纳米二氧化钛的研究进展

纳米二氧化钛的研究进展

摘要】纳米科技是20世纪末逐步发展起来的新兴学科，为21世纪最具有科研

前途的领域。纳米技术的应用，有可能使各国在世界经济中的地位发生重新排列，成为世界大国争夺的战略制高点。首先研究和发展纳米技术的国家将成为未来科

技引领者。

【关键词】纳米技术纳米二氧化钛

【中图分类号】R2 【文献标号】A 【文章编号】2095-7165（2015）10-0196-01

纳米二氧化钛又叫超微细二氧化钛，它是一种新型无机化工材料具有：很大

的比表面积、表面原子数、表面能和表面张力等特点，随着其粒径的下降而急剧

增加；其表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应及量子尺寸效应等导致了纳

米微粒的磁、热、光、敏感特性以及表面稳定性等较常规粒子有很大的区别[1.2。3]。

1 纳米二氧化钛的抗菌性研究

二氧化钛的光催化杀菌机理和光催化降解有机物污染物很类似。二氧化钛在

受到大于它带隙能的光照射时，电子就能价带激发到导带，产生电子-空穴对，这

些电子-空穴对与它表面上吸附的H2O或者OH－反应后，生成具有强氧化性的羟

基自由基(·OH)和超氧负离子(O2－)。而这些基团能够穿透细菌的细胞壁，破坏细

菌的细胞膜结构，阻止细菌体内成膜物质的传输，阻断细菌内呼吸系统和电子传

输系统，从而能够有效地杀灭细菌。而且羟基自由基还可以降解细菌所产生的毒素，防止内毒素所引起二次感染。Kikuchi等[4]经过实验发现在紫外灯照射下TiO2 纳米管阵列光催化剂具有非常好的杀灭病毒、大肠杆菌以和癌细胞等，对人的身

体及生活有害物体。Kang等[5]使用CdS和Pt来修饰TiO2纳米管结构，从中得到

纳米材料的三元复合体系，其在光照下对大肠杆菌具有高效的杀菌作用。

2 二氧化钛光在骨科的研究进展

人工关节置换术以后的假体周围感染的治疗很棘手，由于感染组织周围缺乏

血管和关节屏障等等因素，为了骨关节处达到一定的药物浓度，往往需要使用较

高剂量和较长时间的全身性抗生素。随之而来的将会出现抗生素对全身各个器官

的毒副作用。处于这种考虑，抗生素的局部应用作为全身使用的补充和辅助已被

广为接受。而传统的骨水泥混合抗生素的使用就是最常用的手段[6.7.8]。

虽然选择抗生素骨水泥是目前公认针对人工关节假体周围感染预防和治疗的

标准方法[9]，但是抗生素骨水泥的使用有着如不稳定的动力学表现、导致局部的

毒性反应、导致细菌耐药性的出现及加重细菌感染等许多缺陷[10.11.12]。某些学

者甚至认为在解决人工关节术后感染这个难题中，术前使用抗生素、加强手术室

抗菌能级、手术技术的提高、假体形态的更好的设计等等不能起到太大的作用[13.14]。随着内植物的抗菌素修饰实验的不断完善和优化，目前认为解决内植物

感染的最终解决方案是从植入物材料的源头来预防治疗感染[15]。

3 二氧化钛光在肿瘤治疗中的研究进展

人类从20 世纪90 年代就开始了纳米二氧化钛应用于抗肿瘤治疗研究。光照

条件下，纳米二氧化钛粒子具有较高的氧化还原能力，具有分解组成微生物的蛋

白质能力，从而能够杀死微生物。利用二氧化钛的这一特性，将其用于癌细胞治

疗的试验便开始了[16]，结果表明在紫外光照射10min后，纳米二氧化钛颗粒能

够杀死全部的癌细胞。

4 小结

随着纳米技术的逐渐发展，我们在日常生活中接触纳到米材料和技术的机会

也会越来越来多。而纳米材料由于其特殊的结构特性，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，让它在材料、化工、电子、生物、医学等

各个领域都有了广泛的应用。而在众多应用中，生物纳米材料目前已经成为了国

际上的研究热点，在医药、疾病诊断等方面得到了越来越多的重视。

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