使成本下降，发光效率提升，可靠性提高。公司拥有独特的平台封装工艺，自主开发了暖白光系列荧光粉，形成了自己的特色。除芯片之外，所有封装材料都是企业自主研发的。企业拥有19项发明专利，从工艺、材料、封装结构到光源系统都拥有发明专利。 　　去年年底，企业融资3000多万元，其中2500万风投资金。现在已建成年产30万支日光灯生产线，今年的销售额可望达到2000多万元，明年预计销售将突破亿元。 　　“国外的同类产品，是我们产品价格的四倍。我现在是订单一堆，客户找上门来要货，供不应求。本来还打算在一楼建个仓库，可现在生产多少用户就拿走多少，经常连样品都被拿走了，所以现在是零库存，不需要建仓库了。”孙教授欣喜地说，“明年上半年的生产任务已经排满。目前只能利用原有空间扩产能，明年上半年挖掘一下潜力可扩产到年产100万支日光灯，这幢楼到明年估计就没有空间了。我准备建独立的研发中心和产业化大楼，这件事已和园区签订了协议。园区将批给我30亩地，规划建设3幢大楼，总共有几万平米，其中一幢搞研发……” 　　在园区，像这样已经准备好在全球纳米产品市场上崭露身手的亮点企业还有很多：在纳米光电领域，园内形成了纳维科技的氮化镓LED衬底材料研发生产、纳凯科技的OLED有机发光材料研发生产、盟泰励宝的LED照明产品开发产业链 在微纳系统制造领域，欧普图斯光纳科技公司开发生产的激光拉曼光谱检测仪因具有一秒钟快速检测液体、固体成分的功能，而被选定为2010年上海世博会的安保专用产品。 　　更为可喜的是，区内纳米企业自发形成了多条具有上下游合作关系的产业链：利穗科技与欧普图斯，形成基于检测诊断的1000万合作合约 纳维科技、盟泰励宝、纳凯科技形成基于LED照明产品开发产业链 纳微科技与汉朗光电，形成基于多稳态液晶的上下游合作 纳微科技与赛分科技，形成分离纯化的上下游合作…… 　　越来越多的纳米企业已经跨过研发阶段，筹划着走出入驻时间并不太长的孵化单元，扩建生产线，搬入独立研发楼，建造企业产业化基地，创业领军人才考虑的也不仅仅是技术攻关，而是市场，是销售，是融资。对很多纳米企业来说，这个变化仅仅是一两年的时间。 　　打造中国纳米技术产业第一园 　　转型升级、二次创业，在苏州工业园区绝不是口号。园区人清醒地认识到，这事关在新一轮发展中园区能否继续处于领先位置?事关能否可持续发展和未来的地位。 　　战略性新兴产业怎么落地?国家高新区责无旁贷地应该成为组织者。 　　但转型升级，“转”向何处?“升”向何方?园区的思路清晰明确：重点锁定纳米技术产业，以纳米技术产业引领发展新兴产业和创新性经济。这对园区纳米技术产业快速发展的态势来说，既是引领、推动，也是因势利导、乘势而为。 　　苏州工业园区素以敢于先行先试闻名全国。发扬“敢为天下先”的精神，敢于“拿来”，敢于“试水”，敢于解放思想，敢于大胆借鉴创新突破。这里创造了许多“第一”，诞生了许多“唯一”。 　　如今，园区又淋漓尽致地展现了这种“敢”字当头的特质，把这样一股子劲，这样一种“精气神”用在打造中国纳米技术产业高地上来。 　　谋定而动，一旦锁定目标，必倾其全力，攻而克之。 　　园区响亮地提出加快“打造中国纳米技术产业第一园”的动员令。思路是：瞄准国内外纳米产业高端人才和领先技术，集中力量、集中资源、集中政策，推进纳米技术产业向前沿化、集群化转型升级，以超常规的举措和办法，打造中国纳米技术产业第一园，积极抢占产业制高点，培育新的经济增长点。 　　用市委常委、园区工委书记马明龙的话来说，园区就是要聚焦纳米产业，要把纳米产业做大做强。 　　园区的发展目标可谓雄心勃勃：3年内，无论在企业、产值还是中高端人才方面都要实现纳米技术产业“双倍增” 5年内，将园区打造成为中国纳米技术发展的创新高地、人才高地和产业高地，成为国内外纳米技术企业、人才及投资的集聚地，引领纳米技术创新的策源地和国际知名、国内第一的纳米技术产业化基地。 　　5年内，园区将投入100亿元，累计建成250万平米的创新载体和产业基地，建成创新、孵化、产业化全覆盖的“纳米科技谷”，带动产业投资总规模累计达到500亿元。 　　建立国家纳米产业技术创新战略联盟，建设“苏州纳米技术国家实验室”、3—5家国家级重点实验室和工程技术中心、15—30家省级重点实验室和工程技术中心，形成3—5个引领国家创新前沿的产业技术领域和30个以上规模销售的优势创新产品。 　　引进纳米技术相关领域海内外院士、千人计划等知名专家20名，省双创、姑苏领军、园区领军、长江学者、百人计划等高端创新创业人才200名，高端产业技术研发人才2000名，纳米技术产业人员20000名 培养纳米技术相关人才5000名以上。 　　引进和培育4—5家规模超10亿元，15家以上超亿元的国际化纳米技术骨干企业，500家以上拥有核心发明专利和自主关键技术的成长型、规模型纳米技术高科技企业，形成规模达200亿元的纳米技术产业集群，带动相关产业领域产值达千亿元。 　　为保障上述目标的实现，园区出台了一揽子措施方案，手笔之大，魄力之大，令人赞叹： 　　在领导决策机制方面，成立园区纳米技术产业发展领导小组和工作小组，由工委主要领导任组长，以纳米技术产业为园区“一号产业”，作为“一把手工程”全力推动发展，并在科技局内增设纳米产业处，归口管理纳米技术产业发展 　　在专家咨询机制方面，组建国家级纳米技术产业专家咨询委员会，由院士及知名技术、产业专家组成，为纳米技术产业发展出谋划策 　　在国资引领机制方面，组建苏州纳米技术产业发展公司，注册资金12亿元，全力专注于纳米技术的投资、建设、招商等工作 　　在资金保障机制方面，设立1亿元的纳米技术产业发展引导基金，主要用于纳米技术产业投资，推动纳米技术成果加快本地转化、产业化和规模化发展进程，引导创投及社会资本参与后续融资。 　　园区将建设四大功能载体。加速形成从应用研发到产业化一条龙布局： 　　一是设立“中国科学院纳米技术产业研究院”。预计总投资约6.8亿元，以中科院与江苏省、苏州市、园区共建的方式，加速推动中科院苏州纳米所二期建设，2年内建成9万平方米工程化办公用房，包括4个应用研究所、10个工程化中心和中试基地、1个纳米技术学院。 　　二是设立苏州纳米技术国家大学科技园。预计总投资10亿元，在科教创新区内规划建设20万平方米载体，建设开放式、专注于纳米技术领域的大学科技园。 　　三是建设纳米技术创新孵化基地。首期以生物纳米园已建成的6.6万平方米研发群楼为主要载体，力争2-3年内打造成为国家级纳米技术产业专业孵化器，3-5年内吸引300家以上纳米技术相关企业进驻。二期在生物纳米园和科教创新区二期内再规划14万平方米载体，投资7亿元，扩建打造成为纳米技术创新孵化基地。 　　四是规划建设“苏州纳米城”——纳米技术产业化基地。预计总投资约70亿元，在科教创新区二期内规划建设纳米技术产业化基地，建筑面积150万平方米。 　　园区将完善产业技术创新联合实验室、公共技术服务和产业支撑服务三大服务平台。其中包括：完善建设纳米加工测试分析、纳米生物、纳米环保、微纳制造等公共技术服务平台，搭建纳米技术信息共享中心、投融资服务中心、纳米技术产业孵化服务中心、纳米技术转移与产学研合作中心等，为产业发展提供支撑服务。 　　同时园区还将每年引进100个高端纳米项目 在园区领军人才工程中独立增设“纳米科技领军人才” 出台专项产业政策，全面启动促进创新资源集聚、产业规模发展的“纳星计划”，对纳米技术产业招商引智给予倾斜扶持 在现有科技发展资金基础上每年新增1亿元作为纳米技术创新专项资金，用于创新资源引进、创新平台建设和创新平台研发…… 　　园区决策者已吹响了抢占新兴产业制高点、向纳米技术产业高地进军的集结号，努力将园区打造成为中国纳米技术及其产业化创新的发源地、中国纳米技术产业的前沿地标。

科学日报报道，近日美国加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们设计了一种具有一对独特且重要特性的纳米粒子。这种球形粒子的组成成分是银，它被包裹在一个涂满缩氨酸的壳内部，后者使得它能够攻击肿瘤细胞。此外，这个壳是蚀刻的，因此那些没有攻击到目标的纳米粒子会自行分解和消除。这项研究被发表在期刊《自然材料》(Nature Materials)上。 两个单独的银纳米粒子(红色和绿色)选中前列腺癌细胞为目标 　　纳米粒子的核心利用了一种名为电浆子光学(plasmonics)的现象。在电浆子光学里，纳米结构的金属，例如金和银，在被光线照射时会发生共振，且集中在靠近表面的地磁场。通过这种方式，荧光染料被增强，看起来比自然状态&mdash &mdash 也即没有金属存在时&mdash &mdash 要明亮10倍。但当核心被蚀刻时，这种增强效果会消失，粒子也就变得暗淡。 　　加州大学圣塔芭芭拉分校鲁奥斯拉蒂研究实验室发明了一种简单的蚀刻技术，利用了生物相容的化学制品快速分解和移除活体细胞外部的银纳米粒子。这种方法只会留下完整的纳米粒子用于成像或者量化，从而揭示了那些细胞被定位攻击目标，以及每一个细胞被内在化了多少。 　　&ldquo 这种分解是创造针对特定刺激物做出反应的药物的一个有趣概念。&rdquo 分子，细胞和发育生物学学院(MCDB)鲁奥斯拉蒂实验室的博士后研究员、斯坦福-桑福德伯纳姆医学研究所的盖里· 博朗(Gary Braun)这样说道。&ldquo 通过分解过剩的纳米粒子并通过肾进行清理，它能最小化偏离目标的毒性。&rdquo 　　这种移除无法渗透目标细胞的纳米粒子的方法非常独特。&ldquo 通过关注那些真正进入细胞的纳米粒子，我们能够理解哪些细胞是目标，并从更细节的角度研究组织传输通道。&rdquo 博朗说道。 　　有些药物能够独自穿透细胞膜，但很多药物，尤其是RNA和DNA基因药物，是带电的分子，它们会被细胞膜所阻隔。这些药物必须通过内吞作用进入细胞，在这个过程中细胞会吞没并吸收分子。&ldquo 一般需要纳米粒子作为载体来保护药物并护送它进入细胞，&rdquo 博朗说道。&ldquo 而这正是我们所要测量的：通过内吞作用载体的内在化。&rdquo 　　由于纳米粒子有一个核心壳结构，研究人员可以实现不同的表面涂层并对比各自肿瘤目标选择和内在化的效率。通过使用不同的目标受体转换表面药剂从而实现不同疾病的目标选择&mdash &mdash 或者细菌的目标生物体。根据博朗表示，这一方法应该能够发展一种药物传输极大化的方法。 　　&ldquo 这些新的纳米粒子拥有某些了不起的特性，在朝肿瘤传输目标药物相关的研究中它已经证明是一种非常有用的工具。&rdquo 加州大学圣塔芭芭拉分校纳米医学中心和MCDB学院特聘教授埃尔基· 鲁奥斯拉蒂(Erkki Ruoslahti)这样说道。&ldquo 它们在治疗感染方面也有潜在的应用。由可抵抗所有抗生素的细菌导致的危险感染越来越常见，现在急需解决这类问题的新方法。银常被用作抗细菌药剂，而我们的目标技术或可能将利用银纳米粒子治疗体内任何地方的感染变为现实。&rdquo (

“化工资源有效利用”国家重点实验室在功能胶体纳米颗粒的分离方面取得新进展 　　在国家自然科学基金委、科技部和教育部支持下，北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室 孙晓明 教授与美国Stanford大学的 戴宏杰 教授合作，提出了一种功能胶体纳米颗粒的分离新方法：密度梯度超离心速率分离法。其利用胶体颗粒在离心场力作用下穿过密度梯度区的速率不同，通过控制离心参数，实现纳米颗粒按照尺寸、密度和团聚状态等差异进行分离。 　　不同尺寸及形貌纳米颗粒的获得是研究尺寸效应、量子效应和表面效应等特性的基础。长期以来，人们主要依靠合成方法的改进来获得单分散纳米颗粒。但是由于温度场、浓度场的不均一性和苛刻的反应条件，有时会使得单分散纳米颗粒的获得比较困难。作为合成手段的有效补充， 孙晓明 教授等发展了一种新的分离方法来实现纳米颗粒按照颗粒尺寸、密度和团聚状态等不同进行分离。 　　这一原理以前仅限于DNA、蛋白质等生物大分子和疫苗的分离。其主要过程是将被分离物(如生物大分子)置于一定的密度梯度区上端，在超速离心条件下，被分离物会在离心力的作用下迁移。不同的被分离物由于尺寸和密度等不同会受到不同的浮力和粘滞阻力，从而在同样的密度梯度中表现出不同的定向运动行为，因此在一定时间之后被分离物依尺寸和密度等特征达到一定的空间分布。 　　孙晓明 教授等拓宽研究思路，依据胶体纳米颗粒与生物大分子在尺度和密度上的相似性，巧妙地将此原理移植至胶体纳米颗粒体系的分离。通过FeCo@C磁性纳米颗粒和Au纳米颗粒在碘克沙醇梯度溶液中的分离研究，发现调整密度梯度溶液的浓度、离心速度和时间等参数，可以实现1.5～20nm颗粒的尺寸分离。研究同时指出，该方法也可用于分离密度不同的胶体颗粒，如FeCo@C纳米胶体颗粒溶液中的碳纳米管能够与该磁性颗粒颗粒实现较完全的分离。为了进一步验证分离的高效性，混合了5nm、10nm和20nm三种单分散Au胶体颗粒，试验表明仅需通过一次15分钟的离心即可恢复原来的单分散状态。研究工作发表在近期出版的Angew. Chem. Int. Ed. (2009, 48, 939 –942)上。与传统的渗析、过滤、色谱和电泳等方法不同，这一方法在液相密度梯度中完成分离，避免了由于固—固相互作用造成的胶体颗粒损失和分离体系的失效，并可通过调整密度梯度的梯度差、温度和分离时间等参数达到不同的分离效果，具有通用、高效、省时、产品无损失和体系易重建等优点，展现出令人激动的分离效果和潜力。 Fig. 1 胶体颗粒通过密度梯度超离心进行速率分离的机理示意图。 Fig. 2 以Au 纳米颗粒的复原显示分离的效果：(A) 三种单分散Au颗粒和其混合物在离心后的照片。红色区域显示Au颗粒所在位置。(B-D) 起始的三种Au颗粒的TEM照片 (E-G) 复原后Au颗粒的TEM照片。

在国家自然科学基金纳米科技重大研究计划的重点项目等支持下，湖南大学教授邹炳锁领导的纳米光子学小组与美国亚利桑那州立大学教授宁存政领导的纳米光子学小组合作，成功演示了调谐范围从500到700纳米范围调谐的半导体激光芯片，创下了一个新的纳米线激光器调谐范围的世界纪录。相关文章发表在最近一期的《美国化学会杂志》上。 　　宽调谐的半导体激光器拥有许多从光谱技术、光通讯，到芯片原位的生物或分子检测的用途。但实现这样的激光器一直很困难，主要是外延生长的半导体微结构的晶格失配有限，不能大幅度成分调节，因而对半导体带边影响有限，而发光受制于半导体的带边，因此无法实现大范围调谐。邹炳锁领导的纳米光子学小组成员潘安练采用一维纳米结构生长技术，可以将晶格失配大部分驰豫掉或全部消除，这样，可能得到大范围成分调节的半导体纳米线或带。 　　纳米线沿一个方向布满整个基片，成分均匀变化，可以看到一个连续颜色可变的激光发射带。除了激射外，这样的合金半导体还可能在光伏太阳能电池、分子和生物检测等方面得到很大应用。 　　邹炳锁领导的团队近年一直致力于一维半导体纳米结构光子学研究，并在国内率先开展纳米线光波导和纳米激光器等方面的研究，处于国内领先和国际先进水平，在多功能半导体纳米结构光子学的研究上取得了多项重要的研究成果。如潘安练、邹炳锁等教授首次合成发光颜色可以在可见光波段可调的半导体合金纳米带和纳米线，率先实现光在纳米线内长程(百微米量级)光波导，实现了硫化镉纳米线常温下的受激发射现象等。小组成员陈克求教授、王玲玲教授等对一维波导理论的研究也取得了重要成果。该小组已有多篇论文在国际著名学术期刊上发表。

金刚石微粉是指粒度细于54微米的金刚石颗粒，有单晶金刚石微粉和多晶金刚石微粉。由于单晶金刚石微粉产量大，应用领域广，行业内一般将金刚石微粉专指单晶金刚石微粉，单晶金刚石微粉是由静压法人造金刚石单晶磨粒，经过粉碎、整形处理，采用超硬材料特殊的工艺方法生产。金刚石微粉硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探、抛光等。是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料。随着科学技术的发展和进步，市场对金刚石微粉的需求量越来越大，对质量要求也越来越高。对于金刚石微粉来说，影响质量的因素有颗粒强度(品级)、粒度组成、颗粒形状、杂质含量等因素。对于微粉的粒度组成、颗粒形状、杂质含量等项目，均有比较成熟的检验方法，但对于微粉的颗粒强度(品级)没有方法对其进行检验。目前控制金刚石微粉品级的方法，只能是通过控制单晶金刚石原材料的品级，来控制微粉的品级。一旦单晶金刚石颗粒被做成微粉，就没有任何方法对其品级进行检验了。这给微粉的生产单位和使用单位的质量控制都带来非常大的麻烦和不确定性。金刚石微粉品质鉴定的难点使得交易不具备标准化。随着金刚石粉交易量逐年增长，品质鉴定需求正变得愈加迫切。拉曼光谱作为分子光谱技术,具有直接给出分子信息、谱图信息丰富、非接触无损检测、样品需求量少、灵敏度高等检测优势，厦门大学直属企业普识纳米，通过拉曼光谱法已经实现了金刚石粉品质鉴定的初步能力。近期我们对金刚石粉样品进行拉曼光谱分析，采用 532nm 波长的拉曼光谱仪检测 A-J 共计 10 个金刚石粉末样本，由下图可看出金刚石微粉拉曼图谱在1351cm-1附近、3130cm-1附近有两个明显的拉曼特征峰。利用与厦门大学共同开发的数学模型和计算方法进行计算，可鉴定出金刚石的品级。图 1 金刚石粉末样本拉曼谱图通过分析我们对10个样本进行归类，如下图，可将样品分为两类。其中编号1-10分别对应样本编号 A-J.图 2 主成分分析结果分类从图2 主成分分析结果我们可以看出，1-3-4-9归属一类，2-5-6-7-8-10归属一类。与单晶金刚石原材料的品级数据一致。普识纳米拉曼光谱检测方案是一种科学、有效、快速、无损的检测方法。该方案能够准确检测金刚石微粉的品级，实现了对金刚石微粉质量的控制；为金刚石微粉生产和应用企业的质量检验与控制提供了一种科学有效地检验方法。【相关产品】普识纳米PERS-RZ15系列科研型拉曼光谱仪（532nm）适用于对原材料的筛选、现场检测、石墨烯合成反应、生物医疗、体外诊断及物质分析鉴定等场景；对金刚石粉的检测结果客观准确，助力生产和应用企业对金刚石微粉的质量控制。

人民网科技2月2日讯 据中国科学院金属研究所消息，1月30日，《科学》报道了中科院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室卢磊研究员领导的研究小组与卢柯研究员、丹麦Risφ国家实验室的黄晓旭博士合作研究的成果，他们利用共格孪晶界独特的稳定界面结构获得了具有超细特征尺寸的纳米结构金属，并发现减小孪晶片层厚度将增加材料的强度。这一发现表明当纯金属的特征尺寸降低至纳米量级时，由于塑性变形机制的变化会导致极值强度的出现，同时表现出一般金属材料所不具备的超高加工硬化效应。评审人认为作者在利用纳米孪晶强化材料本质方面获得了具有重大意义的发现，不但丰富和拓宽了人们对纳米尺度材料塑性变形的本质的认识，同时也为进一步发展高性能纳米结构材料及其应用提供了重要线索。 　　普通多晶体金属材料的强度通常随晶粒尺寸的减小而升高。这种晶粒细化强化源于更多晶界阻碍了位错运动，从而使塑性变形困难。但是，当晶粒尺寸小至纳米量级时，晶格位错运动将受到抑制，塑性变形的控制机制由晶格位错运动逐步转化为晶界行为，从而使材料强度下降。因此，理论分析和分子动力学模拟均预测当金属材料的晶粒尺寸小至纳米量级时其强度将出现一极大值，随晶粒尺寸进一步减小会导致材料软化。然而迄今为止这种极值强度在纯金属力学性能实验中尚未观察到。其主要原因是制备超细晶粒尺寸(通常小于10纳米)的纳米材料非常困难：由于纯金属材料中晶粒具有很高的长大驱动力。通常晶粒愈小，长大驱动力愈大，晶粒很容易在室温状态或更低的温度下就发生长大。因此如何制备出稳定的超细特征尺寸的纳米结构材料并探索其本征变形机理长期以来是纳米金属材料领域一大难题。 　　卢磊研究员及其合作者采用脉冲沉积技术通过细致的工艺探索在纯铜样品中成功地将孪晶片层平均厚度(λ)减小到约4 nm，并发现减小孪晶片层厚度材料的强度增加。当孪晶片层厚度为15nm时，材料强度达到最大值。进一步减小孪晶片层，强度反而减小、出现软化现象。随孪晶片层减小，样品的塑性和加工硬化能力单调增加。当孪晶片层小于10纳米时，其加工硬化系数超过了粗晶纯铜的加工硬化系数，即铜及铜合金的加工硬化系数上限，表现出超高加工硬化能力。分析表明纳米孪晶铜中极值强度的出现是由于随孪晶片层尺寸减小塑性变形机制从位错孪晶界相互作用主导转变为由孪晶片层结构中预存位错运动主导所致。而超高加工硬化效应则来源于纳米孪晶片层中大量孪晶界可有效吸纳高密度位错，其位错密度较一般多晶体中的饱和位错密度高1-2个数量级。 　　塑性变形过程中共格孪晶界可有效阻碍位错，具有和普通晶界相似的强化作用。同时，共格孪晶界又可作为位错的滑移面吸纳大量位错，与普通晶界相比孪晶界结构更加稳定，其晶界过剩能仅为普通晶界的十分之一。因此，纳米孪晶结构从能量上要比相同化学成分的纳米晶体结构稳定很多。这种稳定的超细纳米孪晶结构的获得不仅是传统材料制备技术的突破，同时也为深入研究金属材料力学行为的纳米尺寸效应提供了可能。

经过30多年的发展，纳米孔在核酸测序领域已经成功实现商业化，在分子诊断领域（分析化学）也取得了巨大的进步。期间，研究者发展了不同种类的纳米孔，包括蛋白质纳米孔、高分子纳米孔、玻璃纳米孔和各种无机薄膜纳米孔。于此同时，理论研究和各种功能化技术也逐渐完善。研究内容从核酸测序扩展到对药物小分子、蛋白质、核酸碱基突变及其他一些重要的对象进行检测。本文主要介绍王家海教授团队在纳米孔领域取得的一系列进展和成果。（一）将纳米孔的离子整流现象运用到分析化学，提高纳米孔的应用范围和深度2008年之前，基于纳米孔的分子检测主要使用电阻脉冲方法（Resistive-pulse method）（图1）：在纳米孔两边施加电压时，纳米孔一端的离子在电场的作用下通过纳米孔，可观察到稳定的恒电流；当带有一定体积和电荷的探测物存在于溶液中时，电场的作用使其通过纳米孔，纳米孔中的离子浓度临时改变，可观察到一系列的电阻脉冲峰（Resistive pulse）。根据峰的大小、持续的时间和频率，即可对探测物进行定量和定性测量。图1. 基于蛋白质纳米孔的电阻脉冲方法电阻脉冲方法高度依赖纳米孔的孔径、稳定性、长度和表面的电荷及表面功能基团。譬如用于基因测序的蛋白质纳米孔，孔径只有两纳米左右。这些苛刻的要求，限制了该方法广泛用于生物体系中不同对象的探测及其实用化。因此发展新方法能使纳米孔分析化学应用更广泛和深入。2008年，为了提高纳米孔在分析化学上使用范围和深度，把离子整流现象运用到分析化学（Nanomedicine, 2008, 3, 13-20）。相关工作两次在国际大会进行专题报告。离子整流方法：在锥形纳米孔（带负电）两端实行电压扫描时，观察到一个非线性的电流对电压的曲线（I-V curve）；把带正电的探测物置于溶液，探测物会选择性吸附到锥形纳米孔内表面，探测物改变或逆转了孔内表面电荷数目，当再次对锥形纳米孔两端实行电压扫描时，会观察到一个改变的非线性的电流对电压的曲线，通过对电流改变值进行分析，即可对探测物进行定量分析（图2）。图2. 基于锥形纳米孔的离子整流方法随后，该团队进一步把这个原理运用于探测不同疏水性药物小分子（Talanta, 2012, 89, 253-257）。药物检测原理如下（图3）：（1）当不断改变药物分子在锥形纳米孔小端一侧的浓度时，观测到一系列变化的电流电压曲线。当药物分子达到一定值时，药物在纳米孔内的吸附达到饱和，电流电压曲线不再发生变化，这时候表面覆盖率达到1。（2）没有药物分子的时候，药物表面覆盖率为0，电流电压曲线为黑线。对应一定药物浓度的表面覆盖率，可以利用特定电压所对应的电流计算。（3）表面覆盖率与药物在溶液中的浓度和药物与表面的结合常数相关联。（4）如果以表面覆盖率为Y轴，药物浓度为X轴，结合Langmuir方程式，就可以拟合出药物与薄膜内表面的结合常数。不同疏水小分子在薄膜上的吸附能力不一样，所以可以用电流电压曲线区分不同小分子（图4）；小分子Hoechst 33342 在20微摩尔时薄膜内表面吸附达到饱和（图4A），分子Propidium Iodide 在1毫摩尔时薄膜表面吸附达到饱和（图4B）。分子Bupivacaine hydrochloride 在8毫摩尔时在薄膜内表面吸附达到饱和（图4C）。图3. 离子整流定量检测药物分子。（A）不同浓度的药物引起不同的离子整流和电流电压曲线。（B）药物在纳米孔表面的覆盖率可以通过相对电流改变量计算。（C）药物表面覆盖率与溶液中的药物浓度和药物与表面的结合常数通过Langmuir方程式相关联。（D）如果以表面覆盖率为Y轴，药物浓度为X轴，结合Langmuir方程式，就可以拟合出药物与薄膜内表面的结合常数。图4. 区别不同疏水性带正电的药物小分子。（A）对应于小分子Hoechst 33342的电流电压曲线图和相应的表面覆盖率随药物浓度变化图。（B）对应于小分子Propidium Iodide的电流电压曲线图和相应的表面覆盖率随药物浓度变化图。（C）对应于小分子Bupivacaine hydrochloride的电流电压曲线图和相应的表面覆盖率随药物浓度变化图。相对于电阻脉冲方法，离子整流方法带来新的期待，它对纳米孔大小、表面修饰、膜厚度的要求都比电阻脉冲方法宽松很多。尽管如此，离子整流仍然需要更进一步的发展：高分子膜中50纳米以下纳米孔在电镜的观测下，会变形，测量不准，误差很大，且操作费事；高分子膜表面的疏水性影响了探针分子的修饰，纳米限域内的分子探针修饰无论是成功率还是重现性都比开放表面修饰差很多；基于高分子纳米孔离子整流，离子整流的整流系数变化还不太理想，使整个体系的检测限与其他表面技术和荧光方法相比较，还有一定差距；离子整流的应用范围需要继续扩展。（二）发展基于光透射技术的纳米孔孔径测量方法此前常用的表征核孔膜孔径的方法有电子扫描显微镜（SEM）和光学显微镜。SEM测试费用昂贵，操作时间长。光学显微镜只能测量微米尺度以上的物体。况且这两种方法都不能够实现在线监测。为了纳米孔孔径测量更方便，测量时孔径不变化，该团队发展了一种基于光透射技术的测量方法（Chem. Commun., 2013, 49, 11451-11417）。运用紫外分光光度计测量出核孔膜的大小（图5），可以覆盖50纳米到1微米的区间，有望填补在线检测核孔膜生产的技术空缺。该团队发明的这个方法，优势在于简单（图6），可以生产出微型化的装备快速检测孔径大小（图7），主要运用于高分子核孔膜的制备与表征（Track-etched Membrane），实现实时在线检测。该团队已经基于该方法开发了相关检测仪器，已经与企业开始技术转化洽谈。[1]图5. 核孔膜孔径在增大的过程中孔的周边会有一个缓冲带，这个区域会随着孔径增大而同时变大，会反射光。逐渐增大的缓冲带会使薄膜越来越不透明图6. 薄膜仅仅需要放在紫外样品池支架上（静电吸附）图7. 核孔膜孔径与光反射log值呈现良好的线性关系（三）设计无探针修饰的纳米孔分析平台，消除限域纳米孔内立体阻碍的干扰高分子膜表面的疏水性影响了探针分子的修饰，纳米限域内立体阻碍对探针和被测物之间的相互作用有很大的影响，造成纳米限域内分子探针修饰无论是成功率还是重现性都比开放表面的修饰差很多。针对这个不足之处，该团队设计了无探针修饰的纳米孔分析平台（Microchim. Acta, 2015, 59, 4946-4952 Talanta, 2015, 140, 219-225 Biosens. Bioelectron., 2015, 63, 287-293 J. Mater. Chem. B, 2014, 2, 6371-6377）。在运用纳米孔作为检测平台时，探针修饰是常用的做法，但这种方法有不足之处，譬如纳米孔内表面的立体阻碍，影响检测限的优化。纳米孔内高电场也影响了探针在孔内的稳定性。在该团队的工作中，探针游离在溶液当中，可以高选择性的和目标对象结合（多余的探针被单碳纳米管除去），只有结合了目标物的探针才能被纳米孔吸附，从而改变纳米孔表面的电荷，因此能用纳米孔选择性检测目标分子。这个新方法的优势在于，探针与目标对象的作用完全在溶液中，不受表面影响。将该方法用于对三价镉离子的探测，仅仅通过选择适当的缓冲溶液就可以做到。图8. （a-c）在纳米孔表面吸附高分子PEI，然后吸附Zr4+离子，纳米孔具备吸附核酸探针的能力；（d）与探测物结合的核酸适配体吸附到纳米孔表面，没有与检测对象相结合的自由核酸适配体被单壁碳纳米管吸附带走。纳米孔表面的电荷改变可以通过离子整流探测。基于高分子的纳米孔整流器容易发生非特异性吸附，尤其是含有胺基的小分子容易吸附在纳米通道表面，这会降低纳米通道传感器的效率。该课题组利用主客体相互作用来消除过量小分子的影响，在检测三聚氰胺中利用环糊精（Cyclodextrin）解决了这一个问题。与单壁碳纳米管（SWNTs）相结合，β-环糊精（β-CD）为涂覆有聚乙烯亚胺（PEI）和锆离子（Zr4+）的锥形纳米通道提供了优异的传感性能。以三聚氰胺为检测对象，制备的纳米通道可以选择性检测三聚氰胺诱导的双链DNA（dsDNA）（Biosens. Bioelectron., 2019, 127, 200-206）。全部工作在广州大学完成。图9. 环糊精可以屏蔽三聚氰胺的非特异性吸附（四）借助纳米通道支撑基底，发现高分子膜材料上具备完美的离子二极管效应和离子整流现象高分子纳米孔离子整流系数变化不够大，其检测能力与其他表面技术和荧光方法还有一定差距。通过提高纳米孔的离子整流效率可以进一步降低检测限。借助纳米通道基底，该团队发现气体高分子响应膜材料上完美的离子二极管效应和离子整流现象（RSC Adv., 2015, 5, 35622-35630）。二极管效应早先是电子二极管很重要的一种现象，有广泛的应用实例。在后来的蛋白质纳米通道中也发现了二极管效应，与电子二极管不同的是电流的载体是离子，这种效应是离子二级管效应，其原理也被其他人工材料采用。本文发明了一种全新的离子二极管，并用新的物理化学机理解释了超薄气体响应高分子膜的这种离子二极管效应。该高分子膜除了可以应用在油水分离、海水淡化和能源隔膜等领域中，对应用在分析化学中也是很有前景，其离子整流系数达到几万倍，几乎接近完美。图10. （A）和（D）核孔膜电镜图（200 nm），（B）和（C）长满高分子膜的PET膜的上下两面。（E）和（F）高分子膜的厚度（1.6 μm）。图11. 只要调换溶液和控制电压方向，就可以制备可开关的离子二极管。电压方向可以控制离子在薄膜附近的浓度，从而引起薄膜亲水或者疏水。（五）运用离子整流解释高分子薄膜内羧基可以带正电纳米孔分析化学的应用范围需要继续扩展，譬如运用离子整流观测表面化学反应，把纳米孔集成到微小器件中用于体内检测。2011年该团队运用离子整流解释了高分子薄膜内羧基可以两步质子化反应带正电（Nanoscale, 2011, 3, 3767-3773）。发现不对称锥形纳米孔内新的物理和化学性质：聚脂薄膜内表面的羧基可以通过两步质子化使薄膜内带负电荷、呈中性、带正电荷三种状态。该工作打破了近十年的传统观念，以前认为薄膜内表面只能具备带负电荷、呈中性两种状态。表面羧基（COOH）是由NaOH刻蚀聚脂薄膜PET产生的，在中性溶液中薄膜内表面带负电荷（COO-），在溶液pH 下降到3 或更低时，电流电压曲线发生反转。要通过电流电压曲线观测到这个现象，需在比较宽电压范围内扫描。图12. 不需要生物化学修饰的离子整流器。（A）锥形纳米孔图，（B）薄膜表面电荷性质发生变化。（六）将二维纳米孔折叠成三维微米器件，用于细胞培养和药物释放目前基于纳米孔的分析检测都是在体外进行，要想将更加先进的检测技术运用到体内，必须和能用于体内的其他智能化的微小器件相结合。该团队曾经把二维的纳米通道折叠成三维的微米器件（Nano, 2009, 4, 1-5）。这种立体盒子的每个面都带有纳米孔，可以进一步功能化。该立体盒子（微米）可以用作细胞存放的容器，譬如能产生胰岛素的细胞。盒子的每一面的纳米孔都能感知周围的环境，根据需要用于营养成分的交换，保证盒内的细胞正常生长，并且在体内为患者提供源源不断的胰岛素。还可以把其他的药物分子放入微米器件内，为患者提供帮助。该工作只是初步的把纳米孔和其他先进器件相结合，后续的应用还需要更多的研究工作。图13. 三维纳米孔器件（七）小分子功能化的纳米孔通道可以调控离子流在家禽业中滥用金刚烷胺（ADA）及其衍生物作为兽药，可能会给人类带来严重的健康问题。因此，迫切需要开发一种快速、廉价、超灵敏的ADA检测方法。该团队建立了一种灵敏的锥形纳米通道传感器，利用主客体竞争的独特设计快速定量检测ADA。该传感器使用对甲苯胺类对纳米通道表面进行功能化来构建，然后用葫芦素（Cucurbit[7]uril，CB[7]）组装而成。当ADA加入时，由于主客体的竞争，它会占据CB[7]的空腔，使CB[7]从CB[7]-p-甲苯胺类络合物中释放出来，导致纳米通道的疏水性发生明显变化，这可由离子电流确定。在最佳条件下，该策略允许在10-1000 nM的线性范围内灵敏检测ADA。基于纳米通道的ADA传感平台具有高灵敏度和良好的重复性，检测限为4.54 nM。该文首次利用纳米通道系统实现了基于主客体竞争的非法药物快速、灵敏的识别，并详细阐述了该方法的原理和可行性。该策略为将主客体系统应用于小分子药物检测纳米通道传感器的开发提供了一种简单、可靠、有效的方法（Talanta, 2020, 219, 121213）。全部工作在广州大学完成。图14. 葫芦素调控的纳米孔检测三维金刚烷胺（ADA）（八）核酸纳米结构作为纳米孔信号传导载体检测病毒基因片段运用纳米孔直接检测小分子或者其他目标对象挑战性非常大，如果把对目标对象的检测转化成对核酸纳米结构的检测，可以解决很多以前不能解决的问题（Analyst, 2022, 147, 905-914）。特别是，具有明确三维纳米结构的DNA四面体是用作信号传感器的理想候选。该团队展示了在反应缓冲液中检测HPV18的L1编码基因作为测试DNA靶序列，其中连接DNA四面体到磁珠表面的长单链DNA被靶DNA激活的CRISPR-cas12系统切割。DNA四面体随后被释放，可以通过玻璃状纳米孔中的电流脉冲进行检测。这种方法有几个优点：（1）一个信号传感器可以用来检测不同的目标；（2）孔径比目标DNA片段大得多的玻璃状纳米孔可以提高对污染物和干扰物的耐受性，避免纳米孔传感器性能的降低。图15. 纳米孔结合CRISPA-cas12 检测病毒片段王家海教授简介王家海，广州大学化学化工学院教授、研究生和博士后导师，2008年5月美国University of Florida化学系毕业，师从Charles R. Martin；2008年5月至2009年1月，美国约翰霍普金斯大学化学生物工程系博士后，从事微纳米器件加工课题，致力于智能器件的设计及其应用性能的探讨；2009年1月至2014年8月，分别在中科院苏州纳米所和长春应用化学研究所任副研究员，从事体外诊断纳米孔检测相关的技术开发。2014年10月加入山东大学，任研究员，从事氢能源催化剂材料的开发。2017年至今加入广州大学，百人计划教授。入选中国科学院首批促进会会员，广州市高层次青年后备青年人才，全球顶尖十万科学家之一。目前团队研究方向包括能源催化材料、锂电池、生物化学传感器、纳米孔单分子计数器和5G通讯。代表性成果发表在Advanced Materials、Biosensor and Bioelectronics、J. Am. Chem. Soc.、Nano Letters 等国际著名期刊上。精彩会议预告：点击图片免费报名参加“第五届基因测序网络大会”

新华网洛杉矶12月13日电 美国科研人员日前研发出一种可快速检测癌症的纳米传感器，这种仪器能在更短时间内发现癌症的早期迹象，从而为治疗争取更多时间。 　　美国耶鲁大学的科研人员13日发表公报说，他们研发的这种仪器可以从病人的血液中找到前列腺癌、乳腺癌和其他癌症的生物标记，与传统检测方法相比，其检测结果更加准确，而且成本不高。生物标记是监测及追踪癌症发展的重要工具。 　　研究报告的撰稿人、参与研究的马克里德介绍说，这种仪器操作方便，医生只需从病人手指上取一点血，便可很快完成检测，整个过程只需20分钟。 　　他说，由于血液的成分复杂，为找到能监测癌症的生物标记，研究人员使用了一个类似过滤器的装置，使这种纳米传感器能直接从血液中过滤出所需检测的物质，其精度相当于从一个巨大的游泳池中找到一颗盐粒。 　　研究人员认为，虽然这种仪器目前还不能马上投入实际应用，但在进一步对其完善的基础上可以制造出更简便快捷的癌症诊断仪器。 　　这份研究报告已刊登在英国《自然纳米技术》杂志网络版上。

随着科技的进步，传感器和光学元件都将趋于小型化和集成化。有机低维纳米材料由于其独特的结构和新颖的物理、化学性质，在生物传感、纳米光子学领域中展现出广阔的应用前景。近日，据国际知名期刊《Advanced Materials》报道，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室利用高比表面积的一维纳米材料，制备出一种更加灵敏的电化学发光纳米生物传感器。该项研究也为低维纳米材料制备生物传感器提供了重要的理论和实验依据。 　　从细菌到人，所有生物都在使用&ldquo 生物分子开关&rdquo 来监测环境。此类&ldquo 开关&rdquo ，即由RNA或蛋白制成、可改变形状的分子。这些&ldquo 分子开关&rdquo 的诱人之处在于：它们很小，足以在细胞内&ldquo 办公&rdquo ，而且非常有针对性，足以应付非常复杂的环境。受到这些天然&ldquo 开关&rdquo 的启发，纳米生物传感器应运而生。 　　据中科院相关人员介绍，生物传感器是用固定化的生物体成分，如酶、抗原、抗体、激素等，或者是生物体本身的细胞、细胞器、组织等作为传感元件制成的传感器。按所用分子识别元件的不同，生物传感器可分为酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等 按信号转换元件的不同可分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等。其中，电化学生物传感器由于具有体积小、分辨率高、响应时间短、所需样品少、对活细胞损伤小等特点，广泛应用于医药工业、食品检测和环境保护等领域。 　　如今，纳米技术的介入更是为电化学生物传感器的发展提供了新的活力。纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，使得其表现出奇异的化学、物理性质。例如常见的碳纳米材料，特别是碳纳米管、石墨烯等，就表现出优良的力学性能、导电性能、表面性能及独特的电化学性质。此前，研究人员就曾用琼脂糖将葡萄糖氧化酶和连接了二茂铁的单壁碳纳米管固定在玻碳电极表面，实现了对葡萄糖的快速灵敏检测。碳纳米管的引入还能够显著提高电化学敏感膜中电活性物质的氧化还原可逆性，同时消除了溶解氧对测定的干扰。纳米材料应用于电化学生物传感器领域后，不仅提高了传感器的检测性能，而且提升了传感器的化学和物理性质以及它对生物分子或细胞的检测灵敏度，检测时间也得以缩短，与此同时还实现了高通量的实时分析检测。 　　随着纳米技术和生物传感器交叉融合的发展，越来越多的新型纳米生物传感器涌现出来，如量子点、DNA、寡核苷配体等纳米生物传感器。未来纳米生物传感器的发展方向应该是集成多功能、便携式、一次性的快速检测分析机器，它可以广泛用于食品、环境、战场、人体疾病等领域的快速检测。例如，食品和饮料中病原体或者农药残留成分的快速灵敏检测 环境中污染气体或者污染金属离子等远程检测和控制 人体血液成分和病原体的快速实时检测，以及战场生化武器和爆炸物的快速检测。 　　但是与此同时，新一代纳米生物传感器同样面临诸多挑战，如更高灵敏度、特异性、生物相容性、集成多种技术、检测方法简化、制备工艺、批量化生产、成本效益等。对此，这一生物传感器的研发课题组专家表示，分子自组装加工工艺简单可控，可以实现快速复制，而且成本较低，对生物传感器的发展有很重要的促进作用，有利于高灵敏度、低成本、一次性纳米生物传感器的发展。而生物分子自组装技术更值得关注，它具有天然的生物兼容性、优异的结合性能，或将成为生物传感器发展的另一个全新领域。