醫藥納米技術

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醫藥納米技術范文第1篇

1納米醫藥發展前景分析

納米醫藥是最近才出現的一個多學科交叉的領域。雖然目前已經進入市場的納米醫藥產品不多，而且這一高風險高回報的領域還并沒有充分確立，但是，利用納米技術的藥釋系統、診斷方法和藥物研發方法正在使藥物的版圖發生革命性變化，尤其是靶向特異性藥釋系統很有可能解決許多醫學問題。盡管人們對納米醫藥的預測是十分鼓舞人心的，但是納米醫藥研發也面臨著巨大的挑戰，主要包括：①成本高。②在沒有相關的安全指南出臺前，很難得到公眾的信任。③能得到的風險投資相對較少。④人們對納米材料與活細胞之間關系(如生物相容性問題和納米材料的毒性)了解較少。⑤大型制藥公司不愿意向納米醫藥投資。⑥生產缺少質量控制，重復性差等。⑦專利局(如美國專利與商標局)和藥物審批部門(如FDA)管理措施混亂和滯后。⑧媒體對納米材料尤其是納米醫藥負面影響(尤其是環境、健康和安全性)的關注。為了在政策上適應并促進納米醫藥的發展，各國政府也采取了各種措施，希望解決上述問題。各國專利局都在不斷改進對納米醫藥相關專利的審查，各國政府管理部門也正在制定納米藥物的相關安全指南，以便適應納米醫藥產品的發展需求。下面將對美國納米醫藥審查體系進行詳細介紹和分析。

2納米醫藥專利發展現狀

在過去十年中納米醫藥領域的研究文獻和專利申請都迅速增長。歐洲專利局的一項調查顯示，向歐洲專利局提交的納米醫藥專利已經由1993年的220件上升到了2903年的2000件。根據歐洲專利局的統計結果，在納米醫藥專利申請方面，美國一直處于全球領先的地位，從1993—2003年間，其專利申請約占全球總申請量的54％，隨后依次是德國占12％，日本占5％，法國和英國均占3％。我國目前只有清華大學材料系研究的納米人工骨在美國獲得了專利。從全球納米醫藥專利申請所涉及的領域來看，藥釋放系統專利最多，約占全球納米醫藥專利申請總數的59％，接下來依次是體外診斷方法、成像技術和生物材料專利，分別占14％，13％，8％，藥物、治療和活性移植物方面的專利相對較少，各占3％左右。無論是研究人員、生意人還是專利從業者都意識到納米醫藥專利的重要性，都在努力獲得盡可能廣泛的納米高分子材料的專利保護。市場上的納米醫藥產品相對缺乏也推動了納米醫藥專利工作的發展。制藥公司認為獲得專利是證明自己實力、吸引風險投資的最佳途徑。有一些公司認為如果他們不去搶先申請盡可能多的專利，就很可能會因為被別人搶先申請而使自己處于被動地位。同樣，研究人員為了提高學術地位也感到申請專利的必要。大多數發明者發現在納米醫藥專利出現的早期，PTO對納米醫藥專利的管理是比較混亂的，但這正是對有價值的上游技術獲得廣泛專利保護的絕佳時期。在今后的幾十年中，納米醫藥將會不斷的走向成熟并獲得突破性的成果，專利將會給公司帶來大量的實施許可費并成為公司交易和合并的杠桿。

3納米藥釋系統專利的申請

3．1納米藥釋系統專利開發的優勢和方法

納米醫藥對藥釋系統已經產生了重大影響，制藥公司目前已經意識到藥釋系統的研究是他們研發過程中必不可少的一部分。根據來自《NanoMar-kets))的一份市場報告的測算，到2012年，納米技術將使藥釋系統產生48億美元的收入。該報告還指出，到2009年全球藥釋產品和服務市場的收入將超過670億美元。另外一份來自《NanotechnologyLawBusiness))的市場報告也指出納米技術能使藥釋系統市場的銷售額從2005年的12．5億美元增至2010生國塹塹苤查!!塑生塑!!鲞箜!!塑年的52．5億美元，2015年會增至140億美元。固體納米微粒是尺度在1—1000nm的顆粒，能用于藥釋系統。由于它具有能將各種藥物基團運送到身體不同位點，并延長藥物作用的性質，因此在藥釋系統研究中具有重要作用。納米顆粒的大小和表面性質決定了它在體內的活性。納米顆粒的物理性質也決定了它在體內能夠達到大顆粒所不能達到的地方。另外，粒子大小也影響藥物在體內各部位的分布。粒子變小，它的表面積就會呈指數增加，溶解速率和飽和度都大大增加，從而改變在體內的性質。在某些情況下，納米顆粒藥物還能夠幫助降低血漿藥物濃度峰值，也能防止血漿藥物濃度降低至有效治療濃度之下。目前美國的專利法允許對老藥的新劑型申請專利，納米技術就能夠為已經存在的化合物提供新的劑型。這些新劑型能夠獲得FDA和PTO的批準。只要老藥的納米劑型能夠滿足專利性的要求，就能申請專利。在美國，創新性的藥釋系統本身也可以申請專利。創新性的藥釋系統能夠幫助制藥公司對已經專利過期或即將過期的化合物設計出新劑型。這種策略能夠拖延或打擊非專利藥對過期專利藥的沖擊，尤其是當改進劑型的藥物優于原專利藥時。實際上，這種策略也延長了原專利藥物的生命周期，通常也被稱為“常綠化”策略。

3．2納米藥釋系統專利的審批和申請

3．2．1納米藥釋系統新藥的審批應當指出的是，把已有藥物改造為納米藥物通常會導致產生創新性的新化學實體(NCE)，因為納米藥物與原藥物的藥代動力學數據是完全不同，換句話說，就是不具有生物等效性，因此納米制藥公司并不能通過縮短的新藥申請(ANDA)來通過FDA的審批。

3．2．2納米藥釋系統專利的專利性審查標準我們現在還很難判斷，納米顆粒專利是否也將會面臨電子商務和生物技術曾經面臨的專利障礙。電子商務與生物技術專利最初是被認為不具有專利性的。無論如何，基于納米顆粒的藥物劑型和其他納米發明一樣，只要滿足專利性的要求就可以申請專利。在美國，大小本身并不是專利性的標準，某個裝置或方法如果只在大小上發生了改變，并不能使其具有專利性。事實上，法條中已經明確規定：如果僅對某種物質、裝置的大小加以限定并不足以使其與現有技術相區別而具有專利性。美國聯邦巡回法院(CAFC)也認為：如果權利要求中描述的發明僅大小上與現有技術相區別，而在作用上與現有技術沒區別，那么，這項發明就不具有新穎性。也就是說，具有納米級量綱的物質也必須具有新的功能才具有專利性。此外，產品發明者還必須能夠證明他們的發明對于本領域普通技術人員來說，不是顯而易見的。

3．2．3納米藥釋系統專利申請中的困難——證明具有非顯而易見性嵋。對已有藥物的新劑型申請專利，最大的困難就是證明該項發明的非顯而易見性。FrO常認為，新的藥物劑型不過是藥物的優化，因此，并不具有可專利性。如果劑型中改變的只不過是成分，并且新增的成分曾經被用在其他的劑型中，產生能夠預期的作用，這種觀點當然是很有道理的。專利申請者要想說服審查員所申請的劑型不具有顯而易見性，就必須證明該劑型具有意想不到的優點或改進。例如，降低毒性、增加生物利用度或改變生物利用度、改變藥物穩定性、溶解度或活性。這就需要在專利申請中遞交相關的試驗數據，其中還包括與申請的劑型最接近的現有技術中的劑型的試驗數據。這樣，專利申請者就能夠證明自己的發明具有創新性。由于納米微粒藥物的現有技術還不是很成熟，納米微粒的性質也常常是很難預測的，因此證明納米藥物與傳統藥物相比具有意想不到的優點，從而獲得專利授權是相對容易的。然而，隨著納米藥物現有技術的不斷增加，這種專利申請的趨勢終將會改變，也將會有越來越多的有關納米技術的專利、法律問題顯現出來。

4美國納米醫藥專利體系存在的問題

4．1納米技術的定義不準確納米技術面臨的一個問題是專家們對納米技術的定義見仁見智。納米技術是個概括性用語，它被用于定義產品、過程和特征，并覆蓋了物理、化學和生命科學。美國國家納米技術計劃(NNI)中采用的納米技術的定義是被引用最廣泛的一種定義：“1～100nm尺寸問的物體，其中能有重大應用的獨特現象的了解與操縱。”然而，一些專家反對給納米技術限定如此嚴格的定義，他們認為應該強調數值范圍的連續性而不是納米到微米的界限。很顯然，NNI的定義排除許多微米級的方法和材料，而許多納米科學家都把微米量綱也納入了納米技術的范疇。實際上，許多政府機構都面臨如何選用納米技術的定義的問題。例如，FDA、PTO都采用了小于100nm的定義，也就是NNI的定義。這種定義就帶來了許多麻煩，這不僅給納米專利統計工作帶來了困難，同時也給正確評估納米技術的科學、法律、環生墾塹墊盤查!!塑生笙!!鲞篁!!塑境、管理和倫理學問題帶來了麻煩。由于納米技術需要許多技術的集合，每項技術又都有不同的特征和應用。小于100nm的大小可能對于納米成像公司來說非常重要，因為量子效應直接依賴于粒子的大小。但是，這種大小的界限對于制藥公司可能并不十分重要，因為從成分、劑型和有效性的角度來說，大于100nm的尺度也許才能獲得某些理想的性質(如提高生物利用度、降低毒性、減少劑量、增強溶解度等)。有些專家指出，納米技術并不是什么新的概念，因為許多生物分子都與納米物質具有相似的大小。例如，肽分子的大小與量子相當(<10nm)，一些病毒與用于藥釋系統的納米微粒的大小類似(<100nrfl)。因此，大多數分子藥物和生物技術都可以納入到納米技術的分類中。因此，一些研究者建議納米技術的定義中對納米微粒的定義不應僅僅局限于大小本身。歐洲科學基金會對醫藥領域的納米技術作出了如下的定義：“采用分子手段和知識用于診斷、預防和治療疾病，改善人們健康的科學和技術。”這種定義沒有局限于分子的大小，而是強調了對納米材料的可控性操作是否能夠帶來醫療效果的改進。對于這個問題，也有學者提出，在納米醫藥領域，不應該采用NNI的有關大小的限制，而應該把納米技術應被稱為“微型技術”更加合適，這樣才能把納米技術和顯微技術都包括在內。

4．2納米技術的定義不準確導致專利分類產生偏差2004年11月，PTO公布了一個納米技術的初步分類(被稱為第977類)，并且還正在不斷補充977類下面的小類。2006年，12月，PTO把大約4500項專利申請納入了第977類中。然而，這個數字實際上只是很粗略的估算，低于實際的納米技術專利申請數量。這主要是因為FrO借用了NNI的非常狹窄的定義用于專利分類，就導致了專利分類系統產生偏差，尤其是對納米醫藥和生物納米技術有關的發明進行分類時，偏差就更加明顯。另外，這種分類標準既不能很好地體現納米醫藥發明特有的特征，也很難體現出納米醫藥所包含的跨學科特征。PTO利用這種具有明顯偏離的分類系統篩選出的幾千項專利并沒有達到當初建立977分類的目的，而當初的目的是：統計納米技術領域的專利申請數量和授權數量、方便專利審查員和專利人進行納米技術專利的檢索。

4．3在納米醫藥領域的現有技術檢索中存在的問題和挑戰

4．3．1審查員的檢索資源和水平有限在納米醫藥領域的檢索中也存在著各種各樣的問題。例如，一些專家認為PTO缺乏有效檢索納米醫藥現有技術的自動檢索工具。另外，他們的數據庫可能存在數據遺漏的問題。雖然，納米醫藥專利的申請已經有顯著增加，但是大多數的現有技術都被發表在雜志或書中。網站中的信息和公開的專利文獻只是作為輔助的信息。而很多非專利文獻，專利審查員是很難獲得的，一方面是由于PTO并沒有訂購相關的商業數據庫，另外一方面有些審查員在檢索方面還不是非常專業。結果，專利審查員很可能會漏掉一些現有技術。這個問題可能并不僅僅是納米醫藥專利審查中存在的問題，在其他技術領域的專利審查中也很常見。

4．3．2檢索詞難以確定由于目前廣泛使用的納米技術的定義常常相互重疊，就使對納米技術相關專利的檢索比其他技術領域的檢索更加復雜。不同的檢索詞可能指的是相同的納米材料和結構。例如，“nanofibers”、“fibrils”和“nanotubes”都可以代表多層碳納米管，“singleshellnanocylinders”，“bucky—tubes”，“nanowires”and“nanotubes”都可以代表單層碳納米管，因此要想精確作出納米技術的專利地圖是非常困難的。

4．3．3有些文獻存在“假象”事實上，有些發明者在專利或出版物常常會把自己的發明撰寫得十分隱蔽，以使自己潛在的競爭對手不會注意到他們的技術。另一方面，有一些具有商業頭腦的發明者或發明的受讓人，會把帶有納米的詞匯加納入到他們的專利或出版物中，以便獲得較強的市場競爭力。因此，要在現有技術中找到真正的納米技術，不但需要在檢索專利和商業數據庫時巧妙地選擇關鍵詞和專利分類代碼，還要經過納米技術專家的篩選，才能檢索到最全面、最可靠的現有技術。十幾年來，許多國家的專利局都面臨著接受大量納米醫藥相關專利申請的問題，PTO也不例外。隨著納米醫藥專利申請量的增多，其授權量也在不斷猛增。但是由于PTO沒能很好地解決審查工作質量低、專利授權量失控性猛漲以及職業道德降低的問題，將會對越來越緊迫的納米醫藥的專利問題帶來嚴重影響。歸納起來，PTO目前正面臨的問題有：①審查員由于所能接觸到的現有技術和檢索水平有限，不能保證對每項納米醫藥專利申請進行充分審查，做一】556一生墾塹塹苤查!!塑生笪!!鲞箜!!塑出授權決策依據的信息也往往有限。②審查員缺乏。③資金缺乏。④審查員的薪水只與審查數量掛鉤，而不考慮審查質量，所以，審查質量低。⑤除了聘請過少數專家開展有關納米醫藥講座外，幾乎沒有聘請過外部的法律和技術專家。⑥Fro并不要求其審查員具有很高的學歷。⑦沒有專門針對納米醫藥專利審查的培訓教程和審查指南。

醫藥納米技術范文第2篇

全世界的首篇納米硒的論文就是中國科學家撰寫的。1997年納米硒問世之后，1998年經鑒定申請了國家專利，1999年第二次鑒定后由四通納米港迅速產業化，逐步被人們所認識和接受。我去香港講學，就有人問我要這個產品，他們反映臺灣也在搞這個項目推廣，而這個項目是推向實用化進程最快的一個項目，也是將源頭創新和市場接軌最好的事物。所以說，這樣一個產品理應受到政府的重視和支持。

Chinese scientists first reported the properties of nano selenium after obtaining its patent right. Stone Nano Technology Port Ltd. rapidly invested for this novel technology and the product in the form of health food has gained good reputation it warrants. While I was in Hong Kong for academic activity, many people there told me they enjoyed this product, they also said it was popular in Taiwan. The project is innovative, moveing-fast, highly integrated into market. Thus, such a product ought to be paid attention and be supported by government.

納米科技發展速度之快出乎了大家的預期，尤其是實用化技術的進程大大加快。比如，美國的目標是到2010年納米科技的GDP達到10000億美元，并培養80萬人真正懂納米科技。并且納米生物學會比美國上一屆總統克林頓估計r 20年發展歷程縮短5年左右。目前美國有大量實驗室和風險投資正式對源頭創新進行投入，生產方式在納米組合空間得以體現，其中美國硅谷由政府支持建立全球第一條芯片生產線，這條生產線生產的芯片是人的肉眼看不見的、尺度只有100納米、而且計算速度提高1000倍。此外，在新材料領域及醫藥領域的納米技術的應用也有很大突破。

現在各國都致力于納米技術和納米產業發展，美國的發展是全面的，而日本主要致力于納米機器人的發展，德國則定位于環境和能源，英國定位于醫藥領域的應用，法國重新建立國家納米中心。總之納米實用進程加快了，并將成為各國競爭的焦點。

客觀來說，中國的納米科技起步早，在納米科技基礎研究方面與國際水平相差不大。但我國要真正將納米技術轉為財富、使納米為我國GDP做貢獻，還面臨三大問題：其一，我國的納米技術缺乏實用化進程、缺乏市場目標做牽引、缺乏進入市場具體規劃，沒有適合本國納米發展的領域；其二，納米技術應是多學科交叉的，科學家應該能組織在一起進行納米技術的應用，這樣才能迅速集成技術進入市場，而我國是各干各的；其三，我國前一段時期市場上出現炒做概念、亂用概念，錯誤地低估納米技術，其實我們要認識到，納米不使性能提高便一錢不值，不能將性能提高和納米科技內涵脫離開來。

那么我國納米技術有沒有領先呢？有。譬如納米硒，是世界上為數不多的納米技術的領先產品，在硒的研究方面中國本身就具有領先水平，全球硒的膳食標準就是中國參與制訂的，而且硒又是普遍看好的一個事物，它對免疫力的提高、維持新陳代謝的平衡及防止癌癥起到了別的元素不可替代的作用。缺碘會導致大脖子病，缺鈣會導致骨質疏松，缺鐵導致貧血，那么缺硒導致多種疾病的高發。當然微量元素過量補充也會有反作用。過去人們對硒的副作用看得過高，其實這是過量補充造成的后果。

客觀認識硒的作用，那么目前對硒的更高要求是什么呢？我認為主要納米集成技術加工后使硒變成人體易于吸收的營養，避免硒帶來的副作用。傳統補硒醫學上是非常慎重的，因為有益含量和有害的差得太近了，所以，在醫院一般是非吃不可、如癌癥放化療患者才能補硒。而納米硒具有低毒、高效的功能。這也是對納米生物學一個相當高的要求。

醫藥納米技術范文第3篇

納米技術是21世紀各國爭相研究開發的尖端技術,但現有納米技術的研究成果多集中于金屬材料和無機非金屬材料,在中藥領域的納米技術見諸資料的成果不多,尤其是可應用于產業化生產的中藥納米粉生產設備更加少見。

有資料顯示,當有機藥物粉體粒徑達到納米級時,將從量變進入質變,激活中藥植物細胞活性成分,并產生很多新的生物活性。如在中藥植物微膠囊粒徑達到納米級時,中藥植物微膠囊對病變組織具有親和力,可作為靶向藥物殺滅腫瘤細胞、癌細胞而對正常細胞組織無絲毫損傷[1]。

如珍珠、靈芝孢子、花粉、蠶絲等具有氨基酸、高分子多糖、多肽、有機鍺、微量元素等營養成分,但很難被人體吸收。只有采用超細加工技術才可縮小這些營養品的粒度,在保持營養成分的完整性和全天然性的同時,提高人體吸收利用率,實現保健功能[2]。

為加快現代中藥產業的發展,促進中藥現代化,適應當今國際、國內醫藥市場的變化及21世紀醫藥市場的發展趨勢,推動中藥產業從傳統文化優勢轉變為經濟優勢,我們對中藥納米粉制取工藝及其設備進行了研究,本文僅作簡單介紹。

1中藥納米粉制取中需要注意的問題

在中藥納米化加工中要注意很多問題,尤其要防止加工過程造成的藥物污染和加工溫度過高引起的藥物變性以及有效成分的回收。

(1)藥物污染。在中藥加工過程中要防止外界的粉塵、設備的油污以及設備零部件磨損產生的金屬、非金屬碎屑混入原料中導致藥物被污染。在中藥納米化加工過程中一旦藥物被污染將影響中藥納米粉的品質、療效甚至產生其它副作用,因此,不但生產環境應清潔,衛生,尤其要防止設備中和藥品直接、間接接觸的機械零部件的磨損問題,這些零部件不但要采用不和藥物成分發生反應的材料制造,同時要采取有效的技術提高其耐磨性。

(2)控制加工溫度。有些藥物對熱量、溫度敏感,在制取過程中一旦超過允許溫度藥物就要發生生物、化學反應,導致藥物失去藥效。因此,在中藥納米化加工過程中要控制加工溫度,可采取控制熱源溫度、隔熱以及強制制冷等措施。

(3)防止藥物有效成分的流失。有些藥物在加工過程中需要添加溶劑,如球磨時為提高工作效率、改善球磨效果,需要添加蒸餾水,加工后應采取有效的手段使藥、水分離,避免藥物有效成分流失。

另外,藥物超細化可能產生毒性。有資料顯示,一些中藥在超細粉碎后可能影響療效甚至產生毒性,所以不是所有的中藥都需要納米化。本文僅就中藥納米化的技術、工藝及設備進行研究,具體何種中藥需要納米化、細化到多大粒度使用效果最好,不在本文探討范圍之內。

2中藥納米粉制取設備和工藝

中藥納米粉加工使用得主要設備有:普通粉碎機、超音速氣流粉碎分級機、行星球磨機、真空冷凍干燥設備等。

對于不同的中藥材,由于其質地不同,可以采取不同的粉碎方法;不同的工藝方法可以加工不同質地的原材料,獲得不同尺度范圍的粒度。

干燥的中藥原材料經普通粉碎機初級粉碎后,由于粒度較大,需要采取其它方式繼續粉碎,以獲得期望的微細粉末。所以,在初期粉碎后需要采用超音速氣流粉碎機進一步加工,然后經2級篩選,1nm～800nm為一級分離物,800nm～400nm為二級分離物。

超音速氣流粉碎機是利用壓力氣體攜帶物料,通過加料噴射器形成的高速射流,使原料被噴射進入粉碎室。粉碎室的拉法爾噴嘴有方向性地向粉碎室噴射超音速高速氣流,使物料間產生激烈的碰撞、磨擦、剪切,從而被粉碎。由于是物料間以高速氣流為載體相互碰撞、摩擦,避免了物料與粉碎室內壁的高速沖擊,可以有效地減少物料與設備零備件的摩擦、磨損。在超音速破碎階段,由于原料硬度、比重不同,在篩選分離時要調節分級輪的轉速和氣體的壓力、流量以控制兩級分離物的粒度。

如果需要繼續減小中藥材的粒度,還需要采用行星球磨機對經超音速粉碎的原料繼續研磨、破碎。實踐證明,在使用球磨機球磨階段,中藥材最終顆粒的大小是通過球磨時間控制的。以某種中藥材為例,投入研磨機原材料粒度為400nm～800nm的水浸顆粒,在相同的實驗條件下,球磨機連續工作1h可以獲得400nm～200nm級別的產品,連續工作2h可以獲得200nm～100nm,要達到100nm以下的顆粒則需要連續球磨4h。

為了獲得好的粉碎效果,在球磨時需要把原料用蒸餾水和成糊狀,球磨結束后的最終成品也是糊狀,可以直接入藥,也可通過冷凍干燥的方法脫水,從而獲得干燥的粉末。(圖1為納米甘草納米粉,圖2為人參納米粉)

綜上所述,中藥納米粉制取的典型工藝路線為:粗粉制備—風選—超音速氣流粉碎(亞微米級)—濕粉行星球磨(納米級)—冷凍干燥—成品。

要獲得納米級的中藥粉體,必須采用球磨法。現有的球磨設備多用于制取實驗用樣品,不適合產業化生產[3]。我們研制的臥式產業化用球磨機不但容量大,而且球磨罐自轉、周轉速度可調,工藝范圍更寬,可適用不同材質中藥材的納米化加工。

參考文獻

[1] 張文萍,張志耘.我國納米技術在藥學領域中應用現狀[J].天津藥學,2002,5.

醫藥納米技術范文第4篇

【關鍵詞】納米材料；納米技術；應用

有人曾經預測在21世紀納米技術將成為超過網絡技術和基因技術的“決定性技術”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國相繼投入巨資進行研究，美國從2000年啟動了國家納米計劃，國際納米結構材料會議自1992年以來每兩年召開一次，與納米技術有關的國際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴散途徑，導致了高擴散率，它對蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強、燒結溫度降低、化學活性增大、耐腐蝕性增強。因此納米材料所表現的力、熱、聲、光、電磁等性質，往往不同于該物質在粗晶狀態時表現出的性質。與傳統晶體材料相比，納米材料具有高強度——硬度、高擴散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數、低熱導率、強軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學性能環境、光熱吸收、非線性光學、磁記錄、特殊導體、分子篩、超微復合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結助劑、劑等領域。

（一）力學性質

高韌、高硬、高強是結構材料開發應用的經典主題。具有納米結構的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發生，這就是納米晶強化效應。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結和晶粒粗大的原因其力學強度一直難以有大的提高。應用納米技術制成超細或納米晶粒材料時，其韌性、強度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領域占據了主導地位。使用納米技術制成的陶瓷、纖維廣泛地應用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環境下使用。

（二）磁學性質

當代計算機硬盤系統的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統的巨磁電阻效應高達50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復合納米材料對可見光具有良好的透射率，對可見光的吸收系數比傳統粗晶材料低得多，而且對紅外波段的吸收系數至少比傳統粗晶材料低3個數量級，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數量級，從而在光磁系統、光磁材料中有著廣泛的應用。

（三）電學性質

由于晶界面上原子體積分數增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發生尺寸誘導金屬——絕緣體轉變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規半導體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現出很好的晶體三極管放大特性。并根據低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進展，已經成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（四）熱學性質

納米材料的比熱和熱膨脹系數都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變弱的結果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用，從而有效地將太陽光能轉換為熱能。

（五）光學性質

納米粒子的粒徑遠小于光波波長。與入射光有交互作用，光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應和光過濾中應用廣泛。由于量子尺寸效應，納米半導體微粒的吸收光譜一般存在藍移現象，其光吸收率很大，所以可應用于紅外線感測器材料。

（六）生物醫藥材料應用

納米粒子比紅血細胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運動，如果利用納米粒子研制成機器人，注入人體血管內，就可以對人體進行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細胞。在醫藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內的輸運更加方便。

二、納米技術現狀

目前在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產業化，我國也在國際環境影響下創立了一（下轉第37頁）（上接第26頁）些影響不大的納米材料開發公司。美國2001年通過了“國家納米技術啟動計劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達到5億美圓以上。美國科技戰略的重點已由過去的國家通信基礎構想轉向國家納米技術計劃。布什總統上臺后，制定了新的發展納米技術的戰略規劃目標：到2010年在全國培養80萬名納米技術人才，納米技術創造的GDP要達到萬億美圓以上，并由此提供200萬個就業崗位。2003年，在美國政府支持下，英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立研究中心，在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產線。許多大學也相繼建立了一系列納米技術研究中心。在商業上，納米技術已經被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結構合金、著色劑與化妝品、電子元件等的制備。

目前美國在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術、納米基礎理論等多方面處于世界領先地位。歐洲在涂層和新儀器應用方面處于世界領先地位。早在“尤里卡計劃”中就將納米技術研究納入其中，現在又將納米技術列入歐盟2002——2006科研框架計劃。日本在納米設備和強化納米結構領域處于世界先進地位。日本政府把納米技術列入國家科技發展戰略4大重點領域，加大預算投入，制定了宏偉而嚴密的“納米技術發展計劃”。日本的各個大學、研究機構和企業界也紛紛以各種方式投入到納米技術開發大潮中來。

中國在上世紀80年代，將納米材料科學列入國家“863計劃”、和國家自然基金項目，投資上億元用于有關納米材料和技術的研究項目。但我國的納米技術水平與歐美等國的差距很大。目前我國有50多個大學20多家研究機構和300多所企業從事納米研究，已經建立了10多條納米技術生產線，以納米技術注冊的公司100多個，主要生產超細納米粉末、生物化學納米粉末等初級產品。

三、前景展望

經過幾十年對納米技術的研究探索，現在科學家已經能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術有了飛躍式的發展。納米技術的應用研究正在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域高速發展。可以預測：不久的將來納米金屬氧化物半導體場效應管、平面顯示用發光納米粒子與納米復合物、納米光子晶體將應運而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學組裝計算機將投入應用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學傳感器等將被研究制造出來。

納米技術目前從整體上看雖然仍然處于實驗研究和小規模生產階段，但從歷史的角度看：上世紀70年代重視微米科技的國家如今都已成為發達國家。當今重視發展納米技術的國家很可能在21世紀成為先進國家。納米技術對我們既是嚴峻的挑戰，又是難得的機遇。必須加倍重視納米技術和納米基礎理論的研究，為我國在21世紀實現經濟騰飛奠定堅實的基礎。整個人類社會將因納米技術的發展和商業化而產生根本性的變革。

醫藥納米技術范文第5篇

[關鍵詞] 納米技術 體育 應用 思考

隨著科學技術的發展，如何將納米科技真正應用于體育運動，使運動訓練更加科學化，使運動員的運動能力和運動技術水平得到更充分的發揮，運動成績的提高更加有保證已經成為研究重點。

一、體育與納米技術

1.利用納米技術進行運動員的科學選材。由于納米科技推動了微觀生物學的發展進程，運用人類基因組計劃和納米技術，有助于我們對人類基因組中與運動成績密切相關的基因加以認識和了解。有研究表明，人類基因組中有某些與人類運動能力密切相關的基因，其多態性的差異，有可能是造成人們運動能力和訓練效果巨大個體差異的最終原因。該領域的研究，為人們進行有效的基因選材提供了理論基礎，也為提高運動成績提供事半功倍的方法。例如在運動員的選材方面，利用納米加工技術進行DNA的分離和提取，可以快速有效地決定其基因序列，在分子水平上對其遺傳、發育進行研究，實現更高層次的基因選材。

2.利用納米科技揭示人體對各項運動能力的適應度和對各項運動能力的遺傳度，找到運動訓練在人體生長發育過程中的關鍵階段(如青春期)的影響及作用機制。通過開發一種可以植入皮下微型生物芯片，模擬健康人體內的葡萄糖檢測系統監測機體在運動過程中血糖水平，然后根據人體需要，適時釋放糖等物質，維持機體在運動過程中的血糖水平，有效地提高機體的運動能力。

3.利用納米技術進行體育運動與健康關系的研究。利用納米微粒技術，可以靈敏地檢測各種組織的特異性蛋白，探討某些運動性疾病的發病機制，有效地對運動員進行醫務監督，維護運動員的健康。通過納米級敏感器可以監視運動訓練導致的細胞內結構的形態與數目的變化，以及這些變化所反映各器官功能結構的功能狀態。納米科技在中國傳統醫學中的應用，使傳統中醫藥對運動損傷與運動性疾病的預防和治療具有更好的效果。

4.利用納米技術防止運動性疲勞和加快其恢復過程。關于運動性疲勞發生的機制，目前雖然有許多假說，但確切的疲勞機制還有待于進一步研究。由于納米科技在醫學上的突破，將對運動疲勞機制尤其是在中樞神經系統方面及其靶器官和靶細胞的研究將更加深入，人們可以利用納米生物芯片直接研究機體在運動過程中骨骼肌、心肌、肝臟和神經等組織的代謝過程，探討中樞和外周運動性疲勞及其恢復的生物學機制，并且可以通過某些手段(如納米藥物)抑制導致運動性疲勞的基因表達或誘導加速恢復的基因表達。

5.利用納米技術防止運動損傷與運動性疾病的臨床診斷與治療。納米醫學材料的研制，對于人造器官、人造肌肉、骨骼、關節皮膚等成為永久性的非排斥性。用納米機械潛入人體的血管和器官，對人體進行檢查和治療，并且可以進入毛細血管以及器官的細胞內，對損傷的細胞進行治療和處理，甚至可以從細胞基因組中除掉“有害”的DNA，或把正常的DNA安裝到細胞基因組中。

6.利用納米技術對運動員進行機能評定。在人們全面了解運動引起機體產生適應性變化的基因調節機制后，人們可以通過基因工程技術和納米技術對運動員的疲勞狀態、運動訓練的適應性及其免疫功能等進行基因診斷。這種診斷一般是在基因的轉錄水平上進行評定，可以較早地發現運動員在運動工程中的機能變化,具有較好的應用價值。

7.利用納米技術了解控制運動營養水平，使運動員的營養代謝趨于更加合理和平衡。通過納米級敏感器使運動員的營養代謝處于一個精細、準確、嚴密的監控中。運動員所需的營養素完全按照運動項目特點和個人的生理特點進行補充和調配，使運動員的營養變得合理化、科學化。

8.利用納米技術對體育運動進行精確客觀的定量分析。利用納米技術對運動時人體的骨骼、肌肉、血液組織以及心血管系統、呼吸系統、消化系統等各器官系統對運動訓練的適應性進行客觀的精確的定量分析，不僅使運動訓練更具有科學性，也大大地提高運動員訓練的成材率。

二、納米技術在競技體育中的作用

1.納米相材料技術。這是一種通過控制結構納米顆粒的大小而制造出強度、顏色和可塑性都能滿足人們需要的相材料，這種納米相材料除微觀結構與普通材料完全不同外，在宏觀上也表現出許多奇妙特征，如納米相銅強度比普通銅高5倍，納米陶瓷摔不碎等。這種納米相材料技術已應用在體育器械、場地和服裝的改進方面。就拿撐桿跳運動員使用的撐桿來講，撐桿跳高最早使用的撐竿是竹竿，1942年美國運動員達姆首次在國際比賽中使用了輕合金撐竿而創下了4.77米世界記錄。可以想象應用納米相技術，將會生產出具有“個性化”(根據撐竿跳項目的特點和競賽規則的要求及運動員自身的生理和技能特征的)撐竿，使該項目的世界記錄再有突破。

2.納米復合改進技術。少量納米材料可以綜合改善傳統材料的性能。例如美國把AL2O3納米顆粒加入到橡膠中提高了橡膠的耐磨性和介電特性。

3.納米器件技術。利用納米器件技術生產的分子自組織結構可用于電子記憶、數據接收、存儲器和傳遞等，這種器件運用于體育訓練將大大增加訓練的效率和成績。

三、納米技術應用于競技體育所引起的思考

綜上所述，隨著科學技術的發展，納米技術在體育運動中的應用顯得日益重要，同時，也會引起一些體育道德和倫理道德問題。同時我們要思考的是：器材的高科技化是否會削弱運動員在競技體育中的主體地位，從而變相剝奪運動員的競賽權利？若運動成績的提高在較大程度上依賴于器械和服裝的高科技化，這是否會帶來一些新的不公平？器材作弊是否會成為興奮劑的另一種表現形式？這些是我們必須考慮的。可以通過修改某些項目的器械的設計規則，加強一些項目的器械、服裝的申報和檢測程序，國際奧委會和各國際單項體育聯合會要針對納米技術等高科技的新成就加強新的檢測手段，來杜絕運用器械作弊;通過對運動員、教練員、裁判員和科技工作者等進行個體道德教育，以保證競技體育更好地弘揚奧林匹克精神。

參考文獻:

[1]蕓世紀之交的我國運動形態學研究.中國運動醫學,2000,19(4):340～341