更进一步的解读纳米医疗的研究现状(纳米技术在医学上有什么应用？)

如今，纳米技术已经成为21世纪的关键技术之一，其推动了各个研究领域的迅猛发展，当然纳米科技对医学研究的影响也是显而易见的。比如在生物医学研究中纳米机器人可充当“微型医生”，解决了医生用传统技术难以解决的问题。同时纳米科技在癌症治疗、疫苗开发、hiv治疗以及多种疾病的诊疗中也发挥着关键作用。

纳米疗法与癌症治疗

最近，来自美国梅奥诊所等机构的研究人员通过研究开发出一种新型的抗癌纳米颗粒，这种纳米颗粒能够让乳腺肿瘤萎缩的同时还能够阻止疾病再次复发。研究者betty y.s. kim博士在文章中指出，在这项概念验证研究中，我们吃惊地发现这些接受这种纳米颗粒治疗的小鼠表现出持久的抗癌效应。不同于现存的仅靶向免疫系统一部分的癌症免疫疗法，我们专门设计的纳米颗粒积极地调动整个免疫系统来杀死癌细胞，促进身体产生它自己的记忆系统，从而使得肿瘤复发最小化。这种纳米药物还可靶向不同类型的癌症和其他的人类疾病，包括神经血管疾病和神经退行性疾病。”

近年来，随着精准医疗概念的提出，科学家在对癌症新疗法的开发上也有了不同的见解。许多科学家认为个性化疗法或许是未来人类彻底击败癌症的关键所在。然而，来自美国密歇根大学的研究人员就尝试着开发出了一种新的纳米疫苗，研究人员首先通过基因测序等方式确定患者自身肿瘤细胞上相关突变基因，然后利用人工合成的高密度脂蛋白作为载体，将这些患者特异性抗原输送进入体内，用于“训练”患者机体免疫系统产生肿瘤杀伤性t细胞，以治疗癌症。

随着对纳米医疗研究的不断深入，有些研究人员就得到了意外的研究发现，2016年，发表在国际杂志nature nanotechnology上的研究报告中，来自斯坦福大学医学院的研究者就发现，利用纳米粒子就可以激活免疫细胞，进而杀死肿瘤；研究人员通过对小鼠进行实验发现了上述现象，当时研究者想测试一种铁补充剂中的纳米粒子能否作为“特洛伊木马”，把用于化疗的药物偷偷地带入小鼠的肿瘤中。他们却意外发现，铁补充剂中的纳米粒子能够促使巨噬细胞（tam，与肿瘤相关）杀死肿瘤细胞。研究者daldrup-link认为，未来，这种纳米粒子或许能够帮助无法完全移除体内肿瘤的癌症病人进行疾病治疗得以康复。

此前，来自美国芝加哥大学的研究人员就基于纳米颗粒开发出了新型的组合性免疫疗法来帮助治疗癌症；而来自米兰的研究人员通过研究，将小型的纳米金颗粒吸附到前沿的细胞因子疗法中，他们认为这或许可以更好地增强疗法的作用，研究者helen rippon说道，利用纳米医学中的金来治疗癌症是一个新型且让人非常兴奋的研究领域。2016年6月，有研究人员就报道利用纳米载体跨越血脑屏障来靶向治疗脑癌，研究人员通过利用纳米载体将化学药物定向运输到大脑中实现了将脑部肿瘤细胞大量杀灭的目的；尽管目前该技术仅仅在小鼠水平得到了验证，但如果能够同样适用于人体的话，将会导致新的治疗脑癌的疗法的产生。

近年来，肿瘤医生和科学家们都寄希望于纳米技术带来的突破性变革。此前有研究者尝试利用纳米气泡“炸死”机体中残余的癌细胞，而在过去十年里，德克萨斯州休斯顿的莱斯大学和其它科研工作者率先对这一方法进行了初步探索。他们认为这种金原子组成的纳米簇可以作为对抗癌症有力的武器。通常情况下，几乎所有的实体瘤内的血管都有渗漏，那么将金原子纳米簇注射到血液中，它们就会倾向于通过肿瘤血管渗透在肿瘤细胞周围聚集。同时这些癌细胞会吞噬这些纳米粒子。一旦进入细胞，这些纳米粒子就好比"特洛伊木马"一样，利用可穿透数厘米厚组织的红外激光照射"击中"这些金原子，这些纳米簇会瞬间产生巨大热能，将周围的组织液气化，产生一些纳米气泡将癌细胞撕裂或"炸掉"。

由此可见，近年来纳米技术在癌症治疗领域发挥了巨大的作用，不仅如此，纳米技术还在疫苗开发以及其它研究领域大放光彩。

纳米技术与疫苗

去年，昆士兰大学的研究人员mark kendall通过研究开发出了一种新型的纳米贴（nanopatch），这种纳米贴能够提供一种疫苗运输的新型途径，而这无疑是160年以来古老注射疫苗方法的一个革命性创新。研究者认为，这种纳米贴片能够适合于疫苗运输来靶向作用免疫细胞，从而使得疫苗注射的成功率提高，比如流感疫苗、脊髓灰质炎以及霍乱疫苗等。

纳米贴片的开发为疫苗的运输策略带来的极大的革新，这种新型技术或许还能够明显减少疫苗开发过程的花费，并且使得疫苗在全世界范围内都可用。而且这并不仅仅是一个好消息，研究者mark kendall和其同事目前正在布里斯班利用纳米贴片进行人类临床试验，而且who也计划2017年在古巴开展脊髓灰质炎疫苗的试验。

此前，一项刊登于国际杂志nanoscale上的研究报告中，来自美国国家生物医学成像和生物工程研究所的研究人员开发了一种新型纳米疫苗，其可以帮助开发出治疗癌症免疫疗法的新方法而且降低疗法的副作用；这种纳米疫苗可以有效运输特殊的dna序列至免疫细胞中，这种来源于细菌dna中的序列可以被用来诱发机体的免疫反应，同时该疫苗还可以保护机体中的dna免于被破坏。不光如此，早在2014年，美国加州大学圣地亚哥分校纳米工程师就开发出一种“纳米海绵疫苗”，经小鼠实验证明，其能大量吸收耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（mrsa）产生的成孔毒素——无论在血管还是在皮肤，因此能预防mrsa放出的alpha-溶血素造成的影响恶化，可作为一种安全高效的抗毒素疫苗。

纳米技术与hiv

除了在癌症治疗和疫苗开发中的应用外，科学家们还利用纳米科技在hiv的研究中取得了众多的研究进展，此前来自中国的科学家通过研究开发了类病毒样富勒醇纳米颗粒作为hiv疫苗的佐剂，这对于艾滋病疫苗的研发具有重要的实际意义。纳米医学是应用纳米技术进行疾病预防和治疗的新领域。这个逐步发展的学科有望为医学科学研究带来巨大改变，目前已经有许多临床治疗和诊断方法受到纳米医学技术的影响。2016年10月，来自英国利物浦大学的研究人员进行了一项新研究，他们希望通过纳米技术改善对hiv病人的药物治疗。到目前为止临床上仍然没有可以用于hiv治疗的口服纳米治疗药物，借助新开发的快速小规模纳米医学筛选方法，研究人员就找到了一种新型水溶纳米治疗方法。

2017年在美国西雅图市举办的逆转录病毒与机会感染会议上，英国利物浦大学的研究人员宣布了他们的最新研究成果，他们通过研究，利用纳米技术有效改善了用于治疗hiv感染者的药物疗法，而且在临床试验中研究者也取得了较好的结果。不仅如此，来自加拿大的研究人员也通过研究设计并合成出一种纳米尺度的dna机器，该机器的定制修改特性可支持识别特定的目标抗体，这一研究成果将给目前缓慢、繁琐且昂贵的抗体检测过程带来革命性变化，有助于诊断风湿性关节炎、hiv等感染和其他自身免疫性疾病，从而减少疾病治疗延误，降低治疗开支。

纳米科技与疾病诊断

胰腺癌是癌症死亡的主要原因之一，这是因为在早期阶段，它通常是无法检测到的。近日，来自美国亚利桑那州立大学的科学家们开发出一种快速的廉价的基于纳米颗粒的胰腺癌诊断方法，该方法是基于胰腺癌释放的囊泡表面上的一种生物标记物而开发的。近期，发表在国际杂志nature communication上的一项研究报告中，来自阿尔伯塔大学的研究人员正在领跑一场使用纳米机器改善病人疾病诊断和药物输送的竞赛，在研究中研究人员描述了如何在活细胞内合成dna马达，此前这个过程只能在试管中完成，而这项研究中，研究者展示了如何在活细胞内使用dna马达完成特殊的生物学功能；研究者通过dna酶及其底物创造了一个纳米器件，该纳米器件有需要的燃料、dna轨道及分子开关。这个设备被用于检测乳腺癌细胞中的一种特殊的microrna，当它与靶分子结合后，dna马达会被打开，从而产生荧光。研究人员就能够通过检测荧光强度判断哪些细胞是癌细胞，这项技术在疾病早期诊断领域具有巨大的潜力。

纳米科技与其它疾病

纳米科技不管在上述疾病的研究中发挥着巨大作用，其还能够帮助研究者对其它疾病或疗法的开发带来帮助。比如来自瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们开发出了可遥控的纳米机器人用于多种疾病的治疗，还有来自德国环境健康研究中心的研究人员开发出了一种新型纳米颗粒载体，其能在人类和小鼠的肺部的肿瘤位点实现位点选择性地释放药物分子，这种新型的纳米载体或可将肺癌药物的作用效率提高25倍。

不仅如此，2016年来自中国香港理工大学的研究人员开发出了一种新型的，用于进行流感和其它病毒快速检测的纳米生物传感器，可以将试验时间从原先的1-3天缩短到如今的2-3小时，相比传统临床方法而言速度要快10倍以上，同时每份样品仅需要花费20元港币，相比传统检测费用降低了80%；因此这种新型技术就可以被广泛用于检测不同种类的病毒，为后期开发低成本、快速且超灵敏的病毒检测技术提供了新的思路。

未来，随着科学家们对纳米科技的不断应用和深入研究，相信新型的纳米技术会不断诞生，而科学家们也会通过不懈的努力基于纳米技术开发更多对疾病进行诊疗的新型工具或技术，从而更多地造福于人类健康。

纳米科技近年来已成为医疗健康产业热门领域之一，在2017年6月30日即将召开的“中国光谷”国际生物健康产业博览会上，主办方特地设置了“中国纳米医药产业高峰论坛”，由纳米药物国家工程研究中心组织承办，诚邀全国纳米医疗科技行业人士共襄盛举。

除了纳米医药产业高峰论坛，此次生博会还策划的其它10余场精彩论坛，包括亚洲生物技术高峰论坛、医研企协同创新模式论坛、基因产业发展高峰论坛、国际健康管理与智慧医疗产业发展高峰论坛、生物药研发新技术及临床前研究高峰论坛、第六届中国国际免疫治疗创新论坛、第三届中国先进体外诊断技术与应用论坛、第二届中国光谷生物健康产业投融资论坛、2017医疗大数据与医学人工智能高峰论坛、第一届光谷农业生物技术创新论坛等，云集200多位行业领军人物带来精彩演讲。

纳米技术在医学上有什么应用？

纳米技术也叫做毫微技术，首先听这个词就能知道这是个长度单位的词，一纳米等于百万分之一毫米，它是用单个原子，分子制造物质的科学技术，研究结构的尺寸在1100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术的产生带动了技术革命，生活中我们可以随处看见纳米技术的身影。

一、纳米家电

目前市面上可以看到纳米冰柜，它主要是在人的手容易接触和细菌易侵入到部位使用了经过纳米化处理的材料，这种材料可以有效抑制细菌，提高冰柜的抗菌能力。

二、纳米手术刀

科学家利用纳米单位制作手术刀，这样可以最小的最精确的对手术部位进行切割，保证伤口最小，也可以减少血液流动。

三、纳米电池

用纳米材料做成的电池，不仅体积小而且容量大，如果以后电动汽车的普及，那么纳米材料制作的电池就能让充电问题得到很好的解决。

四、纳米医疗

纳米级别的药物可以更好的被人体吸收，对疾病的资料方面会更有帮助，并且纳米机器人还可以进入身体，进行手术的治疗，所以说纳米技术对医疗方面的作用非常大。

纳米技术的认识

理论含义

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纳米技术(nanotechnology），也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品?[2]。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。

从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：

第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。

第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。

第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发，成为纳米生物技术的重要内容。

利用纳米技术将氙原子排成IBM

主要内容

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纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：

纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等 。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。

纳米纤维

1993年，第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开，将纳米技术划分为6大分支：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学，促进了纳米技术的发展。由于该技术的特殊性，神奇性和广泛性，吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。 纳米技术一般指纳米级(0.1一100nm)的材料、设计、制造，测量、控制和产品的技术?[3]。纳米技术主要包括：纳米级测量技术：纳米级表层物理力学性能的检测技术：纳米级加工技术；纳米粒子的制备技术；纳米材料；纳米生物学技术；纳米组装技术等。

纳米技术包含下列四个主要方面：

1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。 这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。

如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。

过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

为什么磁畴变成单磁畴，磁性要比原来提高1000倍呢？这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。

这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。

2、纳米动力学：主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。

理论上讲：可以使微电机和检测技术达到纳米数量级。

3、纳米生物学和纳米药物学：如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。

纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。（上面是老钱加注）

4、纳米电子学：包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷，更小，是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。 纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。

历史沿革

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纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。费曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”

70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家谷口纪男（Norio Taniguchi）最早使用纳米技术一词描述精密机械加工；

1981年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用；

1990年，

理查德·费曼

IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排，纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35个原子移动到各自的位置，组成了IBM三个字母。这证明费曼是正确的，二个字母加起来还没有3个纳米长。不久，科学家不仅能够操纵单个的原子，而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术，科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法，每次只造出一层分子。现代制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想?[4]。

1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生；

1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等；

1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用35个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字，标志着中国开始在国际纳米科技领域占有一席之地；

1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在2017年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机；

1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录；

到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元；

2001年，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地?[5]。日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点；德国专门建立纳米技术研究网；美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。中国也将纳米科技列为中国的“973计划”进行大力的发展与其相关产业的大力扶持。

应用领域

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英特尔cpu

当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料?[6]。

1、纳米是一种几何尺寸的度量单位，1纳米=百万分之一毫米。

2、纳米技术带动了技术革命。

3、利用纳米技术制作的药物可以阻断毛细血管，“饿死”癌细胞。

4、如果在卫星上用纳米集成器件，卫星将更小，更容易发射。

5、纳米技术是多科学综合，有些目标需要长时间的努力才会实现。

6、纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流，它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。

7、纳米技术可以观察病人身体中的癌细胞病变及情况，可让医生对症下药。

测量技术

纳米级测量技术包括：纳米级精度的尺寸和位移的测量，纳米级表面形貌的测量。纳米级测量技术主要有两个发展方向。

一是光干涉测量技术，它是利用光的干涉条纹来提高测量的分辨率，其测量方法有：双频激光干涉测量法、光外差干涉测量法、X射线干涉测量法、F一P标准工具测量法等，可用于长度和位移的精确测量，也可用于表面显微形貌的测量。

二是扫描探针显微测量技术(STM)，其基本原理是基于量子力学的隧道效应，它的原理是用极尖的探针(或类似的方法)对被测表面进行扫描(探针和被测表面实际并不接触)，借助纳米级的三维位移定位控制系统测出该表面的三维微观立体形貌。主要用于测量表面的微观形貌和尺寸。

用这原理的测量方法有：扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等。

加工技术

纳米级加工的含意是达到纳米级精度的加工技术。

由于原子间的距离为0.1一0.3nm，纳米加工的实质就是要切断原子间的结合，实现原子或分子的去除，切断原子间结合所需要的能量，必然要求超过该物质的原子间结合能，即所播的能量密度是很大的。用传统的切削、磨削加工方法进行纳米级加工就相当困难了。

截至2008年纳米加工有了很大的突破，如电子束光刻(UGA技术)加工超大规模集成电路时，可实现0.1μm线宽的加工：离子刻蚀可实现微米级和纳米级表层材料的去除：扫描隧道显微技术可实现单个原子的去除、扭迁、增添和原子的重组。

粒子制备

纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。

应用纳米技术制成的服装

纳米技术应用——计算机磁盘

真空冷授法：用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、位度可控，但技术设备要求高。

物理粉碎法：透过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产晶纯度低，顺粒分布不均匀。

机械球磨法：采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。

气相沉积法：利用金属化合物蒸汽的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。

沉淀法：把沉淀剂加人到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料.其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备载化物。

应用纳米技术制成的服装

水热合成法：高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。

溶胶凝胶法：金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低沮热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和11一VI族化合物的制备。

徽乳液法：两：互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在徽泡中经成核，聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和接口性好，11一VI族半导体纳米粒子多用此法制备。

水热合成法——高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得到纳米粒子。其特点是纯度高，分散性好，粒度易控制。

材料合成

自1991年Gleiter等人率先制得纳米材料以来，经过10年的发展纳米材料有了长足的进步。如今纳米材料种类较多，按其材质分有：金属材料、纳米陶瓷材料、纳米半导体材料、纳米复合材料、纳米聚合材料等等。纳米材料是超徽粒材料，被称为“21世纪新材料”，具有许多特异性能。

例如用纳米级金属微粉烧结成的材料，强度和硬度大大高于原来的金属，纳米金属居然由导电体变成绝缘体。一般的陶瓷强度低并且很脆。但纳米级微粉烧结成的陶瓷不但强度高并且有良好的韧性。纳米材料的熔点会随超细粉的直径的减小而降低。例如金的熔点为1064℃，但10nm的金粉熔点降低到940℃，snm的金粉熔点降低到830℃，因而烧结温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧结温度大大低于原来的陶瓷。纳米级的催化剂加入汽油中。可提高内燃机的效率。

加入固体燃料可使火箭的速度加快。药物制成纳米微粉。可以注射到血管内顺利进入微血管。

疾病诊断

当前常规的成像技术只能检测到癌症在组织上造成的可见的变化，而这个时候已经有数千的癌细胞生成并且可能会转移。而且，即使是已经可以看到肿瘤了，由于肿瘤本身的类别（恶性还是良性）和特征，要确定有效的治疗方法也还必须通过活组织检查。如果对癌性细胞或者癌变前细胞以某种方式进行标记，使用传统设备即可检测出来则更有利于癌症的诊断。

要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。纳米技术能够满足这两点。例如，在金属氧化物表面涂覆可特异识别癌性细胞表面超表达的受体的抗体。

由于金属氧化物在核磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）下发出高对比度信号，因此一旦进入体内后，这些金属氧化物纳米颗粒表面的抗体选择性地与癌性细胞结合，使检测仪器可以有效地识别出癌性细胞。同样地，金纳米粒也可以用于增强在内窥镜技术中的光散射。纳米技术能够将识别癌症类别及不同发展阶段的分子标记可视化，让医生能够通过传统的成像技术看到原本检测不到的细胞和分子。

在人类与癌症的斗争中，有一半的胜利是得益于早期的检测。纳米技术使得癌症的诊断更早更准确，并可用于治疗监测。纳米技术也可以增强甚至完全变革对组织和体液中生物标志物的筛查。癌症与癌症之间，以及癌细胞与正常细胞之间由于各种分子在表达和分布上的差异而各不相同。随着治疗技术的进步，对癌症的多个生物标志物进行同时检测是确定治疗方案时所必须的。

纳米颗粒——例如能够根据它们本身大小发出不同颜色光的量子点——可以实现同时检测多种标记物的目的。包被有抗体的量子点发出的激发光信号可用于筛查某些类型的癌症。不同颜色的量子点可与各种癌症生物标记物抗体结合，方便肿瘤学家通过所看到的光谱区分癌细胞与健康细胞。

组装技术

由于在纳米尺度下刻蚀技术已达到极限，组装技术将成为纳米科技的重要手段，受到人们很大的重视。

纳米组装技术就是通过机械、物理、化学或生物的方法，把原子、分子或者分子聚集体进行组装，形成有功能的结构单元。组装技术包括分子有序组装技术，扫描探针原子、分子搬迁技术以及生物组装技术。分子有序组装是通过分子之间的物理或化学相互作用，形成有序的二维或三维分子体系。现在，分子有序组装技术及其应用研究方面取得的最新进展主要是LB膜研究及有关特性的发现。生物大分子走向识别组装。蛋白质、核酸等生物活性大分子的组装要求商密度定取向，这对于制备高性能生物微感膜、发展生物分子器件，以及研究生物大分子之间相互作用是十分重要的。在进行lgG归生物大分子的组装过程中，首次利用抗体活性片断的识别功能进行活性生物大分子的组装。这一重要的进展使得生物分子的定向组装产生了新的突破。

除以上几种组装外，在长链聚合物分子上的有序组装、桥连自组装技术、有序分子薄膜的应用研究等技术也有进展。采用纳米加工技术还可以对材料进行原子量级加工，使加工技术进人一个更加徽细的深度。纳米结构自组装技术的发展，将会使纳米机械、纳米机电系统和纳米生物学产生突破性的飞跃。

中国在纳米领域的科学发现和产业化研究有一定的优势。现代同美、日、德等国位于国际第一梯队的前列。虽然现代中国己经建立了一定数量的纳米材料生产基地，纳米技术的开发应用也已经兴起，并初步实现了产业化。纳米要实现大规模、低成本的产业化生产，还有许多的工作要做，只有依赖大量的资金和高科技投人才能换取高额的利润回报。

生物技术

纳米生物学是以纳米尺度研究细胞内部各种细胞器的结构和功能。研究细胞内部，细胞内外之间以及整个生物体的物质、能量和信息交换。纳米生物学的研究集中在下列方面。

DNA研究在形貌观察、特性研究和基因改造三个方面有不少进展。

脑功能的研究

工作目标是弄清人类的记忆、思维，语言和学习这些高级神经功能和人脑的信息处理功能。

仿生学的研究

这是纳米生物学的热门研究内容。现在取得不少成果。是纳米技术中有希望获得突破性巨大成果的部分。

世界上最小的马达是一种生物马达—鞭毛马达。能象螺旋桨那样旋转驱动鞭毛旋转

纳米陶瓷

。该马达通常由10种以上的蛋白质群体组成，其构造如同人工马达。由相当的定子、转子、轴承、万向接头等组成。它的直径只有3onm，转速可以高达15r/min，可在1μs内进行右转或左转的相互切换。利用外部电场可实现加速或减速。转动的动力源，是细菌内支撑马达的薄膜内外的氮氧离子浓度差。实验证明。细菌体内外的电位差也可驱动鞭毛马达。现代人们正在探索设计一种能用电位差驭动的人工鞭毛马达驱动器。

日本三菱公司已开发出一种能模拟人眼处理视觉形象功能的视网膜芯片。该芯片以砷化稼半导体作为片基。每个芯片内含4096个传感元。可望进一步用于机器人。

有人提出制作类似环和杆那样的分子机械。把它们装配起来构成计算机的线路单元，单元尺寸仅Inm，可组装成超小型计算机，仅有数微米大小，就能达到现代常用计算机的同等性能。

在纳米结构自组装复杂徽型机电系统制造中，很大的难题是系统中各部件的组装。系统愈先进、愈复杂，组装的问题也愈难解决。自然界各种生物、生物体内的蛋白质、DNA、细胞等都是极为复杂的结构。它们的生成、组装都是自动进行的。如能了解并控制生物大分子的自组装原理，人类对自然界的认识和改造必然会上升到一个全新的更高的水平。

衍生产品

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机器人

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”，也称分子机器人；而纳米机器人的研发已成为当今科技的前沿热点。

2005年，不少国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米机器人这种新科技的战略高地。《机器人时代》月刊日前指出：纳米机器人潜在用途十分广泛，其中特别重要的就是应用于医疗和军事领域。

每一种新科技的出现，似乎都包涵着无限可能。用不了多久，个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。中国著名学者周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中就预言：到21世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。

雨衣伞

纳米雨衣伞是雨伞与雨衣的结合体，纳米雨伞收伞有三折伞和直杆伞的收伞形态（简单说，收伞时有长短两种选择）。纳米雨衣可由纳米雨伞转变而成，纳米雨衣又不同于一般的雨衣，因为纳米雨衣可以保证从头到脚绝对不湿。因为纳米材料，所以这雨伞可以一甩即干，雨伞转变为雨衣后，这雨衣也只需穿着时轻轻一跳也即可全干。

防水材料

2014年8月4日，澳大利亚运用新发明的布料，制成一款具有开创性的T恤衫，不管人们怎样尝试着浸湿它，此T恤都能保持良好的防水性能。

这件叫做“骑士”(The Cavalier)的白色T恤是百分之百棉质的。虽然表面看起来平淡无奇，但是其布料运用“疏水”纳米技术应用编织而成，使得这件T恤能够有效防止大部分液体和污渍的浸入。这种T恤可以用机器清洗，其防水功能最多可承受80次清洗。它的布料有天然自净功能，任何附着在上的污渍都能用水擦洗或冲干净。

和其他含有化学物质的防水应用不同，T恤仿照的是荷叶的自然疏水特点。此布料的发明对于餐馆和咖啡厅来说可能具有革命性的影响。此外，这种布料还可以运用在医疗行业或医院等地。

潜在危害

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和生物技术一样，纳米科技也有很多环境和安全问题（比如尺寸小是否会避开生物的自然防御系统，还有是否能生物降解、毒性副作用如何等等）。

社会危害

纳米颗粒的危害

纳米材料（包含有纳米颗粒的材料）本身的存在并不是一种危害。只有它的一些方面具有危害性，特别是他们的移动性和增强的反应性。只有某些纳米粒子的某些方面对生物或环境有害，我们才面临一个真的危害?[7]。

要讨论纳米材料对健康和环境的影响，我们必须区分两类纳米结构：

纳米尺寸的粒子被组装在一个基体、材料或器件上的纳米合成物、纳米表面结构或纳米组份（电子，光学传感器等），又称为固定纳米粒子。

“自由”纳米粒子，不管在生产的某些步骤中存还是直接使用单独的纳米粒子。

这些自由纳米粒子可能是纳米尺寸的单元素，化合物，或是复杂的混合物，比如在一种元素上镀上另外一张物质的“镀膜”纳米粒子或叫做“核壳”纳米粒子。

现代，公认的观点是，虽然我们需要关注有固定纳米粒子的材料，自由纳米粒子是最紧迫关心的。

因为，纳米粒子同它们日常的对应物实在是区别太大了，它们的有害效应不能从已知毒性推演而来。这样讨论自由纳米粒子的健康和环境影响具有很重要的意义。

更加复杂的是，当我们讨论纳米粒子的时候，我们必须知道含有的纳米粒子的粉末或液体几乎从来不会单分散化，而是具有一定范围内许多不同尺寸。这会使实验分析更加复杂，因为大的纳米粒子可能和小的有不同的性质。而且，纳米粒子具有聚合的趋势，而聚合的纳米粒子具有同单个纳米粒子不同的行为。

健康问题

纳米颗粒进入人体有四种途径：吸入，吞咽，从皮肤吸收或在医疗过程中被有意的注入（或由植入体释放）。一旦进入人体，它们具有高度的可移动性。在一些个例中，它们甚至能穿越血脑屏障。

纳米粒子在器官中的行为仍然是需要研究的一个大课题。基本上，纳米颗粒的行为取决于它们的大小，形状和同周围组织的相互作用活动性。它们可能引起噬菌细胞（吞咽并消灭外来物质的细胞）的“过载”，从而引发防御性的发烧和降低机体免疫力。它们可能因为无法降解或降解缓慢，而在器官里集聚。还有一个顾虑是它们同人体中一些生物过程发生反应的潜在危险。由于极大的表面积，暴露在组织和液体中的纳米粒子会立即吸附他们遇到的大分子。这样会影响到例如酶和其他蛋白的调整机制。

环境问题

主要担心纳米颗粒可能会造成未知的危害。

社会风险

纳米技术的使用也存在社会学风险。在仪器的层面，也包括在军事领域使用纳米技术的可能性。（例如，在MIT士兵纳米技术研究所[1]研究的装备士兵的植入体或其他手段，同时还有通过纳米探测器增强的监视手段。

在结构层面，纳米技术的批评家们指出纳米技术打开了一个由产权和公司控制的新世界。他们指出，就象生物技术的操控基因的能力伴随着生命的专利化一样，纳米技术操控分子的技术带来的是物质的专利化。过去的几年里，获得纳米尺度的专利像一股淘金热。2003年，超过800纳米相关的专利权获得批准，这个数字每年都在增长。大公司已经垄断了纳米尺度发明与发现的广泛的专利。例如，NEC和IBM这两家大公司持有碳纳米管这一纳米科技基石之一的基础专利。碳纳米管具有广泛的运用，并被看好对从电子和计算机、到强化材料、到药物释放和诊断的许多工业领域都有关键的作用。碳纳米管很可能成为取代传统原材料的主要工业交易材料。但是，当它们的用途扩张时，任何想要制造或出售碳纳米管的人，不管应用是什么，都要先向NEC或者IBM购买许可证。

利用纳米医疗飞船政些什么

纳米技术是21世纪最具发展潜力的科技之一，纳米科技在能源、器件、复合材料等方面都得到广泛应用，当前的纳米技术可以把一个材料的维度做到纳米尺度。纳米生物医学同样是纳米科技中发展非常快的研究方向之一，而生物医药的应用就是其中非常重要的一块。在生物工程领域，纳米技术解决了传统医学无法解决的问题。比如药物纳米控制系统，作为药物运载系统，在精确医疗领域有着不可替代的优越性。下面就来盘点一下纳米技术在医疗领域取得的卓越效果。
美容美发护理剂：纳米氧化锌粉末无毒、无味、对皮肤无刺激性、分解、不变质、热稳定性好，本身为白色，可以简单地以着色。更重要的是，它具有很强的吸收紫外线的功能，对UVA(长波320-400nm)和UVB(中波280-320nm)均有屏蔽作用。此外还具有渗透、修复功能。因此适用于作美容美发护理剂中的活性因子，不仅能大幅度提高护理效果 ,还可避免因紫外线辐射造成的对皮肤的伤害。

疾病检测指示剂：纳米粒子微细结构使其对环境中的化学或物指标的变化极为敏感，因此可对人体内的病原体作出早预测，如，当肿瘤只有几个细胞大小时就可以将其检测出来，加以根除。

抗菌剂：纳米氧化锌粉末在阳光下，尤其在紫外线的照射下，在水和空气中能自行分解出自由移动的带负电的电子（e-）,同时留下带正电的空穴（h+）。这种空穴可以激活空气中的氧变为活性氧，有极强的化学活性，能与多种有机物发生氧化反应（包括细菌内的有机物），从而把大多数病菌和病毒杀死。有关的定量试验表明：在5分钟内纳米氧化锌的浓度为1%时，金黄色葡萄球菌的杀菌率为98.86%，大肠杆菌的杀菌率为99.93%。

纳米矿物中药：研究表明，矿物中药制成纳米粉末后，药效大幅度提高，并具有高吸收率、剂量小的特点；还可利用纳米粉末的强渗透性将矿物中药制成贴剂或含服剂，避开胃肠吸收时体液环境与药物反应引起不良反应或造成吸收不稳定；也可将难溶矿物中药制成针剂，提高吸收率。

纳米导向剂：将以纳米磁性颗粒为载体的药物注入人体后，药物在外磁场的作用下会聚集于体内的局部，从而可在对人体的整体副作用很小的情况下对病理位置进行高浓度的药物治疗。这对于癌症、结核等有固定病灶的疾病十分适合。目前，该项医疗技术在美、德等发达国家已进入临床实验，疗效显著。

还有目前还一种处于实验研究阶段的纳米机器人，通过利用纳米发动机来行走，并通过超声波控制它们。纳米发动机在低超声功率下对细胞的影响不大，但在提高功率后，它们会在细胞内移动，撞击细胞结构，调和细胞的内容物，甚至刺破细胞壁。纳米发动机也可通过从内部机械操纵细胞来治疗癌症、执行细胞内手术或直接将药物递送到活组织。

将来，纳米机器人可能的医疗应用包括：治疗动脉硬化、疏通血管栓塞、清除动脉内的脂肪沉积、精确杀死癌细胞、帮助治疗身体肿块、去除寄生虫、治疗痛风、肾脏排石和清理伤口。当你感冒时，医生不用给你打针吃药，而是给你在血液里植入纳米机器人，这种机器人在体内探测感冒病毒的源头，并到达病毒所在处，直接释放药物杀灭病毒。

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