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隨著納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的深入研究,臨床診斷技術(shù)及治療水平也得以提高。本文就納米技術(shù)、納米技術(shù)在腫瘤治療中的應(yīng)用、用于腫瘤治療的納米粒子作一簡(jiǎn)要闡述,并提出相關(guān)建議和期望。
關(guān)鍵詞:
納米技術(shù);腫瘤診斷;腫瘤治療
目前,腫瘤已經(jīng)嚴(yán)重地威脅著人類(lèi)的健康,如何提高腫瘤診斷的準(zhǔn)確性和治療的靶向性一直都是臨床研究的重點(diǎn),納米技術(shù)是指在納米尺寸(1~100nm)內(nèi),研究電子、原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的一種高新技術(shù),該技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景,本文就納米技術(shù)在腫瘤的診斷和治療中的應(yīng)用做一簡(jiǎn)要闡述。
1納米診斷技術(shù)在腫瘤中的應(yīng)用
當(dāng)前,臨床上針對(duì)腫瘤的多種診斷手段都存在準(zhǔn)確性和靈敏度低的問(wèn)題,納米技術(shù)的出現(xiàn)可大大改善這一局面。
1.1細(xì)胞分離技術(shù)
一直以來(lái),從大量外周血中篩選出極少量的腫瘤細(xì)胞是一項(xiàng)難題,納米細(xì)胞分離技術(shù)尤其是免疫磁性分離技術(shù)的出現(xiàn)有助于快速獲取細(xì)胞標(biāo)本,使其成為可能。目前,Wang等[1]發(fā)現(xiàn)基于該技術(shù)產(chǎn)生的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulatingtumorcells,CTCs)檢測(cè)表明,在乳腺癌等領(lǐng)域,腫瘤患者的預(yù)后與其外周血中的CTCs計(jì)數(shù)有著明顯的相關(guān)性,甚至在化療過(guò)程中,可以反映患者對(duì)當(dāng)前化療方案是否敏感,有一定的輔助治療作用。
1.2納米造影劑
將無(wú)機(jī)納米粒子用作新型的生物造影材料,不僅可以提供較好的檢測(cè)信號(hào)對(duì)比度和生物分布度,并有望將現(xiàn)有解剖學(xué)層面的造影技術(shù)推向分子水平從而提高診斷效率。Chen等[2]研究表明包裹金納米棒-液態(tài)氟碳的納米級(jí)造影劑,實(shí)現(xiàn)了體外超聲/光聲雙模態(tài)增強(qiáng)顯影。另有研究表明多功能納米造影劑Fa-PEI-SPIO可高效負(fù)載MRI和熒光造影劑實(shí)現(xiàn)對(duì)肝癌細(xì)胞的高效率敏感顯像,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)目的基因的傳輸[3,4]。
1.3納米傳感器
納米傳感器可獲取活細(xì)胞內(nèi)多種電、化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)信息,用于監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞中的異常情況,對(duì)認(rèn)識(shí)腫瘤的發(fā)生及指導(dǎo)腫瘤的診斷與治療都有著深遠(yuǎn)的意義。Wang等[5]已開(kāi)發(fā)出一種含有嵌入金納米顆粒的碳基傳感器的裝置Nano-nose,分析了呼吸氣體成分,確定肺癌患者存在的氣體成分。
2納米技術(shù)在腫瘤治療中的應(yīng)用
化療作為腫瘤治療的重要手段,存在毒副作用大的問(wèn)題,納米技術(shù)的引入能夠提高化療的靶向性,為腫瘤的治療提供了新的思路。
2.1納米靶向載體系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米藥物載體即溶解或分散有藥物的各種納米顆粒,如納米囊、納米球、納米脂質(zhì)體等。納米靶向載體因其表面經(jīng)過(guò)生物或理化修飾后具有靶向作用,可以作為良好的腫瘤藥物與基因載體,具有比表面積大、無(wú)免疫原性、在血液中有較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間等特點(diǎn),大大降低了藥物對(duì)機(jī)體的毒副作用。Yao等[6]以PVP-β環(huán)糊精作為親水嵌段,金剛烷—聚天冬氨酸為疏水嵌段構(gòu)建了嵌段聚合物,其自組裝形成的納米粒尾靜脈注1h后就能到達(dá)腫瘤部位,表現(xiàn)出明顯的腫瘤靶向性。Gao等[7]將細(xì)菌膜包覆到30nm左右的金納米粒表面(BM-AuNP)用于淋巴結(jié)靶向。
2.2納米中藥在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米中藥是運(yùn)用納米技術(shù)制造的粒徑小于100nm的中藥有效成分、原藥及其復(fù)方制劑。同傳統(tǒng)中藥相比,納米中藥對(duì)一些腫瘤細(xì)胞株和動(dòng)物腫瘤甚至人體晚期癌腫均顯示了良好的抑制效應(yīng)。Huang等[8]成功制備了粒徑為97.5nm的冬凌草三嵌段共聚物納米膠束,并與冬凌草甲素進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)果表明冬凌草三嵌段共聚物納米膠束對(duì)小鼠H22瘤體的抑制率明顯高于傳統(tǒng)的冬凌草甲素。
2.3磁控納米載藥系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
多項(xiàng)研究表明磁控納米載藥系統(tǒng)在腫瘤的治療中能夠達(dá)到很好的靶向效果,具有很大的應(yīng)用前景。
2.3.1磁控納米載藥系統(tǒng)
磁控納米載藥系統(tǒng)具有磁特性,在外加磁場(chǎng)的作用下,抗腫瘤藥物能及時(shí)、定點(diǎn)、定向地聚集到病灶處,既能最大程度的濃集效應(yīng)分子,又能使體內(nèi)磁性微粒在治療結(jié)束后得以徹底有效的清除,以減少其在體內(nèi)慢性蓄積的毒性作用。Assa等[9]的研究表明,磁性納米藥物運(yùn)載系統(tǒng)在腫瘤的治療中具有極大的應(yīng)用潛力。
2.3.2磁性納米材料對(duì)腫瘤的熱療作用
磁熱療即應(yīng)用直接或靜脈注射的方法將產(chǎn)熱材料定向匯聚于腫瘤部位,在交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生磁熱效應(yīng),將腫瘤組織加熱至42~48℃高溫,以使腫瘤細(xì)胞死亡的新技術(shù)。Beik等[10]將磁性陽(yáng)離子脂質(zhì)體注射到MM46小鼠乳腺癌中,利用交變磁場(chǎng)使腫瘤表面溫度達(dá)到45℃,經(jīng)過(guò)幾次重復(fù)磁熱療,所有小鼠的腫瘤均完全退化。該技術(shù)如可同時(shí)利用受體—配體特異性結(jié)合的特性,將磁粒子準(zhǔn)確輸送到腫瘤組織,將能達(dá)到靶向熱療的目的。
2.3.3磁性納米微球?qū)δ[瘤血管的磁控栓塞作用
磁性納米微球因具有體積微小、磁控導(dǎo)向等特點(diǎn),能夠在外加磁場(chǎng)的作用下進(jìn)入并滯留在腫瘤組織的末梢血管床,部分或完全地阻斷血管內(nèi)的血流。惠旭輝等[11]用自制的聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球?qū)ρ軆?nèi)栓塞進(jìn)行了探討實(shí)驗(yàn)表明,PMMA磁性微球具有磁響應(yīng)能力強(qiáng)、磁控栓塞效果好,在高血流速情況下仍能實(shí)現(xiàn)靶位栓塞等優(yōu)點(diǎn)。
2.4納米控釋系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米控釋系統(tǒng)在腫瘤藥物輸送方面的優(yōu)越性得益于其可緩釋藥物、減少給藥劑量、提高藥物的穩(wěn)定性等特性。Zhang等[12]利用對(duì)酸性敏感的腙鍵將抗癌藥物阿霉素共價(jià)鍵連在介孔二氧化硅的表面,同樣可以實(shí)現(xiàn)pH敏感的抗癌藥物阿霉素的釋放,從而有效地抑制人宮頸癌細(xì)胞的增殖。
3用于腫瘤治療的納米粒子
為提高腫瘤的療效,在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出生物相容性及可降解性好、緩控釋速度適中、靶向性強(qiáng)的納米制劑成為研究的重中之重。
3.1可生物降解的天然高分子聚合物
3.1.1多糖類(lèi)
3.1.1.1殼聚糖
殼聚糖是一類(lèi)無(wú)毒且具有良好生物相容性、可塑性和成膜性的聚多糖,被用作靶向給藥載體而降低藥物的毒副作用。Abouelmagd等[13]將低相對(duì)分子質(zhì)量(低于6500)的殼聚糖通過(guò)多巴胺聚合的方法連接到聚乳酸—羥基乙酸共聚物(PLGA)上,減少了巨噬細(xì)胞的吞噬,增加了酸性環(huán)境下細(xì)胞對(duì)藥物的攝取。
3.1.1.2海藻酸鈉
海藻酸鈉具有無(wú)毒及可生物降解等優(yōu)點(diǎn)。Guo等[14]制備了一種以甘草次酸為肝靶向因子的海藻酸鈉pH響應(yīng)型靶向納米給藥系統(tǒng),研究表明,該納米粒的生物利用度和半衰期及其對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制率均有顯著提高。
3.1.1.3透明質(zhì)酸
透明質(zhì)酸(Hyaluronicacid,HA)又名玻尿酸,除具有良好的生物相容性、可降解性及非免疫原性等特點(diǎn)外還具有主動(dòng)靶向到CD44受體的作用,因此可作為靶向因子用于修飾其它載體材料,促進(jìn)其對(duì)腫瘤組織的靶向性[15]。
3.1.2蛋白類(lèi)
3.1.2.1白蛋白
白蛋白受體(gp60、gp30、gp18等)廣泛存在于腫瘤組織內(nèi)新生血管內(nèi)皮的細(xì)胞膜上,故白蛋白可作為構(gòu)建藥物載體的優(yōu)良材料。Ru-go等[16]將454例乳腺癌患者隨機(jī)分為白蛋白結(jié)合型紫杉醇(nab-PTX)組和紫杉醇注射劑(CrE-PTX)組,結(jié)果顯示,nab-PTX組緩解率顯著高于CrE-PTX組(33%vs.19%),并且nab-PTX治療組無(wú)過(guò)敏反應(yīng)出現(xiàn),提示nab-PTX治療乳腺癌的安全性和有效性?xún)?yōu)于CrE-PTX。
3.1.2.2酪蛋白
酪蛋白毒性較低且有較高的生物相容性,是理想的藥物載體。有研究人員在合成的酪蛋白納米粒子中負(fù)載了順鉑,通過(guò)近紫外活體成像技術(shù)觀察到該粒子能夠在腫瘤部位有效地富集,顯示出了較好的腫瘤靶向作用[17]。
3.1.2.3脂蛋白
脂蛋白是一種大量存在于人體的天然脂質(zhì)運(yùn)輸載體,作為載體材料能夠延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。Ding等[18]將載脂蛋白apoA-I和穿膜肽(CPP)插入到脂質(zhì)納米粒表面構(gòu)建了一個(gè)雙功能的仿生HDL用于藤黃酸的遞送,提高了對(duì)腫瘤組織的靶向性。然而由于脂蛋白均來(lái)源于血漿,既難以大規(guī)模生產(chǎn),又在生物安全性方面也受到質(zhì)疑,因此Simonsen等[19]開(kāi)發(fā)出了新型的仿HDL納米載體顆粒(HPPS)。
3.1.2.4乳鐵蛋白
Zhang等[20]制備了藤黃酸—乳鐵蛋白納米粒,用于提高藥物的口服吸收和抗腫瘤活性,同時(shí)降低藥物的毒副作用。此外,利用乳鐵蛋白受體存在于腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞上的依據(jù),可對(duì)腦部腫瘤發(fā)揮治療作用。
3.2可生物降解的合成高分子聚合物材料
聚乳酸(PLA)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚羥基乙酸(PGA)是乳聚酯類(lèi)高分子材料,現(xiàn)已成為藥劑學(xué)領(lǐng)域研究最多的載體材料之一。Kwak等[21]將紫衫醇負(fù)載在PEG-PLA納米粒上,同時(shí)采用MT1-AF7p修飾納米粒,實(shí)現(xiàn)了對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的靶向治療作用。當(dāng)前對(duì)共聚物的研究也較為常見(jiàn),如聚乳酸/聚乙醇酸-聚乙二醇共聚物(PLA/PLGA-b-PEG)等[22]。
3.3不可生物降解的靶向納米材料
3.3.1碳納米管
碳納米管是由層狀結(jié)構(gòu)的石墨片卷曲而成,因其獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)和納米管徑可作為遞藥載體。Sajid等[23]用生物大分子對(duì)碳納米管進(jìn)行了非共價(jià)修飾,除提高其對(duì)腫瘤的親和力外還避免了網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對(duì)它的迅速清除,降低對(duì)正常細(xì)胞的毒副作用。
3.3.2納米石墨烯及其衍生物
近幾年在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究方面石墨烯及其衍生物——氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)發(fā)展迅速。GO含有大量的羧基、羥基和環(huán)氧基團(tuán),這些含氧活性基團(tuán)的引入不僅使其擁有較好的穩(wěn)定性和水溶性,而且可使其更易于被修飾而具有了功能化作用,其中,作為藥物載體就是其重要的功能之一。Chen等[24]報(bào)道了一種新穎的藥物靶向遞送系統(tǒng),即通過(guò)原位還原法將銀納米粒負(fù)載于GO上,再載藥,制得的遞藥系統(tǒng)可通過(guò)表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)—熒光結(jié)合光譜檢測(cè),觀察到其中藥物的胞內(nèi)釋放行為,故能用于癌細(xì)胞內(nèi)的藥物輸送和成像。
3.3.3金納米粒
金納米粒(goldnanoparticles,GNPs)是一種新型的載體材料,鑒于其表面單層被修飾后可與多種藥物結(jié)合的特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注。Favi等[25]通過(guò)巰基聚乙二醇與紫杉醇共價(jià)連接之后再與金納米粒子偶聯(lián),制備了PTX-PEG-GNP共聚物,該共聚物不僅提高了藥物的穩(wěn)定性,也增加了藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的聚集和腫瘤殺傷效果。
3.3.4介孔二氧化硅
介孔二氧化硅因其不同的孔徑可以直接包埋藥物,還可與其他載體材料合用,連接適當(dāng)?shù)陌邢蛞蜃又瞥砂邢蚣{米載體以發(fā)揮快速殺傷這些腫瘤細(xì)胞的作用。Wang等[26]首先制備了Fe3O4@SiO2核—?dú)ぜ{米粒,并進(jìn)一步合成Fe3O4@MgSiO3磁性介孔納米復(fù)合材料,并將之用于在體靶向研究和抗腫瘤體外體內(nèi)研究,結(jié)果顯示,人肝母細(xì)胞瘤耐藥細(xì)胞Hep-G2/MDR細(xì)胞對(duì)復(fù)合材料多柔比星攝取較游離多柔比星溶液有5倍的增幅。
3.3.5磁性納米靶向載體材料
磁小體作為載體材料,其膜上存在大量的活基團(tuán),可通過(guò)氨基、羧基、巰基以及分子架橋的方式偶聯(lián)藥物。Deng等[27]將抗腫瘤藥物阿糖胞苷成功負(fù)載于磁小體表面,所得的納米粒徑在(72.7±6.0)nm,其不僅具有長(zhǎng)循環(huán)作用,還能改善阿糖胞苷的釋藥行為,解決了藥物的突釋現(xiàn)象。
4存在的問(wèn)題及展望
綜上所述,納米技術(shù)在腫瘤的治療方面展現(xiàn)出了巨大的潛力,納米顆粒的發(fā)展為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)步帶來(lái)了許多可能性。但是,本研究認(rèn)為關(guān)于納米技術(shù)的研究尚存在一些問(wèn)題:①研究?jī)?nèi)容多聚焦在體外研究;②趨向于評(píng)價(jià)急性毒性和死亡率,評(píng)價(jià)慢性毒副作用及致病率的研究很少[28]。此外,對(duì)于納米技術(shù)應(yīng)用于腫瘤的治療,本研究有以下設(shè)想:①采取多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān),將更多效果更好的納米中藥應(yīng)用于腫瘤的治療。②有針對(duì)性地將不同類(lèi)型的高分子材料組合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短,使所得的復(fù)合材料具有更多功能將會(huì)是研究靶向給藥制劑的重點(diǎn)。③納米粒子在腫瘤個(gè)體化治療上應(yīng)具有廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn):
[1]惠旭輝,高立達(dá),何能前.聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球血管內(nèi)栓塞實(shí)驗(yàn)研究[J].四川醫(yī)學(xué),2001,22(10):928-929.
clinical application of carbon nanoparticles labeled lymph node in curative resection for colorectal carcinoma
fu jun, yu baoming, bian guowei, et al. department of colorectal surgery, shanghai eighth hospital, shanghai 200232, china
[abstract] objective to explore the significance of clinical application of carbon nanoparticles labeled lymph node in curative resection for colorectal carcinoma. methods with perspective research, 60 patients with colorectal carcinoma were randomized into two groups: carbon nanoparticles were injected into the periphery of the tumor in 30 patients before or during the operation, and 30 patients were as control without any injection during operation. the number of lymph nodes (dyed or not dyed) and the location of metastatic nodes were recorded separately. results (1) in the labelling group, the average number of eliminated lymph nodes(12.6, 618)is significantly more than that of the control group(8.1, 414)(p=0.0065). the ratio of dyed lymph nodes was 51.9%. (2) the metastasis rate of dyed lymph nodes in labelling group was higher than that in the control group (33.6% vs. 24.7%, p=0.014), especially significant in <4mm nodes (p=0.0021). (3) during operation, two dyed lymph nodes in two cases were found at the root of inferior mesenteric artery and along the side of internal iliac artery, so the dissection was extended and the dyed lymph nodes were confirmed to be positive. conclusion the technique of carbon nanoparticles labeled lymph nodes is easy and effective. the dyed lymph nodes can be easily identified and can used as a guide for lymph nodes dissection in colorectal carcinoma operation.
[key words] colorectal neoplasms;lymph node metastasis;charcoal
結(jié)直腸癌是最常見(jiàn)的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一,首選是外科手術(shù)治療。據(jù)報(bào)道在施行癌腫根治切除病例中,伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者可高達(dá)45.3%[1],而手術(shù)中盡量清除轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)對(duì)判斷預(yù)后、指導(dǎo)術(shù)后輔助治療和預(yù)防術(shù)后復(fù)發(fā),提高生存率均具有重要意義。為了提高對(duì)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的切除率、避免遺漏,我們?cè)谛g(shù)前和術(shù)中向癌灶周?chē)⑷爰{米碳來(lái)標(biāo)記結(jié)直腸癌引流淋巴結(jié),并以此指導(dǎo)結(jié)直腸癌手術(shù)中淋巴結(jié)的清掃,通過(guò)60例結(jié)直腸癌手術(shù)資料的對(duì)比分析,以探討它的臨床應(yīng)用價(jià)值。
1 臨床資料與方法
1.1 一般資料 從2005年6月至2006年8月我們將60例結(jié)直腸癌患者隨機(jī)分為兩組:納米碳標(biāo)記組30例,其中男17例,女13例;年齡38~79歲,平均52.4歲。其中升結(jié)腸癌4例,橫結(jié)腸癌2例,降結(jié)腸癌8例,乙狀結(jié)腸癌10例,直腸上段癌3例,腹膜返折下直腸癌3例。dukes分期:a期4例,b期15例,c期10例,d期1例。術(shù)前在直腸鏡下或術(shù)中在腫瘤周?chē)c壁內(nèi)注入鈉米碳。對(duì)照組30例則不予注射。兩組患者在年齡、性別、及腫瘤部位之間無(wú)明顯差異,所有患者均按根治術(shù)要求行癌腫切除術(shù)。
1.2 染色方法 納米碳由重慶萊美藥業(yè)有限公司提供,每支1 ml含鈉米碳50 mg,混懸液中的碳團(tuán)粒平均直徑150 nm。開(kāi)腹暴露病灶后,在癌腫周?chē)x擇4~6點(diǎn),用皮試針頭穿刺,在漿膜下潛行一段距離后再推藥,每點(diǎn)注射0.15~0.25 ml,推注速度宜慢,為防藥液滲漏取出針頭時(shí)用紗布輕壓穿刺點(diǎn)。對(duì)腹膜返折下直腸腫瘤則于術(shù)前經(jīng)直腸鏡在病灶周?chē)つは伦⑷胨幰骸Pg(shù)中按常規(guī)清除各站淋巴結(jié)。
1.3 淋巴結(jié)檢查 仔細(xì)檢查手術(shù)切除標(biāo)本各站淋巴結(jié),分別記錄黑染淋巴結(jié)與未黑染淋巴結(jié)數(shù)量以及病理檢測(cè)所有淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用spss13.0軟件完成統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,p<0.05表示有顯著性差異。
2 結(jié) 果
2.1 術(shù)中情況 鈉米碳注入后2 min左右第一站淋巴結(jié)即見(jiàn)顯影,15 min內(nèi)第二、三站淋巴結(jié)相繼顯影,所有顯影淋巴結(jié)均呈黑色點(diǎn)狀,清晰易被辨認(rèn)。
2.2 淋巴結(jié)檢出率 鈉米碳標(biāo)記組共檢出淋巴結(jié)378個(gè),平均每例檢出12.6個(gè)(少者6個(gè),多者18個(gè))。黑染淋巴結(jié)196個(gè),淋巴結(jié)黑染率為51.9%(196/378)。對(duì)照組共檢出淋巴結(jié)243個(gè),平均每例檢出8.1個(gè)。標(biāo)記組淋巴結(jié)檢出數(shù)明顯高于對(duì)照組(p=0.0065)。
2.3 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出率 標(biāo)記組檢出轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)102個(gè),淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率為26.9%(102/378),其中黑染的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)為66個(gè),占轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的64.7%(66/102),黑染淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率為33.6%(66/196)。對(duì)照組轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)60個(gè),淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率為24.7%(60/243)。兩組總的檢出淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率雖相差不多(p=0.083)。但黑染淋巴結(jié)陽(yáng)性轉(zhuǎn)移率明顯高于對(duì)照組,二者差異有顯著性意義(p=0.014)。
2.4 <4 mm轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出率 標(biāo)記組共檢出<4 mm轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)9個(gè),占標(biāo)記組轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)總數(shù)的8.8%(9/102),其中黑染淋巴結(jié)8個(gè)。對(duì)照組共檢出<4 mm轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)2個(gè),占對(duì)照組轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)總數(shù)的3.3%(2/60)。兩組之間有顯著性差異(p=0.0021)。
特別值得提出的是有2例直腸癌患者術(shù)中發(fā)現(xiàn)腸系膜下動(dòng)脈根部及髂內(nèi)動(dòng)脈旁有黑染淋巴結(jié),擴(kuò)大手術(shù)范圍并切除該處淋巴結(jié)。術(shù)后病理示該兩處黑染淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。
3 討 論
早中期結(jié)直腸癌手術(shù)患者盡管進(jìn)行了根治術(shù),仍有約30%患者癌腫局部復(fù)發(fā)和(或)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[2]。其中淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、手術(shù)中淋巴結(jié)清掃程度及腫瘤分期是影響大腸癌預(yù)后的重要因素。因此提高淋巴結(jié)的檢出率,尤其是轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的檢出率具有重要的臨床意義。
淋巴結(jié)示蹤技術(shù)很早就被應(yīng)用于臨床,最初的示蹤劑主要是印度墨水、美藍(lán)等。但這些示蹤劑顆粒大、彌散性差、著色不明顯,故示蹤效果不理想。1978年荻原明郎開(kāi)始對(duì)活性碳這種新的淋巴結(jié)示蹤劑進(jìn)行研究[3]。納米碳混懸注射液是采用鈉米級(jí)碳粒,經(jīng)處理、分散制成的碳懸液,注射到局部組織后迅速被巨噬細(xì)胞吞噬,進(jìn)入毛細(xì)淋巴管,滯留積聚到淋巴結(jié),使淋巴結(jié)染成黑色,幾乎不進(jìn)入血管。邱存平等[4]對(duì)6例口腔癌患者進(jìn)行研究,取得較好的淋巴結(jié)清除效果。
世界胃腸學(xué)組織建議要判斷有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移至少需要檢測(cè)12枚淋巴結(jié)[5]。本組研究顯示:(1) 鈉米碳標(biāo)記組平均每例可清除12.6個(gè)淋巴結(jié),高于對(duì)照組的每例8.1個(gè), 這有利于更精確的病理分期,從而指導(dǎo)術(shù)后輔助治療。(2)傳統(tǒng)的手工法淋巴結(jié)活檢依靠病理科醫(yī)師眼看、手摸來(lái)尋找淋巴結(jié)。而很多較小的淋巴結(jié)(<5 mm)隱藏于系膜及脂肪中無(wú)法檢出。salvatore等在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中證實(shí),轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)中45.4%為直徑<5 mm的小淋巴結(jié),極易漏檢 [6]。因而最終導(dǎo)致分期偏低影響對(duì)治療及預(yù)后的評(píng)估。鈉米碳染色的淋巴結(jié)呈黑色點(diǎn)狀,容易辨認(rèn)。可幫助病理科醫(yī)師更快、更多的找到這些微小轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)。標(biāo)記組<4 mm轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出率高于對(duì)照組,同時(shí)黑染淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率高于對(duì)照組證明了這一點(diǎn)。
臨床上淋巴結(jié)病理檢測(cè)往往由于工作量大,對(duì)微小淋巴結(jié)的檢測(cè)如不仔細(xì)或經(jīng)驗(yàn)不足,極易被遺漏或疏忽。而淋巴結(jié)的檢測(cè)數(shù)不但影響分期和對(duì)預(yù)后的判斷,并直接影響手術(shù)清掃的范圍,更影響對(duì)術(shù)后輔助治療的決定,因而影響預(yù)后。術(shù)前或術(shù)中應(yīng)用納米碳染色示蹤有助于提高病理診斷的正確性,更有利于外科醫(yī)師減少遺漏未被發(fā)現(xiàn)該清掃淋巴結(jié)的不良后果。從本組直腸癌手術(shù)中發(fā)現(xiàn)腸系膜下動(dòng)脈根部及髂內(nèi)動(dòng)脈旁有黑染淋巴結(jié),而此兩處淋巴結(jié)處于常規(guī)直腸手術(shù)解剖范圍之外,經(jīng)發(fā)現(xiàn)后我們擴(kuò)大了手術(shù)切除范圍,并及時(shí)清除了該處淋巴結(jié)。我們認(rèn)為注射鈉米碳后,能清楚顯示淋巴結(jié)的分布情況,有利于淋巴結(jié)的徹底清除,又可避免盲目擴(kuò)大清掃范圍以盡可能減少對(duì)正常組織的損傷。
初步結(jié)果表明:鈉米碳淋巴示蹤技術(shù)簡(jiǎn)便,易操作,無(wú)任何與藥物相關(guān)的不良反應(yīng),平均每例僅增加手術(shù)時(shí)間10~15 min,但通過(guò)快速,準(zhǔn)確的查找淋巴結(jié),提高了結(jié)直腸腫瘤臨床分期的準(zhǔn)確性,為合理制定手術(shù)方案,提高手術(shù)清掃淋巴結(jié)及后續(xù)治療提供了幫助。在結(jié)直腸癌根治手術(shù)中有較好的應(yīng)用價(jià)值。
【參考文獻(xiàn)】
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【關(guān)鍵詞】頭孢哌酮舒巴坦鈉;甲硝唑;阿米巴痢疾
【中圖分類(lèi)號(hào)】R531 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1004-7484(2013)06-0297-02
小兒阿米巴痢疾是由致病性溶組織阿米巴原蟲(chóng)侵入結(jié)腸壁后所致的,以痢疾癥狀為主的消化道傳染病,臨床上常用甲硝唑治療,但有時(shí)效果并不滿(mǎn)意,部分甚至出現(xiàn)耐藥而轉(zhuǎn)為慢性。我院2008年2月至2012年8月采用頭孢哌酮舒巴坦鈉與甲硝唑聯(lián)合治療32例小兒阿米巴痢疾,取得滿(mǎn)意的效果,現(xiàn)報(bào)道如下。
1 資料與方法
1.1 臨床資料 2008年2月至2012年8月在我科住院治療的阿米巴痢疾患兒62例,全部病例糞便檢查均找到吞噬紅細(xì)胞的阿米巴滋養(yǎng)體,同時(shí)排除了細(xì)菌性痢疾及其他感染性腹瀉。患兒年齡9個(gè)月~12歲,男33例,女29例,腹瀉62例,其中果醬色大便占62.0%,黃色稀水便占20.2%,紅白色黏液便占12%,鮮紅色血絲便占5.8%;腹痛或陣發(fā)性哭鬧47例,發(fā)熱40例, 脫水16例。將62例患兒隨機(jī)分為兩組:治療組32例,其中男19例,女13例,患兒年齡1歲2個(gè)月至12歲;對(duì)照組30例,其中男16例,女14例,患兒年齡9個(gè)月至11歲,兩組患兒的年齡、性別、病程以及病情比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。
1.2 治療方法 對(duì)照組給予0.5%甲硝唑注射液7.5 mg/(kg?次)靜脈滴注,每天2次,視病情給予退熱、解痙止痛、維持水電解質(zhì)、酸堿平衡等對(duì)癥處理。治療組在對(duì)照組的基礎(chǔ)上加用頭孢哌酮舒巴坦鈉注射劑50mg/(kg?次),加入5%葡萄糖注射液靜脈滴注,每天2次。以上治療7天為1個(gè)療程,應(yīng)用1至2個(gè)療程。
1.3 療效判斷標(biāo)準(zhǔn) 每例均于治療14天后評(píng)估療效,治愈:癥狀消失,糞便性狀恢復(fù)正常,糞便化驗(yàn)連續(xù)3次未找到阿米巴滋養(yǎng)體;好轉(zhuǎn):癥狀好轉(zhuǎn),糞便性狀基本正常,有時(shí)可找到阿米巴滋養(yǎng)體;未愈:癥狀未減輕,糞便性狀亦無(wú)好轉(zhuǎn)或出現(xiàn)并發(fā)癥,仍可找到阿米巴滋養(yǎng)體。治愈及好轉(zhuǎn)合計(jì)為總有效。1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 計(jì)量資料以(x±s)表示,組間比較采用t檢驗(yàn),計(jì)數(shù)資料的比較采用χ2檢驗(yàn),以P
2 結(jié)果
2.1 兩組療效比較 治療組總有效率為93.8%,對(duì)照組為73.3%,兩組比較差異有顯著性(P
3 討論
阿米巴痢疾是由溶組織阿米巴原蟲(chóng)引起的一種腸道傳染病,為國(guó)家法定乙類(lèi)傳染病。
溶組織阿米巴原蟲(chóng)通過(guò)污染的食物或水進(jìn)入人體的消化道,并寄生于結(jié)腸腔內(nèi),以細(xì)菌、真菌或組織基質(zhì)為食攝取營(yíng)養(yǎng)。當(dāng)阿米巴原蟲(chóng)侵入結(jié)腸腸壁組織,大量增殖,形成致病性滋養(yǎng)體,不斷地破壞腸壁組織,引起原發(fā)病灶。其致病作用受多種因素的影響,主要與宿主的抵抗力、蟲(chóng)株的毒力、腸道內(nèi)環(huán)境等有關(guān),尤其是腸道共生細(xì)菌群的作用十分顯著[1]。
治療小兒阿米巴痢疾的傳統(tǒng)藥物是甲硝唑,然而近年來(lái)的文獻(xiàn)報(bào)道證實(shí)單用甲硝唑治療,效果并不是很理想,許多病例經(jīng)用甲硝唑治療后雖癥狀改善,大便中仍可查見(jiàn)阿米巴滋養(yǎng)體和(或)包囊,甚至極少數(shù)治療無(wú)效,考慮存在耐藥蟲(chóng)株[2]。由于腸道細(xì)菌提供了阿米巴原蟲(chóng)必需的新陳代謝因子,為阿米巴原蟲(chóng)生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了適宜的環(huán)境及必要的條件,增強(qiáng)其毒力,所以腸道細(xì)菌的繁殖有利于阿米巴原蟲(chóng)的生存,故在治療小兒阿米巴痢疾中應(yīng)強(qiáng)調(diào)抗生素的聯(lián)合應(yīng)用,從而才能有效地改變共生菌群的作用,改變阿米巴賴(lài)以生存的腸道內(nèi)環(huán)境,阻斷阿米巴原蟲(chóng)生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng),有利于徹底根除。目前成人阿米巴痢疾多數(shù)是用甲硝唑聯(lián)合喹諾酮類(lèi)抗生素治療,考慮到喹諾酮類(lèi)抗生素對(duì)兒童骨關(guān)節(jié)發(fā)育的影響,故使用喹諾酮類(lèi)抗生素在兒科受到限制。頭孢哌酮舒巴坦鈉作為第三代頭孢加酶抑制劑,以其具抗菌譜廣、耐藥率低,不良反應(yīng)少等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于兒科臨床[3]。
本組結(jié)果顯示,頭孢哌酮舒巴坦鈉聯(lián)合甲硝唑治療小兒阿米巴痢疾總有效率為93.8%,與郭愛(ài)平等[4]報(bào)道相近,高于對(duì)照組的73.3%(P
參考文獻(xiàn):
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納米技術(shù)(Nanotechnology)是指在納米尺度下對(duì)物質(zhì)進(jìn)行制備、研究和工業(yè)化,以及利用納米尺度物質(zhì)進(jìn)行交叉研究和工業(yè)化的一門(mén)綜合性的技術(shù)體系。
1.納米尺度空間
國(guó)際上公認(rèn)0.1~100nm為納米尺度空間。為研究工作方便,有人把尺寸0.1~1μm視為亞微米體系,尺寸1~100nm劃分納米體系,典型尺寸
納米尺度空間所涉及的物質(zhì)層次,是既非宏觀又非微觀的相對(duì)獨(dú)立的中間領(lǐng)域,被人稱(chēng)之為介觀(mesoscopy)研究領(lǐng)域。
2.納米技術(shù)范疇
(1)納米材料與技術(shù):納米材料包括納米微粒與納米固體。納米微粒通常>1nm,需用電子顯微鏡才能看到;納米固體系納米結(jié)構(gòu)材料,尺寸為1―100nm的納米微粒凝聚而成的塊體、薄膜、多層膜和纖維。又分為晶態(tài)、準(zhǔn)晶態(tài)和非晶態(tài)三類(lèi)。
納米材料技術(shù)(包括納米相材料技術(shù)和納米復(fù)合改性技術(shù))是緣于納米顆粒的性能發(fā)生了變化,從而使納米材料在力學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、催化等性能及生物活性方面發(fā)生變化,因而被廣泛應(yīng)用于各種材料領(lǐng)域;醫(yī)學(xué)上可用于人造骨、人造牙齒等。
(2)納米器件及技術(shù):其一,微型傳感器:利用尖端直徑小到足以插入活細(xì)胞內(nèi)而不嚴(yán)重干擾細(xì)胞的正常生理過(guò)程,以獲取活細(xì)胞內(nèi)足夠的動(dòng)態(tài)信息來(lái)反映其功能狀態(tài)。這將為臨床相應(yīng)疾病提供診斷及治療的客觀指標(biāo),也為藥理學(xué)、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程等研究提供相應(yīng)的材料和技術(shù)。
其二,微機(jī)器人(包括微型機(jī)器人與微操作機(jī)器人)微型機(jī)器人是指外形很小,便于進(jìn)入微小空間進(jìn)行可控操作的微型機(jī)器。如果機(jī)械結(jié)構(gòu)能做到前所未有的微細(xì),再集成高度的智能的話(huà),那么人們將創(chuàng)造出面目全非的機(jī)械,建立一門(mén)概念全新的學(xué)科。
納米技術(shù)能為醫(yī)學(xué)做些什么
1.納米生物學(xué)(Nanobiology)研究以納米為尺度,研究(1)細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能(如線粒體、細(xì)胞核)(2)細(xì)胞內(nèi)外之間及生物體的物質(zhì)、能量和信息交換;(3)生物反應(yīng)機(jī)理:包括修復(fù)、復(fù)制和調(diào)控等方面的生物過(guò)程:(4)根據(jù)生物學(xué)原理,發(fā)展分子工程,包括納米生物分子機(jī)器人和納米信息處理系統(tǒng)。
2.生物與醫(yī)學(xué)工程研究
微操作機(jī)器人系統(tǒng)可在生物與醫(yī)學(xué)工程研究中進(jìn)行顯微注射與顯微切割,這是一項(xiàng)復(fù)雜的微操作過(guò)程,其精度要求在微米級(jí)。目前上述操作基本上由人工在顯微鏡下手動(dòng)或半自動(dòng)完成。手工操作效率極低,如微注射產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因家畜的成功率只有5%左右,一個(gè)熟練的操作人員一天大約可注射100個(gè)受精卵,而培養(yǎng)一名熟練的操作人員要花5年時(shí)間。
3.診斷與監(jiān)測(cè)
(1)光學(xué)相干層析術(shù)(OCT)已于1997年12月24日,由清華大學(xué)單原子探測(cè)實(shí)驗(yàn)室研制成功,可望1999年進(jìn)入臨床,被科學(xué)家譽(yù)為“分子雷達(dá)”。
OCT的分辨率可達(dá)1個(gè)微米級(jí),較CT和核磁共振術(shù)的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物體內(nèi)活細(xì)胞的動(dòng)態(tài)成像,觀察活細(xì)胞的動(dòng)態(tài),發(fā)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞病變,且不會(huì)像X光、CT、磁共振那樣殺死活細(xì)胞。有了如此準(zhǔn)確的依據(jù),人們或許有辦法把疾病“扼殺在萌芽狀態(tài)中”而不必等到生命的尾聲才被CT與磁共振檢查出癌組織病變。
(2)激光單原子分子探測(cè)術(shù):此術(shù)同樣具有超高靈敏性,可在含有1000億億(1019)個(gè)原子或分子的1CM3氣態(tài)物質(zhì)中,在單個(gè)原子分子層次上準(zhǔn)確獲取其中一個(gè)。按照這一辦法,科學(xué)家希望對(duì)生物體尤其是人體內(nèi)生物分子的活動(dòng)進(jìn)行探測(cè),以找到影響人類(lèi)健康的某些答案。通過(guò)人的唾液、血液、糞便以及呼出的氣體,及時(shí)發(fā)現(xiàn)人體中哪怕只有億萬(wàn)分之一的各種致病或帶病游離分子(或標(biāo)志體),相信已不再是一件遙遠(yuǎn)的事情。
(3)微小探針技術(shù)可向人體內(nèi)植入,根據(jù)不同的診斷和監(jiān)測(cè)目的,可定位于體內(nèi)的不同部位,也可隨血液在體內(nèi)運(yùn)行,隨時(shí)將體內(nèi)的各種生物信息反饋于體外記錄裝置。此項(xiàng)技術(shù)有可能成為21世紀(jì)醫(yī)學(xué)界常用的手段。
4.臨床治療
(1)顯微外科術(shù)的革命――細(xì)胞修復(fù)術(shù)眾所周知,本世紀(jì)器官移植,人工器官技術(shù)的發(fā)展,曾使得外科從修復(fù)外科時(shí)代(對(duì)病變器官與組織的切除)向替代外科時(shí)代(器官移植、人工器官)發(fā)展,并有專(zhuān)家預(yù)言21世紀(jì)醫(yī)學(xué)仍然是替代外科為主的時(shí)代。
(2)定點(diǎn)給藥:利用微型機(jī)器人深人體內(nèi)做到定點(diǎn)給藥,將是21世紀(jì)內(nèi)科疾病治療的革命。①糖尿病:外源性補(bǔ)充胰島素,需要準(zhǔn)確了解體內(nèi)血糖的變化,且常年肌注,病人極為不便。胰島移植的手術(shù)費(fèi)用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少問(wèn)題。利用納米藥物存儲(chǔ)器,定點(diǎn)存放在人體胰島部位,根據(jù)納米監(jiān)測(cè)器對(duì)體內(nèi)血糖水平的變化情況,自動(dòng)調(diào)控對(duì)胰島素的釋放。對(duì)此,日本科學(xué)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(shù)以及器官移植,心血管疾病的現(xiàn)行治療方法,因其功用只是彌補(bǔ)疾病后果或推遲死亡,盡管在大眾傳媒中被視為高技術(shù)的同義詞,而實(shí)際上耗資巨大,已成為西方醫(yī)療危機(jī)的主要原因,故被劉易斯?托瑪斯稱(chēng)為“半拉子”醫(yī)療技術(shù)。而納米技術(shù)正是向類(lèi)似的“牛拉子”醫(yī)療技術(shù)挑戰(zhàn)的有力武器,因?yàn)槔眉{米技術(shù)制成的“生物導(dǎo)彈”可導(dǎo)向定點(diǎn)給藥,將腫瘤殺滅在萌芽狀態(tài)之中。
機(jī)遇與對(duì)策
1.納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展前景
除納米材料在替代醫(yī)學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用之外,納米器件有可能成為未來(lái)保衛(wèi)人類(lèi)健康的一支忠實(shí)可靠的“衛(wèi)隊(duì)”。(1)納米生物傳感器用于監(jiān)測(cè)、收集、播送體內(nèi)細(xì)胞的健康狀態(tài)和病變信息(2)納米藥物存儲(chǔ)器(藥泵) 用于存儲(chǔ)、運(yùn)輸指定存儲(chǔ)的藥物,并按指定的部位存放,即定點(diǎn)給藥,其體積可達(dá)數(shù)個(gè)微米(3)納米生物導(dǎo)彈直接用于治療各種細(xì)胞水平的疾病,對(duì)病變組織有親和力,對(duì)病變細(xì)胞有殺傷力,可特異性地殺滅腫瘤細(xì)胞(4)納米細(xì)胞修復(fù)器用于修復(fù)細(xì)胞內(nèi)的各種病變,如線粒體、細(xì)胞核的病變(5)納米細(xì)胞監(jiān)督器用于監(jiān)視免疫細(xì)胞、白細(xì)胞等細(xì)胞正常功能的發(fā)揮;(6)納米細(xì)胞清掃器:幫助清除體內(nèi)的代謝廢物以及外界進(jìn)入體內(nèi)的有害物質(zhì);(7)納米細(xì)胞檢疫器:巴西和美國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明了世界上最小的“秤”,能夠稱(chēng)量10-9克的物體,即相當(dāng)于一個(gè)病毒的重量。利用納米“秤”可稱(chēng)出不同病毒的重量,以發(fā)現(xiàn)新的病毒。可定點(diǎn)于口腔、咽喉、食道、氣管等外界開(kāi)放的部位,以充當(dāng)“檢疫”。
2.迎接納米技術(shù)的挑戰(zhàn)
既然,這一項(xiàng)新興技術(shù)讓世界各國(guó)站在同一起跑線上,我們完全可以利用我國(guó)扎實(shí)的基礎(chǔ)教育在中學(xué)階段開(kāi)發(fā)和實(shí)踐納米課程,爭(zhēng)取能培養(yǎng)更多學(xué)生對(duì)于科學(xué)的興趣,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),并為高校輸送一些愿意在科學(xué)道路上繼續(xù)埋頭苦干的學(xué)子.
本文筆者主要想和大家一起討論在高中階段開(kāi)展納米課程的一點(diǎn)思考,選擇高中生這個(gè)群體,是因?yàn)樗麄円呀?jīng)在初中階段學(xué)過(guò)了物理、生物、化學(xué)的一些基礎(chǔ)知識(shí),這樣對(duì)于接受納米知識(shí)做好了一些科學(xué)準(zhǔn)備.幸運(yùn)的是,筆者所在的學(xué)校十分重視實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),裝備了納米實(shí)驗(yàn)室,也為筆者進(jìn)一步開(kāi)發(fā)課程資源提供了近水樓臺(tái)的條件.
我們可以在高中階段對(duì)學(xué)生開(kāi)發(fā)哪些納米課程資源呢?能在中學(xué)裝備納米實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校不多,高校的課程對(duì)于高中生又太難,在實(shí)踐中我們只能摸著石頭過(guò)河,我們相信將來(lái)隨著納米技術(shù)的普及,會(huì)有更多的學(xué)校開(kāi)設(shè)這樣的課程,這里我們只能是拋磚引玉,提一些自己粗淺的想法.
1 了解納米和納米技術(shù)
1.1 讓學(xué)生知道納米究竟是什么東西?
納米(nm)實(shí)際上是一種計(jì)量單位,從宏觀的角度上看1米等于100萬(wàn)微米,而1微米等于1000納米;從微觀上看,納米是描述原子、分子等尺寸及其距離,1納米僅等于十億分之一米,人的一根頭發(fā)絲的直徑相當(dāng)于6萬(wàn)個(gè)納米.納米小得可愛(ài),卻威力無(wú)比,它可以對(duì)材料性質(zhì)產(chǎn)生影響,并發(fā)生變化,使材料呈現(xiàn)出極強(qiáng)的活躍性.科學(xué)家們說(shuō),納米這個(gè)“小東西”將給人類(lèi)生活帶來(lái)的震憾會(huì)比被視為迄今為止影響現(xiàn)代生活方式最為重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)更深刻、更廣泛、更持久.
1.2 讓學(xué)生知道納米技術(shù)應(yīng)用廣泛
在汽車(chē)行業(yè),納米技術(shù)的應(yīng)用十分廣闊.特別是納米技術(shù)的集成,可以使這個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生新的亮點(diǎn),擁有更清潔的能源、更好的安全性能,更強(qiáng)的馬力等等.這些方面已經(jīng)引起一些大公司的關(guān)注,預(yù)計(jì)在近期內(nèi)可形成約10億美元的市場(chǎng).
在建材行業(yè),納米技術(shù)的全面應(yīng)用,將使這個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生翻天覆地的一場(chǎng)革命,綠色家具、環(huán)保潔具、綠色裝修、清潔能源等等,將徹底改變?nèi)祟?lèi)的生活.
在紡織行業(yè),納米技術(shù)的應(yīng)用將給人類(lèi)提供更加舒適的著裝,提供更優(yōu)良品質(zhì)的功能纖維,甚至可以應(yīng)用到國(guó)防技術(shù)上,從而引發(fā)紡織面料的又一次革命,提高我國(guó)紡織品的附加值和我國(guó)紡織業(yè)的整體實(shí)力水平,同時(shí)大大提高我國(guó)纖維產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,把我國(guó)從紡織大國(guó)變成真正的紡織強(qiáng)國(guó).
在機(jī)械行業(yè),納米技術(shù)的應(yīng)用,將解決該行業(yè)的一些難題,加速產(chǎn)品的升級(jí)換代,提升我國(guó)機(jī)械工業(yè)的水平,從而促進(jìn)我國(guó)的加工制造業(yè)飛速發(fā)展,承擔(dān)起世界加工廠的重任.
在改造傳統(tǒng)工業(yè)部門(mén)的同時(shí),納米經(jīng)濟(jì)也在促進(jìn)著新興經(jīng)濟(jì)部門(mén)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新.下面讓我們具體的來(lái)看一下納米技術(shù)對(duì)新興經(jīng)濟(jì)的作用.
在電子信息產(chǎn)業(yè),納米技術(shù)的應(yīng)用將為電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展克服以強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)等為代表的物理限制,制造出基于量子效應(yīng)的新型納米器件和制備技術(shù).這將是對(duì)信息產(chǎn)業(yè)和其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的一場(chǎng)深刻的革命.這些技術(shù)的突破將全面地改變?nèi)祟?lèi)的生存方式.正如美國(guó)《新技術(shù)周刊》指出,納米技術(shù)在電子信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)主要發(fā)動(dòng)機(jī),其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對(duì)世界的影響相形見(jiàn)絀.
納米技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、人類(lèi)健康等生命科學(xué)領(lǐng)域有重大應(yīng)用.在納米生物材料、微細(xì)加工、光學(xué)顯示、生物信息和分子生物學(xué)等技術(shù)積累的基礎(chǔ)上,發(fā)展生物芯片技術(shù),形成新型生物分子識(shí)別的專(zhuān)家系統(tǒng)、臨床疾病檢測(cè)系統(tǒng)、藥物篩選系統(tǒng)和生物工業(yè)活性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等實(shí)用化技術(shù),具有重要的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)前景.
納米技術(shù)在環(huán)保產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用,將使處理“三廢”的手段更有效率,使人類(lèi)居住的環(huán)境得到很大程度的改善.我國(guó)為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,對(duì)新型納米環(huán)境材料及技術(shù)也提出了新的迫切需求.
2 了解我們身邊的納米材料和納米技術(shù)的應(yīng)用
這樣的例子舉不勝舉,完全可以讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自己搜尋,然后再相互溝通和交流.
比如:日本的8 mm攝像機(jī)的生產(chǎn),抗菌除臭冰箱、洗衣機(jī)、高性能彩打墨粉等,都是采用的納米技術(shù),如果在分散的納米分子材料上經(jīng)過(guò)特殊處理,再運(yùn)用到纖維物體上,那么衣服就可以不粘油、不粘水,由于納米分子非常非常小,它不會(huì)影響纖維物體的透氣性和清洗效果.
又如:納米技術(shù)用在醫(yī)學(xué)上,專(zhuān)家們把磁性納米復(fù)合高分子微粒用于細(xì)胞分離,或者把非常細(xì)小磁性納米微粒,放入一種液體中,然后讓病人喝下后,對(duì)人身體的病灶部位進(jìn)行治療,并且通過(guò)操縱,可使納米微粒在人的身體病灶部位聚集進(jìn)行有目標(biāo)的治療,在不破壞正常細(xì)胞的情況下,可以把癌細(xì)胞等分離出來(lái),也可以制成靶向藥物控釋納米微粒載體(俗稱(chēng)“生物導(dǎo)彈”),用于治療腦栓塞等疾病,同時(shí)也可用納米技術(shù)生產(chǎn)出納米探針(微型機(jī)器人)深入體內(nèi)治療疾病或清理體內(nèi)垃圾等.如果在火箭燃料中加入不到1%的納米鋁粉,就可將燃燒能力提高一倍,納米技術(shù)如果應(yīng)用在陶瓷上,可使陶瓷具有超塑性,大大增強(qiáng)了陶瓷的韌性,不怕摔,不怕碎,陶瓷堅(jiān)固無(wú)比.另外,戴上涂有納米涂料的眼鏡,在寒冷的冬季,人們從室外進(jìn)入室內(nèi),就能避免眼鏡上蒙上一層水氣.令科學(xué)家高興的是,納米鈦與樹(shù)脂化合后生成的多種全新涂料,具有多種同類(lèi)產(chǎn)品無(wú)法相比的優(yōu)越性,在海水中浸泡10年不損,并具有神奇的自我修復(fù)能力和自潔性,納米鈦還作為唯一對(duì)人植物神經(jīng)、味覺(jué)沒(méi)有任何影響的金屬,其用途廣泛.
3 利用掃描隧道顯微鏡TSTM看微觀世界并制作簡(jiǎn)單的納米材料
3.1 了解掃描隧道顯微鏡的原理,學(xué)會(huì)操作掃描隧道顯微鏡
掃描隧道顯微鏡Scanning Tunneling Microscope縮寫(xiě)為STM.它作為一種掃描探針顯微術(shù)工具,掃描隧道顯微鏡可以讓科學(xué)家觀察和定位單個(gè)原子,它具有比它的同類(lèi)原子力顯微鏡更加高的分辨率.此外,掃描隧道顯微鏡在低溫下可以利用探針尖端精確操縱原子,因此它在納米科技既是重要的測(cè)量工具又是加工工具.
STM使人類(lèi)第一次能夠?qū)崟r(shí)地觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物化性質(zhì),在表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究中有著重大的意義和廣泛的應(yīng)用前景,被國(guó)際科學(xué)界公認(rèn)為20世紀(jì)80年代世界十大科技成就之一.
掃描隧道顯微鏡的工作原理簡(jiǎn)單得出乎意料.就如同一根唱針掃過(guò)一張唱片,一根探針慢慢地通過(guò)要被分析的材料(針尖極為尖銳,僅僅由一個(gè)原子組成).一個(gè)小小的電荷被放置在探針上,一股電流從探針流出,通過(guò)整個(gè)材料,到底層表面.當(dāng)探針通過(guò)單個(gè)的原子,流過(guò)探針的電流量便有所不同,這些變化被記錄下來(lái).電流在流過(guò)一個(gè)原子的時(shí)候有漲有落,如此便極其細(xì)致地探出它的輪廓.在許多的流通后,通過(guò)繪出電流量的波動(dòng),人們可以得到組成一個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的單個(gè)原子的美麗圖片.
操作掃描隧道顯微鏡是個(gè)精細(xì)活兒,學(xué)生需要在教師指導(dǎo)下分步驟反復(fù)訓(xùn)練才能逐漸熟練起來(lái).制作一個(gè)良好的針尖是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵,而針尖的材料是鉑金,為了讓這個(gè)價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)耗材以后少損失,教師特別需要指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)初學(xué)好此基本功,這就如同學(xué)武功的人一定要練好馬步一樣.同時(shí),學(xué)生還需要學(xué)會(huì)操作軟件,記錄數(shù)據(jù)和圖像,因此學(xué)生需要具備一定的操作電腦的能力.
3.2 學(xué)會(huì)制作納米材料
比如Fe納米材料的制備方法可以分為兩種:
(1)物理制備方法
具體又包含氣相法、惰性氣體蒸發(fā)、原位加壓制備法、磁控濺射法與等離子體法等.
(2)化學(xué)制備方法
具體又包含水熱法、溶膠-凝膠法、噴霧干燥法、微乳法等.
我們可以與學(xué)生用其中一兩種方法嘗試制作Fe納米材料并[HJ1.73mm]研究其性質(zhì),這需要學(xué)生具備一定的物理、化學(xué)知識(shí)功底.
4 了解假納米和納米技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)
4.1 納米打假
納米技術(shù)并非高不可攀,但也決非人人都能“納”一把,因此,我們要提前做好納米技術(shù)的打假工作,為納米技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造良好的空間.現(xiàn)在只要留心大城市的市場(chǎng)上,打著“納米家用電器”、“納米防輻射衣服”、“納米防紫外線化妝品”、“納米太陽(yáng)傘”等新奇廣告招牌隨處可見(jiàn),就如同“綠色食品”、“基因食品”、“數(shù)字電視”等一樣,“前衛(wèi)”商品堂而皇之地?cái)[在商場(chǎng)的柜臺(tái)上,納米技術(shù)的用途相當(dāng)廣泛這點(diǎn)不錯(cuò),但還沒(méi)有到廣泛地應(yīng)用階段,因此,一些企業(yè)借納米造勢(shì),趁老百姓對(duì)納米技術(shù)的內(nèi)涵還不太清楚,或把一點(diǎn)點(diǎn)皮毛的加工謊稱(chēng)為納米技術(shù),甚至置納米材料不會(huì)釋放微波這一普通常識(shí)不顧,聲稱(chēng)自己產(chǎn)品能釋放保健微波來(lái)欺騙消費(fèi)者.
學(xué)生既然在學(xué)校學(xué)習(xí)了相應(yīng)的納米知識(shí),應(yīng)該去更多地影響身邊的人,幫助大家識(shí)別真假納米,這其實(shí)也是學(xué)生學(xué)以致用的過(guò)程,在這過(guò)程中,學(xué)生會(huì)更多地查找資料,思考討論,更進(jìn)一步提高了科學(xué)研究的能力.
4.2 納米技術(shù)的負(fù)面效應(yīng)
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院劉元方院士說(shuō),隨著納米科技的迅猛發(fā)展,各種性能優(yōu)異的納米材料已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái),成為觸手可及的商品,但除了產(chǎn)品功能,這些新型材料對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有被我們了解.
目前需要解決的問(wèn)題是,原來(lái)沒(méi)有毒性的化學(xué)物質(zhì)到了納米尺度后是否對(duì)環(huán)境安全帶來(lái)新的風(fēng)險(xiǎn).目前有關(guān)尺度、形貌對(duì)毒性的影響,納米材料與其他物質(zhì)相互作用,外界環(huán)境如溫場(chǎng)、光場(chǎng)、pH值對(duì)暴露在環(huán)境中的納米粒子可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)等方面的研究甚少,基本處于空白狀態(tài).因此,需要著手建立納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)一步明確劃分納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)的范圍,以利于重點(diǎn)防范這些物質(zhì)在生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中對(duì)環(huán)境安全造成的危害.
同時(shí),在納米改性升級(jí)產(chǎn)品中,對(duì)納米材料存在引起環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的研究,也才剛剛引起人們的注意.其中最值得注意的是化工產(chǎn)品,如農(nóng)藥、化肥、殺蟲(chóng)劑,因?yàn)檫@些產(chǎn)品與農(nóng)業(yè)關(guān)系密切.納米材料改性后產(chǎn)品功能升級(jí),提高了使用效率,但是無(wú)機(jī)納米粒子和有機(jī)修飾的納米粒子,以及納米尺度的有機(jī)金屬離子的絡(luò)合物卻直接暴露在空氣、水和土壤中,它們給環(huán)境安全帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)引起高度重視.