我想問什麼係納米技術呀?

1　納米技術是什么

　　納米技術(Nanotechnology)是指在納米尺度下對物質進行制備、研究和工業化，以及利用納米尺度物質進行交叉研究和工業化的一門綜合性的技術体系。

1.1　納米尺度空間

　　國際上公認0.1～100nm為納米尺度空間。為研究工作方便，有人把尺寸0.1～1um視為亞微米体系，尺寸1～100nm划分納米体系，典型尺寸<1nm為團簇?2?。

　　納米尺度空間所涉及的物質層次，是既非宏觀又非微觀的相對獨立的中間領域，被人稱之為介觀(mesoscopy)研究領域。

1.2　納米技術范疇

1.2.1　納米材料与技術　納米材料包括納米微粒与納米固体。納米微粒通常>1nm，需用電子顯微鏡才能看到；納米固体系納米結构材料，尺寸為1～100nm的納米微粒凝聚而成的塊体、薄膜、多層膜和纖維。又分為晶態、准晶態和非晶態三類。

　　納米材料技術(包括納米相材料技術和納米复合改性技術)是緣于納米顆粒的性能發生了變化，從而使納米材料在力學、磁學、熱學、光學、電學、催化等性能及生物活性方面發生變化，因而被廣泛應用于各种材料領域；醫學上可用于人造骨、人造牙齒等。

1.2.2　納米器件及技術

　　(1)微型傳感器：利用尖端直徑小到足以插入活細胞內而不嚴重干扰細胞的正常生理過程，以獲取活細胞內足夠的動態信息來反映其功能狀態。這將為臨床相應疾病提供診斷及治療的客觀指標，也為藥理學、細胞工程、蛋白質工程、　工程等研究提供相應的材料和技術。

　　(2)微机器人(包括微型机器人与微操作机器人)：微型机器人是指外形很小，便于進入微小空間進行可控操作的微型机器。如果机械結构能做得前所未有的微細，再集成高度的智能的話，那么人們將創造出面目全非的机械，建立一門概念全新的學科。

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2.1納米生物學(Nanobiology)研究：以納米為尺度，研究：(1)細胞內各种細胞器的結构和功能(如線粒体、細胞核)；(2)細胞內外之間及 生物体的物質、能量和信息交換；(3)生物反應机理：包括修复、复制和調控等方面的生物過程；(4)根据生物學原理，發展分子工程，包括納米生物分子机器 人和納米信息處理系統。

2.2　生物与醫學工程研究：微操作机器人系統可在生物与醫學工程研究中進行顯微注射与顯微切割，這是一項复雜的微操作過程，其精度要求在微米級。目前上 述操作基本上由人工在顯微鏡下手動或半自動完成。手工操作效率极低，如微注射產生轉基因家畜的成功率只有5%左右，一個熟練的操作人員一天大約可注射 100個受精卵，而培養一名熟練的操作人員要花5年時間。


2.3　診斷与監測

2.3.1　光學相干層析術(OCT)：已于1997年12月24日，由清華大學單原子探測實驗室研制成功，可望1999年進入臨床，被科學家譽為“分子雷達”。
OCT的分辨率可達1個微米級，較CT和核磁共振術的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体內活細胞的動態成像，觀察活細胞的動態，發現單 個細胞病變，且不會像X光、CT、磁共振那樣殺死活細胞。有了如此准确的依据，人們或許有辦法把疾病“扼殺在萌牙狀態中”而不必等到生命的尾聲才被CT与 磁共振檢查。

2.3.2　激光單原子分子探測術：此術同樣具有超高靈敏性，可在含有1000億億(1019)個原子或分子的1CM3气態物質中，在單個原子分子層次上 准确獲取其中一個。按照這一辦法，科學家希望對生物体尤其是人体內生物分子的活動進行探測，以找到影響人類健康的某些答案。通過人的唾液、血液、糞便以及 呼出的气体，及時發現人体中哪怕只有億万分之一的各种致病或帶病游离分子(或標志体)，相信已不再是一件遙遠的事情。

2.3.3　微小探針技術：可向人体內植入，根据不同的診斷和監測目的，可定位于体內的不同部位，也可隨血液在体內運行，隨時將体內的各种生物信息反饋于体外記錄裝置。此項技術有可能成為21世紀醫學界常用的手段?4?。


2.4　臨床治療

2.4.1　顯微外科術的革命——細胞修复術：眾所周知，本世紀器官移植，人工器官技術的發展，曾使得外科從修复外科時代(對病變器官与組織的切除)向替代外科時代(器官移植、人工器官)發展，并有專家預言21世紀醫學仍然是替代外科為主的時代。

2.4.2 定點給藥：利用微型机器人深入体內做到定點給藥，將是21世紀內科疾病治療的革命。(1)糖尿病：外源性補充胰島素，需要准确了解体內血糖的變化，且常年 肌注，病人极為不便。胰島移植的手術費用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少問題。利用納米藥物存儲器，定點存放在人体胰島部位，根据納米監測器對体內 血糖水平的變化情況，自動調控對胰島素的釋放。對此，日本科學家已有初步的研究成果。(2)腫瘤：腫瘤的放療、化療及外科手術以及器官移植，心血管疾病的 現行治療方法，因其功用只是彌補疾病后果或推遲死亡，盡管在大眾傳媒中被視為高技術的同義詞，而實際上耗資巨大，已成為西方醫療危机的主要原因，故被劉易 斯*托瑪斯稱為“半拉子”醫療技術。而納米技術正是向類似的“半拉子”醫療技術挑戰的有力武器，因為利用納米技術制成的“生物導彈”可導向定點給藥，將腫 瘤殺滅在萌芽狀態之中。



3　机遇与對策

3.1納米技術在醫學領域內的發展前景

除納米材料在替代醫學中得到廣泛的應用之外，納米器件有可能成為未來保衛人類健康的一支忠實可靠的“衛隊”。

(1)納米生物傳感器：用于監測、收集、播送体內細胞的健康狀態和病變信息；

(2)納米藥物存儲器(藥泵)：用于存儲、運輸指定存儲的藥物，并按指定的部位存放，即定點給藥，其体積可達數個微米；

(3)納米生物導彈：直接用于治療各种細胞水平的疾病，對病變組織有親和力，對病變細胞有殺傷力，可特异性地殺滅腫瘤細胞；

(4)納米細胞修复器：用于修复細胞內的各种病變，如線粒体、細胞核的病變；

(5)納米細胞監督器：用于監視免疫細胞、白細胞等細胞正常功能的發揮；

(6)納米細胞清掃器：幫助清除体內的代謝廢物以及外界進入体內的有害物質；

(7)納米細胞檢疫器：巴西和美國科學家最近發明了世界上最小的“秤”，能夠稱量10-9克的物体，即相當于一個病毒的重量。利用納米“秤”可稱出不同病毒的重量，以發現新的病毒。可定點于口腔、咽喉、食道、气管等外界開放的部位，以充當“檢疫”。

3.2　迎接納米技術的挑戰

納米技術的發展由于其多學科交叉性，高學科性、高技術化、高產業化与高社會化等特點，由納米技術浪潮帶來的新一輪醫學技術革命、醫學產業化的加速形成，對我國醫療技術既是一次難得的歷史發展机遇，又是一次嚴峻的挑戰。

為此我們必須：(1)廣泛和深入地宣傳納米科技，使醫學決策部門和部門決策者以及廣大醫學科技工作者迅速了解和認識到納米技術對醫學的挑戰；(2)加 快培養一大批納米技術与醫學交叉研究的基礎性人才与納米技術產業化的專業技術人才；(3)推進醫學科研与產業体制的改革，加快醫學納米技術產業化的進程， 使我國已經進入世界科技前沿先進行列的納米技術迅速向醫學領域內推進，以造福于全中國人民，并對人類有所新貢獻。

一、有机（生化）納米材料最重要的應用就是醫藥材料

几乎包括所有生化藥品，如抗癌藥、抗心血管病藥、抗艾滋病和糖尿病藥，特別是改變遺傳因子 基因藥DNA的研究。

無論作為靶向藥或控釋劑的高分子微粒，粒徑大小及分布對施藥方式及療效都有很大的影響。對 于治療栓塞性微粒藥，一般要求粒徑較大，大約30－80微米之間，根据毛細血管的管徑來選擇栓塞微粒藥有大小，從而決定到達腫瘤的位置。例如作為靶向藥的高分子微粒，其粒徑大小不同，靶向作用的部位也不同。直徑大于12微米的微粒用于動脈栓塞注射后，產生一級靶向至肝和腎，發揮了藥的作用；粒徑在0．1－2微米微粒，注射后很快被肝內网狀內皮細胞系統所吞噬，之后到達肝內壁的星形細胞，達到三級靶向；粒徑在3－12微米的微粒，可被肺攝取濃集于肺部；呼吸器官疾病施藥，必須以小于3微米的微粒（气溶膠）吸入；粒徑小于0．05微米的微粒，能穿過肝臟內皮或通過淋巴傳遞到達脾和骨髓，也可能到達腫瘤組織；聚乳酸及其一些共聚物（PELA，PLA－CL，PLGA等）作為可生物降解的 高分子材料具有良好的生物相容性，其降解物在体內被代謝不殘留。

作為控釋劑的聚乳酸的藥效時間，藥學家經過實驗最長已經達到200天，一般也可以到1～2個月。

納米生化材料是最有前景的應用是基因藥的開發。由于超臨界高壓狀態的細胞有&quot;變軟&quot;的特性，以及納米生化材料微小易滲透特征。從而能使醫藥家有能免改變細胞基因的可能性。

英國理論物理學家斯蒂芬‧霍金是繼愛因斯坦之后最杰出的物理學家。他預測：未來一千年人類有可對DNA基因重新設計。為了設計DNA基因，生化納米材料是必須具備的醫藥材料基礎。

納米生化材料在醫藥領域中其他應用還有如人造皮膚和血管、以及實現人工移植動物器官的可能。

二、納米聚合物

用于制造高強度重量比的泡沫材料、透明絕緣材料（＜0．05微米空隙）、激光摻雜的透明泡沫材料、高強纖維、高表面吸附劑、离子交換樹脂、過濾器、凝膠和多孔電极等。

三、納米催化劑

納米催化劑使催化劑的性能大大提高，有机合成的產品產率將大為提高；納米炸藥、高能燃料硝基胍、TNT…），將使炸藥威力提高千百倍；納米色譜載体（PS等）將使分析精度大為改善。

四、納米日用化工

納米日用化工和化妝品、納米色素、納米涂料、納米感光膠片、納米精細化工材料（PMMA）等將把我們帶到五彩繽紛的世界。

五、超導材料（鈹、銅、釔）

高溫超導是現代高科技，而高溫超導鈹、銅、釔材料有&quot;123&quot;相和&quot;211&quot;相

前驅体統一計划和粒度是鈹、銅、釔超導材料的關鍵。

六、推廣前景和效益

由于高科技產品的開發，超臨界納米材料產品很受歡迎，外商更感興趣。因該產品開發市場范圍廣，技術含量高，銷路較好，利潤顯蓍，市場前景好。成果擴大以后，能創造更好的經濟效益和社會效益。

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