纳米生物与仿生材料第四章
纳米仿生材料的研究与应用
纳米仿生材料的研究与应用随着纳米科技的不断发展，纳米材料的应用也越来越广泛。
其中，纳米仿生材料便是一种研究最为活跃的领域，也是近年来备受关注的一个领域。
纳米仿生材料是指以生物体为例，通过仿生学原理，将其奇妙的结构、功能和性能融入到新型纳米材料中，从而制备出高性能、高稳定性、高精确度的新型材料。
本文将从仿生学原理、材料制备、应用前景三个方面探讨纳米仿生材料的研究与应用。
一、仿生学原理仿生学是指通过学习、模仿自然界的形态、结构、功能和机理，来设计、制造实用的人工装置或系统的学科。
仿生学原理的核心思想是“观察生物，模仿自然，发明智慧”。
生物体拥有各种优异功能，如优越的机械性能、特殊的表面性能等，这些都是人工材料所望尘莫及的。
因此，仿生学的研究非常重要，它能够帮助科学家们从生物体中找到灵感，发明新的制备方法和材料，实现材料科学的开拓和创新，进而推进“人造生命”。
二、材料制备制备纳米仿生材料需要先从生物体中寻找适当的仿生结构。
例如，仿生莲叶涂层便是一种非常有应用前景的纳米仿生材料。
科学家们发现，在莲叶表面，存在着微小的凸起，植物任务利用这些凸起形成水滴，而莲叶表面也因此而呈现出超疏水的性质，使得水滴在表面不易停留，表现出优越的自清洁性。
科学家们便采用化学溶胶法、热处理法、电化学沉积法等多种方法，制备出仿生莲叶涂层。
制备纳米仿生材料还需要一些特殊的工具和设备。
例如，常见的真空蒸发成膜技术，便可用来制备仿生蝴蝶翅膀表面的光学功能材料。
仿生蝴蝶翅膀的颜色来自于它们表面的多孔结构和色素颗粒的分布在孔洞中的效应。
科学家们发现，这种显色效应与多孔结构的空气层有关，因此通过真空蒸发成膜技术，即可制备出仿生蝴蝶翅膀表面的光改性材料。
三、应用前景纳米仿生材料虽然还处于研究阶段，但由于具有很广泛的应用前景。
首先，仿生材料在生命科学、能源领域、环境工程、新能源、新材料、信息技术等领域的应用非常广泛。
与传统材料相比，仿生材料兼具高强度、高韧性、高焊接性和高抗腐蚀性，这些特性使得仿生材料在输电输能、环保与能源半导体器件等领域都具有重要的应用前景。
纳米仿生材料
纳米仿生材料
纳米仿生材料是指通过模仿生物体内部结构和功能原理，利用纳米技术制备的
材料。
这种材料具有许多优异的性能，如高强度、高韧性、高导电性、高热传导性等，因此在材料科学领域备受关注。
首先，纳米仿生材料具有优异的力学性能。
由于其结构和生物体内部的结构相似，纳米仿生材料能够模拟生物体的结构优势，例如骨骼结构和贝壳结构，从而具有高强度和高韧性。
这种材料不仅可以用于制备轻质高强度的结构材料，还可以应用于生物医学领域，如人工骨骼和人工关节等。
其次，纳米仿生材料具有良好的导电性和热传导性。
由于纳米材料具有高比表
面积和量子尺寸效应，使得纳米仿生材料具有优异的电子传输性能和热传导性能。
这种特性使得纳米仿生材料在电子器件、传感器、热管理材料等领域有着广泛的应用前景。
此外，纳米仿生材料还具有优异的光学性能。
通过模仿生物体内部的光学结构，纳米仿生材料能够实现光子晶体、光子带隙材料等新型光学材料的制备，这些材料在光电子器件、光学传感器等领域有着重要的应用价值。
总的来说，纳米仿生材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为材料科学领
域的研究热点之一。
未来，随着纳米技术的不断发展和进步，纳米仿生材料将会在能源、环境、生物医学等领域发挥更加重要的作用，为人类社会的发展和进步做出贡献。
生物医学工程材料的研究与应用
生物医学工程材料的研究与应用第一章：生物医学工程材料的定义与分类生物医学工程材料指的是应用于生物医学领域的材料，包括了人工器官、医用材料、植入材料和医用电子元件等。
按照其材料特性和应用领域不同，生物医学工程材料可以分为生物材料、仿生材料、纳米材料和新型材料等。
第二章：生物医学工程材料的研究与发展生物医学工程材料的研究涉及到材料表面的改性、组织工程、生物反应性等多个方面。
其中，材料表面改性是提高生物医学工程材料种类和应用范围的重要手段之一。
例如，改变材料表面的形貌和化学性质可以有效地改善材料的组织相容性和生物降解性，提高其生物相容性和生物医学工程性能。
随着现代生物技术和新型制造技术的发展，生物医学工程材料的研究已经进入了一个全新的阶段。
目前，包括3D打印技术等在内的多项新技术已经广泛应用于生物医学工程材料的研究和制备中，为其发展提供了强有力的支持。
第三章：生物医学工程材料的应用生物医学工程材料的应用涉及到了研究、医学、军事等多个领域。
其中，应用最广泛的是人工器官、医用材料和植入材料等。
这些应用领域的发展和进步，极大地促进了生物医学工程材料的研究和开发。
人工器官是生物医学工程材料应用的重要领域。
不同的人工器官需要具备不同的生物功能，例如，心脏和肾脏需要具备不同程度的承压能力和流体动力学性能，人工关节则需要具备良好的运动能力和生物相容性。
因此，在设计和制备人工器官的过程中，需要针对器官的特殊需求来选择或研发合适的材料。
医用材料是另一项生物医学工程材料应用的重要领域。
医用材料包括了骨接合材料、口腔修复材料、皮肤修复材料等。
这些材料需要具备独特的生物降解性、生物相容性和机械强度等特点，能够有效地降低医疗风险并促进病人的康复。
植入材料应用范围更为广泛，包括了心脏起搏器、血管支架、人工髋关节等。
与医用材料相似，植入材料需要具备良好的生物相容性和生物降解性，能够尽量减少对人体的损害和反应。
第四章：未来展望随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，生物医学工程材料的前景也变得更加广阔。
纳米仿生材料
由于微、纳米结构并 存，大量空气储存在 这些微小的凹凸之间， 水珠只与荷叶表面乳 突的部分蜡质晶体绒 毛相接触。
2、表面各向异性
水稻叶表面存在类似于荷叶表面微/纳米结合的 阶层结构，但在水稻叶表面，乳突沿平行于叶边 缘的方向排列有序，而沿着垂直方向呈无序的任 意排列，水滴在这两个方向的滚动角也不相同， 其中沿平行方向为3-5°，垂直方向为9-15°。
• 宝马H2R氢燃料汽车外 型和设计的灵感来自 海豚、企鹅的低阻身 材。圆鼓的前脸、收 起的尾部，极小的正 锋面，成就了其0.21 的阻力系数。同样， 尺寸庞大的宝马7系得 益于其流线造型，阻 力系数也仅为0.29。
美国研发出一款举世无
双的“海豚潜艇”，
它不仅在外形上酷似
海豚，而且能像海豚
一样时而潜入水中， 时而跃出水面做出惊 险刺激的翻腾动作。
自然界的几种生物体的表面性能及其 仿生纳米界面材料
模仿水黾“水上漂”功夫的机器人
4在墙壁上行走的动物—壁虎 壁虎的每只脚底 长着大约50万根 极细的刚毛（长 100um)，刚毛末 端又有约400— 1000根更细小的 分支。
微米级阵列刚毛 单根刚毛 单根刚毛末端的放大
壁虎的脚底与物体表面之间的黏附力来自于 刚毛与物体表面分子之间的“范德华力”的累积 （范德华力是中性分子彼此距离很接近时，产生 的一种微弱的电磁引力）。 壁虎的脚抗灰尘能力的自清洁性发生在整齐 排列的刚毛上。由于粘附力所吸引在爬行基底与 吸引在单个或多个刚毛小分支上的灰尘粒子存在 着不均匀性，从而导致表面的自清洁性。 壁虎脚在踩踏脏物之后，脏物的颗粒堆积在 绒毛表面，而不是粘在绒毛上，因此在堆积到一 定程度之后脏物颗粒在重力的作用下就会脱落。
3在水面行走的昆虫—水黾
水黾的腿能排开300 倍于其身体体积的水 量，它的一条腿能在
化妆品中的仿生纳米材料的应用研究
化妆品中的仿生纳米材料的应用研究随着科技的不断进步和人们对美的追求，化妆品行业正不断推陈出新，寻求更加安全、高效的成分和技术。
近年来，仿生纳米材料作为一种新兴的技术手段，在化妆品领域中被广泛应用。
本文将就化妆品中的仿生纳米材料的应用进行研究，并对其优势和前景进行探讨。
一、仿生纳米材料的概念仿生纳米材料是指模仿生物体结构和功能的纳米级材料。
它通过将生物体的特性与纳米级材料相结合，使得化妆品能更好地适应人体肌肤的需求，达到更好的效果。
仿生纳米材料通常具有较大的比表面积、较高的稳定性和较低的毒性，可以提高化妆品的渗透性、稳定性和生物活性，从而改善产品的质量和效果。
二、化妆品中的仿生纳米材料应用领域1. 精华液精华液是现代化妆品中一种重要的护理产品，可以滋养肌肤、改善肤质。
仿生纳米材料可以被应用于精华液中，通过纳米尺度的载体，将营养成分有效地输送到肌肤深层，提高吸收率和滋养效果。
2. 面膜仿生纳米材料在面膜中的应用也十分广泛。
通过纳米化的载体，面膜中的活性成分可以更好地渗透到肌肤细胞内部，加强滋养和修复效果。
此外，仿生纳米材料还可以调节面膜的成膜性能，使面膜更加服贴，提高使用体验。
3. 防晒霜防晒霜是日常护肤的重要环节。
仿生纳米材料在防晒霜中的应用可以提高防晒效果和肌肤的舒适度。
纳米载体可以有效地将防晒成分分散在纳米尺度上，增加防晒粒子与皮肤的接触面积，提高防晒效果。
同时，仿生纳米材料还可以使防晒霜更加轻盈，减少黏腻感。
三、化妆品中的仿生纳米材料优势1. 提供更好的渗透性仿生纳米材料具有较大的比表面积和尺寸效应，可以更好地促进化妆品成分的渗透。
与传统的材料相比，仿生纳米材料在应用过程中能更容易地穿透皮肤屏障，将有效成分输送到肌肤深层，发挥更好的效果。
2. 提高稳定性和持久性由于仿生纳米材料通常具有较高的稳定性，化妆品中添加这种材料可以提高产品的稳定性和持久性。
仿生纳米材料可以降低成分的挥发和分解速度，从而延长产品的保鲜期和使用寿命。
生物仿生学中的纳米材料研究
生物仿生学中的纳米材料研究一、引言生物仿生学是指通过模仿生物体的结构和功能，来研究生物体的机理，同时将这些机理应用于工程和技术领域。
近年来，生物仿生学中的纳米材料研究引起了广泛关注。
纳米材料是指直径小于100纳米的材料，具有很强的物理、化学和生物学特性。
在生物仿生学中，纳米材料被应用于复杂系统的模拟和仿造，具有广泛的应用前景。
本文将介绍生物仿生学中的纳米材料研究现状及其应用。
二、生物仿生学中的纳米材料研究现状1. 纳米表面结构仿生纳米表面结构仿生是指将生物体表面的微结构、纳米结构复制出来，并将其应用到纳米材料中。
生物体表面的微结构、纳米结构能够在一定程度上影响生物体的物理、化学和生物学特性。
例如，许多昆虫的表面覆盖着微型孪生结构，这种结构可以使得昆虫表面具有超疏水、超疏油等性质。
这种性质可以被应用于自清洁、防腐和防污等领域。
因此，将微型孪生结构复制到纳米材料上，可以使得纳米材料具有与昆虫表面相似的性质。
2. 纳米生物传感纳米生物传感是指利用纳米材料来模拟生物体敏感和反应机制。
生物体内的许多生物传感系统都是基于分子识别和分子反应的。
因此，将纳米材料制备成一定形状和大小的晶体、纳米管或纳米球等，可以使其在生物体内与分子相互作用，从而实现纳米生物传感。
例如，利用纳米材料制备的生物传感器可以用于检测DNA、蛋白质等生物分子，并能够在特定条件下发出信号。
3. 纳米仿生涂料纳米仿生涂料是指将仿生学思想应用于涂料中，使其具有生物体表面的某些性质。
例如，昆虫的表面覆盖着微型孪生结构，这种结构可以使昆虫表面具有超疏水和超疏油等性质。
将这种结构应用于涂料中，可以使其具有自清洁、防腐和防污等性质，从而使涂料更加耐用、环保和生态。
三、生物仿生学中的纳米材料应用1. 医学领域生物仿生学中的纳米材料可以应用于医学领域。
例如，利用纳米材料制备的生物传感器可以用于检测体内的生物分子，从而实现早期诊断、个性化治疗等目的。
同时，纳米材料还可以被应用于纳米治疗、纳米药物输送等领域。
生物材料与仿生材料
生物材料与仿生材料早在地球上出现人类之前，各种生物已在大自然中生活了亿万年，在它们为生存而斗争的长期进化中，获得了与大自然相适应的能力。
生物界中的各种生物都具有许多卓越的本领。
如体内的生物合成、能量转换、信息的接收和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等，显示出许多机器所不可比拟的优越之处。
生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已。
几十亿年的进化历程使得自然界生物体某些部位巧夺天工，具有特殊性质，给人研究仿生材料以启迪。
自然界中的生物体在长期的自然选择与进化过程中，其组成材料的组织结构与性能得到了持续优化与提高，从而利用简单的矿物与有机质等原材料很好地满足了复杂的力学与功能需求，使得生物体达到了对其生存环境的最佳适应。
大自然是人类的良师。
自然界存在的天然生物材料有着人工材料无可比拟的优越性能。
天然生物材料是经过亿万年的自然选择与进化，在细胞调制下形成的，其基本组成单元很平常，但材料的微观结构很复杂，具有空间上的分级结构，通常是两相或多相的复合材料，表现出人工合成材料无法比拟的性能。
天然生物材料的优异性能可为人造材料的优化设计，特别是高性能仿生材料的发展提供有益的启示。
生物系统的准确与精巧使人们可以从生物体那里获得启示并设法解开自然界这一隐藏着的秘密——简单的“原材料”经活的有机体合成后，其性能可远远优于利用当今高技术生产出的高级人工合成物——仿生材料。
仿生材料就是受生物启发或者模拟生物的各种特性而开发的材料。
对仿生材料的研究就是要研究生物物质的结构和功能，并以某种生物的特点进行材料的设计与制造，包括模仿天然生物材料的成分和结构、模仿生物体中形成材料的过程和加工制备，以及模仿生物体系统的特定功能。
仿生材料（特别是生物医用仿生材料）与常用工业材料的最大区别是在生理环境下使用，具有生物相容性。
一些植入人体的仿生材料，应具有足够的力学性能，不能发生脆性破裂、疲劳断裂及腐蚀破坏等，即应具有力学相容性。
纳米仿生材料的制备方法与结构优化
纳米仿生材料的制备方法与结构优化引言：随着科技的不断进步和发展，纳米技术在材料领域发挥着日益重要的作用。
纳米仿生材料作为一种有着生物化学特性的新型材料，在仿生学和材料科学领域具有广阔的应用前景。
制备高质量的纳米仿生材料并对其结构进行优化是提高材料性能和拓宽材料应用领域的关键。
本文将介绍纳米仿生材料的制备方法与结构优化的相关研究进展。
一、纳米仿生材料的制备方法1. 溶液法制备：溶液法是一种常用的制备纳米仿生材料的方法。
它包括溶液浸渍法、溶胶凝胶法和溶液共淀法等多种技术。
其中，溶液浸渍法是将纳米颗粒浸渍于基底材料表面，通过溶液中纳米颗粒自组装的方式实现纳米结构的形成。
溶胶凝胶法则是通过稳定溶胶体系中的纳米颗粒，然后在基底材料上进行凝胶处理，最终形成纳米仿生材料的结构。
2. 自组装方法：自组装技术是一种制备纳米材料的重要方法，其原理是通过材料分子间的相互作用力使其自发排列成一定的结构。
纳米仿生材料的制备中，常采用的自组装方法包括单分子自组装、胶束自组装和薄膜自组装等。
这些方法通过调控自组装过程中的实验条件和控制因素，能够实现纳米结构的精确调控和优化。
3. 机械法制备：机械法制备纳米仿生材料主要是利用机械设备对材料进行物理处理，如高能球磨、旋转摩擦焊接和划痕等。
这些方法通过物理力学的作用达到纳米颗粒与基底材料的结合与调控，从而实现纳米仿生材料的制备。
二、纳米仿生材料的结构优化1.材料成分的优化：通过调整纳米材料的成分，可以改变其物理化学性质和功能。
例如，可以通过合理选择纳米颗粒的种类及比例，来实现对纳米仿生材料的导电性、光学性、磁性等特性的调控，从而提高材料的性能。
2.表面形貌的优化：纳米仿生材料的表面形貌直接影响其与环境的相互作用和性能。
通过采用合适的制备方法以及特殊的表面处理技术，可以调控纳米颗粒的形貌和表面结构，进而改善材料的表面性能如抗污染、超疏水、超疏油等。
3.结构的调控与优化：在纳米仿生材料的制备中，结构调控与优化是提高材料性能的关键。
仿生纳米材料的制备及其在催化领域中的应用
仿生纳米材料的制备及其在催化领域中的应用引言：纳米科技作为近年来备受关注的前沿科技，已经在许多领域展示出了巨大的潜力。
其中，仿生纳米材料作为一种新型的材料，以其与生物体类似的分子结构和功能特性，引起了广泛的关注。
本文将探讨仿生纳米材料的制备方法以及其在催化领域中的应用。
一、仿生纳米材料的制备方法仿生纳米材料的制备方法是通过借鉴生物体内分子自组装的原理来实现的。
主要有以下几种方法：1.生物法：通过利用生物体自然产生的生物大分子，如蛋白质、核酸等，进行分子自组装，形成纳米材料。
这种方法能够制备出具有生物特性的纳米材料，如吸附性能优良的纳米吸附剂。
然而，由于生物体自身特性的限制，这种方法的适用范围较窄。
2.模板法：通过利用模板的空间排列结构来引导分子的自组装，形成纳米材料。
常见的模板法包括溶胶-凝胶法和电化学沉积法。
溶胶-凝胶法利用胶体颗粒的分散性质，在溶液中形成胶体胶凝体系，然后通过热处理或化学处理将溶胶转变为凝胶，最后得到纳米材料。
电化学沉积法通过对电解液中的金属离子施加电压，使其在电极表面沉积，并在模板上自组装成纳米材料。
这种方法制备的纳米材料通常具有均匀分布和规整有序的特点。
3.自组装法：利用分子间的相互作用力，如静电相互作用、范德华力等，在溶液中自动形成有序的纳米结构。
这种方法直接利用分子间的相互作用力进行自组装，不需要额外添加其他材料，操作简单，适用性较广。
例如，利用氢键和范德华力，在溶液中将单分子自组装成纳米层状结构。
二、仿生纳米材料在催化领域中的应用1.催化剂的设计和制备借鉴生物体内酶的结构和功能，可以设计和制备出具有高效催化活性的仿生纳米催化剂。
例如，利用酶的活性位点结构和催化机理，合成出具有类似活性位点结构的仿生催化剂，可在有机合成和能源转换等领域发挥重要作用。
2.原位催化反应利用仿生纳米材料特有的自组装和分子识别能力，可以实现原位催化反应，提高反应效率和选择性。
例如，将仿生纳米材料修饰在电极表面，可实现电化学催化反应，如氧还原反应和脱氮反应，提高催化反应的效率和稳定性。
仿生智能材料
仿生智能材料第一章绪论1、基本概念仿生学概念：人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了约35亿年。
人类很早就认识到生物具有许多超出人类自身的功能和特性。
对生物的结构、形态、功能和行为等进行研究，我们就会从自然中获得解决问题的智慧和灵感。
生物材料：通常有两个定义，一是有生命过程形成的材料，如结构蛋白（蚕丝等）和生物矿物（骨、牙、贝壳等），另一个是指生物医用材料(Biomedical materials),其定义随医用材料的发展不断发展，指用于取代、修复活组织的天然或人造材料。
仿生材料（Bio-inspired）：受生物启发或者模拟生物的各种特性而开发的材料。
材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和结构特征的成分、结构仿生、模仿生物体中形成材料的过程和加工制备仿生、模仿生物体系统功能的功能仿生。
智能材料：具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的类似生物智能特征的材料。
2、智能材料的特征具体地说，智能材料具备下列智能特性：(1)具有感知功能，可探测并识别外界（或内部）的刺激强度，如应力、应变、热、光、电、磁、化学、辐射等；2)具有信息传输功能，以设定的优化方式选择和控制响应；(3)具有对环境变化作出响应及执行的功能；(4)反应灵敏、恰当；(5)外部刺激条件消除后能迅速回复智能材料必须具备感知、驱动和控制三个基本要素。
3、智能材料的构成智能材料一般由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。
它不是传统的单一均质材料，而是一种复杂的智能材料系统。
基体材料首选高分子材料，因为质量轻，耐腐蚀；其次也可选金属材料，以轻质有色合金为主。
敏感材料担负传感的任务，其主要作用是感知环境的变化（温度、湿度、压力、pH值等）。
常用的敏感材料有形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色、液晶材料等。
在一定条件下，驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负响应和控制的任务。
第四章-一维纳米材料全篇
第四章 一维纳米材料
材料学院
气相法
气相法
气-液-固生长 (VLS)
气-固生长 (VS)
激光烧蚀法 热蒸发 化学气相沉积 金属有机化合物气相外延 化学气相传输法
自催化气-液-固生长 (self-catalytic VLS)
第四章 一维纳米材料
材料学院
尽管晶须轴向螺旋位错生长机理有其合理性，但有 时螺旋位错并不总在起作用
高温分解产生的纳米级Sn液滴发挥着金属催化剂的 作用，吸附其它气相分子，最终生成SnO2纳米线。
第四章 一维纳米材料
材料学院
电镜观察到纳米线的一端有团球状Sn颗粒，就是以VLS 方式生长的典型特征
第四章 一维纳米材料
材料学院
实例二
自催化VLS生长还可合成掺杂或多元纳米线，例如：
Sn掺In2O3纳米线、Zn2SnO4纳米线、ZnGa2O4纳米线 Mn掺杂Zn2SiO4纳米线、AlGaN合金纳米线和Al4B2O9纳米
第四章 一维纳米材料
材料学院
上述方法中，若PVP的浓度过高，Ag纳米粒子的所有晶面都 有可能被PVP所覆盖，这就丧失了各向异性生长，得到的 主要是Ag的纳米颗粒，而不是一维的Ag纳米线
第四章 一维纳米材料
材料学院
溶液-液相-固相法 (SLS法)
这种方法类似于前面讲过的高温气相VLS法，区别在于 金属液滴是从溶液中分解而来，而不是气相产生的。
第四章 一维纳米材料
材料学院
气相化学沉积
与激光烧蚀法不同，CVD法的源材料直接为气体，在 高温或等离子条件下，利用VLS生长制备一维纳米材料
第四章 一维纳米材料
材料学院
❖ Cui等人利用CVD法合成了线径可控的单晶Si纳米线
纳米生物材料和仿生材料的研究与应用
纳米生物材料和仿生材料的研究与应用随着科技的不断进步，人类对生物材料和仿生材料的研究与应用也越来越深入。
纳米生物材料和仿生材料是目前研究热点之一，它们的出现和应用改变了传统的医学和科学研究方式。
本文将从纳米生物材料和仿生材料的基础概念，制备方法及应用方面进行探讨。
一、纳米生物材料1.基础概念纳米生物材料是指尺寸在10nm到100nm之间的生物材料，在这个尺寸范围内，生物材料表现出了与大尺寸完全不同的物理化学性质。
不同于传统的生物材料，纳米材料可以通过自组装、化学合成等手段精密设计和合成，具有特异性、多功能性和可控性等特点。
2.制备方法制备纳米生物材料的方法包括物理方法、化学方法和生物合成法。
物理方法包括纳米粒子的机械加工、磁性分离、原子层沉积等，适用于制备无机纳米材料。
化学方法包括溶胶凝胶法、水热法、气相沉积法等，适用于制备无机纳米材料和高分子纳米材料。
生物合成法则是通过生物体代谢过程中的酵素作用或微生物滤过过程中利用细胞代谢功能制备纳米颗粒或纳米纤维等，在制备无机材料时还可用植物或动物维生素以及贵金属植物作为原料。
3.应用方面纳米生物材料被广泛应用于生物传感、组织工程、药物递送、医疗保健等领域。
例如，在细胞研究方面，纳米材料可以结合细胞表面，增强细胞信号转导和药物递送；在医学和健康方面，纳米材料可以用于药物缓释、基因传递和病原体检测等领域。
二、仿生材料1.基础概念仿生材料是指基于生物体结构和功能特性复制和模拟人工材料，该类材料代替传统材料有效地解决了传统材料的许多问题，如强度、韧性、光学性能等。
2.制备方法现有的仿生材料主要包括金属仿生材料、高分子仿生材料、陶瓷仿生材料等。
金属仿生材料主要采用铝泡沫、钢丝绳等结构材料来复制和模仿菊花、蜂巢和龟壳等生物形态，并利用金属泡沫的吸能能力提升材料的韧性和抗冲击能力。
高分子仿生材料的主要特点是具有超强韧性和高伸张率，例如利用高分子抓鼠群体的迎头式伸缩为生物模仿，而制备出的柔软机器人可以完成复杂的工作。
生物仿生材料的设计与制备
生物仿生材料的设计与制备近年来，生物仿生材料作为一种新兴的材料领域，吸引了众多科学家和工程师的关注。
生物仿生材料是指通过模仿生物体的结构和功能，设计和制备出具有类似特性的材料。
生物仿生材料的研究领域广泛，涉及生物医学、纳米技术、航空航天等多个领域。
在生物仿生材料的设计与制备中，关键的一环是模仿生物体的结构。
生物体的结构是经过漫长的进化过程所形成的，具有高效、可持续的特性。
因此，研究者借鉴了生物体的结构，尝试通过不同的制备方法来构建类似的结构。
例如，通过光刻技术，可以在材料表面制造出微小的凹凸结构，模拟出莲叶的自清洁能力。
通过控制材料的排列方式，可以制备出具有超疏水性能的表面，类似于蓮花的叶面上所存在的特性。
这种仿生材料可以应用于抗菌、防污、抗腐蚀等领域，具有广泛的应用前景。
另外，生物仿生材料的制备还需要研究者考虑材料的功能性。
生物体具有多样的功能，如自愈合、自组装、自重构等。
为了实现这些功能，研究者需要从生物体中获取相关的信息，并将其应用于材料的设计与制备过程。
例如，许多细菌具有自愈合的能力，当细菌受到损伤时，它们会通过合成特定的蛋白质来修复损伤。
研究者借鉴了这种机制，设计并制备出具有自愈合功能的材料。
这种材料在极端条件下能够自动修复损伤，具有重要的应用潜力。
除了结构和功能的模仿，生物仿生材料的研究还需要考虑材料的自适应性。
生物体能够根据环境的变化来调整自身的结构和功能，以适应不同的外界条件。
这种自适应性的特性是生物体能够在各种复杂环境中存活并繁衍的重要原因。
为了实现材料的自适应性，研究者需要利用最新的材料科学和技术手段，开发出能够对环境变化做出响应的材料。
例如，研究人员利用光敏材料的特性，设计并制备出了能够根据光的强度和波长来改变形状和功能的材料。
这种材料可以应用于光驱动的微型器件、智能传感器等领域。
生物仿生材料的设计与制备是一项具有挑战性的工作。
它要求研究者具备深厚的知识和丰富的经验，以及创新的思维和技术手法。
仿生材料设计与开发新型纳米材料
仿生材料设计与开发新型纳米材料纳米材料是当今科学研究领域中备受关注的一个重要领域，也是材料科学与工程中的一个热点话题。
仿生材料的设计与开发是纳米材料领域的一个重要方向，旨在将自然界的优秀生物结构和功能应用于材料设计与制备过程中，以实现更高性能和更广泛应用的材料。
仿生材料的设计与开发是一个复杂而富有挑战性的过程。
首先，需了解自然界中生物体的结构、组成和功能特性，通过深入研究其特点和工作机制，才能将其转化为材料的设计灵感和思路。
其次，需要选择合适的纳米材料作为基础材料，如碳纳米管、金纳米颗粒等，以实现所需的特定功能。
最后，在设计和制备过程中，需要充分考虑材料的结构和性能，并注意材料的可持续性和环境友好性。
在纳米材料的设计与开发中，一种常见的方法是通过纳米加工技术来实现材料的精细加工和功能调控。
纳米加工技术可以通过调控纳米尺度下的材料组织结构和物理化学性质，实现对材料的精确控制和优化。
例如，利用纳米加工技术可以制备具有特定结构的纳米颗粒，如核壳结构、多孔结构等，从而实现材料的独特性能和应用。
此外，纳米加工技术还可以通过纳米复合材料的设计和制备，将不同材料的优点结合起来，实现材料性能的整体提升。
另一种常见的方法是通过仿生学的原理和方法，设计和制备具有特定功能的纳米材料。
仿生学是一门研究如何通过模仿与学习自然界中生物体的结构和功能来解决工程和科学问题的学科。
在纳米材料的设计与开发中，可以借鉴仿生学的原理和方法，将生物体中独特的结构和功能转化为材料的设计灵感和创新思路。
例如，通过模仿蜘蛛丝的结构和制备方法，研发出具有高强度和高韧性的纳米材料，应用于航空航天、医疗器械等领域。
再如，借鉴蝴蝶翅膀的微纳结构，制备出具有特殊光学性质的纳米材料，可应用于光学器件和传感器等领域。
纳米材料的设计与开发还需要综合运用材料科学、物理学、化学、生物学和工程学等多个学科的知识和技术手段。
通过多学科的交叉融合，可以更好地理解纳米材料的性质和行为，并针对特定应用需求进行合理的设计和制备。
奇异的仿生学答案整理
第一章从仿照到制造——仿生学的进展1.仿生学的概念是哪年提出的？1960年2.海豚游速慢的时候皮肤是粗糙的，游速快的时候是滑腻的。
错误3.信息时期人与自然的关系是观看——灵感——仿照错误4.自然界中植物有150万种。
错误5.材料的结构包括宏观、介观、微观6.科学的目的是求知与求真。
正确7.贝壳珍珠层的硬度是一般文石的2倍，韧性是一般文石的10000倍。
错误8.蜘蛛丝能支撑体重400倍的重物。
错误9.仿生需求包括生存需求、军事需求、健康需求、进展需求、精神需求、爱好需求10.仿生模本包括生物模本、生活模本、生境模本第二章从灵感到制造的创新进程——仿生学的研究方式1.地面机械触土部件与土壤接触时面临的问题是粘附2.蜣螂推滚粪球的部位是足3.穿山甲能打洞、上树，还会游泳。
正确4.蚯蚓体外有一层体表液，形成一个多层界面系统，蚯蚓蠕动前行在内界面层5.荷叶具有自清洁效应是由于表面微纳结构与蜡状物质一起作用6.土壤动物减粘脱土功能的实现是由于其体表形态。
错误7.仿生电渗铲斗是仿照了蜣螂的体表电位特点制造的。
错误第三章适者生存——军事仿生1.狡兔三窟中提到的历史人物有？孟尝君、冯谖2.刀是仿照了蚌壳和贝壳制造而成的。
正确3.滑翔机之父是奥托· 李林塔尔。
正确4.海豚真皮层具有乳突结构。
正确5.响尾蛇能感知℃的温度转变。
正确6.蜘蛛在天气变暖前开始吐丝织网。
错误7.春秋战国七雄争霸中蚕食战略的核心是远交近攻。
正确8.“三猛战术”为猛冲、猛追、猛击。
错误9.“狼群战术”确实是在“在必要的时刻、地址内，布置必要的军力”。
正确10.孙子兵法中依照鸷鸟的战术特点，提出势险和节短的战术思想。
正确11.动物合群抗敌在防御战术上应用为“环形防御”。
正确12.苏德战争中利用了仿照变色龙变换颜色的防御战术。
错误13.狗在碰到仇敌时，通常利用示弱的防御战术。
错误14.鳄鱼和燕千鸟是共生关系。
正确第四章自然与人工——仿生材料1.天然生物材料的特点之一确实是成份简单结构复杂。
纳米仿生材料
纳米仿生材料纳米仿生材料是一种新型材料，它结合了纳米技术和仿生学原理，具有许多独特的性能和应用优势。
纳米仿生材料的研究和应用领域涉及生物医学、能源、环境保护、新材料等多个领域，具有广阔的发展前景。
首先，纳米仿生材料在生物医学领域具有重要应用。
通过仿生学原理，科学家们可以设计出具有特定功能的纳米材料，用于药物传输、生物成像、组织修复等领域。
例如，纳米仿生材料可以模拟生物体内的微环境，帮助药物更精准地靶向治疗疾病，减少药物对健康组织的损伤，提高治疗效果。
其次，纳米仿生材料在能源领域也有重要应用。
利用纳米技术和仿生学原理，可以设计制备出高效的光催化材料、储能材料等，用于太阳能、储能装置等领域。
这些纳米仿生材料具有高效转换能量的特性，有望为能源领域的可持续发展提供新的解决方案。
此外，纳米仿生材料还可以应用于环境保护领域。
例如，利用纳米仿生材料制备的高效吸附材料，可以用于水污染物的去除，大大提高水处理的效率和效果。
同时，纳米仿生材料还可以用于制备高效的光催化材料，用于大气污染物的净化，有望成为未来环保领域的重要技术手段。
最后，纳米仿生材料在新材料领域也有着广阔的应用前景。
通过仿生学原理，可以设计出具有特定功能和性能的纳米材料，用于制备新型的功能材料、结构材料等。
这些纳米仿生材料不仅具有优异的力学性能，还具有一些特殊的功能，如自修复、自清洁等，为新材料领域的发展带来新的机遇和挑战。
总的来说，纳米仿生材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，它融合了纳米技术和仿生学原理，具有许多独特的性能和应用优势。
在生物医学、能源、环境保护、新材料等领域，纳米仿生材料都有着重要的应用价值，将为相关领域的发展带来新的机遇和挑战。
随着科学技术的不断进步和发展，相信纳米仿生材料将会在未来发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
仿生材料的原理与应用
仿生材料的原理与应用一、简介仿生材料是指基于生物系统、生物结构和生物功能的原理，开发出来的具有特定功能的材料。
它的研究领域横跨生物学、物理学、化学等多个学科，是当今材料科学领域的前沿研究方向之一。
本文将介绍仿生材料的原理和应用。
二、原理仿生材料的原理主要基于生物系统的结构和功能，通过对生物机理和生物材料的研究，开发出具有类似特性的人工材料。
其原理主要包括以下几个方面：1. 结构仿生结构仿生是通过模仿生物结构的形态和组织结构，设计和制造出具有相似功能的材料。
例如，纳米级的结构仿生可以模仿蝴蝶翅膀的微纳米结构，具有特殊的光学性能和表面润湿性。
2. 功能仿生功能仿生是通过模仿生物系统的功能机理，开发出具有类似功能的材料。
例如，仿生表面涂层可以模仿莲叶表面的自清洁特性，实现自清洁材料的功能。
3. 自组装自组装是指材料中的分子、纳米粒子或宏观结构在一定条件下，由于相互作用而自发形成有序结构的过程。
仿生材料中采用的自组装原理可以模仿生物体中的自组装现象，实现精确控制和组装。
4. 材料界面材料界面是指材料之间的相互作用界面，对材料性能起着至关重要的作用。
仿生材料中的界面设计可以模仿生物体的界面特性，实现优良的材料性能。
三、应用仿生材料的应用非常广泛，以下列举了几个典型的应用领域：1. 医学领域仿生材料在医学领域有着广泛的应用，例如人工骨骼、人工关节和心脏支架等。
这些材料可以模仿生物组织的结构和功能，用于修复和替代受损组织，促进人体的康复和生活质量的提高。
2. 纳米技术领域纳米技术是当今科技领域的热点之一，而仿生材料又与纳米技术密切相关。
通过模仿生物体的微纳米结构，开发出具有特定功能的纳米材料，可以应用于纳米传感器、纳米电子器件等领域。
3. 环境工程领域仿生材料在环境工程领域也有着重要的应用。
例如，通过仿生材料的自清洁特性，可以开发出高效自洁表面涂层，减轻环境污染和清洁成本。
4. 能源领域能源领域是当今社会的重要议题，而仿生材料可以为能源开发与利用提供新的思路。
仿生材料的研究和应用
仿生材料的研究和应用第一章概述随着科技的发展，仿生学作为一门交叉学科逐渐走进人们的视野。
仿生学是通过模拟生物体内部的与生俱来的智慧和功能，研究其生物机理、运动原理和智慧行为，探索使用这些原理和方法来创造新的材料、产品、工艺和技术的学科。
仿生学中的仿生材料，是指通过对生物体内结构、细胞微观结构、生物分子和生命体物质等方面的观察和研究，制造出与之相似（或相同）的材料。
与传统材料相比，仿生材料具有更优异的性能、更复杂的结构、更高的效率，可以广泛应用于医疗、机器人、航空航天等领域。
本文主要介绍仿生材料的研究和应用。
第二章仿生材料的种类根据仿生材料的来源和种类，可以将仿生材料分为以下几类：1.仿生纳米材料仿生纳米材料是指基于仿生学原理设计和制造出的具有纳米尺度特征的材料。
仿生纳米材料通常具有比传统材料更高的强度和更高的导电性、导热性等性能，可以广泛应用于高科技领域。
2.仿生材料仿生材料是一种通过学习和模仿生物的形态、结构、物质组成和功能，制造出的具有生物样式、功能、性能的材料。
仿生材料通常具有比传统材料更优异的性能，可以广泛应用于生物医学、航天、机器人等领域。
3.仿生光伏材料仿生光伏材料是指借鉴生物体内的自组装原理，设计和制造出的具有光电转换功能的材料。
通过仿生光伏材料可以有效提高太阳能的利用率和效率，可以广泛应用于新能源领域。
第三章仿生材料的研究仿生材料的研究主要包括材料设计、材料制造和性能测试三个方面。
1.材料设计仿生材料的设计是仿生学研究的核心。
仿生材料的设计要从生物体表层结构、生理学与微生物体器官和组织构成原理等方面着手设计。
需要依据仿生学的原理，从生物体结构的表面特征、理化性质和功能需求等入手，特别是要注意仿生理化特性的要求。
2.材料制造仿生材料的制造需要先行确定仿生材料的材料种类、制造过程和特性。
材料制造的材料种类有仿生材料、仿生纳米材料、仿生光伏材料等，材料制造的方法主要包括传统制造、加速器技术等，此外，仿生材料的制造需要根据仿生学设计要求，强调材料的高透明度、高导电性等特征。
纳米仿生材料
仿生材料（Bio-inspired）：
受生物启发或者模拟生物的各种特性而开发 的材料。
材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和 结构特征的成分、结构仿生、模仿生物体中形成 材料的过程和加工制备仿生、模仿生物体系统功 能的功能仿生。
• 水母的顺风耳，仿照水母 耳朵的结构和功能，设计了 水母耳风暴预测仪，能提前 15小时对风暴作出预报，对 航海和渔业的安全都有重要 意义。
(3)有学习能力和预见性功能，能通过对过去 经验的收集，对外部刺激作出适当反应，并 可预见未来并采取适当的行动；
(4)有响应性功能，能根据环境变化适时地动 态调节自身并作出响应；
(5)有自修复功能，能通过自生长或原位复合 等再生机制，来修补某些局部破损；
(6)有自诊断功能，能对现在和过去的情况作比较， 从而能对诸如故障及判断失误等问题进行自诊断 和校正；
自然界的几种生物体的表面性能及 其仿生纳米界面材料
类水稻叶表面碳纳米管薄膜
•2 昆虫翅膀表面的自清洁性
蝴蝶翅膀由微米尺寸的鳞片交叠 覆盖，每一个鳞片上分布有排列 整齐的纳米条带结构，每条带由 倾斜的周期性片层堆积而成。
RO
不滚动 蝴蝶以身体为中心轴向外Байду номын сангаас散方向（RO方向）倾 斜，水滴易滚动；反向倾斜，水滴不能滚离；垂 直RO的两个方向，水滴不易滚离。
• 宝马H2R氢燃料汽车 外型和设计的灵感来 自海豚、企鹅的低阻 身材。圆鼓的前脸、 收起的尾部，极小的 正锋面，成就了其 0.21的阻力系数。同 样，尺寸庞大的宝马7 系得益于其流线造型， 阻力系数也仅为0.29。
美国研发出一款举世无 双的“海豚潜艇”， 它不仅在外形上酷似 海豚，而且能像海豚 一样时而潜入水中， 时而跃出水面做出惊 险刺激的翻腾动作。
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受体媒介的胞吞作用
1.外界物质进入细胞前， 须与膜上的受体结合， 然后细胞膜内陷形成小 囊泡，再与细胞膜分离 2.哺乳动物就藉此作用吸 收输送胆固醇、维生素 B12和激素等
受體媒介的胞吞作用
• 受体媒介的胞吞作用与受体有关，对输送物质比 较有选择性 • 吞噬作用与胞饮作用则没有选择性
纳米药物控释
• 原理： 方法：
– ①是通过化学键将药物和聚合物直接结合：药物通过 水解或酶反应从聚合物中释放出来。此类系统载药量 很高，而且释药速率较易控制。 – ② 采用膨胀型控释骨架：这种类型系统，药物溶于聚 合物中，聚合物为膨胀型的。首先水进入骨架，药物 溶解，从膨胀的骨架中扩散出来，其释药速度很大程 度上取决于聚合物膨胀速率、药物溶解度和骨架中可 溶部分的大小。由于药物释放前，聚合物必须先膨胀， 这种系统通常可减小突释效应。
药物释放发展概况
20世纪 50年代:传统药物制剂 50年代:缓释型药物制剂
70年代:控释型药物制剂 80年代以后:靶向型及智能型药物制剂
理想的药物控制释放
• • • • • • 控制释放功能:使血中药物浓度维持在所需范围 药物靶向功能:使药物指输送至治疗目标部位 用量少 毒副作用小 服用方便,易于被接受 一般环境下具有一腚的化学,物理稳定性
渗透压制剂形式
渗透压制剂形式
渗透压原理优点
• 只要膜内药物维持饱和溶液状态，释药速率恒定， 即以零级速率释放药物。 • 胃肠液中的离子不会渗透入半透膜，故渗透泵型片 剂的释药速率与pH值无关，在胃中与肠中的释药速 率相等。 • 此类系统的优点在于其可传递体积较大，理论上， 药物的释放与药物的性质无关，缺点是造价贵，另 外对溶液状态不稳定的药物不适用。
纳米药物优点
• 延长药物的体内半衰期，藉由控制聚合物在体内的 降解速度，能使半衰期短的药物维持一定水平，可
改善疗效及降低副作用，减少患者服药次数。
• 可消除特殊生物屏障对药物作用的限制，如血脑屏 障、血眼屏障及细胞生物膜屏障等，纳米载体微粒
可穿过这些屏障部位进行治疗。
纳米药物尺度的优势
纳米药物尺度的优势
dC kDA(Cs Ct) dt
公式中dC/dt：溶解速度；kD：溶解速度常数；A： 表面积； Cs：药物的饱和溶解度；Ct：药物的浓度。
具体调整溶解速率方法： 1.制成溶解度小的盐或酯 2.与高分子化合物生成难溶性盐 3.控制粒子大小
释药原理
• ①制成溶解度小的盐或酯： • • • •
CS ↓→ dC/dt ↓ ②与高分子化合物生成难溶性盐 ③ 控制粒子大小：r ↑→ D ↓
• • • • • 吸附(脂质体作用开始) 脂交换(脂质体之类与细胞膜之类) 内吞(主要作用机制) 融合 扩散(脂质体凝胶制剂/透皮吸收,肠道粘膜吸附,扩散, 融合释放药物)
纳米药物
• 药剂学中的纳米粒或称纳米载体与纳米药物，其尺 寸界定于1~1000nm之间。
• 纳米载体系指溶解或分散有药物的各种纳米粒。 • 纳米药物则是指直接将原料药物加工成纳米粒。
吞噬作用
1. 一些动物细胞接触到固 体状或颗粒有机物质 （如细菌）时，部分细 胞膜及细胞质向外延伸， 形成「伪足」，把颗粒 包围（吞噬）起来，形 成小囊泡，此一膜囊就 从细胞膜分离，进入细 胞中 2. 人体的白血球藉此方法 来消灭入侵的细菌
胞饮作用
细胞接触到外界的水溶 性大分子物质时，细胞 膜向内陷形成小囊泡， 再与细胞膜分离，进入 细胞中
制剂形式
渗透压原理
•
在片面上用激光开一细孔。当与水接触后，水即 通过半透膜进入片芯，使药物溶解成为饱和溶液， 由于膜内外渗透压的差别，药物饱和溶液由细孔 持续以恒速流出，直到片芯内的药物溶解殆尽。
激光开孔
dM kACs L dt
（水不溶性聚合物）
（水溶性药物和水溶性聚 合物或其他辅料）
渗透压原理
→KD ↓→dC/dt ↓
释药原理
• 扩散原理
–透膜扩散——膜材料控制型 –膜孔扩散——多孔膜控制型 –骨架材料扩散——孔道控制
扩散原理
• 原理：
– 式中：dM/dt为释放速度； – A为面积， – – – –
dM dt
ADK L
C
D为扩散系数， K为药物在膜与囊心之间的分配系数， L为包衣层厚度， ΔC为膜内外药物的浓度差。
• • • • 第一代为膏丹丸散； 第二代为片剂和注射剂及胶囊与气雾剂等； 第三代则为缓释和控释剂型； 第四代药物新剂型是靶向给药系统。
人体组织
•人体的基本构造和机能 细胞：60~100× 组织：上皮组织，神经组织 …… 上皮细胞和内皮细胞 epithelial cell：单层上皮细胞 肺泡 多层上皮细胞 扁平上皮细胞 立方上皮细胞 圆柱上皮细胞 单层扁平，肺泡，皮肤，口腔，食道，直肠下部 多层扁平，胃肠 圆柱上皮细胞 endothelium cell endothelial cell 血管，淋巴管内表面细胞 是单层扁平上皮 物质 药物输送
• 分类
– 缓释药物
– 靶向性药物
– 智能性药物
纳米药物优点
• 纳米级药物载体可以进入毛细血管，在血液循环系统 自由流动，还可穿过细胞，被组织与细胞以胞饮的方 式吸收，提高生物利用率。
• 纳米载体的比表面积高，水溶性差的药物在纳米载体
中的溶解度相对增强，克服无法通过常规方法制剂的 难题。 • 纳米载体经特殊加工后可制成靶向定位系統，如磁性 載藥纳米微粒。可降低藥物劑量減輕副作用。
細胞膜
• 細胞為了適應吸收各項物質 • 細胞膜上存在： 1) 水通道（aquaporin） 2) 各種離子通道蛋白（ion channel proterin） 3) 載體蛋白（carrier protein） • 運輸不同的物質
药物输送机理
被动输送passive transport
对流输送convection
膜形成小泡 细胞外→细胞内(endocytosis) 细胞内→细胞外 (exocytosis)
特点：依赖能量，对于微粒子型，高分子复合型药物尤为重要
胞吞作用及胞吐作用
1. 大分子物质或颗粒有 机物，不易利用上述 方式，运输出入细胞 2. 细胞便利用胞吞作用 （endocytosis）及胞 吐作用（exocytosis） 所形成的囊泡运输物 质
e.g. 小肠中Na+依赖性的葡萄糖输送系统
主动输送
药物输送机理
• 被动输送
利用浓度差的扩散 e.g.1.单纯扩散（simple diffusion） 只要大小能直接通过亲脂性脂双层细胞膜的小分子、不带电、非极性 物质，即可由浓度高往浓度低方向移动，直到系统呈现扩散平衡后， 物质仍保持动态性双向均衡扩散。 最基本的药物透膜机构： 脂质膜孔路径 →重要 水孔路径 优点：对于脂溶性高，分子小的物质输送快 e.g.2.促进扩散（facilitated diffusion） 必须藉由膜上之通道蛋白或载体蛋白完成扩散作用，也是不耗能，但 速度比简单扩散更快, 驱动力为浓度互配，对于特定物质具有特异的膜 输送载体（carrier） 膜透过速度较单纯的扩散快
人体组织
• 器官（脏器）和器官系统 • 循环系统 消化系统 呼吸系统 排泄系统 • 体液和循环系统：血液循环和淋巴循环
人体组织
• 淋巴循环
循环速度是血液循环的1/200~1/500 感染，癌症转移，免疫疾病
药物的生物膜透过
1 膜构造(脂质双层膜)
•主要由雙層磷脂質構成，中間 部分是不帶電荷的非極性區 1) 對於極性的水分子及離 子的通透性甚低 2) 水溶性物質及帶電荷的 大分子，更不容易通透
缓释、控释制剂的概念
1．缓释制剂(sustained-release preparations)：是指通 过延缓药物从制剂中释放速率，降低药物进入机体的速率从 而延长药物的作用时间达到更好的治疗效果的一类制剂。 其中药物释放主要是一级速度过程，对于注射型制剂，药物 的释放可持续数天至数月；口服剂型的持续时间根据其在消 化道的滞留时间，一般以小时计
2．控释制剂（controlled‐release preparations)：药物能够在 预定时间内，以预定的速率释放，使血药浓度长时间维持在 有效浓度范围内的一类制剂。 广义的控释制剂包括控制释药的速度、方向和时间，靶向制 剂、透皮吸收制剂等都属于控释制剂的范畴。 狭义的控释制剂则一般是指在预定时间内已零级或接近零级 速度释放药物的制剂
离子交换作用
• 树脂+—药物‐ + X‐→树脂+—X‐+ 药物‐ • 树脂‐—药物+ + Y+→树脂‐—Y++药物+ • X‐和Y+为消化道中的离子，交换后，游离的药物从 树脂中扩散出来
脂质体系药物释放原理
• 脂质体(liposome):脂类化合物悬浮在水中形成的双程 风必结构泡囊结构
脂质体系药物释放原理
• 被动靶向:根据粒子尺寸大小在身体内的不同分布
nm
靶向性药物
靶向性药物
择靶 抗 原 的 选
1
特异性，仅在特定细胞中表达
2
表达稳定均一、不产生分泌型抗原
3
参与细胞凋亡/细胞生长信号的调节
4
结合后不会出现明显的脱落
被动靶向
• 被动靶向 • 即自然靶向，药物以微粒给药系统为载体 (microparticles drug delivery systems)
纳米药物载体
药物输送机理 纳米药物控释 缓释药物载体 靶向药物载体 智能药物载体
纳米药物释控
• 药物的控制释放
– 药物的控制释放是指藉由适当的药物传输方式，将药 物适时、适量地应用到给定目标，并且在传输过程中 避免药物的分解及不必要的预期外效应。 – 通常，从药物的形式以及效能发挥特点等出发，人们 将药物剂型基本分为四代：