生物医学纳米技术汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇生物医学纳米技术范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

纳米生物医学技术是一门非常典型的多领域交叉学科，生物医学、材料、化学和物理等学科的内容都包含在内，因此对人才培养的要求自然也非常高[5]。个人认为，应该将教学目标设计为培养学生具备相关领域多元化的知识结构，富有创新精神与思维模式，在纳米医学生物技术的某一或某几方面具有相当的专业实践技能与经验，能够将纳米生物医学的知识和技术应用于实际的科学研究与实际技术产业化之中,对纳米生物医学技术的发展方向和某一领域的当前产业情况主要发展趋势有所体悟，具有技术研究与项目管理实施的基本专业素养和技能。

2实施纳米生物医学技术教学的主要理念

纳米生物医学技术作为一门多领域交叉的新兴学科。作为一门非常强调实践与实用性的应用型技术学科，在纳米生物医学技术的教育教学过程中，我们必须坚持将理论教学与实践教学很好地结合在一起，通过把理论知识教学与课程实验教学、专业科研活动和产业企业课外实践活动整合成一个综合教学体系才能够真正培养学生的学习素质、自主发现、思考和解决实际问题的能力。因此，纳米生物医学技术的教学内容、方法、教学主体和教学对象等基本要素必需共同有机的地结合在一起，协同服务于学科教学目标,以合理的安排与布局，相互相同综合成一个有效的教育教学整体过程。我们应该充分注重激发与引导学生学习与创新的主动性与积极性，立足于提高学生的综合素质，不能像过去只是进行知识的单向传授，因此忽略了培养学生自主学习与思考、解决问题的能力,建立一种双向沟通、激励引导、教学相长的良性循环机制。在这种机制下，学生成为教学活动的主体，被动的接受知识变为主动的学习探索，教学过程也不再是枯燥、单调的知识传递,而是师生双方之间在智慧、思想与感情上的沟通分享。而且，教学模式应注意技巧设计，创造设计一个问题情境，通过好的提问与启发引导学生提出和发现问题，然后就该问题从不同的多个角度来解析与研究，并且进行持续的提问与思考，逐步分析挖掘该问题发生的根本性缘由，同时鼓励学生多角度多层次的寻找答案，通过答案的适度不固定性引导学生的思维发散开来,从而让学生主动学习和分析处理问题的习惯与素质得到良好的培养[6]。

3纳米生物医学技术教学课程体系的设计

纳米生物医学技术课程设置上要考虑多元化。作为一门多领域交叉融合的新兴学科，不是几个学科领域知识的单纯组合,而是将相关的学科都以一种非常紧密、多元化、多层次的联系在一起形成一个整体的。因此在课程设计的时候，教育者必须要充分认识到并理解透彻这些交叉学科之间的内部联系和知识理论结构，并依据这种联系与结构在多个学科的藕合点基础，设计出具有纳米医学生物专业特色的理论课程体系。这时候，对学科知识的划分上也不宜再过于详细，而应更注重该专业的理论特点，让学生的知识背景建立在宽厚扎实的大专业平台上。纳米生物医学技术课程设置上要考虑前沿性。纳米生物医学技术作为一门新兴技术其发展是日新月异的。所以，在教学内容上，我们要注意将该学科的最新前沿研究成果整理出来，及时、适当地融入到课程教学当中，并结合纳米生物医学技术在医学诊疗领域应用的经典实例，以让学生可以更好的理解本专业的发展方向、应用方式和创新思维方法，也让教学内容更加的丰富化和实用化，进而让学生知道如何学以致用，很好地激发强烈的学习兴趣[7]。纳米生物医学技术课程设置上要考虑应用性。纳米生物医学技术作为一门应用型技术，其实验教学对于培养学生将理论知识用于实践当中，主动发现问题、分析问题和解决问题的能力起到不可忽视的作用。因此，学生在独立设计、完成实验的过程中，其专业思维、创新意识、科研素质和动手能力都能得到很好的锻炼。这就要求我们注意控制死板的验证性实验所占的比例，多设置一些具有较好综合性、可设计性和开放性的实验，课程进行过程中也更注重学生实验得出结论的过程而非实验结果[5]。

4CDIO实践教学模式在纳米生物医学技术教学过程中的应用

CDIO实践教学模式是近年出现的一种全新的实践教育模式。CDIO的主要内涵是将构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)与运用(Operate)共同组成一个系统的实践教育方法体系[8]。该方法体系模拟了应用技术从研发到运行的完整流程，能充分培养学生运用主动性和综合性的实践方式来学习与运用学到的专业知识，进而提高学生的综合实践能力，非常适用于纳米生物医学技术教育教学体系。因此，我们应当将这套综合性和操作性都强的CDIO教学模式融入到整个教学活动中，把每个实践能力点的培养都具体落实到实践教学活动中，并且能够很好的与科研活动参与、行业企业实习等课程外实践活动结合在一起，为学生提供一种深度的“学以致用”的宝贵经历和体验，这不仅可以更好地实现学生创新实践能力的培养，还对其人际交往能力和专业思维能力都能提供有益的帮助。

5结语

纳米生物医学技术近年来的发展十分迅猛，同时具有鲜明的交叉与复合特性，能助力整体医学诊疗水平的提高，对人民健康水平的提升起到巨大推进作用。因此如何培养适应专业发展和产业需求的纳米生物医学技术专业人才，是医学院校相关专业高等教育目前所面临的核心问题。通过以上积极教育教学方面的研究探索，以及在后续的教学实践中不断完善与优化，我们若能据此更好地培养出纳米生物医学技术专业的研究与应用兼顾的综合性专业人才，将能发挥更大的教学效果和教育意义，促进人才培养质量和提高和纳米生物技术的更大发展。

作者:刘斯佳 孙健 凌敏 单位:广西医科大学 广西医科大学

参考文献：

[4]顾宁．纳米技术在生物医药学发展中的应用[J]．AdvancedMaterialsIndustry，2002(12)：67-71．

[5]胡建华，张阳德等．促进我国纳米生物医学高端创新人才培养的对策[J]．中国现代医学杂志，2008，18(20)：3070-3072．

篇（2）

随着科技的进步，纳米技术在生物医药和科学技术等领域的应用较为广泛。尤其是生物医药领域，对于临床医学和基础医学的发展起到了积极的推动作用。虽然在不少科学家和医学研究家们对纳米技术进行了详细的研究，并将其运用于生物医学领域，取得了不错的成效。但是对于纳米技术的研究还不够深入，相较于发达国家而言，我国的纳米医学技术还处于发展的初级阶段。需要对纳米医学技术在今后发展中面临的机遇和挑战进行分析。

一、纳米技术在生物医药领域的应用

（一）纳米生物学

纳米生物学是以纳米作为尺度，其研究内容主要包括：其一，细胞器结构、细胞器功能。比如细胞核和线粒体内部结构和功能分析。其二，交换细胞信息，包括生物体的物质、细胞能量信息等。其三，针对生物反应问题，对其反应机理问题进行研究和分析。比如有关于生物复制和生物调控的机理分析。其四，发展分子工程。包括纳米生物分子机器人和信息处理系统等。将纳米显微术引入生物医药领域，可以为生物学家研究进行研究提供技术支撑。比如ScanningProbeMicro-scopes,简称SPMs，中文简称扫描探针显微镜，这是一种新型的纳米生物技术，标志着显微技术和纳米技术的发展。除此之外，扫描显微镜(STM)的内部结构较小、不复杂，因此操作流程较为简单，生物学家可以借助扫描显微镜展开原子级分辨探究，从而提高生物细胞观测能力和分辨能力。仔细观察原子级的内部结构对于进一步探索和研究生物原子微观知识具有推动作用。在自然条件下，利用扫描显微镜可以对生物的蛋白质、多糖等分子展开直接观察。借助STM弹道电子发射电镜可以对单个原子进行操作，这是一种典型的人工改变单个生物结构和分子结构的行为方式。这种方式可以实现治疗疾病这一超前设想。

（二）生物医学工程

将纳米技术引入生物医药领域，可以帮助传统医生解决复杂的难题。比如纳米机器人和生物传感器。纳米机器人简称分子机器人，是酶和纳米齿轮的结合体，将其引入生物科学领域，能够充当微型医生一角，为医生解决以前的疑难杂症问题。这种纳米机器人不仅可以直接注入血液，还可以成为一种传输身体健康与否的工具。一方面，血液在传输过程中能够判断分子机器人的健康状况，机器人能够获得能量，达到疏通血管血栓的目的。另一方面，医生通过外界信号编制好的程序能够探知和杀死人身体中的癌细胞，从而全面系统地监视身体构造和疾病情况。这种先进医学工程能够为现代医学的发展打下坚实的基础。除此之外，利用纳米技术还可以进行器官的修复工作，比如对修复的器官进行整容手术或者基因配置，从而将错误或者不符合的基因去除，引入正确的染色体装置，进而保障机体的健康运作。

（三）纳米治疗技术

将纳米技术引入生物医药领域是一场全新的革命运动，能够在日后的临床治疗方面起到一定的积极作用。比如德国柏林“沙里特”临床医院，早先就有过利用纳米技术治疗癌症的成功案例。研究人员将氧化钠纳米微粒注入鼠类的肿瘤里，然后将他们放置在磁场中。由于受磁场的影响，患有肿瘤的鼠类的温度会随着纳米微粒升温而增加。实践表明，纳米微粒在可变磁场中的温度能够上升到46℃。这样的高温足够将癌细胞杀死。肿瘤附近的机体组织是健康的，没有受损坏，因此纳米微粒不会烧毁这些健康组织，健康组织的温度也不会受到伤害，这就需要研究人员将目光转移到人体试验中，实现消除人体癌症的目的。

二、纳米技术在生物医学领域中应用的展望

随着社会经济的不断发展以及科学技术的不断进步，纳米技术和生物医学之间的联系不断加强，两者的有机结合不仅能够改善生物医学技术的不足，还可以促进生物医学的进一步发展，为更多的临床实验奠定基础。

（一）生物检测诊断材料的应用

不可否认，将纳米材料与生物诊断技术进行有效融合，能够提高医学检测技术水平。实践证明。两者之间的配合还需要结合生物医学工程和先进医疗器材，医学工程是促进纳米技术与生物医学互相融合的基础，对生物医学工程进行深入研究和分析，能在一定程度上催生新医疗器材的出现。如此一来，机械设备的使用用途和功能将会得到不断扩大，这在很大程度上取决于纳米材料的功能。由此可见，将纳米材料合理运用于生物医疗诊断中，势必会进一步催生一大批更为先进的医疗诊断器材。

（二）纳米技术植入人体器官

利用先进的纳米材料可以制成性能优良的人造器官和人工血液等。将这些器官和血液植入人体，能够帮助人类远离疾病，免遭疾病的伤害。比如将传感器和基因技术进行有机结合，能够将微利器官（比如听觉和视觉上遭到损害的机体）直接植入体内，从而帮助他们恢复视觉和听觉，从而达到正常人的状态。

三、纳米医药技术在发展中面临的机遇和挑战

就机遇而言，我国是首位将纳米晶体合成碳纳米管的国家，这个碳纳米管的长度属于世界最长，其性能良好。在医药学研究方面，我国科学家们利用纳米技术研制出了一批具有抗菌效果的医疗器材和设备，并为现代医疗技术的发展提供了先进的理论和技术支撑。在纳米药物载体的研究方面，我国已有有关于“动物体内”应用的报道。这已标志着我国纳米医疗技术进入了世界领先地位。就挑战而言，与发达国家相比，我国的纳米技术还不够成熟，还需要进一步加强对纳米材料、纳米传感器等方面的研究，以此作为进一步推动我国生物医药科技进步的基础。

四、结语

纳米医药技术对于进一步推动我国临床医学和基础医学的发展具有积极的影响。因此国家相关部门以及科研成员应该以积极主动的态度投入到生物医药纳米技术领域，进一步推动我国生物医药科技的进步。

参考文献：

[1]董大敏.纳米技术与社会发展意义的辩证思考[J].商业经济,2011,23:27-28+32.

篇（3）

前言

为了保障人类的健康和提高人们的生活质量，生物医学诊断和治疗学科自创立开始便成为了人类永恒的研究课题，在过去的50年里，纳米技术的发展开始逐渐对生物医学诊断和治疗领域产生影响，基于纳米技术，开发传统材料的生物医学新功能已经成为了国内外学者的研究热点[1,2]。然而，现有的金纳米材料[3,4]、碳纳米管[5]和石墨烯等[6]生物医学诊断和治疗制剂要么成本高、要么制备过程复杂，又或生物安全性缺乏保证，大大制约了生物医学诊断和治疗学科的发展。普鲁士蓝是18世纪德国人发现的一种蓝色染料，具有优良的光物理、电光学以及磁性等性能，已经在许多领域得到了广泛的应用[7-10]。普鲁士蓝制备过程简单、绿色，反应条件温和，成本低，表面容易修饰，化学结构稳定，更是一种治疗放射性中毒的临床用药[11]，是医院常规储备药物之一，已得到美国食品及药物管理局的认证[12,13]。因此，开发普鲁士蓝在生物医学诊断和治疗领域的应用将有利于解决现有诊疗制剂生物安全性得不到保证且价格昂贵等生物医学难题，具巨大的科研价值和应用价值。本文将对普鲁士蓝纳米粒子在生物医学诊断和治疗中的应用和研究进展进行综述。

1普鲁士蓝纳米粒子在生物医学诊断中的应用

1.1普鲁士蓝纳米粒子作为核磁共振造影剂

核磁共振成像（NuclearMagneticResonanceImaging，NMRI）是一种通过检测机体不同部位水质子在外加磁场作用下弛豫行为的差别进而进行成像的成像模式[14,15]。核磁共振成像能够高分辨地对物体内部结构进行成像，因此在物理化学、生物医学等方面得到了广泛的应用，而在实际的诊断过程中往往需要使用核磁共振造影剂来增强核磁共振成像效果。Shokouhimehr等人在2009年首次证明了普鲁士蓝纳米粒子可以作为一种T1核磁造影剂[12]。其文章中指出，普鲁士蓝结构中和碳原子结合的Fe2+具有较低的自旋（S=0），而和氮原子结合的Fe3+具有较高的自旋（S=5/2），从而普鲁士蓝具有能够减少体系水中氢核纵向弛豫时间（T1）的能力。实验结果表明，在500MHz（11.7T）的磁场作用下，1.7mM的普鲁士蓝纳米粒子具有明显的核磁成像效果，同时其团队还对普鲁士蓝的吞噬性和细胞毒性进行验证，实验结果表明普鲁士蓝通过胞吞作用进入细胞，不具有明显毒性，生物安全性可靠。随后Shokouhimehr等人利用普鲁士蓝纳米粒子开发出了具有T1核磁造影功能和小分子载体功能[13]双功能的纳米平台。研究人员证明，普鲁士蓝纳米粒子能将负载在其表面的一种名为德克萨斯红(TexasRedC5)的小分子成功转运至细胞内部，而普鲁士蓝纳米粒子依旧保持了其良好的T1核磁造影功能。Song等人在2013年以一种具有类沸石结构的胶状普鲁士蓝纳米粒子为纳米支架，以离子交换的方法使Gd(III)离子和叶酸分子成功嫁接到普鲁士蓝纳米粒子的表面，合成了了一种具有癌症生物靶向性的T1核磁造影剂[16]。此种核磁造影剂的T1弛豫率增高到惊人的23.9mM-1S-1，具有非常好的核磁造影功能，能以极低的浓度使小鼠体内的卵巢瘤产生清晰的核磁共振图像；而其表面的叶酸分子则保证了靶向肿瘤细胞的高效性。其课题组也对该核磁造影剂的稳定性和生物安全性进行了研究，证明该造影剂性质稳定，生物安全性较高，具有非常良好的临床应用前景。

1.2普鲁士蓝纳米粒子作为光声成像造影剂

光声成像（photoacoustictomography，PAT）是利用生物组织吸收短激光脉冲后产生的超声波效应进行声学显影的新型成像模式[17]。由于其具有高空间分辨率和无创性等优点，成为了近年来人们关注的热点，尤其是在脑结构及功能成像，乳腺癌成像和肿瘤血管检测等领域[18,19]。由于机体内源性生色团对激光固有的低吸收会导致深层组织成像的低信号效应，因此优良的光声成像造影剂是确保高质量光声成像的必要条件[20-22]。本课题组的Liang等人在2013年成功将普鲁士蓝纳米粒子开发为一种新型的光声成像造影剂[23]，其继承了普鲁士蓝本纳米粒子粒径可控、结构稳定、成本低和生物安全性高等优点，又具有非常良好的光声成像效果。实验显示，普鲁士蓝纳米粒子在765nm处具有非常明显的光声效应，在2.25MHz超声换能器的检测下，60μg/mL的普鲁士蓝纳米粒子能够成功的透过4.3cm的鸡胸肌肉进行高质量成像。课题组还对小鼠的脑部进行了对比成像，发现小鼠在注射20mg/kg的普鲁士蓝纳米粒子5分钟后光声成像效果明显增强，成像质量远远高于未注射造影剂的对照组。最后其团队还对普鲁士蓝的生物安全性进行了验证，发现成像30天后的实验组小鼠的心、肝、脾、肺和肾等组织的切片无明显损伤，再次证明了普鲁士蓝纳米粒子高生物安全性的特性。

2普鲁士蓝纳米粒子在生物医学治疗中的应用

2.1普鲁士蓝纳米粒子在药物输送系统中的应用

Wang等人在2013年以普鲁士蓝纳米粒子为载体，成功将DNA药物递送到前列腺癌细胞中，进而进行癌症的基因治疗[24]。其文章中表明普鲁士蓝纳米粒子作为基因载体具有价格低廉、制备简单、粒径可控、生物安全性高和可降解等优点，通过共价结合的方法可以在普鲁士蓝纳米载体上负载大量的DNA药物，进而通过细胞内吞将药物递送到癌症细胞中，实现癌症的基因治疗。文章中的共聚焦实验表明普鲁士蓝负载的DNA药物能够顺利进入癌症细胞并实现癌症的基因治疗，而没有载体负载的DNA药物几乎不能进入癌症细胞，达不到治疗的目的。其文章中还比较了不同载体负载DNA药物后的基因治疗效果，由于普鲁士蓝纳米载体负载量高，递送效率高，所以治疗效果远好于其他药物载体，表明了普鲁士蓝纳米粒子作为药物载体的必要性和高效性。

2.2普鲁士蓝纳米粒子在光热治疗中的应用

篇（4）

■纳米纤维■

实验室开发的纳米级纤维产品，具有比表面积大、柔性、透气性、微孔结构、重量轻、杨氏模量高以及功能性好等优点，目前已有少数成功地批量应用。如过滤器，防化学毒性织物的衬里层，组织支架（tissue scaffold）以及一些高端工程应用。一般把直径为100-500纳米的纤维视作纳米纤维。

1934年Anton Formhals发明的电子纺丝方法是今日非织造布纳米纤维电子纺丝的先驱。电子纺丝是采用高压电场的带电荷喷嘴，将聚合物溶液纺丝，溶剂蒸发干燥后形成纳米纤维网材。从严格意义上讲，纳米纤维是亚微米级纤维的非织造布网材。根据最终用途，各种聚合物，如天然，合成和生物可降解聚合物都可以应用电子纺丝方便地制成纳米纤维网材。由于Akron大学Reneker教授的著作，上世纪90年代兴起了一股纳米纤维纺丝的热潮， Doshi在田纳西州开创了纳米技术公司eSpin Technologies Inc.，用多种聚合物批量生产电子纺丝纳米纤维。

麻省理工学院（MIT）的Rutledge集团进行了电子纺丝的基础研究，决定了某种聚合物可纺制相应纤维直径的终端喷嘴口径。

■应用于军工■

除了用于过滤器材，功能性纳米纤维由于其潜在的抗御化学和生物武器的能力，在军工研究和开发中受到重视。为了保护战士免受毒物伤害并提供必要的舒适性，纳米纤维大有用武之地。纳米纤维衬料防生化军装重量轻、透气、功能广、防化性能好、可以防御有毒液体、蒸气和烟雾。

美国Natick军人中心和政府、工业、院校协作，探索纳米纤维和纳米微粒材料在防护服中的实际应用。其中有一些令人鼓舞的课题，如热塑性弹力聚氨酯的电子纺丝织物，具有良好的性能；它弹性高，无需进一步加工或处理，强度就较高。目前的试验和开发集中在功能性熔喷和电子纺丝；混入纳米级铝、钛料制成网材，再配以其它方法，将反应性化合物加到织物中，获得自去污性能。

添加有其它材料的功能性纳米纤维网材可提高其应用价值。埋有金属氧化物的纳米纤维可以催化有机磷化学武器药剂。最近，得克萨斯理工大学成功地将氧化镁（MgO）埋于聚合物纤维中，仔细地控制该过程，可以把纳米颗粒沉积于纤维表面，使其具有最大的化学反应性，提供较好的防毒功能。电子纺丝技术可以有效地用来开发蜂窝式filter-in-filter聚氨酯纳米网材。这些过滤器材由于纳米级网眼更好地捕捉颗粒，可提供过滤能力。

新加坡国立大学Ramakrishna集团和国防科技局（DSTA）协作，开发了纳米纤维防生化面罩，可以用纳米纤维网材替代活性炭来捕截空气中的毒物，他们将纳米金属材料和环糊精埋入纳米纤维来分解化学毒物。用化学武器模仿剂（simulants）“对氧磷”作初步试验取得成功。最终目标是要开发可以洗涤和耐久性的纳米纤维军服。

同时，MIT的Rutledge教授及其助手开发超级疏水性电子纺丝纳米材料织物，它受纤维表面化学性和形态特性的影响，这些拒水性纳米网材在防护服和生物医学应用方面具有宽广的最终用途。

田纳西州大学TANDEC等，在非织造布中加入纳米相Mn (VⅡ)氧化锰（M-7-0剂）作防御材料。M-7-0剂是环境友好材料，属于路易斯强酸氧化剂。据称这类非织造布布的主要优点是可以安全运输，可根据最终用途制成不同形状、灵活性好、去除化学武器药剂污物和工业毒性的材料。

■应用于生物医学■

康乃尔大学Freg教授及其助手们开发了生物可降解聚合物高比表面积和亲水性材料，可用于药物输送和杀虫剂输送的生物感受器（biosensor）。Freg称，纳米纤维的高比面积，在小体积纤维中感受器活性部位较多。

Donaldson公司在纳米纤维网材生物医学领域的应用中走在前面，从事纳米纤维业务已有20余年。1981年，其Ultra Web纳米纤维过滤器材产业化生产，并已拓展到新的应用范围，如纳米纤维细胞培养材料和阻隔烟雾服装。2002年，Donaldson又建立了一个新的小组，重点研究纳米纤维新的应用领域，并激励合作研究伙伴，合资扩大批量应用；最近开发三维细胞培养介质，模拟体内细胞外基质（ECM）。生物可降解纳米网材，由于其和细胞外基质相似，可以作组织支架（tissue scaffold）。这类支架使细胞相互紧密靠近，而成长为三维组织机构。其关键因素是机械稳定性、生物配伍性、细胞增殖能力和细胞?基质互动性。这些决定着纳米纤维在生物医学中应用。

■最新进展■

近来对纳米级纺熔纤维的兴趣巨大，Hills公司用海?岛方法已研究成功直径250纳米的匀质熔纺纤维。据其称，纤维强度可达到3克/旦，且可卷绕供下游工序进一步加工，Hills已开发出2-0.3微米级海?岛纤维的纺粘织物；亦成功地用岛?海方法制成300纳米直径的纳米管，壁厚50-100纳米，已申请专利。Hills的纳米管纤维可用于防御化学武器，药物释放，微米级过滤和微米级水力学器材（液压装置）。

日本电力公司（NEC）实验室Sumio Ijima（纯夫居岛）于1991年开发了多层碳纳米管，其特点是重量轻，强度高、电性能和耐热性好。美国Dallas得克萨斯大学（UTD）NanoTech研究所的科学家和澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）协作，在纺制多层碳质纳米管纱线技术方面有很大突破，该产品强度高、韧性好、极其柔软、导电传热，可做成“智能化”服装，储电能、防弹、调温、多孔，穿着非常舒适。

篇（5）

1、应聘者应具备以下条件之一：

a)纳米材料生物医学应用背景，具有丰富的纳米生物材料制备、体内外检测经验，特别是肿瘤诊疗相关背景

b)熟悉射频相关电磁知识，掌握射频相关研制设备调试技能

c)活体荧光成像和血管造影相关专业背景

d)磁共振成像相关背景，熟练磁共振成像仪操作，掌握磁共振成像序列调试等

2、博士后聘用期间内需全时工作，不得兼职，年龄不超过40岁

二、聘用待遇

按照中科院及化学所相关规定执行。

三、应聘材料

1、个人简历;

2、身份证、学历和学位证书复印件;

3、获奖证书复印件等其他相关证明材料;

4、经初审合格者，将通知参加面试。

四、联系方式

地址：北京市海淀区中关村北一街2号 中国科学院化学研究所

篇（6）

【摘　要】随着纳米技术的应用与发展，人们对微观世界的认知更加清晰；而医学领域纳米技术的运用，给人类战胜疾病提供了更加有力的武器。本文将结合当前纳米技术应用与发展现状，对纳米技术在医学领域诊断、治疗及医学材料中的运用进行具体探究。

关键词 医学领域；纳米技术；医学诊断；临床治疗；生物材料

当前，纳米技术已在我国医学领域广泛应用，它是将纳米技术与医药技术相结合，运用日益成熟的纳米技术理论与应用方法，对医学技术、临床治疗方法等加以综合研究。随着纳米医学的不断深入，一些纳米药物制剂也被研发出来并投入医疗市场。将纳米技术与医学技术相结合，夯实了临床诊断与治疗的基础，促进我国医学研究又上一个新水平。

1 纳米技术在医学诊断中的应用

1.1 病理诊断

目前，在临床病理诊断中，免疫组织化学虽然发挥了一定作用，但是在定量诊断方面仍存在不足。如果引入纳米级粒子，则既能定性检测又能定量检测，适应性良好，可提高诊断的敏感性，也减少了处理标本的繁琐过程，诊断结果更快捷、更准确。

1.2 癌症诊断

纳米技术应用于恶性肿瘤的早期诊断，便于癌症的早发现、早治疗。当恶性肿瘤仅有约4 个细胞大小时，利用纳米微型温度计就能够检测到人体内部的癌变温度，筛选正常细胞和已经癌变的细胞，诊断后可利用高温将细胞杀死[1]。再如，中国医科大学研制并使用了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体，能够检测到3mm 以下直径的肝脏肿瘤，有效避免病情恶化。

1.3 血液异常识别

利用纳米技术进入血流中进行探测，能够及时发现细菌、病毒等，以此诊断传染性疾病并及早治疗。例如，在电场的作用下，细胞芯片能够实现自动寻址，精准定位蛋白质亚细胞，便于人体基因功能研究。

2 纳米技术在医学治疗中的应用

2.1 药物治疗

纳米技术在医学药物治疗中的应用较为普遍和广泛，其主要具备如下优势和作用：其一，有利于药物的快速吸收，能够提高诊治效果。纳米转释方法应用于药物中，由于适用的表面积较大，因此加快了药物的溶解，更利于药物吸收；再加上纳米粒径的药物能够较快穿透组织的间隙，分布范围更广，增强了药物利用效率；其二，利用纳米技术进行控制与释放，如应用于纳米胶囊中，可更好地保证药物作用时间，增大药物效果，同时也能减少患者对药物的摄入量，降低副作用及不良反应发生率，同时纳米技术对提高药物稳定性也具有良好作用；其三，药物定向释放。将药物传递到人体内指定的部位，精准定位治疗，是纳米技术应用于医学领域的主要方面之一[2]。通过靶向用药方式，将药物作用于人体某一部位，以提高治疗效果、降低不良反应。如目前使用靶向药较多应用于肝脏、卵巢、心脏等部位；其四，采用全新给药途径，如临床使用多肽类药物较多、效果良好，但是这种药物成分极易被蛋白水解酶降解，而采用纳米技术，则避免了此类问题。

2.2 基因治疗

纳米技术在基因疾病方面的治疗，是纳米生物技术的一大亮点，其中包含了基因改性与基因仿生两大方面。在基因改性方面的应用，主要作用在显微镜获取的蛋白质、核算分子等图像中，在微小的环境中，利用纳米技术实现了碱基序列的重新排列，改变了DNA 分子变构；同时，有关DNA纳米仿生制造的应用，主要利用了DNA 在复制过程中会遵循碱基互补法则这一特性，再加上遗传信息的多样性，对单个原子和分子进行操作，创造出与人体生命功能类似的纳米有机- 无机复合机器。

2.3 纳米机器人

诺贝尔奖得主理查德·费曼最先提出将微型机器人应用于医疗领域，即纳米机器人。按照医生事先制定好的运作程序，通过血管将纳米机器人注入患者体内，可以将血液中含有的氧气、葡萄糖等转化为能量，清除动脉中的脂类沉积物，清理血管，杀死细菌和癌细胞，同时也可反映人体内病变情况。另外，人体器官修复也可应用纳米机器人技术，对基因进行装配，清除有害的DNA 基因，置入正常的DNA 基因，或者修复大脑及人体脏器的冻伤，在低温环境下使人复活；经纽约大学研制使用的纳米机器人，设计了两个使用DNA 制作的手臂，可以在指定的位置旋转，适用范围更广、更灵活[3]。

3 纳米技术在医学材料中的应用

3.1 人工血红细胞

纳米材料制成人工血红细胞主要应用于肺功能损伤、贫血、人工呼吸等治疗中，在约1000 个大气压的条件下，将高压氧充入100mm 内径的球体中，让氧气在球中释放浓度，此时充当人体天然红细胞的作用，且输送氧能力优于人体红细胞，能够有效维持生物炭的活性。

3.2 介入性治疗

当纳米微粒子材料与人体或者动物体内的物质产生反应时，就会发光。利用这一原理，将光导纤维深入到人体血管中，利用光谱分析物质的特征、性质等要素，这种方法多用于检测人体的血糖值，用于糖尿病的临床诊断与治疗。

3.3 医用敷料

在医用敷料中选用纳米级银粒子，主要利用其选择性与吸附性良好的特征，能够穿透人体内的细菌细胞壁，对细胞内特殊结构加以改变，破坏酶活性。一旦纳米银粒子遇到水分，其中粒子将更快地析出，扩散到四周，效果更加明显。因此，即使在湿润的环境中，该种材料仍能够起到抗菌、抗感染的作用。

总之，纳米技术的应用给人类生存与发展带来积极影响，目前已在医药、生物等诸多领域采用，未来人们战胜各种疾病的美好愿望将得以实现，各种疑难杂症将迎刃而解。因此，加快对纳米技术的研究，客观分析利弊两方面，改进不利因素，发挥有利优势，实现纳米技术在医学领域的全面应用，具有重要意义。

参考文献

篇（7）

纳米技术是上个世纪80年代被研发的一种高新技术，其由多门学科交叉而形成的，在各个领域均有所应用。磁性纳米药物也是由纳米技术研制出来的，其具有磁学性能，在肿瘤的临床治疗上取得了可喜成果。该系统的构建旨在使改性材料实现智能化与特异性的目标，这在降低排斥反应出现的概率，药物顺利递送提供了正能量，基于此本文展开论述。

一、药物释放载体系统的构建与生物评价学分析

智能纳米材料主要包括传感、处理、执行这三大基本性能。智能化磁性纳米药物载体系统构建过程中需要对很多因素进行综合分析，而对智能纳米材料的三大基本性质进行分析是基础，例如执行功能能够定时、定点和定量地实现体内生物功能。

药物释放载体系统作为智能化磁性纳米药物载体系统的一种类型，其在构建之时将疾病诊断、药物装载、靶向递送和执行治疗整合在一起，从而使该系统借助接枝诊断因子达到探测患者初始病症的目标。在抗体/配体或其他靶向因子的协助下，实现对目标生物位置靶向运输和精准定位的目标；借用生物体内包含的荧光物质达到对体内实时监测的目标；在聚乳酸、聚乙烯醇等聚合物的协助下，整个递送系统与生物个体之间的相容性能被强化，在此过程中药物的有效封装不再是幻想；此外，该系统还可以将接枝所用的化学传送给靶向因子或抗w。

该类型的智能化磁性纳米药物载体系统还能够把药物或治疗基因强制性的封存在载体中，不仅仅能够大幅度降低药物对生物机体的毒性和副作用，也可以将特殊药物或基因传输至机体靶细胞上，借助接枝其他功能型分子的途径，使自体具备对光、电、磁、热等刺激及时响应的功能，继而在将外界刺激作用于病区上，此时智能化磁性纳米药物载体系统递送的智能化药物控释载体能够精确的感知外界刺激信号，最后将预先设置的功能选项执行出来，这样药物就可以依照预定方案实现控制性释放的目标，最终对病患细胞实现治疗的目的。

二、基于热响应性金纳米粒子智能药物递送系统的研究

在该智能化磁性纳米药物载体系统内，磁性纳米颗粒主要作用被设定为定位与靶向，金纳米粒子最大的功能就是成像。系统在构建之时利用高分子聚合物材料有效的将上述两类纳米粒子囊括在一个体系中，在此过程中使其具有载运药物的功能，借此途径去使该智能化系统有效应用磁信号把复合纳米药物载体输送至病患细胞处。在金纳米粒子成像功能的辅助下，从而达到对药物颗粒运载情况实时监测的目标，具体是指粒子的转运机制、作用部位和药物浓度。最后在pH等外界特性刺激信号的支配下，促使高分子聚合物对药物定点、定量释放进行合理的降解，实现对病患根治的最终。该智能化磁性纳米药物载体体系作用于癌症细胞，使其表现出弱酸性，从而促使聚合物解体快速将内部包含的药物递送出来。该智能化系统的构建能够达到对癌变细胞智能化诊断和治疗的目的，与此同时大幅度的提升药剂递送的精准性，此时药物的利用效率显著的提升也是必然的事实，并且能够有效的减轻药物毒副作用，可见基于热响应性金纳米粒子智能药物递送系统在临床诊断与治疗方面具有宽阔的应用空间。

Conner等人利用一种以近似红外光为刺激信号的智能药物载体，构建了热响应性金纳米粒子智能药物递送系统，该治疗系统最大的特色在于利用金纳米颗粒有效的处理了近红外光的产热效应。在对荷瘤小鼠实现进行光热疗法时，抗癌药物有效的被释放出来，同时在Ce6所产生的活性氧辅助下达到杀灭癌细胞的目标，取得的应用效果是极为可观的。

三、关于介孔硅纳米智能药物递送系统的研究

介孔硅纳药物递送材料（MSN）凭借自体较高比表面积、孔径结构的有序性、表面富含活性基团羟基（-OH）的性能，在研发降解新药物载体上具有较高频率的应用。介孔硅纳米智能药物递送系统在生物医学领域的应用，是基于介孔材料表面大批量被功能化修整基础上的，这样该智能化磁性纳米药物载体系统就能够高效率的对各类外加刺激信号，以及对特质生理环境形成的效应进行精确而刺激性的回应。正因如此，MCM-41、MCM-48，、MCM-50等介孔硅结构在化学催化、分离吸附、药物递送控释等众多领域具有较高的应用潜力。

磁性-介孔硅复合结构的纳米颗粒的构建，可以将抗癌药物精确的传送至肿瘤并发部位。该体系在构建之时，制备实心硅球是前提，继而在碱腐蚀法的作用下雕刻出中空介孔硅，MnFe沉积的磁性表面层的构建，为磁性热响应性控制释放体系的完善奠定基础，最后在外加磁场的辅助下，药物载体向病灶位置递送的目的得以实现。

四、结束语

在生物医学领域，智能化磁性纳米药物载体系统具有广阔的发展前景，其借助材料自体物理、化学、生物性质，实现智能靶向与精确定位的目标。当然，其特质性生物学用途为临床疾患诊断与治疗效果的提升注入了巨大的动力。也就是说，纳米材料、生物医学和信息技术有机整合，使生物材料在响应、药物递送和疾病诊疗等方面体现智能化特色，从而使患者少受病痛的折磨，为人类健康做出贡献。

篇（8）

真正的“高富帅”专业

如果一定要用一个词来形容纳米专业，那就是“高富帅”。

说它“高”，是因为它的的确确是高科技的产物。1纳米是1米的十亿分之一，20纳米也仅相当于1根头发丝的三千分之一。也正是这么小的尺寸，才能够用来做材料。不仅如此，纳米材料还都带着“特异功能”，具有奇异的化学物理特性。纳米虽小，用途却大，小尺寸成就大空间，真是高不可测。而研究生阶段需要学的课程也很“高”：纳米材料的结构、尺寸和形貌的表征技术、纳米粉体材料的制备与表面修饰、一维纳米材料的制备、纳米复合材料的制备、纳米结构材料的制备、纳米材料的物理特性与应用、纳米电子器件的基本原理和微加工技术、纳米材料与纳米技术的最新进展和发展趋势等都是该专业的主干课。是研究生的必修课，而新专业的科研空间更加广阔，所以发SCI的概率大大增加。想要写好论文，你就要了解纳米材料与技术的最新学科发展动向、理论前沿、应用前景等。而如果你打算游学海外，就更要在研究生阶段狂抓英语了。这一专业的专业英语词汇非常庞杂，有医学、化学、物理、材料学等诸多领域，需要系统地学习。笔者硕士一年级的时候大家每周都会用英报告，这样能有效提高英文水平，即使不打算出国，阅读国外文献也会非常流畅，开阔视野。纳米专业确实很“高”，但当你真正钻研进去，就会发现它的乐趣。

说它“富”，一点也不夸张。纳米技术、信息技术及生物技术被誉为本世纪社会经济发展的三大支柱。纳米从20世纪80年代末，90年代初开始起步，经历二十多年的发展，现在已经成为突飞猛进的前沿、交叉性新型学科。纳米技术作为朝阳产业，将在生物医学、航空航天、能源和环境等领域“大显身手”。美国国家科学基金会的纳米技术高级顾问米哈伊尔·罗科甚至预言：“由于纳米技术的出现，在今后30年中，人类文明所经历的变化将会比过去的整个20世纪都要多得多。”如此看来，纳米技术必将创造巨大的经济价值，同时也能为该专业的同学提供良好的职业发展平台。

说它“帅”，是因为它有独到魅力，吸引青年学子投其怀抱。其实，大部分工科生的研院生活都是相同的，读文献、做实验、组会、听报告，这些几乎就是我们读研生活的全部。想学好纳米专业，你首先要做个杂家。在研究生阶段，你要掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识，学习环境纳米材料的绿色制备及其规模化，面向环境检测的纳米结构与器件的构筑原理、方法，并且了解纳米材料与纳米结构性能与机理。而做到这些还远远不够，因为理工科专业的直接目标在于应用，因此还需要学习纳米材料在污染治理中的应用原理、技术与装置研发、纳米材料的环境效应与安全性评估、纳米材料在节能和清洁能源中的应用等，掌握材料学的工艺装备、测试手段与评价技术，具备相应的科研能力，具有从事科学研究和解决工程中局部问题的能力。运用纳米技术解决这些问题和一般的常规思路有着很大的不同，有着前路未知的期盼和发现时的狂喜，为此我们都成为典型的“技术宅”，大部分时间会宅在实验室里，在外人看来，可能是只顾科研无心生活的“苦行僧”，而只有我们才能体会到纳米的“帅”及给我们生活所带来的乐趣。

想要学好纳米专业，团结协作的能力必不可缺。其学习都是以课题组和实验室为单位，很多作业和项目都是大家集体完成，比如开发一种新型的纳米材料，大家都有不同的分工，这就需要我们能紧密地合作与沟通，分担辛苦分享成功。

同时，我们还需要有极强的表达能力和动手实践的能力。我们学校经常举办学术沙龙，需要大家上台演讲，不仅本专业的导师在场，其他专业的学生和老师也会来听，并从不同角度提出意见，所以我们要足够有气场才能HOLD住场面。而实践方面，我们都有做老师科研助理的机会，同时开展自己的课题研究，不仅要写得好论文，还要做好实验。想读纳米专业，要做的功课非常多，你只有都尝试了，才能体会到这个专业的巨大魅力，才会在科技的海洋里尽情遨游。

就业面窄是误区

对于纳米科学与技术专业，很多人对它的认识存在误区。很多人认为，纳米作为高精尖技术与日常生活相距太远，所以想当然地认为其就业难。

其实，纳米真实地存在于我们的日常生活中，而随着科技的发展，未来有一天我们的衣食住行都将离不开纳米技术。所以如果你能有幸就读该专业研究生，并在学术上有所造诣，愿意将所学学以致用，那么你的就业前景无限光明！

那么纳米技术到底是怎样和实际生活联系起来的呢，而我们工科生，又将以何种方式参与这种科技改变人们生活的进程呢？

衣：在纺织和化纤制品中添纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布结实耐磨，但会产生静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电，穿起来非常舒适。

食：利用纳米材料，冰箱的抗菌能力大大增强。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经进入市场。利用纳米粉末，可以使废水有效净化，完全达到饮用标准，纳米食品色香味俱全，还对健康大有裨益。

住：对于我们这代人而言，居家做家务、清理房间是一大愁事，纳米技术的应用可以省下我们很多力气。通过纳米技术，墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，完全不需要擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。既省时省力又对身体好。

行：在出行方面，纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，可以大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米球添加剂可以在机车发动机加入，起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。

而这些，只是纳米科技应用在生活中的很小一部分，纳米技术兴起晚，发展态势迅猛，更多的核心技术需要我们这一代去发掘，以期使之更好地为民生服务。可见纳米技术在日常生活中无处不在，各行各业都需要拥有高技术高学历的纳米技术专业人才，所以就业前景广阔。

具体的就业方向，男生、女生之间相差很大。纳米专业的大部分女硕士，特别是女博士一般选择到大学或科研院所做研究。研究领域涵盖纳米材料、黏合剂、涂料、电镀、陶瓷等相关领域，从事相关产品开发、生产和检测等方面。大部分男生会去纳米材料行业企业或传统材料相关企业供职。可以从事纳米材料表征、石墨烯及碳纳米材料研发、纳米材料改性、纳米材料合成、无机纳米材料制备以及交叉学科纳米材料应用的相关工作。

跨专业报考受青睐

纳米科学与技术是一个技术性很强的专业，不过并不限制跨专业报考，纳米科学与技术专业不仅不是个排外的“高富帅”，反而非常欢迎跨专业的学生融入其中，共同搭建纳米专业的大舞台。纳米科学与技术专业在工科或理科门类招生，不同学校有所不同，但都非常欢迎与之类似的材料专业同学报考，因为都涉及材料学的基础知识，所以学起来会得心应手。同时，理工科专业背景如物理、化学甚至数学这类基础学科出身的学生，也很受该专业欢迎。

在报考纳米科学与技术专业的学生中，也有一部分医学生。未来纳米技术应用于医学领域是大势所趋。利用纳米技术制成的微型药物输送器，可将适当剂量的药物，通过体外电磁信号的引导准确送达病灶部位，有效地起到治疗作用，同时可以减轻药物的不良的反应。用纳米制造成的微型机器人，它的体积可是小于红细胞的，你能想象到吗？通过它向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓，清除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。而随着纳米技术的发展，它与医学还会有更多的交叉。

院校介绍

对纳米科学与技术这种新兴学科来说，每个学校都有自己的特色和侧重，所以这里重点介绍一下。而通过这些不同院校的专业方向设置，我们也可以多角度地了解这一专业。

国家纳米科学中心

国家纳米科学中心是中国科学院与教育部共同建设并具有独立事业法人资格的全额拨款直属事业单位，自2005年开始招收研究生。现有博士学科专业点3个：凝聚态物理、物理化学和材料学；硕士学科专业点3个：生物物理、生物工程和材料工程。鉴于纳米科学与技术学科的前沿交叉特性，在招生阶段，现将该学科挂靠在物理学、化学、材料科学与工程和生物学4个一级学科下，并相应产生4个专业代码。涉及纳米科技系列进展、纳米检测系列讲、文献信息利用、人文系列讲座、纳米功能材料等课程。

国家纳米科学中心2013年在7个专业招收硕士研究生35人，专业包括纳米科学与技术、凝聚态物理、物理化学、材料学、生物物理学、材料工程和生物工程，研究方向涵盖高分子纳米功能材料、生物纳米结构、纳米医学、纳米复合材料、纳米电子学等几十个方向，方向非常细化，具有材料、半导体、物理、化学、微电子、生物、医药等专业背景的学生都可以报考。相信有志于纳米专业的学生，一定会在这里找到适合自己的研究方向。

国家纳米中心是比较典型的科研所，其吸引考生的除了实力，很重要的一点就是待遇优厚。该中心不需学生缴纳学费，如遇国家政策调整还会有高额的奖学金返还制度，硕士研究生根据不同年级，每个月可以拿到1300～2500元的奖学金，博士会拿到3100～4500元的奖学金。此外，还会有其他生活补助等。研究生公寓已经完全宾馆化管理，非常舒适。在国家纳米中心深造，没有经济上的后顾之忧，这样你才可以将全部精力投入到学习中去。

大连理工大学

大连理工大学的工程力学系开设生物与纳米力学专业，已然在行业内一枝独秀。该学科依托于工程力学系和工业装备结构分析国家重点实验室，软硬件条件优越，拥有先进的实验设备和仪器。学生有充足的动手实践机会，能在宏观、微观等不同层次上，进行跨学科的数值模拟和力学实验。同时，也有国家自然科学基金、重点基金、“863”“973”等众多项目和基金支持。

该专业现在有生物器官生物力学模型及新材料应用研究、分子模拟和计算机辅助药物分子设计、微纳米与多尺度力学研究、生物材料的力学行为及其多功能化4个研究方向，涉及到力学、医药、生物、机械、材料、电子、控制、测量、微纳科技等领域。

大连理工大学这个专业的直博生学制是4年，而一般的直博生需要学习5年时间，而分开读硕士和博士一般需要6至7年，这吸引了不少学生报考，因为可以节约1～3年时间。当然，在4年的时间里完成硕士和博士学业，是一件很具挑战的事情，需要最大限度地提升效率。

苏州大学

苏州大学纳米科学技术学院是苏州大学、苏州工业园区政府、加拿大滑铁卢大学携手共建的一所高起点、国际化的新型学院。该学院建立于2010年，由全球著名纳米与光电子材料学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士李述汤教授担任院长，教学科研实力雄厚，是国内高校中为数不多的专门的纳米科学学院。招生方向涵盖纳米生物化学、纳米技术工程、纳米材料、有机无机复合纳米材料等。有关纳米的专业在物理、化学、生物学、材料科学与工程4个学科下招收学术型研究生，相关专业学生都可以报考。

需要提醒大家的是，苏州大学纳米科学技术学院初试提供详细的辅导书和真题，有意报考的同学要多关注学院的网站，以获得第一手信息。

武汉大学

武汉大学的纳米科学与技术专业在物理科学与技术学院和化学与分子科学学院均有招生，各有侧重。前者分为纳米复合材料、纳米光催化材料与技术、纳米光电子学、纳米管线阵列及其智能传感器、纳米材料制备与表征和纳米尺度结构与性能关系6个方向。后者在纳米催化、纳米生物医学、纳米材料分离分析、微纳传感技术和高分子纳米药物载体。很多方向在国内上处于领先地位，每年也有大量学生报考，竞争力较强。

武汉大学与国外多所大学有合作关系，大家如果在武大读研，出国交流、学习的机会比较多。

华中科技大学

华中科技大学是典型的工科学校，其纳米专业当然也首屈一指。华科的纳米专业同样是热门，除去每年招收本校内推的学生，考研的竞争非常激烈。

篇（9）

2011年，北京科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、苏州大学和南京理工大学五所高校开始招收纳米材料与技术专业本科生。五所大学中，北京科技大学、北京航空航天大学和大连理工大学三所北方高校在材料科学上属传统名校，而南方院校苏州大学和南京理工大学把纳米材料成果产业化，形成了自己的特点。

北方三所高校算是材料科学与工程领域传统名校，值得注意的是，它们却均未设置专门的纳米材料研究机构，更多的是依托原有的强势学科，在传统材料研究领域引入纳米科技，寻求突破。

北京科技大学

北京科技大学原名北京钢铁学院，曾被誉为“钢铁摇篮”，其材料科学研究侧重点是金属材料。除了材料学院这个重点学院外，从事材料科学研究的还有新金属国家重点实验室、高效轧制国家工程研究中心、国家材料服役安全科学中心等机构，侧重点也不局限于金属材料，在无机非金属、高分子、生物医药材料等方面亦有建树。

目前，北科大纳米材料课题组主要研究纳米材料制备与表征、纳米材料改性、功能纳米材料等方面。此外，亦有部分老师研究纳米加工、纳米组装、纳米器件等应用方向。

北京航空航天大学

与北科大不同，北航材料学院在北航不属于重点学院，规模较小，师资力量仅百来人，这决定了北航材料学院的研究方向不会太广。作为航天航空院校，北航材料学院也有自己的优势，正在筹建的航空科学与技术国家实验室（航空领域最高级别实验室），它的侧重点在金属材料、树脂基复合材料及失效分析、先进结构材料、新型功能材料等方面。

在纳米材料上，北航材料学院重点关注纳米器件和纳米涂层。材料学院的纳米材料研究发展趋势可能是纳米技术在航天航空领域的应用。

大连理工大学

大连理工大学的材料学院在金属材料、材料加工方面实力强，基于大连的地理位置，材料学院还开设了五年制金属材料工程日语强化班。不过，纳米材料与技术专业并非隶属于材料能源学部，而是化工与环境学部。因而，大连理工大学的纳米材料研究偏化工类，包括纳米粒子合成化学技术、无机纳米功能材料、纳米复合材料等方向。纳米材料与技术专业开设的专业课中，亦有化工原理、基础化学、材料化学等化工类课程。可以说，这是大连理工大学纳米材料与技术专业的一大特色。

与北方三所高校相比，苏州大学和南京理工大学纳米材料与技术专业的发展方向截然不同。两所南方高校均成立多个纳米材料研发机构，在研究方向上，两所高校侧重于纳米材料器件应用，尝试产业化。这些特点可能与江浙一带出现纳米高新技术企业有关。

苏州大学

苏州大学没有材料科学与工程学院，而是材料与化工学部，研究偏向化工，在无机非金属、高分子材料方面实力不错。纳米材料与技术专业并没有开设在材料与化工学部，而是2010年成立的纳米科学技术学院。除了纳米科学技术学院，苏州大学研究纳米材料的机构还有2008年成立的苏州大学功能纳米与软物质研究院、2011年成立的苏州大学-滑铁卢大学苏州纳米科技研究院。其中，以中科院院士李述汤教授领衔组建的功能纳米与软物质研究院已初具规模，它以功能纳米材料和软物质为研究对象，侧重于功能纳米材料与器件、有机光电材料与器件、纳米生物医学技术等，寻求在纳米器件以及新能源、环保、医用等领域的应用。

南京理工大学

南京理工大学由军工学院演变发展而来，其材料科学与工程学院的材料学研究侧重于金属材料及复合材料。不过，南理工是国内最早开展纳米材料与技术研究的大学之一，正筹建纳米结构研究中心，研究侧重点是与纳米结构材料相关的分析、材料力学、电化学性能评估等。由南理工化工系和南京部分企业共同支持的南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心，研究侧重点是纳米材料制备、应用、纳米催化聚合反应、纳米复合材料，该中心已与江苏部分纳米企业开展纳米技术产业化合作。此外，南理工还共建了金属纳米材料与技术联合实验室。

其他高校纳米特色

上海交通大学

上海交通大学材料科学与工程学院在各类相关排名中居首，教职工200多人，研究侧重点包括金属材料、复合材料、塑性成形、轻合金精密成型等，在中国是材料科学与工程学子公认的梦想学府。其材料学院也涉及纳米材料，比如，复合材料研究所部分老师从事纳米复合材料研究，微电子材料与技术研究所从事纳米电子材料研究。此外，上海交通大学还成立了微纳科学技术研究院，研究方向为纳米生物医学、纳米电子学与器件。生物医药工程学院也开展纳米材料的可控合成与制备、纳米生物材料等方面的研究。

清华大学

与北京航空航天大学相似，清华大学材料科学与工程系是学校名气大于院系实力，每年有数百人争夺材料系不足30个研究生名额。材料系建有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，研究侧重点以陶瓷材料为主，同时涉及磁性材料、复合材料、电极材料和核材料。在纳米材料方面，清华材料系主要研究纳米材料结构、纳米材料合成和微纳米颗粒等。2010年，清华大学成立了微纳米力学与多学科交叉创新研究中心，主要研究微纳米器件、纳米复合材料在电能存储上应用和微纳米设备研发等。

北京大学

北大材料科学与工程系成立于2005年，教职工10余人，成立之初就把材料科学与纳米技术结合起来，欲在纳米材料与微纳器件方面有所突破。此外，北大成立了纳米化学研究中心，教职工7人直博生却达45人，主要研究领域包括低维新材料与纳米器件、纳米领域的基本物理化学问题。

西北工业大学

西工大是西部材料科学与工程实力最强的院校，其材料学院师资队伍近200人，有凝固技术国家重点实验室和超高温复合材料国防科技重点实验室。因此，其研究侧重点在凝固，复合材料和金属材料的实力亦不俗。在纳米材料方面，西工大成立了微/纳米系统研究中心，致力于航空航天微系统技术、微纳器件设计制造技术、微纳功能结构技术。总之，西工大的纳米材料研究可能集中于纳米器件在航天、航空、航海方面的应用。

留学两大国

纳米技术是交叉学科，包括纳米科技、物理、化学、数学、分子生物学等课程。报考纳米专业或方向的研究生在本科一般学的是材料学、材料物理与化学、凝聚态物理、物理化学等。就留学而言，由于纳米材料处于基础研究阶段，容易；各个国家在纳米材料方面投入大量资金，使得科研经费相对充足，相比于其他专业容易申请奖学金。这两点决定了留学攻读纳米技术专业研究生相对容易。

2000年，美国白宫国家纳米技术计划，美国的纳米技术得到飞速发展。总体上看，美国的纳米技术已经处在纳米技术实用化阶段，而其他各国仍处在纳米技术的基础研究阶段。美国各大高校也争相进入纳米材料各个研究领域——

实力强劲的麻省理工学院在太阳能存储、航空材料、燃料电池薄膜、封装材料耐磨织物和生物医疗设备领域的碳纳米管、聚合纳米复合材料等方面成果显著。

加州大学伯克利分校注重于纳米材料在能源、药物、环境等方面的应用，已卓有成效。

哈佛大学则侧重在生物纳米科技，即生物学、工程学与纳米科学的交叉领域。

康奈尔大学已经在纳米级电子机械设备、碳纳米管应用电池、纳米纤维等方面获得突破。

斯坦福大学重在纳米晶的光学性能、输运性能和生物应用，以及纳米传感器、纳米图形技术等。

普渡大学的纳米电子学、纳米光子学、计算纳米技术，尤其是计算纳米技术全球领先。

纽约州立大学奥尔巴尼分校专注于纳米工程、纳米生物科学，其纳米技术研究中心是全球该领域最先进的研究机构。

莱斯大学在纳米碳材料领域成果显著，在学校的研究人员中，纳米材料研究人员的比重约为四分之一，是美国纳米材料研究人员最多的大学之一。

此外，美国有很多研究纳米技术的实验室，它们比较愿意招中国大学生，这一点也值得注意。

日本算是最早开展纳米技术基础及应用研究的国家，早在1981年，日本政府就建立了纳米技术扶持计划。美国公布国家纳米技术计划前，曾派人去日本做调查。日本纳米技术的研发特点是企业界是主力军，它们试图将纳米技术融入到产业中。比如，日本企业纷纷斥巨资建纳米技术研究机构，同时建立纳米材料分厂实现产业化。此外，企业与大学、科研院所合作，开发纳米技术。比如，富士通和德国慕尼黑大学合作，三菱公司和日本京都大学合作。

与美国在纳米技术基础研究和生物工程技术领域领先不同，日本在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头，日本对纳米材料研究的投入不断加大，也使得去日本读纳米专业是一个不错的选择。

Tips：何去何从

篇（10）

关键词：纳米材料生物医学应用

1应用于生物医学中的纳米材料的主要类型及其特性

1.1纳米碳材料

纳米碳材料主要包括碳纳米管、气相生长碳纤维也称为纳米碳纤维、类金刚石碳等。

碳纳米管有独特的孔状结构［1］，利用这一结构特性，将药物储存在碳纳米管中并通过一定的机制激发药物的释放，使可控药物变为现实。此外，碳纳米管还可用于复合材料的增强剂、电子探针（如观察蛋白质结构的AFM探针等）或显示针尖和场发射。纳米碳纤维通常是以过渡金属Fe、Co、Ni及其合金为催化剂，以低碳烃类化合物为碳源，氢气为载体，在873K～1473K的温度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在医学领域中有广泛的应用前景。类金刚石碳（简称DLC）是一种具有大量金刚石结构C—C键的碳氢聚合物，可以通过等离子体或离子束技术沉积在物体的表面形成纳米结构的薄膜，具有优秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。资料报道，与其他材料相比，类金刚石碳表面对纤维蛋白原的吸附程度降低，对白蛋白的吸附增强，血管内膜增生减少，因而类金刚石碳薄膜在心血管临床医学方面有重要的应用价值。

1.2纳米高分子材料

纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1nm～1000nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。

1.3纳米复合材料

目前，研究和开发无机—无机、有机—无机、有机—有机及生物活性—非生物活性的纳米结构复合材料是获得性能优异的新一代功能复合材料的新途径，并逐步向智能化方向发展，在光、热、磁、力、声［2］等方面具有奇异的特性，因而在组织修复和移植等许多方面具有广阔的应用前景。国外已制备出纳米ZrO2增韧的氧化铝复合材料，用这种材料制成的人工髋骨和膝盖植入物的寿命可达30年之久［3］。研究表明，纳米羟基磷灰石胶原材料也是一种构建组织工程骨较好的支架材料［4］。此外，纳米羟基磷灰石粒子制成纳米抗癌药，还可杀死癌细胞，有效抑制肿瘤生长，而对正常细胞组织丝毫无损，这一研究成果引起国际的关注。北京医科大学等权威机构通过生物学试验证明，这种粒子可杀死人的肺癌、肝癌、食道癌等多种肿瘤细胞。

此外，在临床医学中，具有较高应用价值的还有纳米陶瓷材料，微乳液等等。

2纳米材料在生物医学应用中的前景

2.1用纳米材料进行细胞分离

利用纳米复合体性能稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应的特性进行细胞分离在医疗临床诊断上有广阔的应用前景。20世纪80年代后，人们便将纳米SiO2包覆粒子均匀分散到含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液中，使所需要的细胞很快分离出来。目前，生物芯片材料已成功运用于单细胞分离、基因突变分析、基因扩增与免疫分析（如在癌症等临床诊断中作为细胞内部信号的传感器［5］）。伦敦的儿科医院、挪威工科大学和美国喷气推进研究所利用纳米磁性粒子成功地进行了人体骨骼液中癌细胞的分离来治疗病患者［6］。美国科学家正在研究用这种技术在肿瘤早期的血液中检查癌细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。

2.2用纳米材料进行细胞内部染色

比利时的DeMey博士等人利用乙醚的黄磷饱和溶液、抗坏血酸或柠檬酸钠把金从氯化金酸（HAuCl4）水溶液中还原出来形成金纳米粒子，（粒径的尺寸范围是3nm～40nm），将金纳米粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合，利用不同抗体对细胞和骨骼内组织的敏感程度和亲和力的差异，选择抗体种类，制成多种金纳米粒子—抗体复合物。借助复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈现某种特征颜色（如10nm的金粒子在光学显微镜下呈红色），从而给各种组织“贴上”了不同颜色的标签，为提高细胞内组织分辨率提供了各种急需的染色技术。

2.3纳米材料在医药方面的应用

2.3.1纳米粒子用作药物载体

一般来说，血液中红血球的大小为6000nm～9000nm，一般细菌的长度为2000nm～3000nm［7］，引起人体发病的病毒尺寸为80nm～100nm，而纳米包覆体尺寸约30nm［8］，细胞尺寸更大，因而可利用纳米微粒制成特殊药物载体或新型抗体进行局部的定向治疗等。专利和文献资料的统计分析表明，作为药物载体的材料主要有金属纳米颗粒、无机非金属纳米颗粒、生物降解性高分子纳米颗粒和生物活性纳米颗粒。

磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断［9］。生物降解性高分子纳米材料作为药物载体还可以植入到人体的某些特定组织部位，如子宫、阴道、口（颊、舌、齿）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。这种给药方式避免了药物直接被消化系统和肝脏分解而代谢掉，并防止药物对全身的作用。如美国麻省理工学院的科学家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片为基础，能长时间配选精确剂量药物的药物投送系统，并已被批准用于人体。近年来生物可降解性高分子纳米粒子（NPs）在基因治疗中的DNA载体以及半衰期较短的大分子药物如蛋白质、多肽、基因等活性物质的口服释放载体方面具有广阔的应用前景。药物纳米载体技术将给恶性肿瘤、糖尿病和老年痴呆症的治疗带来变革。

2.3.2纳米抗菌药及创伤敷料

Ag+可使细胞膜上蛋白失去活性从而杀死细菌，添加纳米银粒子制成的医用敷料对诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿浓杆菌等临床常见的40余种外科感染细菌有较好抑制作用。

2.3.3智能—靶向药物

在超临界高压下细胞会“变软”，而纳米生化材料微小易渗透，使医药家能改变细胞基因，因而纳米生化材料最有前景的应用是基因药物的开发。德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞。这种方法已在老鼠身上进行的实验中获得了初步成功［11］。美国密歇根大学正在研制一种仅20nm的微型智能炸弹，能够通过识别癌细胞化学特征攻击癌细胞，甚至可钻入单个细胞内将它炸毁。

2.4纳米材料用于介入性诊疗

日本科学家利用纳米材料，开发出一种可测人或动物体内物质的新技术。科研人员使用的是一种纳米级微粒子，它可以同人或动物体内的物质反应产生光，研究人员用深入血管的光导纤维来检测反应所产生的光，经光谱分析就可以了解是何种物质及其特性和状态，初步实验已成功地检测出放进溶液中的神经传达物质乙酰胆碱。利用这一技术可以辨别身体内物质的特性，可以用来检测神经传递信号物质和测量人体内的血糖值及表示身体疲劳程度的乳酸值，并有助于糖尿病的诊断和治疗。

2.5纳米材料在人体组织方面的应用

纳米材料在生物医学领域的应用相当广泛，除上面所述内容外还有如基因治疗、细胞移植、人造皮肤和血管以及实现人工移植动物器官的可能。

目前，首次提出纳米医学的科学家之一詹姆斯贝克和他的同事已研制出一种树形分子的多聚物作为DNA导入细胞的有效载体，在大鼠实验中已取得初步成效，为基因治疗提供了一种更微观的新思路。

纳米生物学的设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗（疏通脑血管中的血栓，清除心脏脂肪沉积物，吞噬病菌，杀死癌细胞，监视体内的病变等）［12］；还可以用来进行人体器官的修复工作，比如作整容手术、从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行或使引起癌症的DNA突变发生逆转从而延长人的寿命。将由硅晶片制成的存储器（ROM）微型设备植入大脑中，与神经通路相连，可用以治疗帕金森氏症或其他神经性疾病。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。

瑞典正在用多层聚合物和黄金制成医用微型机器人，目前实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段［13］。

纳米材料所展示出的优异性能预示着它在生物医学工程领域，尤其在组织工程支架、人工器官材料、介入性诊疗器械、控制释放药物载体、血液净化、生物大分子分离等众多方面具有广泛的和诱人的应用前景。随着纳米技术在医学领域中的应用，临床医疗将变得节奏更快，效率更高，诊断检查更准确，治疗更有效。

参考文献

［1］PhilippeP，NangZLetal.Science，1999，283:1513

［2］孙晓丽等.材料科学与工艺，2002，（4）：436-441

［3］赖高惠编译.化工新型材料，2002，（5）：40

［4］苗宗宁等.实用临床医药杂志，2003，（3）：212-214

［5］崔大祥等.中国科学学院院刊，2003，（1）：20-24

［6］顾宁，付德刚等.纳米技术与应用.北京：人民邮电出版社，2002：131-133

［7］胥保华等.生物医学工程学杂志，2004，（2）：333-336

［8］张立德，牟季美.纳米材料和结构.北京：科学出版社，2001：510

［9］刘新云.安徽化工，2002，（5）：27-29

［10］姚康德，成国祥.智能材料.北京：化学工业出版社，2002：71