文章简介:
- 1、纳米材料的表征技术有什么？
- 2、什么是贵金属纳米材料
- 3、纳米技术在提高生物成像的图像对比度方面有哪些应用？
- 4、关于金纳米颗粒的详细介绍....高手帮忙
- 5、还有哪些类型的物质可以影响AuNPs溶液的分散性？
纳米材料的表征技术有什么？
透射电镜（结合图象分析仪）法，光子相关谱（PCS）（或称动态光散射），比表面积法以及X射线小角散射法（SAXS）等四种。1、透射电镜法：透射电镜是一种直观、可靠的绝对尺度测定方法，对于纳米颗粒，它可以观察其大小、形状，还可以根据像的衬度来估计颗粒的厚度，显微镜结合图像分析法还可以选择地进行观测和统计，分门别类给出粒度分布。如果将颗粒进行包埋、镶嵌和切片减薄制样，还可以对颗粒内部的微观结构作进一步地分析。当对于所检测的样品清晰成像后，就是一个测量和统计的问题。一种作法是选取足够多的视场进行照相，获得数百乃至数千个颗粒的电镜照片，再将每张照片经扫描进入图象分析仪进行分析统计。按标准刻度计算颗粒的等效投影面积直径，同时统计落在各个粒度区间的颗粒个数。然后计算出以个数为基准的粒度组成、平均粒度 、分布方差等，并可输出相应的直方分布图。在应用软件中还包括个数分布向体积分布转换的功能，往往将这两种分布及相关的直方图和统计平均值等都出来。该方法的优点是直观，而且可以得到颗粒形状信息，缺点是要求颗粒要处于良好的分散状态，另外，由于用显微镜观测时所需试样量非常少，所以对试样的代表性要求严格。因此取样和制样的方法必须规范；而且要对大量的颗粒的粒径进行统计才能得到粒度分布值或平均粒径。2、光子相关谱法：该方法是基于分子热运动效应，悬浮于液体中的微细颗粒都在不停地作布朗运动，其无规律运动的速率与湿度和液体的粘度有关，同时也与颗粒本身的大小有关。对于大的颗粒其移动相对较慢，而小的颗粒则移动较快。这种迁移导致颗粒在液体中的扩散，对分散于粘度为η的球形颗粒，彼此之间无交互作用时，它的扩散系数D同粒径x之间的关系满足一关系。而当一束激光通过稀薄的颗粒悬浮液时，被照射的颗粒将会向四周散射光。在某一角度下所测散射光的强度和位相将取决于颗粒在光束中的位置以及颗粒与探测器之间的距离。由于颗粒在液体中不断地作布朗运动，它们的位置随机变动，因而其散射光强度也随时间波动。颗粒越小，扩散运动越强，散射光强度随即涨落的速率也就越快；反之则相反。光子相关谱（PCS）法这正是从测量分析这种散射光强的涨落函数中获得颗粒的动态信息，求出颗粒的平移扩散系数而得到颗粒得粒度信息的，所以又称为动态光散射法。光子相关谱法粒度分析的范围约3nm～1000nm。测试速度快，对粒度分布集中且颗粒分散好的样品，测量结果重复性好。该方法缺点是要求样品要处于良好的分散状态，否则测出的是团聚体的粒度大小。3、比表面积法：粉末的比表面积为单位体积或单位质量粉末颗粒的总表面积，它包括所有颗粒的外表面积以及与外表面积相联通的孔所提供的内表面积。粉末的比表面积同其粒度、粒度分布、颗粒的形状和表面粗糙度等众多因数有关，它是粉末多分散性的综合反映。测定粉末比表面积的方法很多，如空气透过法、BET吸附法、浸润热法、压汞法、X射线小角散射法等，另外也可以根据所测粉末的粒度分布和观察的颗粒形状因子来进行计算。在以上方法中，BET低温氮吸附法是应用最广的经典方法，测量比表面积的BET吸附法，是基于测定样品表面上气体单分子层的吸附量。最广泛使用的吸附剂是氮气，测定范围在1—1000m2/g，十分适合对纳米粉末的测定；该方法的优点是设备简单，测试速度快，但它仅仅是纳米粉末的比表面积的信息，通过换算可以得到平均粒径的信息，但不能知道其粒度分布的情况。4、X射线小角散射法：X射线小角散射（SAXS）系发生于原光束附近0～几度范围内的相干散射现象，物质内部1至数百纳米尺度的电子密度的起伏是产生这种散射效应的根本原因。因此SAXS技术可以用来表征物质的长周期、准周期结构以及呈无规分布的纳米体系。广泛地用于1～300nm范围内的各种金属和非金属粉末粒度分布的测定，也可用于胶体溶液、磁性液体、病毒、生物大分子以及各种材料中所形成的纳米级微孔、GP区和沉淀析出相尺寸分布的测定。SAXS的结果所反映的为一次颗粒的尺寸：所谓一次颗粒，即原颗粒，可以相互分离而独立存在的颗粒。很多颗粒粘附在一起形成团粒，这在纳米粉末中是相当常见的。如不能将其中的颗粒有效地分散开来，它们将会作为一个整体而沉降、遮挡和散射可见光，其测试结果势必为团粒尺寸的反映。而SAXS测试结果所反映的既非晶粒亦非团粒而是一次颗粒的尺寸。测试结果的统计代表性：检测结果是否具有代表性，当取样合理时，主要是看测量信息来源于多少个颗粒。对小角散射而言就是要看测量时X射线大约照射上多少颗粒，根据上述参数可以算出X射线辐照体积内的颗粒数近似为1.8×10的10次方个。因此，我们可以认为一般小角散射信息来自10的9次方～10的11次方个颗粒，这也就保证其结果的统计代表性。
什么是贵金属纳米材料
贵金属指一些稀有昂贵的金属材料，如金、钌、铑、钯、铂等昂贵金属
纳米材料指材料在一维或者多维尺度上在纳米级别的材料，如纳米线、纳米颗粒等
贵金属纳米材料就是由这些贵金属组成的纳米材料，如纳米金颗粒、纳米铂线等
纳米技术在提高生物成像的图像对比度方面有哪些应用？
关于“纳米医学发展的NIH路线图”的报告介绍说，NIH路线图的目标是在活体和纳米尺度控制和操纵生物学，可以分为以下三步：定量地表征细胞中的纳米机器和生物分子的物理和化学性质；理解活体细胞的工程原理来创造分子、细胞和组织等；利用这种性质和设计原理开发新的技术、器件和复合结构，从而进行组织修复，疾病的控制和治疗。美国针对威胁人类健康的肿瘤疾病成立了肿瘤研究的纳米技术联盟，其纳米技术表征实验室作为一个平台对联盟的成员开放，针对肿瘤的早期诊断、实时有效评估、多渠道治疗方法、分子改变监测、症候管理和靶向治疗等方面展开合作研究。
纳米技术对医学发展具有重要的推动作用，疾病诊断、预防和治疗的实际需求对纳米技术提出了获得更先进的药物传输系统和早期检测与诊断技术的期望，如早期诊断和预警、代谢产物中的生物标志物的发现、及其微量或痕迹量或瞬间的样品量的检测技术，适于大量或批量的实用检测技术平台，载体的效率和容量，靶向、缓释、可控的药物载体，药靶确证和药物筛选，甚至是突变或个体化差异的检测、诊治等。利用DNA分子的自组装特性，可以获得新型的纳米结构材料，用于发展全新的生物检测技术，实现基因治疗的关键因素之一是发展安全有效的基因运载系统，利用纳米技术发展新型医学传感器，利用纳米技术发展新型活细胞检测技术。另外纳米技术对再生医学的发展具有重要影响和推动作用，纳米技术为模仿和构建天然组织里不同种类的细胞外基质提供了全新的视角和方法，纳米技术将有助于探索和确定成体干细胞中的信号系统，以激发成体干细胞中巨大的自我修复潜能，纳米技术在医学科学中的应用，如单分子、单细胞体内成像应用、单一癌症细胞检测、药物释放直观技术等。
纳米技术在传染病防治中也有广阔的应用，我国是乙肝大国，平均有8%乙肝病人或携带者，在偏远农村远远高于这个比例。进展期肝病病人在中国的死亡率比较高，在大城市有60％的死亡率，在小的城市死亡率更是高达80％。虽然乙肝疫苗在乙肝病毒的传染方面发挥了很大的作用，但是研究表明乙肝病毒的变异也是非常高的，而且目前一些治疗乙肝的药物的抗药性在我国已经显现出来，所以在中国开展乙肝病的纳米医药研究尤其重要，探测活体细胞的功能，在分子的水平上认识和理解病变机理，做到早期诊断，实现早期治疗。
纳米药物及其药理学
目前国内外已开发并上市了许多纳米药物制剂，以提高原制剂的口服生物利用度、降低药物不良反应和提高治疗指数等，但是国际和国内纳米技术标准化却还没有建立，所以在纳米医药开发的过程中不可避免会受到制约和影响。所以，对于纳米药物学及其药理学研究的基础科学问题和近、中、长期的目标设定非常重要。
例如，肿瘤生长机制及阿霉素胶束自组装分子的抗肿瘤活性研究。肿瘤的微环境对其生长及对药物输运有着巨大影响，肿瘤组织内部静液压高、低氧、低PH值等微环境使得药物分子只能聚集在血管细胞周围，不能达到肿瘤细胞，影响了药物的使用效果。PEG－PE包裹阿霉素形成的胶束自组装分子在治疗肿瘤方面有着很好的效果，使用后肿瘤尺寸明显减小。
“用于肿瘤诊断与治疗的纳米医药的材料发展潜力”的研究指出，纳米生物技术在肿瘤的早期诊断和治疗中可以发挥很大作用。研究结果表明，抗体修饰的脂质体纳米复合载药体系不仅可以对肿瘤进行靶向治疗，结合纳米粒子修饰的纳米复合给药体系还可以对转移的肿瘤细胞进行诊断和靶向治疗，而且纳米胶囊的尺寸适中（50-200nm）时效果最好。“脂质分子自组装系统及其作为药物载体的应用”的研究认为，脂质分子作为生物体组成的主要成分具有无可比拟的生物相容性，自组装形成的纳米结构无论从均一性、稳定性，以及重复性方面，都有很大的优势，而且小肽修饰的脂质体对肿瘤有一定的靶向作用。
在这一议题中，专家们就目前纳米医药中其安全性评价和标准研究方法的问题进行了热烈的讨论。一致认为目前纳米医药研究应该规范化，推行“力量集成、资源整合和有限目标”的策略。纳米药物学近期或近中期目标可以是通过药物的直接纳米化或纳米载药系统(NanoDDS)，研制一批旨在提高生物利用度、延长药物作用时间、降低药物不良反应，或提高制剂顺应性等的纳米药物制剂。在纳米效应研究基础上，针对我国重大疾病(如肿瘤、心血管疾病、肝炎、艾滋病、神经退行性疾病等)，通过汲取这些疾病的病理学、生理学研究成果，研究和开发一批创新纳米药物制剂，并阐明与此相关联的深层次科学问题，包括纳米药物的长循环机理、纳米粒肿瘤药物的EPR效应机理、纳米药物对微循环影响机理、基因非病毒纳米载体的组装、转染机理、纳米智能载药系统的传感技术与药物控制释放技术的整合等。
生物传感与医学示踪
恶性肿瘤和心血管疾病等重大疾病严重威胁人类的健康，是当前医学研究领域所面临的一个重大挑战。我国自上世纪70年代以来，恶性肿瘤和急性冠状动脉综合症的发病率和死亡率一直呈上升趋势，已经成为危及人群健康及带来巨大经济负担的社会问题。目前癌症病人和心血管病人死亡率居高不下的一个最主要原因，是现有技术还很难实现真正的疾病早期检测，所以生物传感和医学示踪技术至关重要，特别是纳米生物传感技术和纳米材料在分子影像技术中的应用等是当前的研究热点。
“生物医学用磁性纳米材料及器件”的中心议题报告中介绍了生物医学用磁性纳米材料及器件在生物学与生物技术、医学以及药学等方面的应用及发展；同时，也提出了在这个发展过程中存在的一些急需研究的问题：(1)还有哪些新奇的性质可以应用？对不同分子探针的组装、联合及效能等；（2）磁性纳米材料究竟是在什么水平，如究竟是在细胞层次还是在组织层次上，对生物产生综合影响；（3）影像对磁性纳米材料对比剂尺寸和其他性质的依赖程度；（4）磁性纳米材料在生物体内的分散及循环问题；（5）磁性纳米材料的生物安全性、生物相容性等。
《生物微纳传感技术》的报告，对建立在纳米材料的生物相容性、磁性、催化性能等特性基础上的新型传感技术进行了综述和探讨，如纳米单通道技术利用随机传感形成的电流脉冲信号来实现DNA测序、单核苷多态性、特异序列DNA等的识别分析。此外，纳米阵列通道技术、纳米阵列电极、纳米微流控通道、纳米间隙等技术对基因识别、蛋白质的结构及修饰特征、药物作用靶标的发现与确证、药物筛选等方面的研究有着广阔的应用前景。
纳米技术的生物效应及安全性
“纳米生物环境健康效应与纳米安全性”的研究发现，由于小尺寸效应、量子效应和巨大比表面积等，纳米材料具有特殊的物理化学性质，在进入生命体和环境以后，它们与生命体相互作用所产生的化学特性和生物活性与化学成分相同的常规物质有很大不同。一方面要充分评价其安全性问题，比如对人类健康以及生态环境等造成不利影响。另一方面，对纳米颗粒与生命过程的相互作用过程的研究，发现纳米颗粒对生命过程的调控功能和正面的影响，也是纳米医学发展高效诊断和治疗的关键。与会专家一致认为对于纳米技术安全性的评价是为了保障纳米技术在纳米医学和纳米生物学方面的更好的应用，更好地将纳米技术应用到现实生活中去。
“纳米材料安全评价的研究战略和碳纳米管的生物分布”的专题报告，对目前国际上纳米材料安全评价的研究进行了综述，指出纳米安全性的研究并不是要阻碍纳米科技的发展，而是为纳米技术的快速高效发展铺平道路。
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关于金纳米颗粒的详细介绍....高手帮忙
纳米颗粒的广泛应用并不意味着科学家对它们的微观结构了如指掌。美国科学家的一项最新研究，首次揭开了科研中经常用到的一种金纳米颗粒的神秘面纱。相关论文以封面文章的形式发表在10月19日的《科学》杂志上。由于金的活动性弱且对空气和光线都不敏感，实验室中经常用金纳米颗粒作为示踪剂，比如探测样本中是否存在某种DNA或者蛋白质。为了防止不同金纳米颗粒的原子之间形成化学键，科学家经常在金纳米颗粒表面覆盖一层保护性分子层，最常用的是含硫的分子团。如果改造这些含硫分子团，使其具有特殊的绑定位点或者荧光标记，观察和区分金纳米颗粒将更加容易。尽管如此，科学家对金纳米颗粒的结构却没有清晰的认识，有认为金纳米颗粒是胶质的，形状杂乱，大小不一，还有认为它们是具有同一尺寸和结构的离散分子。在最新的研究中，美国斯坦福大学Roger Kornberg领导的小组成功制备出了有单层硫醇保护的金纳米颗粒晶体，并利用X射线结晶学技术，首次对它们的精确结构进行了成像。值得注意的是，制备晶体和确定结构一样，都是突破性的进展。研究人员发现，他们研究的金纳米颗粒由102个金原子和44个硫醇分子组成，其中，金原子排列成球状。三维高清图像表明，金纳米颗粒中心的原子排列与金块中相差无几。不过，该中心周围却环绕着两个“盖子”，每个都是由15个轻微扭曲的金原子组成。此外，与一些模型中预测硫醇分子团直接与金表面绑定不同，硫醇分子团会与最外层的金原子结成一体，它再与最中心金原子发生微弱的相互作用。研究人员还注意到，金纳米颗粒是手性的，这与金原子和硫醇分子团的排列有关
还有哪些类型的物质可以影响AuNPs溶液的分散性？
近年来，生物诊断方法飞速发展，表面增强拉曼散射（SERS）为待测物提供了“化学指纹”，使得生物诊断达到的了分子水平，但是现有诊断方法存在耗时长、设备试剂要求高、检测极限低，SERS信号弱等缺陷而不利于在实际临床中推广。贵金属纳米颗粒的局部等离子共振属性能够很好的解决上述问题。其本身的吸收光谱特性能够在不同条件下产生快速的、肉眼可分辨的明显颜色变化，此外，等离子纳米材料的存在使得SERS信号的数量级提升数倍1，推进了无标记（label-free）SERS的应用2, 3。本文章的重点放在近年来所报道的LSPR在生物诊断上的应用，从生物标志物检测、药物系统示踪、细胞组织成像和DNA检测四个方面分别研究相应的生物探针的构造方法、作用机理和应用。关键词：局部等离子共振；生物诊断；药物示踪；细胞组织成像；DNA检测金属纳米颗粒（如金纳米颗粒），在临床诊断中显示出巨大的前景，由于其具有表面等离子共振（SPR）现象而被用于检测目标生物分子；SPR是由于被入射光激发时电子的集体震荡，该入射光的频率和表面电子震荡（由于原子核吸引产生）的固有频率。金属纳米颗粒的等离子表面的光学激发导致纳米尺度的局部电磁场纳米空间约束场或局部表面等离子震荡（LSPR）。当入射光波长和纳米颗粒的LSPR频率相符合时，这个局部场增加到最大。对于等离子纳米颗粒，LSPR会产生在可见光频率上的显著的吸收峰，以及在颗粒表面的强电磁场，该电磁场能够极化纳米颗粒周围局部的空间4。这意味着在纳米颗粒和溶液接触面的相互作用影响共振情况，可通过吸光度的变化以及溶液颜色变化来检测。 例如球形的分布均匀的AuNPs的SPR会产生特定的亮红色溶液，可以通过改变Au纳米结构的形态产生光学属性的巨大变化，由此调整SPR波长和溶液的颜色；金纳米棒（AuNRs），自由电子能够沿着长轴和短轴震荡，产生两种等离子
发布于 2022-08-13 12:25:07 回复