生物纳米技术

现在的纳米技术能够在微观纳米尺度构建特定的新型纳米材料。这些纳米材料具备独特的物理化学性质。而将纳米技术应用于植物研究与农业生产并由此发展出的新技术phytonanotechnology，甚至有潜力改变传统的农业生产体系。比如控制农业化学品的释放（包括肥料、杀虫剂和除草剂）；靶向释放生物分子（包括核苷酸、蛋白质和催化剂）；或者从外部改变植物的生长微环境。同时还需要另一种技术，来评估这些纳米新材料对植物的效用或损伤。FluorCam叶绿素荧光成像技术无疑是最佳的选项之一。植物学家、农学家与材料学家合作，已经利用这两项技术开展了大量的工作。本文简单介绍其中一些杰出的研究。

纳米技术是21世纪最为活跃的研究领域之一。目前，对纳米的研究主要停留在对纳米材料制造方法的探索和纳米材料物性的表征水平上，其中超临界流体技术成功地被应用于纳米颗粒的制备尤为引人关注。

在过去数十年里，人们的气候保护意识有所提高，生物纳米技术也取得了重大进展。因此，考虑到迫切的可持续性需求，木基纳米材料已在能源、生物医学、建筑等众多领域得到应用，或作为石油基聚合物的替代品[1]。尽管如此，更详细地了解植物细胞壁的纳米尺度结构将极大地提高这些材料的性能[2]。

Oaku团队致力于通过纳米技术，特别是通过珠磨法制备了5％MXD纳米颗粒制剂（MXD-NPs）。该配方既具有MXD纳米颗粒的分散性，又通过使用靶向毛囊的纳米颗粒来增强毛发生长效果，从而解决MXD治疗AGA中的疗效和安全性之间的平衡问题。

随着纳米颗粒兴趣的增加，各种测试方法正被应用。采用单颗粒模式电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS）分析金属纳米粒子成为最有前途的技术之一。由于其高灵敏度、易用性和分析速度快等特点，ICP-MS是一种理想的技术，用于检测纳米颗粒的特性：无机成分、浓度、尺寸大小、粒度分布和聚集等。ICP-MS分析挑战之一为干扰导致错误的分析结果。然而，这并非是一个问题，因为迄今为止大多数SP-ICP-MS应用均没有涉及到基体干扰或常规光谱干扰问题。例如，金和银纳米粒子在工业中应用较广，未受到常规干扰。另外，大多数纳米颗粒存在简单基体中，该基体几乎不产生干扰。随着纳米技术领域的拓展，分析需求增加，尤其是需要测定纳米颗粒中受干扰的元素，如扩展为其它受干扰的金属纳米粒子，如钛，铬，锌或硅。例如，由于零价铁纳米（ZVI）颗粒具有独特的化学特性和相对大的比表面积，使之更广泛应用于环境修复项目中。由于他们独特的性质，ZVI纳米粒子具有以下作用：去除有机溶剂中氯，转化肥料中有害化合物，降解杀虫剂和固定金属。然而，为监测ZVI颗粒，铁需被测定，因为存在基于等离子体产生的信号ArO+对同样质量数（56）铁的最高丰度同位素（56Fe+丰度91.72%）形成严重干扰。消除这种干扰的最有效方式是采用氨气作为反应气的反应模式ICP-MS。至今为止，已有的大多数SP-ICP-MS报道聚焦于无干扰的纳米粒子，而这种反应模式SP-ICP-MS还未被广泛使用。本工作将专注于证明在反应模式SP-ICP-MS下，NexION通用池技术应用于测定纳米粒子。

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纳米技术的发展将对各个行业领域产生重要影响。由于纳米颗粒 (NP) 的理化性质较为新颖，它们的许多环境归宿和毒理学性质仍然不为人知。因此，人们对一种能够快速、准确而灵敏地完成各种类型样品中纳米颗粒表征与定量的技术的需求也日益增长。ICP-MS 技术中称作单颗粒 ICP-MS (sp-ICP-MS) 的方法可用来测定单个纳米颗粒。该方法在一次快速分析中可同时测定纳米颗粒的粒径、粒径分布、元素组成和计数浓度。我们对 ICP-MS 硬件和软件的最新升级进一步改善了这一技术。安捷伦针对 ICP-MS MassHunter 软件开发出一种专用的单纳米颗粒应用模块 (G5714A)，可简化使用 Agilent 7900 ICP-MS 进行 sp-ICP-MS 分析的过程。7900 ICP-MS 系统使用短驻留时间（1 ms 以下）和快速时间分辨分析 (TRA) 模式，能够在快至 100 ?s 的采样速率下完成单元素采集，且无需稳定时间。该方法在单颗粒信号脉冲期间可进行多次测定，显著降低了相邻颗粒信号重叠的风险。该方法的另一优势在于可使用较低的样品稀释比例和更短的样品采集时间。sp-ICP-MS 分析产生的海量数据可由单纳米颗粒应用模块管理并处理。本文利用金 (Au) 和银 (Ag) 纳米颗粒参比标样对配备单纳米颗粒应用模块的 Agilent 7900 ICP-MS 性能进行了评估。

纳米技术的发展将对各个行业领域产生重要影响。由于纳米颗粒 (NP) 的理化性 质较为新颖，它们的许多环境归宿和毒理学性质仍然不为人知。因此，人们对一 种能够快速、准确而灵敏地完成各种类型样品中纳米颗粒表征与定量的技术的需 求也日益增长。ICP-MS 技术中称作单颗粒 ICP-MS (sp-ICP-MS) 的方法可用来 测定单个纳米颗粒。该方法在一次快速分析中可同时测定纳米颗粒的粒径、粒径 分布、元素组成和计数浓度 [1-3]。我们对 ICP-MS 硬件和软件的最新升级进一 步改善了这一技术。 安捷伦针对 ICP-MS MassHunter 软件开发出一种专用的单纳米颗粒应用模 块 (G5714A)，可简化使用 Agilent 7900 ICP-MS 进行 sp-ICP-MS 分析的过程。 7900 ICP-MS 系统使用短驻留时间（1 ms 以下）和快速时间分辨分析 (TRA) 模式，能够在快至 100 μs 的采样速率下完成单元素采集，且 无需稳定时间。该方法在单颗粒信号脉冲期间可进行多次 测定，显著降低了相邻颗粒信号重叠的风险。该方法的另 一优势在于可使用较低的样品稀释比例和更短的样品采集时 间。sp-ICP-MS 分析产生的海量数据可由单纳米颗粒应用 模块管理并处理 [4]。 本文利用金 (Au) 和银 (Ag) 纳米颗粒参比标样对配备单纳 米颗粒应用模块的 Agilent 7900 ICP-MS 性能进行了评估。

纳米技术及其潜在应用在临床研究中的快速发展，引起了纳米粒子（NPs）对人类健康方面负面影响的顾虑。小尺寸的纳米粒子由于其单位体积里具有更大的表面积而意味着具有增强的反应性。在这种属性可以加强预期效果的同时，也有引入新的、未知的有害的影响的可能性。两种金属纳米粒子--金和银粒子，金粒子由于其具有高化学稳定性、易于控制颗粒大小和实现表面功能化被广泛应用于研究，银粒子具有抗菌效果经常被用于伤口灭菌、医学部件和假体涂层，以及商品化的纺织品、化妆品和日用商品2。由此，越来越多的银纳米粒子将经过绷带或医疗部件被引入开放性创口，直至迁移进入血液循环系统。近期的论文已经开始考虑纳米粒子被暴露性接触的器官直接吸收，并经由血液系统至第二级器官，例如中枢神经系统，可能影响到胚胎神经前驱细胞的生长特性3。因此，科研人员需要检测和测量血中纳米粒子的分析方法。本文研究了单粒子ICP-MS(SP-ICP-MS)测定血中金和银纳米粒子的分析能力。

自原子力显微镜发明以来，原子力显微镜通过在纳米尺度上提供精确、可靠、无损的成像，在材料科学和元件工程中产生了革命性的影响。原子力显微镜被广泛用于纳米技术应用当中，像生物医学可植入驱动器、电池超薄阴极材料、光电探测器和存储器和逻辑电路开关。随着元件尺寸的不断缩小，材料的局部特性测量方式方法在提供精确的纳米尺度测量方面已经变得更加有效。局部的机械性能如粘附性和弹性模量是决定这些元件的可靠性和所含性能的关键参数。现有的原子力显微镜是基于纳米机械方法被引入测量机械性能，例如包括力体积谱和纳米压痕。 然而，其中一些技术相当耗时间，有些则具有破坏性，不能满足某些特定应用的高产量监测。 图1展示了Park Systems开发的原子力显微镜PinPoint纳米机械模式。Park Systems专利的PINPOINT技术比传统的力体积谱技术至少快两个数量级，这可以使用户在短时间内能够同时获取材料的定量力学特性和高分辨率形貌图。在操作过程中，探针针尖以接近-缩回的方式移动，确保两者间不会形成摩擦，消除了探针和样品间的持续接触所产生的侧向力，保持了针尖和样品间的良好状态，进而理想的测量软性或硬性样品，如硬盘和生物样品。在图像中的每一点获取力-距离曲线，用于计算被测样品的机械特性。在数据收集期间，XY 扫描器停止，并控制接触时间以给扫描器足够时间去获取精确和准确的数据。在本实验中，成功地定量了具有不同模量范围的4种不同材料。各试验所得结果均接近所测材料的标称值，证明了PinPoint模式在力学特性的定量方面所具备的优越性。此外，它又同时获得了高分辨率图像，显示了样品的表面特征。

本文次以自然纳米结构（贝壳和骨质中的矿物质颗粒）的化学鉴定，证明通过红外近场显微镜技术能够解决以上问题。 纳米傅立叶红外光谱(nano-FTIR)是通过将傅立叶变换红外光谱技术(FTIR) 与散射式扫描近场光学显微技术（s-SNOM）结合获得的。对紫贻贝贝壳横截面抛光处理后，通过Nano-FTIR可以重复的观察到生物钙质微晶体的声子共振，以及生物文石质上明显不同的光谱特征。更重要的是，本研究次在紫贻贝贝壳中发现了尺寸为20nm左右、稀疏分布的纳米颗粒，其显著不同的光谱特征表明这些纳米颗粒为磷化物晶体。对人类牙齿界面的研究观察到了多组分磷酸盐的红外吸收峰。这些光谱在牙本质小管附近有明显的特征变换，证明了磷灰石纳米晶体的化学与结构的变化。红外光谱峰的强弱对应矿物质浓度变化，这点通过电镜得到印证。Nano-FTIR对结构的畸变反应敏感，因此非常适用于对生物矿物质形成和老化的研究。总体来说nano-FTIR适用于从微纳加工到临床骨科研究等多种学科中涉及复合材料的分析和鉴定工作。

大麻油和大麻分离物具有较差的水溶性，这会降低其生物利用度，并导致口服或局部给药后治疗作用延迟。然而，当以纳米乳剂的形式消费时，它们提供了极高的生物利用度和治疗效果，并被人体迅速和完全吸收。CBD American Shaman与ISM合作，开发一种稳定、水溶性、全天然纳米乳液的配方和生产工艺，该纳米乳液由CBD和富含萜烯的大麻油制成.

许多具有生物活性的化合物（如药物和保健品）的水溶性较差，这使得它们向血液中的传递变得复杂，并降低了相关的生物利用度。这些物质自上而下的纳米化（粒径减小到纳米范围）增加了它们的水溶出速率和溶解度，从而提高了生物利用度，加速了作用的开始，并降低了有害副作用的可能性

NanoTest 纳米力学测试系统的液体池模块能对生物材料、组织、细胞器、细胞层、软骨、静电支架、牙釉质等在液体环境中进行力学性能表征，不仅为生物材料以及组织研究人员和工程师提供完美的解决方案，也是组织工程和再生医学的研究者衡量他们感兴趣材料刚度的良好选择。

在医药领域中，通过化学合成方法来制备活性药物是药物研发的最常用方法。但通常这些合成药物大约有60%存在溶解性和低生物利用度问题而限制了药物的使用。如抗精神病药物Aripiprazole（阿立哌唑纳）是一种弱碱性物质，药效好，但为pH依赖性溶解，一般口服制剂难以发挥疗效。本研究采用纳米沉降/酸碱中和均质法制备aripiprazole纳米悬浮液，通过B90纳米喷雾干燥技术制备纳米颗粒，提高了aripiprazole药物的溶出度和口服生物利用度。纳米微粒极大的增加了药物的溶解性能，采用B90制备的纳米颗粒粒径分布均一，多分散指数（polydispersion index）值为0.25，平均粒径为357nm

本文在生产条件下采用冲入法制备改性纳米SiC粉体强化奥氏体不锈钢材料，研究了纳米SiC粉体对不锈钢的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响及其作用机理。试验用的纳米SiC粉体预先经过表面改性处理，粒径为20－80nm。在细化晶粒方面，其作用机理与孕育剂相类似，但与常规孕育剂不同的是，该纳米SiC粉体与飞速发展的纳米技术相结合，相同质量的改性纳米SiC粉体，能够提供更多的结晶核心，从而以微量的纳米SiC粉体便能明显地细化铸造不锈钢的组织，提高其性能。对自然冷却后得到的不同纳米SiC粉体含量的不锈钢试样进行固溶处理。采用金相检验、布氏硬度检测、拉伸试验、冲击试验、化学浸泡试验、电化学分析等方法检测了不锈钢的晶粒组织、力学性能和耐腐蚀性能，并进一步讨论了不同纳米SiC粉体加入量对不锈钢的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。研究结果表明：经改性纳米SiC粉体强化处理后的不锈钢组织明显细化，力学性能、耐点蚀性能和耐晶间腐蚀性能均得到有效提高,当纳米SiC粉体加入量为0.1%时，不锈钢的延伸率和断面收缩率分别提高了10.69%和12.30%，硬度、抗拉强度和冲击韧性分别提高了6.33%、4.70%和19.97%，点蚀速率和晶间腐蚀速率分别降低了16.05%和42.39%；断口分析结果表明：经强韧化处理后，不锈钢的断裂方式为典型的韧性断裂；极化曲线表明：当纳米SiC粉体含量为0.1%时，不锈钢的电极电位提高了3倍；能谱分析结果表明，经强化处理后，不锈钢的铬成分偏析减轻，有效改善了晶界等易发生点蚀和晶间腐蚀部位的贫铬现象。该纳米粉体强韧化技术水平先进，设备工艺简单，操作方便，附加值高，能有效提高不锈钢的综合性能，降低能源消耗，可在铸件的生产中广泛应用，并能实现绿色生产和可持续发展。

增材制造的方法，如纳米打印可以大大简化高比表面积的纳米多孔薄膜的制备工艺。这种薄膜材料的应用很多，包括电催化、化学、光学或生物传感以及电池和微电子产品制造等。因此，VSParticle 提出了一种基于气溶胶的直写方法。VSP-P1 纳米印刷沉积系统能够实现具有独特性能的无机纳米结构材料的打印直写。

有一系列的分析技术都可以用来测量纳米颗粒的粒径。下面我们列出了六种方法，它们都可以提供总体层面(E)或者单个纳米颗粒层面(SP)的信息:1. 动态光散射(E)2. 圆盘离心(E)3. 纳米粒子追踪分析(SP)4. 可调谐电阻脉冲传感（SP）5. 原子力显微镜(SP)

碳纳米管以其独特的结构和优异的性能，在纳米、生物、能源、催化、电子材料等领域有很大的应用潜力。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来；目前碳纳米管的合成和应用已经成为材料科学研究的前沿热点。然而，由于其分散性以及与基体材料的相容性问题制约着碳纳米管材料的发展；为解决这两个问题，很多科研工作者致力于碳纳米管表面改性的研究，以提升其分散性和相容性。XPS作为一种表面分析技术，由于其表面敏感性，这就使XPS成为碳纳米管研究过程中一种必不可少的研究手段。本文通过ESCALAB Xi+对改性前后的碳纳米管进行检测分析，探索不同改性工艺获得的改性碳纳米管的结构与组成信息，文章中将详细介绍如何利用XPS准确的获得材料表面组成和化学态信息。

纳米抗体具有分子小、水溶性好、亲和性和稳定性高、特异性强、易于表达生产且能进一步修饰等优点，在多个领域内都有极大的应用前景。但不同表面特性的纳米粒子与蛋白质之间的相互作用的亲和力等指标，仍然缺乏相关研究。MST 技术是通过激光在溶液中产生精确而短暂的温度变化从而检测配体结合引起的荧光强度变化，结合检测不受由配体结合引起的粒径和分子量变化限制。对于纳米颗粒与蛋白间的亲和力检测也能轻松应对！

将氧化铁纳米粒子与银纳米粒子、金纳米粒子、银磁铁矿和金磁铁矿分别通过内吞作用引入到成纤维细胞中，形成多功能复合纳米粒子。含有无毒纳米粒子的细胞在外部磁场中是可置换的，可以在微流控通道中进行操作。在表面增强拉曼散射(SERS)映射、激光消融电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微研磨和低温软x射线断层扫描(cryo soft- xrt)的基础上，得到了内体系统中复合纳米结构的分布。完整的玻璃化细胞冷冻软x光检查显示复合纳米粒子包裹体形成内聚体。纳米粒子提供了内质网环境中表面生物分子组成的SERS信号。SERS数据表明，纳米粒子在内质粒和溶酶体的恶劣环境中具有较高的稳定性和等离子体性质。该光谱指向银磁铁矿和金磁铁矿纳米结构表面的分子组成，与其他复合结构非常相似，但不同于研究细胞内纯银和金SERS纳米组成所得到的结构。由LA-ICP-MS数据可知，磁铁矿复合材料的吸附效率大约是纯金、银纳米颗粒的2 - 3倍。

M.Eisele等人结合Neaspec公司的散射式近场光学成像技术（NeaSNOM)与超快太赫兹光源研究了光致激发的单根砷化铟纳米线表面的受到时间影响的介电函数性质。该实验的太赫兹光谱同时达到了10纳米的空间分辨率与10飞秒的时间分辨率。纳米线随着泵浦延迟与电光采样延迟的电场强度被具体表征。实验结果可以与德鲁特模型模拟结果合理吻合。因此，作者揭示了纳米线中耗尽层的超快（小于50飞秒）形成机制。作者预见这种纳米超快傅里叶变换太赫兹光谱方法可以能够应用于物理、化学和生物变化过程中的超快机制的研究。

培安公司版权所有 未经许可 不得复制 纳米科学研究已经发展多年了, 目前仍然是较新的科技领域. 随着该领域的不断发展, 纳米材料应用非常广泛，其中包括显示装置，电伏装置，固态照明及生物医学方面的应用。在纳米材料的合成过程中，其中一个难题就是控制晶体生长的热动力学参数，关键就在于把握好”成核理论”。现在研究者可以透过微波能量的应用，溶剂和反应物的选择，从原子水平控制结晶成长过程。 微波能量可以均匀的把热能分布在分子上，更重要的是，微波可以迅速的对反应物加热。 因为化学反应的热量控制会直接影响到结晶成长，所以微波的”瞬时加热”及”瞬时停止”特性使研究员能够更直接地掌握结晶的成长速度。因为微波本身的特性，利用微波能量合成纳米材料是非常有效的方法。

纳米铜的制备方法多种多样，随着科技的发展，不断有更多制备成本进一步降低、质量进一步提高的方法衍生。有必要对纳米铜的制备过程进行监测，来衡量制备方法的优劣性，比如使用低场核磁、动态光散射、红外光谱、X射线、电镜扫描的方法来测量纳米铜颗粒的形状、直径、流动性等物性参数以及制备过程的动态监测。其中低场核磁共振技术弥补了其他各类测试方法的不足，低场核磁共振技术对样品的测试前处理要求简单、测试速度快、可以定量定性的完成对纳米铜制备过程各个阶段的表征。

微纳米气泡的出现及其不同于普通气泡的特点，使其在水处理等领域显现出优良的技术优势和应用前景,介绍了微纳米气泡以及其比表面积大、停留时间长、自身增压溶解、界面电位高、产生自由基、强化传质效率等特点，论述了微纳米气泡在水体增氧、气浮工艺、强化臭氧化、增强生物活性等环境污染控制领域的应用研究。引 言微米气泡(microbubble)通常是指存在于水中直径为10～50μ m的微小气泡，直径小于200nm的超微小气泡称为纳米气泡(nanobubble)，介于微米气泡和纳米气泡之间的气泡称为微纳米气泡(micro-nano bubble)，与传统大气泡(coarse bubble，直径50mm)和小气泡(fine bubble，直径5mm)相比，微纳米气泡直径小，其传质特性和界面性质均显著不同于传统大气泡。

是德科技纳米压痕测试的主要优点是将载荷控制在纳牛量级，同时压入深度控制在纳米量级，且样品表面的定位能力也可以被精确控制在几十纳米到亚微米量级，所有这些因素决定了该设备非常适合钢铁材料中各种相组织的力学性能测量。

近日，天津大学杨永奎老师课题组在SCI一区期刊Bioresource Technology上发表论文。文章报道了环丙沙星（Cip），富勒烯（C60），ZnO纳米粒子单独或共同对厌氧消化污泥的作用，深入研究了对厌氧消化污泥产甲烷活性、新陈代谢、微生物群落的影响。

在化妆品配方研发上，为让产品发挥效果,功效添加剂粒子纳米化是关键所在，本文将为您介绍一种“高效纳米制备技术”。

在众多类型的膜材料中，醋酸纤维素（Cellulose Acetate-CA）是最古老的材料之一，改性后的CA具有生物相容性好、脱盐性好、电位通量高、韧性好、成本相对较低等特点，使其仍然是一种非常有前景的材料。最近，混合基质膜材料（Mixed Matrix Membrane Materials-MMMS）受到高度重视，这主要归功于它们在增加机械稳定性、较低的塑化和抑制降解等方面的性能改进。纳米碳材料作为合适的填料在最终混合基质制备的膜上产生了新的先进性能。碳纳米管（CNTs），包括单壁和多壁SWCNTs和MWCNT碳纳米管、氧化石墨烯和石墨烯纳米板结构（GO，GNPS）目前处于膜技术用填料的第一线，可提高最终膜材料的各项物理化学性能。本论文使用高纯度碳纳米管、醋酸纤维素和二丙酮醇制备了混合基质膜，并研究了分散方法（主要是超声和转子-定子系统）对混合基质稳定性的影响，以及最终膜结构特性的影响。

用SP-ICP-MS分析ENPs水系样品中组成的分析是十分便捷的，样品处理只需稀释即可。然而,分析生物组织中的ENPs是更加困难,需要分析前进行消化处理。传统消化过程是使用强酸溶解释放出组织所需的元素。然而,这种类型的消化方式与ENP分析不相容,ENPs提取物可能会溶解。相反,另一种方法是使用强碱或酶类来消化组织,理想情况下不会改变ENPs。医学界最初开发这些非传统的抽取,分析人工关节磨损颗粒分析。这些提取已经应用于分析ENPs的一次尝试。一种ENP的提取方法是使用氢氧化四甲铵 (TMAH)进行化学消化。一种ENP的提取方法是使用氢氧化四甲氨（TMAH）进行化学消化。TMAH提取方法在粒子数量和总质量方面比组织消化使用声波超声法的回收率高,是一种很先进的技术在生物样品纳米材料分析方面。此实验是利用此提取方法并使用珀金埃尔默SP-ICP-MS NexION® 350Q进行分析。