纳米生物医学材料PPT课件
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纳米材料在医学上的应用ppt课件
的部位,并且直接把结石击碎。
• 检查体内疾病
四、纳米技术在相关领域的其他应
用
1 .生化检查
伊利诺依大学迈尔· 斯特拉诺 (Michael Strano)的研究组
正研究用碳纳米管验血。
原理：给纳米管涂上一层酶，它就能在有糖的环境下制造过 氧化氢，然后激发电子流，当激发的电子流与红外线接触 会发出光照—— 这是纳米管的一种独特反应
• 纳米银粉：银在纳米 状态下的杀菌能力产 生了质的飞跃。只需 用极少量的纳米银即 可产生强力的杀菌作 用。
• 纳米骨材料：把它植入体内填充各类型的骨缺损，网 状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨 材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取
代。
具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构
3 .跟踪生物体内活动
•
美国伯克利大学的纳米研究部门的崔先生 指出：有的纳米颗粒具有发光功能，科学 家们把这种纳米颗粒送进人的组织、器官 内，然后从人体外部向内照射近红外线， 纳米颗粒在体内会发光，可以跟踪了解人 体细胞的变化情况，从而达到追踪病毒等 效果
4 .智能化的纳米药物传输系统
方法 存活率 靶向纳米粒子 治疗 100% 非靶向纳米粒子 治疗 57% 化学抗癌药 物docetaxel 14%
• 细胞芯片：利用芯片表面微单元的几何尺 寸和表面改性，选择和固定细胞及细胞面 密度控制。通过调节细胞间距等，研究细 胞分泌和胞间通讯。此类细胞芯片还可以 用作细胞分类和纯化等。
2. 纳米机器人
• 纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学 新领域。 “纳米机器人”是根据分子水平的生 物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进 行操作的“功能分子器件”。
• 智能药物:美国正在设 计一种纳米"智能炸弹"， 它可以识别出癌细胞的 化学特征。这种"智能 炸弹"很小，仅有20纳 米左右，能够进入并摧 毁单个的癌细胞
纳米生物材料PPT精选课件
1 普通载药纳米微粒 ❖ 在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。
载药磁性微粒是在微囊基础上发展起来的新型药物运载系统。 纳米技术在当代中国的发展
这种剂型的出现背景是基于将一些药物通过 费米能级附件的电子能级由准连续变为离散能级的现象
❖ 对矿物类中药进行纳米化处理技术上不存在大问题，常规制备纳米材料的物理、化学方法都可以采用，但对于中药中大量使用的植物
❖ (4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化， 再经低温热处理而生成纳米粒子。
❖ (5)微乳液法 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的
作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处 理后得纳米粒子。
2 纳米材料在生物医学上的应用
1. 纳米载体 2. 纳米生物器件 3. 纳米生物组织工程 4. 纳米医药
急剧上升到0.991表面原子的晶场环境和结合能 第一代蛋白检测芯片将主要依赖于抗体和其他大分子，显然，用这些材料制备复杂的芯片，尤其是规模生产会存在很多实际问题，理
想的解决办法是采用化学合成的方法大规模制备抗体。
与内部原子不同，具有很大的活性；晶粒的微粒 纳米电子学: 拥有崭新功能的电子仪器，有高速度及低能量消耗的优点;
而当粒度减小到l nm(总原子数为30)时，这一比值急剧上升到0.
16nm、20nm时转变为超顾磁性。另外纳米颗粒材 1 nm=106 mm=109m(=10Å) 大约等于十个氢原子并列一直线的长度。
(3) 提高芯片制作的点阵速度；
(4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。
31在血管中运动的纳米机器人它正在使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物纳米机器人在清理血管中的有害堆积物中国科学院合肥研究院的研究32中国科学院沈阳自动化所研制研制的纳米微操作机器人在1010微米的基片上刻出的字样肾结石胆结石的治疗肾结石胆结石的治疗将纳米机器人以插入导管将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里的方式引入到尿道或胆道里内内直接到达结石所在的部位直接到达结石所在的部位并且直接把结石击碎并且直接把结石击碎并且直接把结石击碎
载药磁性微粒是在微囊基础上发展起来的新型药物运载系统。 纳米技术在当代中国的发展
这种剂型的出现背景是基于将一些药物通过 费米能级附件的电子能级由准连续变为离散能级的现象
❖ 对矿物类中药进行纳米化处理技术上不存在大问题，常规制备纳米材料的物理、化学方法都可以采用，但对于中药中大量使用的植物
❖ (4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化， 再经低温热处理而生成纳米粒子。
❖ (5)微乳液法 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的
作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处 理后得纳米粒子。
2 纳米材料在生物医学上的应用
1. 纳米载体 2. 纳米生物器件 3. 纳米生物组织工程 4. 纳米医药
急剧上升到0.991表面原子的晶场环境和结合能 第一代蛋白检测芯片将主要依赖于抗体和其他大分子，显然，用这些材料制备复杂的芯片，尤其是规模生产会存在很多实际问题，理
想的解决办法是采用化学合成的方法大规模制备抗体。
与内部原子不同，具有很大的活性；晶粒的微粒 纳米电子学: 拥有崭新功能的电子仪器，有高速度及低能量消耗的优点;
而当粒度减小到l nm(总原子数为30)时，这一比值急剧上升到0.
16nm、20nm时转变为超顾磁性。另外纳米颗粒材 1 nm=106 mm=109m(=10Å) 大约等于十个氢原子并列一直线的长度。
(3) 提高芯片制作的点阵速度；
(4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。
31在血管中运动的纳米机器人它正在使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物纳米机器人在清理血管中的有害堆积物中国科学院合肥研究院的研究32中国科学院沈阳自动化所研制研制的纳米微操作机器人在1010微米的基片上刻出的字样肾结石胆结石的治疗肾结石胆结石的治疗将纳米机器人以插入导管将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里的方式引入到尿道或胆道里内内直接到达结石所在的部位直接到达结石所在的部位并且直接把结石击碎并且直接把结石击碎并且直接把结石击碎
东南大学生物医学工程-纳米材料与结构-1PPT课件
18
3) 量子尺寸效应： 随着粒子由宏观尺寸进入纳米范围，准连续能带将 分裂为分立的能级，能级间的距离随粒子尺寸减小 而增大，这种能级能隙变宽的现象称为量子尺寸效 应。 这种量子尺寸效应导致纳米粒子具有与宏观物质截 然不同的反常特性。 例如，粒径为20 nm的银微粒在温度为1K时出现由 导体变为绝缘体的现象。
处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
4
2. 纳米结构
纳米结构:指的是以纳米尺度的物质单元为基础, 按一定规律
构筑或营造的一种新体系, 包括不同的一维, 二维和三维体系．
维数
零维：纳米粒子； 一维：纳米管、纳米线； 二维：薄膜, 片或层；
纳米材料
单一或单相材料：纳米粒子、纳米管、纳米线 纳米复合材料 纳米组装体系、纳米尺度图案材料
14
2) 分子组装
考虑的因素 吉布斯自由能的变化 G = H - T S 相互作用（降低能量）
（非共价键）
15
相互作用（降低能量） ① 静电作用 氢键 金属原子和配位体间的配位键 疏水相互作用 -作用 范德华力
+
-
+ +
-
+ +
正离子---负离子 离子---偶极子 偶极子---偶极子
碳纳米管变形的sp2杂 化轨道
富勒烯C60 (Fullerene)
H. W. Kroto et al., Nature 1985, 318, 162; 1996年Nobel 化学奖
8
纳米线
1. Colloids and Surfaces. A, Physicochemical and Engineering Aspects, 2008, 321,238-343.
3) 量子尺寸效应： 随着粒子由宏观尺寸进入纳米范围，准连续能带将 分裂为分立的能级，能级间的距离随粒子尺寸减小 而增大，这种能级能隙变宽的现象称为量子尺寸效 应。 这种量子尺寸效应导致纳米粒子具有与宏观物质截 然不同的反常特性。 例如，粒径为20 nm的银微粒在温度为1K时出现由 导体变为绝缘体的现象。
处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
4
2. 纳米结构
纳米结构:指的是以纳米尺度的物质单元为基础, 按一定规律
构筑或营造的一种新体系, 包括不同的一维, 二维和三维体系．
维数
零维：纳米粒子； 一维：纳米管、纳米线； 二维：薄膜, 片或层；
纳米材料
单一或单相材料：纳米粒子、纳米管、纳米线 纳米复合材料 纳米组装体系、纳米尺度图案材料
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2) 分子组装
考虑的因素 吉布斯自由能的变化 G = H - T S 相互作用（降低能量）
（非共价键）
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相互作用（降低能量） ① 静电作用 氢键 金属原子和配位体间的配位键 疏水相互作用 -作用 范德华力
+
-
+ +
-
+ +
正离子---负离子 离子---偶极子 偶极子---偶极子
碳纳米管变形的sp2杂 化轨道
富勒烯C60 (Fullerene)
H. W. Kroto et al., Nature 1985, 318, 162; 1996年Nobel 化学奖
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纳米线
1. Colloids and Surfaces. A, Physicochemical and Engineering Aspects, 2008, 321,238-343.
纳米生物医学应用PPT课件
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二 、纳米技术在生物医学中的应用
生物大分子研究
分子马达
纳米机器人
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1.分子马达
生物分子马达
分子马达，又名分子发动机，是分布于细胞内部或 细胞表面的一类蛋白质，它们的构象会随着与ATP 和ADP的交替结合而改变，ATP水解的能量转化为 机械能，引起马达形变，或者是它和与其结合的分 子产生移动。就是说，分子马达本质上是一类ATP 酶。例如肌肉中的肌球蛋白会拉动粗肌丝向中板移 动，引起肌肉收缩。而另外两种分子马达：驱动蛋 白和动力蛋白，它们能够承载着分子“货物”------------如：质膜微粒，甚至是线粒体和溶酶体，在由 微管构成的轨道上滑行，起到运输的作用。
直径50纳米，外面包 银的光纤，尖部贴有 可识别和结合BPT的 单克隆抗体
苯并吡(BaP)与细胞DNA的代谢生成BPT
激发抗体和BPT生荧光
光探测器接收
探测早期DNA的损伤
22
三、纳米技术在肿瘤早期诊断中的应用
纳米生物细胞分离技术
制备SiO2 纳米微粒, 并将其表面包覆分子层 制取含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液
2.纳米机器人
"纳米机器人"的研制属于分子 仿生学的范畴，它根据分子 水平的生物学原理为设计原 型，设计制造可对纳米空间 进行操作的"功能分子器件"。 纳米生物学的近期设想，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。合成生物学对细胞 信号传导与基因调控网络重 新设计，开发"在体"(in vivo) 或"湿"的生物计算机或细胞机 器人，从而产生了另种方式 的纳米机器人技术。
纳米载药微粒：生物导向
纳米医学材料PPT课件
我国四川大学研制的纳米人工眼球通过电脉冲刺激
大脑神经，使患者可“看”到外部的精彩世界。眼 球
的外壳是用纳米材料做成，眼球的外壳里面安置微 型摄像机与集成电脑芯片，通过这两个部件将影像 信号转化成电脉冲刺激大脑神经从而实现可视功能 。
纳米人工鼻实际上是一种气体探测器，与燃气监视 器道理相同，可同时监测多种气体。英国伯明翰大
谢谢观看
纳米材料具有传统材料所不具备的奇异的，但对电磁波的 吸收性能极强，是隐形技术的突破
• 纳米材料颗粒与生物细胞结合力很强
1.通常情况下陶瓷是脆性材料，因而限制了它的应 用范围而纳米陶瓷却变成了韧性材料，在常温下能 弯曲，不怕摔。
纳米治疗技术
利用纳米磁性离子可分离癌细胞，从人体中取出免 疫球蛋白然后与包覆了聚苯乙烯的磁性离子结合， 将带有正常细胞和癌细胞的骨髓液取出，加入只与 骨髓中癌细胞结合的抗体，将磁性粒子放入骨髓液 中，它只与携带抗体的癌细胞相结合，利用磁分离 装置很容易将癌细胞从骨髓中分离，分离度高达 99.9%。
学正在研制“纳米鼻”来预报哮喘病发作的环境因 素
，一旦空气中含有易引发哮喘病的气体其显示器就 会发出信号。
“纳米机器人"通过血管送入人体去侦察疾病，携带 DNA去更换或修复有缺陷的基因片段，它能够跟随 DNA的运行轨迹自由的行走、移动、转向以及停止。
纳米金胶体与免疫球蛋白结合制备的金探针可方
便定性检测艾滋病毒抗体。用艾滋病检测试纸， 如果待测液中有HIV抗体，金颗粒附在滤纸上呈现 红色斑点，为抗体阳性，如果没有，金颗粒全部 通过滤纸，不显红点，为抗体阴性在医学方面的应用 • 纳米医学的展望
• 纳米（nm）是一种计量单位，1纳米是1米的十亿 分之一。
• 花粉和病毒是纳米级别的，病毒在80-100纳米之 间。
《纳米生物医学资料》课件
生物相容性： 具有良好的 生物相容性， 对人体无毒 无害
功能性：具 有特定的生 物功能，如 药物载体、 基因传递等
稳定性：在 生物环境中 具有较好的 稳定性，不 易被降解或 破坏
生物活性：具 有生物活性， 能与生物体相 互作用，产生 特定的生物效 应
化学合成法：通过化学反应合成纳米材料 物理合成法：通过物理方法合成纳米材料 生物合成法：利用生物体合成纳米材料 复合材料法：将多种纳米材料复合制备 纳米颗粒法：通过纳米颗粒制备纳米材料 纳米纤维法：通过纳米纤维制备纳米材料
光学纳米诊断技术：利用光学 原理进行诊断，如荧光成像、 光声成像等
电化学纳米诊断技术：利用电 化学原理进行诊断，如电化学
传感器、电化学检测等
生物纳米诊断技术：利用生物 原理进行诊断，如基因测序、
蛋白质检测等
纳米材料：利用纳米材料如金纳米 颗粒、量子点等作为诊断工具
光学检测：利用光学技术如荧光、 拉曼等，实现对纳米材料的检测
纳米诊断技术是一种利用纳米材料和纳米技术进行疾病诊断的技术。 纳米诊断技术可以检测到非常微小的病变，提高诊断的准确性和灵敏度。
纳米诊断技术可以应用于多种疾病的诊断，包括癌症、心血管疾病、传染病等。 纳米诊断技术具有快速、简便、无创等优点，可以提高诊断的效率和舒适度。
磁性纳米诊断技术：利用磁性 原理进行诊断，如磁共振成像、 米金属材料、纳米陶瓷材料、 纳米高分子材料等
纳米生物材料按功能分类：纳 米药物载体、纳米生物传感器、 纳米生物芯片等
纳米生物材料按应用领域分类： 纳米药物、纳米生物诊断、纳 米生物治疗等
纳米生物材料按制备方法分类： 化学合成法、物理制备法、生 物合成法等
尺寸小：纳 米级尺寸， 具有独特的 物理和化学 性质
纳米材料ppt课件
02
纳米材料的制备方法
物理法
机械研磨法
通过高能球磨或振动磨的方式， 将大块材料破碎成纳米级尺寸。 这种方法简单易行，但制备的纳
米材料纯度较低。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲在极短时间内 将材料加热至熔化或气化，然后 迅速冷却形成纳米颗粒。该方法 制备的纳米材料粒径小且均匀，
但设备成本高昂。
电子束蒸发法
磁损耗
在交变磁场中，纳米材料的磁损耗远高于宏观材料，这与其界面和 表面效应有关。
磁电阻效应
某些纳米材料表现出显著的磁电阻效应，如巨磁电阻和自旋阀效应 。这些效应可用于磁电阻传感器和磁随机存储器等领域。
04
纳米材料的应用实例
纳米材料在能源领域的应用
太阳能电池
利用纳米结构提高光电转 换效率，降低成本。
纳米材料的环保问题
纳米材料在环境中的持久性
一些纳米材料可能在环境中长时间存在，不易降解，可能造成长期的环境污染。
纳米材料的环境释放途径
生产和使用纳米材料过程中，可能通过废水、废气等途径将纳米颗粒释放到环境中。
纳米材料对生态系统的潜在影响
纳米材料可能通过食物链进入生物体，影响生物的生理功能和生态平衡。
解决纳米材料安全与环保问题的策略与建议
加强纳米材料的环境和健康影响 研究
深入研究纳米材料的环境行为和健康影响 ，为制定有效的管理措施提供科学依据。
制定严格的法规和标准
制定针对纳米材料的生产和使用的法规和 标准，限制其对环境和健康的潜在风险。
发展绿色合成方法和应用技术
提高公众意识和参与度
开发环保友好的纳米材料合成方法和应用 技术，减少纳米材料的环境释放。
生物合成法
利用微生物（如细菌）合成有机或无机纳米材料。该方法制 备的纳米材料具有生物相容性和生物活性，在生物医学领域 有广泛应用前景。
生物材料课件---10纳米生物材料
材料科学领域
10纳米生物材料的研究将促 进材料科学的创新和应用， 驱动新型材料的发展。
环境污染治理
10纳米生物材料在环境污染 治理方面的应用前景广阔， 有望改善环境质量和可持续 发展。
五、总结
- 本课件主要介绍了10纳米生物材料的定义、制备方法、应用和发展前景等内容。 - 随着新型材料技术的不断发展和应用，10纳米生物材料必将在各个领域发挥重要作用。
二、10纳米生物材料的制备方法
化学法
通过化学合成方法制备10纳米生物材料，可以 实现精确的尺寸和结构控制。
物理法
利用物理性质的调控方法制备10纳米生物材料， 如纳米颗粒聚集、纳米印刷等。
三、10纳米生物材料的应用
生物医学领域
10纳米生物材料可用于药物 传递、组织修复、生物成像 等，推动医学诊疗技术的发 展。
材料科学领域
10纳米生物材料可应用于纳 米传感器、光电器件、柔性 电子等领域，拓展材料科学 的应用范围。
环境污染治理
10纳米生物材料可用于水净 化、空气过滤、污染物检测 等，提升环境保护技术的效 能。
四、10纳米生物材料的发展前景
生物医学领域
10纳米生物材料在生物医学 领域具有巨大潜力，可推动 个性化医疗和疾病治疗的发 展。
生物材料课件---10纳米生 物材料
本课件将介绍10纳米生物材料的定义、制备方法、应用和发展前景等内容。 随着新型材料技术的发展，10纳米生物材料将在各个领域发挥重要作用。
一、什么是1பைடு நூலகம்纳米生物材料
定义
10纳米生物材料是指在尺寸尺度为10纳米的 范围内制备出的具有生物学特征和功能的材 料。
特征
10纳米生物材料具有高度可控性、生物相容 性和特定生物学功能等特征，可应用于多个 领域。
《纳米生物材料》课件
纳米生物材料的前景和挑战
纳米生物材料领域面临着巨大的发展潜力和一些挑战，需要克服技术和安全等方面的问题。
1
前景
纳米生物材料有望实现更精确和个性化的疾病治疗。
2
挑战
纳米生物材料的长期安全性和毒性问题仍需深入研究和解决。
3
未来方向
纳米生物材料的研究方向将更加注重多学科的交叉和合作。
总结
纳米生物材料的研究和应用为医学领域带来了巨大的希望和机遇，我们将继 续努力推动其发展和创新。
生物相容性
纳米生物材料与生物体相容性好，不会引起明显 的免疫反应。
纳米生物材料的分类
纳米生物材料按照不同的特性和结构可分为多个类别，每种类别都具有独特的应用潜力。
纳米粒子
具有纳米尺度的结构，可用于 靶向治疗和药物传递。
纳米纤维
具有高比表面积和生物相容性， 可用于组织工程和修复。
纳米薄膜
具有可调节性和导电性，可用 于生物传感和电子器件。
纳米技术为各行业的发展 提供了新的突破口。
纳米生物材料的定义和特性
纳米生物材料是使用纳米技术制造的具有生物相容性和可控特性的材料，具有许多独特的特点。
高比表面积
纳米生物材料具有较大的比表面积，增强了其与 生物体的相互作用。
可调节性
纳米生物材料的物理和化学特性可通过控制制备 条件进行调节。
多功能性
纳米生物材料可以在不同疾病治疗和诊断中发挥 多种功能。
《纳米生物材料》PPT课件
引言
纳米生物材料是一门前沿科学，将纳米技术与生物医学相结合，为未来研究 和应用提供术是一种研究和操纵纳米尺度物质的技术，具有很大的革命性潜力。
1 尺度之变
纳米技术操作物质在纳米 尺度的特性和行为。
纳米生物材料PPT课件
•心脑血管疾病
据世界卫生组织(WHO)统计，全世界每年约有1200万人死于 心脑血管疾病，占死亡总人数的1／3。我国每年心血管疾病死 亡者占因病死亡总人数的40.7％。其比例远高于人类大敌癌症， 居各类死因之首。[2009年11月12日] •心脏病
•癌症 目前，癌症已经成为威胁我国居民生命健康的主要杀手，6纳米来自料的应用 在催化方面的应用
纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原 来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化 剂很可能给催化在工 业上的应用带来革命性的变革。
• 在生物医学中的应用
正在研制的生物芯片具有集成、并行和快速检测的优点，已成为纳米 生物工程的前沿科技，将直接应用于临床诊断，药物开发和人类遗传 诊断。
11
纳米材料在生物医学领域的应用
• 在组织工程方面的应用
• 通过模拟天然的细胞外基质-胶原的基本结构而制成的富含纳米纤维的生物可 降解纳米材料，在组织工程支架材料方面具有十分重大的意义
• 在纳米药物载体及药物控释方面的研究
• 纳米粒子由于其纳米级别的尺寸，往往可以在组织间隙自由穿透。因此，通 过利用纳米粒子独特的理化性质，可以实现靶向、缓释等治疗手段，实现高 效、低毒的治疗效果。
• 在生物标记方面的应用
• 现今常用的非同位素标记检测方法有酶联免疫法(ELISA)、化学发光法、电化 学方法以及荧光标记法等。其中，荧光标记法是一种十分有效的检测方法。
• 在细胞内部染色方面的应用
• 利用复合物纳米粒子分别与细胞和组织内各种抗原结合而形成的复合物，在 白光或单色光照射下呈红色，从而给各种组合“贴上”了不同的标签，对于 提高细胞内组织的分辨率，提供了一种急需的染色技术。
✓ 纳米材料通过各种表面修饰、元素组装以及尺寸大小调控 等手段,可有效改善材料的物理化学性质,从而实现所需生 物学效应
据世界卫生组织(WHO)统计，全世界每年约有1200万人死于 心脑血管疾病，占死亡总人数的1／3。我国每年心血管疾病死 亡者占因病死亡总人数的40.7％。其比例远高于人类大敌癌症， 居各类死因之首。[2009年11月12日] •心脏病
•癌症 目前，癌症已经成为威胁我国居民生命健康的主要杀手，6纳米来自料的应用 在催化方面的应用
纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原 来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化 剂很可能给催化在工 业上的应用带来革命性的变革。
• 在生物医学中的应用
正在研制的生物芯片具有集成、并行和快速检测的优点，已成为纳米 生物工程的前沿科技，将直接应用于临床诊断，药物开发和人类遗传 诊断。
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纳米材料在生物医学领域的应用
• 在组织工程方面的应用
• 通过模拟天然的细胞外基质-胶原的基本结构而制成的富含纳米纤维的生物可 降解纳米材料，在组织工程支架材料方面具有十分重大的意义
• 在纳米药物载体及药物控释方面的研究
• 纳米粒子由于其纳米级别的尺寸，往往可以在组织间隙自由穿透。因此，通 过利用纳米粒子独特的理化性质，可以实现靶向、缓释等治疗手段，实现高 效、低毒的治疗效果。
• 在生物标记方面的应用
• 现今常用的非同位素标记检测方法有酶联免疫法(ELISA)、化学发光法、电化 学方法以及荧光标记法等。其中，荧光标记法是一种十分有效的检测方法。
• 在细胞内部染色方面的应用
• 利用复合物纳米粒子分别与细胞和组织内各种抗原结合而形成的复合物，在 白光或单色光照射下呈红色，从而给各种组合“贴上”了不同的标签，对于 提高细胞内组织的分辨率，提供了一种急需的染色技术。
✓ 纳米材料通过各种表面修饰、元素组装以及尺寸大小调控 等手段,可有效改善材料的物理化学性质,从而实现所需生 物学效应
生物材料课件---10纳米生物材料-PPT课件
靶向给药系统(Targeting Drug Delivery System，TDDS) 或称靶向制剂，诞生于20世纪70年代，是指。这种制剂能将 药品运送到靶器药物通过局部或全身血液循环而浓集定位于 靶组织、靶器官、靶细胞的给药系统官或靶细胞，而正常部 位几乎不受药物的影响。
液相法主要包括沉淀法,水解法,喷雾法,乳液法,溶胶-凝胶法等, 其中应用最广的是溶胶-凝胶法和沉淀法。
沉淀法
沉淀法是指包括一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉 淀剂 ( 如 OH-,C2O42- 等 ) 于一定温度下使溶液发生水解 , 形成 不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出,将溶剂 和溶液中原有的阳离子洗去,经热解或热脱即得到所需的氧化 物粉料。沉淀法包括共沉淀法、 直接沉淀法、均相沉淀法等。
为固相法、液相法和气相法。
固相法
固相法主要包括物理粉碎法、固相物质热分解法、旋转涂
层法和机械合金法等。固相反应不使用溶剂 ,具有高选择性、
高产率、低能耗、工艺过程简单等特点。
液相法
液相法是目前实验室和工业上最为广泛采用的合成纳米材 料的方法，与固相法相比，液相法的特点主要表现在：可控 制化学组成；颗粒的表面活性好、易控制颗粒形状和粒径； 工业化成本较低。
§10.2 高分子纳米生物材料
高分子纳米生物材料也称为高分子纳米微粒或者高分子超微
粒，主要通过微乳液聚合的方法得到。由于高分子纳米生物材 料具有良好的生物相容性和生物可降解性，已经成为非常重要 的纳米生物医学材料，在靶向药物、控释剂以及疑难病的介入 诊断方面有着广阔的应用前景。
10.2.1 靶向药物载体中使用的高分子纳米生物 材料
图7-1 粒子粒径与表面原子占总原子数比例的关系
量子尺寸效应
液相法主要包括沉淀法,水解法,喷雾法,乳液法,溶胶-凝胶法等, 其中应用最广的是溶胶-凝胶法和沉淀法。
沉淀法
沉淀法是指包括一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉 淀剂 ( 如 OH-,C2O42- 等 ) 于一定温度下使溶液发生水解 , 形成 不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出,将溶剂 和溶液中原有的阳离子洗去,经热解或热脱即得到所需的氧化 物粉料。沉淀法包括共沉淀法、 直接沉淀法、均相沉淀法等。
为固相法、液相法和气相法。
固相法
固相法主要包括物理粉碎法、固相物质热分解法、旋转涂
层法和机械合金法等。固相反应不使用溶剂 ,具有高选择性、
高产率、低能耗、工艺过程简单等特点。
液相法
液相法是目前实验室和工业上最为广泛采用的合成纳米材 料的方法，与固相法相比，液相法的特点主要表现在：可控 制化学组成；颗粒的表面活性好、易控制颗粒形状和粒径； 工业化成本较低。
§10.2 高分子纳米生物材料
高分子纳米生物材料也称为高分子纳米微粒或者高分子超微
粒，主要通过微乳液聚合的方法得到。由于高分子纳米生物材 料具有良好的生物相容性和生物可降解性，已经成为非常重要 的纳米生物医学材料，在靶向药物、控释剂以及疑难病的介入 诊断方面有着广阔的应用前景。
10.2.1 靶向药物载体中使用的高分子纳米生物 材料
图7-1 粒子粒径与表面原子占总原子数比例的关系
量子尺寸效应
纳米材料在医学方面的应用PPT课件
靶向性和药物释放
提ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ纳米材料的靶向性和药物控制释放性能是当前的技术瓶颈。
伦理和社会问题
隐私和伦理问题
纳米材料的应用可能引发隐私和伦理问题，需要制定相应的伦理规 范和政策。
社会接受度
公众对纳米技术的接受度有限，需要加强科普宣传，提高公众的科 学素养。
安全监管
对纳米材料的安全监管需要加强，以确保其应用不会对环境和人类健 康造成负面影响。
利用纳米药物载体将基因输送到病 变细胞内，实现对疾病的基因治疗。
疫苗开发
利用纳米药物载体作为疫苗载体， 提高疫苗的免疫原性，降低疫苗的 不良反应。
03
纳米诊断技术
生物传感器
生物传感器是一种利用纳米技术将生 物分子固定在特定敏感膜上的检测装 置，能够快速、准确地检测生物分子 和化学物质的浓度。
生物传感器具有高灵敏度、高特异性 和低检测限等优点，能够为早期诊断 和个性化治疗提供有力支持。
利用纳米材料作为细胞培养基质，促进细胞的生长和扩增，提高细 胞培养效率和细胞质量。
细胞移植
将细胞包裹在纳米载体中，通过纳米材料对细胞的保护作用，实现 细胞的移植和再生。
05
纳米材料在组织工程中的应用
生物材料
生物相容性
01
纳米生物材料需具备良好的生物相容性，以降低免疫排斥反应
和炎症反应。
生物活性
02
生物传感器在医学诊断中具有广泛的 应用，如检测体液中的肿瘤标志物、 炎症因子和药物浓度等。
影像诊断材料
影像诊断材料是指利用纳米技 术制备的医学影像学检查所需 的试剂和材料，如MRI造影剂、 X射线增感剂等。
这些纳米材料能够提高医学影 像的分辨率和对比度，使医生 能够更准确地诊断疾病。
提ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ纳米材料的靶向性和药物控制释放性能是当前的技术瓶颈。
伦理和社会问题
隐私和伦理问题
纳米材料的应用可能引发隐私和伦理问题，需要制定相应的伦理规 范和政策。
社会接受度
公众对纳米技术的接受度有限，需要加强科普宣传，提高公众的科 学素养。
安全监管
对纳米材料的安全监管需要加强，以确保其应用不会对环境和人类健 康造成负面影响。
利用纳米药物载体将基因输送到病 变细胞内，实现对疾病的基因治疗。
疫苗开发
利用纳米药物载体作为疫苗载体， 提高疫苗的免疫原性，降低疫苗的 不良反应。
03
纳米诊断技术
生物传感器
生物传感器是一种利用纳米技术将生 物分子固定在特定敏感膜上的检测装 置，能够快速、准确地检测生物分子 和化学物质的浓度。
生物传感器具有高灵敏度、高特异性 和低检测限等优点，能够为早期诊断 和个性化治疗提供有力支持。
利用纳米材料作为细胞培养基质，促进细胞的生长和扩增，提高细 胞培养效率和细胞质量。
细胞移植
将细胞包裹在纳米载体中，通过纳米材料对细胞的保护作用，实现 细胞的移植和再生。
05
纳米材料在组织工程中的应用
生物材料
生物相容性
01
纳米生物材料需具备良好的生物相容性，以降低免疫排斥反应
和炎症反应。
生物活性
02
生物传感器在医学诊断中具有广泛的 应用，如检测体液中的肿瘤标志物、 炎症因子和药物浓度等。
影像诊断材料
影像诊断材料是指利用纳米技 术制备的医学影像学检查所需 的试剂和材料，如MRI造影剂、 X射线增感剂等。
这些纳米材料能够提高医学影 像的分辨率和对比度，使医生 能够更准确地诊断疾病。
纳米医用材料PPT课件
•
目前，国际上纳米生物技术在医药领域的研究已取得 一定的进展。美国、日本、德国等国家均已将纳米生物技 术作为21世纪的科研优先项目予以重点发展。
纳米材料定义
– 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳 米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元 构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密 排列在一起的尺度。
•
纳米在生物、医学中的应用更是使得现代医学有了较大 的发展Байду номын сангаас间，使人们在对生命探索、治疗疾病、卫生保健 等方面有了进一步的发展。国际社会纳米生物技术的研究 范围注意涉及纳米生物材料、药物和基因运转纳米载体、 纳米生物相容性人工器官、纳米生物传感器和成像技术， 以及利用扫描探针显微镜分析蛋白质和DNA的结构与功能 等重要领域。
纳米医用材料
纳米的概念
纳米(nanometer) 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9米。人的一 根头发丝的直径相当于6万个纳米。
人高
针头 红血球 冠状病毒 DNA分子 氢原子
100万纳米 20亿 纳米
1000纳米
100纳米
1纳米
0.1纳米
Introduction • 纳米一词源出于希腊，意指“侏儒”，现作为微 观世界里的长度单位，一纳米等大约是三、四个 碳原子的宽度。 • 美国物理学家、两次诺贝尔奖得主费恩曼教授 （R. Feynman）早在1950年代末就指出，人类 若能控制物体微小规模上的排序，将可获得许多 具有特殊性能的物质，这是对纳米技术最早的构 想。 • 纳米技术一词则始见于1974年，出自科学家谷口 纪南（Norio Taniguchi）对精密机械加工的描述。
17/37
纳米生物医学材料的分类
• 生物活性材料
纳米生物医学材料PPT学习教案
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➢ 生物活2性、材料纳米生物医学材料的分类
随着纳米技术的发展,生物活性杂化材料在保持柔韧性的同时,弹性模量已 接近硅酸硼玻璃,而且便于加入活性物质,因此是一种开发生物材料的理想 途径。JonesSM 等用TEOS(正硅酸乙酯) 、甲基丙烯酰胺在偶氮类引发 剂作用下,加入氯化钠制备出含钙盐的纳米SiO2 聚合物复合材料,将其在 人体液中放置1周后,可以观察到其表面有羟基磷灰石层形成,因而具有较 好的生物活性。应用溶胶/ 凝胶技术制备纳米复合材料,同时在体系中引入 胺基、醛基、羟基等有机官能团,使材料表面具有反应活性,可望在生化物 质固定膜材料、生物膜反应器等方面获得较大应用。
第24页/共39页
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3、纳米生物医学材料的应用
➢ 纳米人工红细胞
纳米人工红细胞的原理是用一个可以双向旋转涡轴的选 通栅门来控制氧气从小球中释放,通过调节涡轴旋转的速 度和方向，使小球内的氧气根据人体需氧的多少以一定 的速率释放到外部血液中，同时使供氧装置在富氧的地 方具有吸收氧气的功能而在需氧的地方具有释放氧气的 功能； 同理，它还必须能在适当的地方吸收和释放二氧 化碳。初步设计的人工纳米红细胞是一个金刚石的氧气 容器，内部有1000个大气压，泵动力来自血清葡萄糖， 它输送氧的能力是同等体积天然红细胞的233倍,并具有 生物碳活性。它可以应用于贫血的局部治疗、人工呼吸、 肺衰竭和体育运动需要的额外耗氧等。
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1、纳米材料概述
对直径大于0.1微米的颗粒，表面 效应可忽略不计；
当尺寸小于0.1微米时，其表面原 子百分数急剧增长，甚至1克超微 颗粒表面积的总和可高达100平方 米，这时的表面效应将不容忽略。
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➢ 生物活2性、材料纳米生物医学材料的分类
随着纳米技术的发展,生物活性杂化材料在保持柔韧性的同时,弹性模量已 接近硅酸硼玻璃,而且便于加入活性物质,因此是一种开发生物材料的理想 途径。JonesSM 等用TEOS(正硅酸乙酯) 、甲基丙烯酰胺在偶氮类引发 剂作用下,加入氯化钠制备出含钙盐的纳米SiO2 聚合物复合材料,将其在 人体液中放置1周后,可以观察到其表面有羟基磷灰石层形成,因而具有较 好的生物活性。应用溶胶/ 凝胶技术制备纳米复合材料,同时在体系中引入 胺基、醛基、羟基等有机官能团,使材料表面具有反应活性,可望在生化物 质固定膜材料、生物膜反应器等方面获得较大应用。
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3、纳米生物医学材料的应用
➢ 纳米人工红细胞
纳米人工红细胞的原理是用一个可以双向旋转涡轴的选 通栅门来控制氧气从小球中释放,通过调节涡轴旋转的速 度和方向，使小球内的氧气根据人体需氧的多少以一定 的速率释放到外部血液中，同时使供氧装置在富氧的地 方具有吸收氧气的功能而在需氧的地方具有释放氧气的 功能； 同理，它还必须能在适当的地方吸收和释放二氧 化碳。初步设计的人工纳米红细胞是一个金刚石的氧气 容器，内部有1000个大气压，泵动力来自血清葡萄糖， 它输送氧的能力是同等体积天然红细胞的233倍,并具有 生物碳活性。它可以应用于贫血的局部治疗、人工呼吸、 肺衰竭和体育运动需要的额外耗氧等。
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1、纳米材料概述
对直径大于0.1微米的颗粒，表面 效应可忽略不计；
当尺寸小于0.1微米时，其表面原 子百分数急剧增长，甚至1克超微 颗粒表面积的总和可高达100平方 米，这时的表面效应将不容忽略。
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磁性纳米材料在生物医学领域的应用PPT
磁性纳米材料可作为磁共振成像 （MRI）的造影剂，提高图像分辨率， 帮助医生更准确地诊断疾病。
核医学显像
磁性纳米材料可用于正电子发射断层扫 描（PET）等核医学显像技术，提高灵 敏度和特异性。
磁性纳米材料在肿瘤治疗中的应用
磁热疗
利用磁性纳米材料在交变磁场下产生热量，对肿瘤进行热疗，杀死癌细胞或抑制肿瘤生长。
降低成本
研究更加高效、低成本的磁性纳米材 料制备方法，降低生产成本，促进大 规模应用。
提高控制精度
加强磁场控制技术的研究，提高对磁 性纳米材料的定位和治疗效果的控制 精度。
标准化和规范化
推动磁性纳米材料在生物医学领域应 用的标准化和规范化进程，促进其推 广和应用。
04
磁性纳米材料的前景展望
磁性纳米材料在生物医学领域的未来发展方向
磁性纳米材料的制备方法多样，可以根据 实际需求调整成分、尺寸和形貌，以满足 不同应用的需求。
磁性纳米材料面临的挑战
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体内安全性问题
虽然磁性纳米材料具有良好的生物相容 性，但仍存在一定的安全隐患，如长期
滞留、聚集等。
体内外磁场控制精度问题
体内外磁场对磁性纳米材料的控制精 度有限，可能影响其定位和治疗效果。
肿瘤诊疗一体化
利用磁性纳米材料实现肿瘤的早期诊断与治疗， 提高诊疗效果和患者生存率。
精准靶向治疗
通过磁性纳米材料实现药物的精准投递，降低副 作用，提高治疗效果。
生物成像与检测
利用磁性纳米材料提高生物成像的分辨率和灵敏 度，实现疾病的早期发现与监测。
磁性纳米材料在其他领域的应用前景
环境治理
01
利用磁性纳米材料吸附和去除水体和空气中的有害物质，改善
03
核医学显像
磁性纳米材料可用于正电子发射断层扫 描（PET）等核医学显像技术，提高灵 敏度和特异性。
磁性纳米材料在肿瘤治疗中的应用
磁热疗
利用磁性纳米材料在交变磁场下产生热量，对肿瘤进行热疗，杀死癌细胞或抑制肿瘤生长。
降低成本
研究更加高效、低成本的磁性纳米材 料制备方法，降低生产成本，促进大 规模应用。
提高控制精度
加强磁场控制技术的研究，提高对磁 性纳米材料的定位和治疗效果的控制 精度。
标准化和规范化
推动磁性纳米材料在生物医学领域应 用的标准化和规范化进程，促进其推 广和应用。
04
磁性纳米材料的前景展望
磁性纳米材料在生物医学领域的未来发展方向
磁性纳米材料的制备方法多样，可以根据 实际需求调整成分、尺寸和形貌，以满足 不同应用的需求。
磁性纳米材料面临的挑战
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体内安全性问题
虽然磁性纳米材料具有良好的生物相容 性，但仍存在一定的安全隐患，如长期
滞留、聚集等。
体内外磁场控制精度问题
体内外磁场对磁性纳米材料的控制精 度有限，可能影响其定位和治疗效果。
肿瘤诊疗一体化
利用磁性纳米材料实现肿瘤的早期诊断与治疗， 提高诊疗效果和患者生存率。
精准靶向治疗
通过磁性纳米材料实现药物的精准投递，降低副 作用，提高治疗效果。
生物成像与检测
利用磁性纳米材料提高生物成像的分辨率和灵敏 度，实现疾病的早期发现与监测。
磁性纳米材料在其他领域的应用前景
环境治理
01
利用磁性纳米材料吸附和去除水体和空气中的有害物质，改善
03
生物医学纳米技术ppt课件
15
Particulate Drug
纳米药物载体+药物
药物本身纳米化：纳米中药、 维甲酸纳米颗粒
纳米颗粒本身成为药物：肿瘤热疗 用磁性纳米颗粒、金纳米颗粒、富 勒烯纳米颗粒
16
临床应用—FDA批准药物
紫杉醇白蛋白纳米粒 阿霉素脂质体
上市药物
17
磁靶向药物治疗肿瘤
可控磁性药物载体
对 照 组
紫 杉 醇
纳米探针=纳米颗粒+靶向分子
Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6042 – 610812
分子影像学
1999 年美国哈佛大学Weissleder 等人提出分子影像学的概念,即应用影像学方法, 对活体状态下体内分子的生物化学过程进行定性和定量研究。
美国分子影像学会( The Society for Molecular Imaging)：分子影像是利用影像学的 手段来无创伤地研究活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子过程.。
13
单分子行为的直接、实时、动态观察 ——荧光标记技术
量子点沿细 胞伪足运动 激光共聚焦扫描显微镜实时观察量子点标记的表皮生长因子（EGF） 与其受体的结合（标尺为5微米）。 Nature Biotech. 2004, 22(2) :198-20314
抗体引导靶向诊断肿瘤
靶向纳米颗粒
Fig. 3 Schematic of the principle of active targeting[3].
32
19
磁介导热疗的治疗方式
磁介导热疗的治疗方式 (a)动脉栓塞热疗，(b)直接注射热疗，(c)细胞内热疗
20
超选择介入 栓塞
21
碘油磁液经肝动脉栓塞磁致热疗治疗肝癌的实验 研究
Particulate Drug
纳米药物载体+药物
药物本身纳米化：纳米中药、 维甲酸纳米颗粒
纳米颗粒本身成为药物：肿瘤热疗 用磁性纳米颗粒、金纳米颗粒、富 勒烯纳米颗粒
16
临床应用—FDA批准药物
紫杉醇白蛋白纳米粒 阿霉素脂质体
上市药物
17
磁靶向药物治疗肿瘤
可控磁性药物载体
对 照 组
紫 杉 醇
纳米探针=纳米颗粒+靶向分子
Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6042 – 610812
分子影像学
1999 年美国哈佛大学Weissleder 等人提出分子影像学的概念,即应用影像学方法, 对活体状态下体内分子的生物化学过程进行定性和定量研究。
美国分子影像学会( The Society for Molecular Imaging)：分子影像是利用影像学的 手段来无创伤地研究活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子过程.。
13
单分子行为的直接、实时、动态观察 ——荧光标记技术
量子点沿细 胞伪足运动 激光共聚焦扫描显微镜实时观察量子点标记的表皮生长因子（EGF） 与其受体的结合（标尺为5微米）。 Nature Biotech. 2004, 22(2) :198-20314
抗体引导靶向诊断肿瘤
靶向纳米颗粒
Fig. 3 Schematic of the principle of active targeting[3].
32
19
磁介导热疗的治疗方式
磁介导热疗的治疗方式 (a)动脉栓塞热疗，(b)直接注射热疗，(c)细胞内热疗
20
超选择介入 栓塞
21
碘油磁液经肝动脉栓塞磁致热疗治疗肝癌的实验 研究
纳米材料在医学上应用PPT课件
临床转化研究
加强纳米材料在临床试验和实际应用中的研究， 加速其从实验室走向临床。
ABCD
技术创新与改进
持续改进纳米材料的制备、性质和性能，以满足 医学应用的需求。
政策与伦理框架
制定和完善涉及纳米医学研究的政策和伦理指导 原则，确保研究的合规性和安全性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
纳米生物材料的制备方法
物理法
利用物理手段如蒸发、溅射、激光等制备纳 米颗粒或纳米纤维。
化学法
通过化学反应如水热法、溶胶-凝胶法、沉 淀法等制备纳米材料。
生物法
利用微生物或植物提取物等生物资源制备纳 米材料。
复合法
结合物理、化学和生物方法制备具有特定性 能的纳米材料。
纳米生物材料的应用案例
靶向药物传输
利用纳米药物载体实现肿瘤的靶向治疗，提高药物疗效并降低副作用。
组织工程和再生医学
利用纳米纤维和纳米颗粒等材料构建人工组织器官，用于移植和修复。
疾病诊断
利用纳米诊断试剂实现肿瘤、感染性疾病等的早期快速诊断。
抗菌敷料
将纳米抗菌材料应用于伤口敷料，有效抑制感染并促进伤口愈合。
05 纳米材料在医学上的挑战 与前景
04
纳米材料在医学上的发展前景
个性化医疗
利用纳米技术实现精准诊断和治疗，满足个 体化需求。
新型药物输送系统
利用纳米材料构建高效、低毒的药物输送系 统。
组织工程与再生医学
利用纳米材料促进组织修复和再生。
癌症早期诊断和治疗
利用纳米材料提高癌症诊断的灵敏度和治疗 效果。
未来研究方向与展望
跨学科合作
加强纳米科学、生物学、医学等领域的跨学科合 作，共同推进纳米医学研究。
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16
1、纳米材料概述
在水处理方面，我们做出纳米孔膜，可以用于 海水淡化、污水处理。现在海水淡化的最高水 平是淡化1吨水成本是3块钱，但用纳米技术大 概几毛钱就能淡化1吨水。 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，任何粘在表面上的脏物，包 括油污、 细菌，在光的照射下，由于纳米的催 化作用，都可以变成气体或者容易被擦掉的物 质。
15
1、纳米材料概述
有趣的纳米效应：
通常情况下陶瓷是脆性材料，因而限制了它的 应用范围，而纳米陶瓷却变成了韧性材料，在 常温下能弯曲，不怕摔，坚固无比。 原来是导体的铜等金属，在尺寸减小到几个纳 米时就不导电了；而绝缘的二氧化硅等，当尺 寸减小到几个纳米或十几个纳米时，电阻会大 大下降，失去绝缘体特性，变得能够导电。
特殊的力学性质
纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱 的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现 出甚佳的韧性与一定的延展性，使一些纳米材料，如 陶瓷材料具有新奇的力学性质。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为 它是由磷酸钙等纳米材料构成的。
14
1、纳米材料概述
宏观量子隧道效应
12
1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在 水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗 粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向， 具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个 生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游概述
小尺寸效应
表面效应 小尺寸效应 宏观量子隧道效应
7
1、纳米材料概述
表面效应
球形颗粒的表面积与直径的平方 成正比，其体积与直径的立方成 正比，故其比表面积（表面积/ 体积）与直径成反比。随着颗粒 直径的变小，比表面积将会显著 地增加，颗粒表面原子数相对增 多，从而使这些表面原子具有很 高的活性且极不稳定，致使颗粒 表现出不一样的特性，这就是表 面效应。
11
1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却 发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。 例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到2纳米尺寸时 的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒 的熔点可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行 低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可 用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省 料又具高质量。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例 如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使 烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温 度下烧制成大功率半导体管的基片。
电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年 来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量 子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观 的量子隧道效应。宏观量子隧道效应是基本的量子现象之 一. 当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应 。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电 子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法 正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0.25微米。目前 研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一 代器件。
4
花粉是纳米级的粒子 病毒也是纳米级的,３0-100nm. 5
1、纳米材料概述
纳米材料定义
纳米材料是指在三维空间中至少有 一维处于纳米尺度范围(1-100nm) 或由它们作为基本单元构成的材料 ，这大约相当于10~100个原子紧 密排列在一起的尺度。
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1、纳米材料概述
纳米材料具有传统材料所不具 备的奇异或反常的物理、化学 特性。
纳米生物医学材 料
¤目录¤
纳米生物医学材料的分类
纳米生物医学材料的应用 纳米生物医学材料发展现状
总结与展望
纳米材料
1、纳米材料概述
金属材料 高分子材料
生物化合物
纳米材料
半导体和超 导材料
硅酸盐材料
复合材料
3
1、纳米材料概述
纳米(nm)是一种计量单位，1纳米是1米的 十亿分之一 (1m=1,000,000,000 nm), 人 的一根头发丝的直径相当于6万个纳米。
我们用特定性质的纳米材料界面材料去包覆中 药的有效成分，到了这种环境里因亲和而溶解 ，治疗成分就会释放出来，释放出来后就可以 治病，这样治疗成分就带有很强的靶向性，进 一步提高疗效。
8
1、纳米材料概述
对直径大于0.1微米的颗粒，表面 效应可忽略不计； 当尺寸小于0.1微米时，其表面原 子百分数急剧增长，甚至1克超微颗 粒表面积的总和可高达100平方米 ，这时的表面效应将不容忽略。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
当纳米微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长 以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征 尺寸相当或更小时，晶体的周期性边界条件被 破坏，非晶态纳米颗粒的表面层附近原子密度 减小，由此导致了电、磁、声、光、热、力等 各种性能呈现新的特性，这些特性称为小尺寸 效应。
10
1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了 原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在 超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小颜色愈黑， 银白色的铂（白金）变成铂黑；金属铬变成铬黑。 由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常 可低于1％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用 这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料 ，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外 又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
17
1、纳米材料概述
将纳米颗粒放到织物纤维中去，做成的衣服不沾 水又防污。 在食物中添加纳米微粒，可以除味杀菌，聪明的 厂家已利用这一技术生产出可以抗菌的冰箱。
纳米陶瓷粉体作为涂料的添加剂也得到广泛的应 用，这些特种涂料涂在塑料或木材上，具有防火 、防尘和耐磨的性能。
18
1、纳米材料概述
中药的有效成分一般都是油相的，如果在水相 当中纳米化，注射到患者血液当中，中药的有 效成份就会大大提高。