纳米微粒范文

纳米微粒范文第1篇

【关键词】乌苯美司；壳聚糖；纳米微粒；缓释

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2014.04.023文章编号：1004-7484（2014）-04-1827-02乌苯美司是日本学者梅泽宾夫于1976年从橄榄网状链霉菌培养液中分离得到的低分子二肽化合物，为一种有效的免疫调节剂[1]。近年来的体内外实验及临床验证结果表明，乌苯美司与其他化疗药物联合使用，能显著抑制各种恶性肿瘤如白血病、肺癌、胃癌等癌细胞[2]的增殖。但是现用的临床剂型如片剂和胶囊剂，具有靶向性差、生物利用度低、价格高等缺陷，直接影响其治疗效果。本文通过对Uben-CS-NP新型给药系统进行质量评价，以期为进一步该新型给药系统的药效学研究奠定基础。1材料与仪器

1.1主要材料乌苯美司；低分散度水溶性壳聚糖；其他试剂均为分析纯。

1.2主要仪器UV1102型紫外可见分光光度计；低温冷冻高速台式离心机；PHSJ-3F型pH计；JY92-Ⅱ超声波细胞粉碎机；激光纳米粒度测定仪；扫描电子显微镜。2方法

2.1离子交联法制备乌苯美司-壳聚糖纳米微粒取一定量的乌苯美司加入含有1%冰醋酸的2.5mg/mL壳聚糖溶液中混匀，用0.45μm微孔滤膜过滤；将1.5mg/mLTPP溶液用0.22μm微孔滤膜过滤。取上述壳聚糖溶液20mL与TPP溶液4mL混合均匀后，用1mol/LNaOH溶液调节pH为6.0，然后进行超声震荡即得乌苯美司-壳聚糖纳米微粒。

2.2乌苯美司-壳聚糖纳米微粒的质量评价

2.2.1纳米微粒的形态观察取Uben-CS-NP粘附于盖玻片上，再用双面胶带附着固定后真空喷金，置于扫描电镜下观察。

2.2.2纳米微粒粒径的测定取空白壳聚糖纳米微粒悬浮液和Uben-CS-NP悬浮液置于样品池内，加去离子水稀释到合适的浓度后用激光粒度分析仪测定（25℃）。

2.2.3纳米微粒Zeta电势的测定取Uben-CS-NP悬浮液置于样品池内，用激光粒度分析仪测定（25℃）。

2.2.4pH的测定取Uben-CS-NP悬浮液适量，用pH计测定其pH值。

2.2.5纳米微粒包封率和载药量的测定取Uben-CS-NP悬浮液1.0ml，超速离心30min后（12000rpm）取上清液200ul，稀释，定容，测定OD值，计算上清液中乌苯美司含量，按照《微囊、微球与脂质体制剂指导原则》来计算Uben-CS-NP的包封率和载药量。

包封率%=[（Wt-Wa）/Wt]×100

载药量%=[（Wt-Wa）/W总]×100

其中Wt：初始投药量；Wa：上清液中含药量；W总：纳米微粒总质量。

2.2.6纳米微粒体外释药性实验（动态膜透析法）分别精密量取一定体积的乌苯美司原料药、乌苯美司胶囊和Uben-CS-NP悬浮液，置于处理过的透析袋内，封口后分别投入到装有200ml缓冲溶液PBS（pH6.8）的锥形瓶中，置恒温摇床于37℃搅拌（100r/min），按一定时间间隔分别于0.25、0.5、0.75、1、2、4、6、8、10、12、24h取样5mL，并同时补充同样体积的PBS（pH6.8）缓冲溶液。以PBS（pH6.8）缓冲溶液为对照，样品在最大吸收波长216nm处测定OD值，计算累积释放率，以累积释放率对时间作图。3结果与讨论

3.1离子交联法制备乌苯美司-壳聚糖纳米微粒离子交联法制备Uben-CS-NP的过程简单，作用时间短，不使用有机溶剂，得到的Uben-CS-NP形态圆整规则，分散性好，分布均匀，且结果重现性较好。

3.2乌苯美司-壳聚糖纳米微粒的质量评价

3.2.1纳米微粒的形态观察采用扫描电镜观察纳米微粒的形态，照片截图见图1，Uben-CS-NP为类圆形的球体，可靠性和直观性良好。

3.2.2纳米微粒粒径的测定经激光纳米粒度分析仪测定，Uben-CS-NP分散性好，比较集中，基本位于200-360nm，平均粒径为261.6nm（如图2）。

3.2.3纳米微粒Zeta电势的测定经激光纳米粒度分析仪测定，Uben-CS-NP表面带正电荷，测定值均大于30mV，平均为35.3mV，稳定性较好（Zeta电势越高，Uben-CS-NP越稳定）。

3.2.4pH的测定经PHSJ-3F型pH计测定，Uben-CS-NP悬浮液pH值在6.0左右。介质的酸碱度可能影响药物的稳定性或制剂的应用（如刺激性）等。

3.2.5纳米微粒包封率和载药量的测定Uben-CS-NP包封率为68.3%，载药量为29.6%。包封率和载药量越高，则说明悬浮液中游离的药物量越少，药物的损失越小。

3.2.6纳米微粒体外释药性实验由表1可以看出，与乌苯美司和市售乌苯美司胶囊比较，Uben-CS-NP释药分为突释和缓释两个阶段，突释阶段纳米微粒累积释药量在1h内达29.35%，之后缓慢释放，第12h累积释药量约43.28%，到24h时累积释药量约为51.49%，体外释药行为符合Higuchi方程，具有明显的缓释作用。乌苯美司原料药在释放介质中释放迅速，3h累积释药量高达94.21%；乌苯美司胶囊的释药速度介于原料药和Uben-CS-NP之间。

表1Uben-CS-NP、乌苯美司胶囊及乌苯美司体外释药结果

时间（h）1Uben-CS-NP（%）1乌苯美司胶囊（%）1乌苯美司（%）0.2516.7917.3119.060.5115.62119.83124.540.75124.08128.49132.871129.35135.67139.361.511150.582133.19147.45164.142.511178.63311194.214136.72158.736138.54166.468140.03173.9210141.66179.7712143.28183.3424151.49191.55一般情况下，纳米微粒的体外释药机制主要有以下几种，吸附或连接于纳米微粒表面的药物与微粒脱离；包裹在纳米微粒内部的药物不断向外扩散；伴随着纳米微粒本身不断地溶蚀和降解释放出药物；扩散与溶蚀作用同时发生。而对本研究Uben-CS-NP的体外释药机制进行推测：纳米微粒表面吸附一定量的药物，容易从表面脱落造成药物在1h内突释；之后缓慢释放，可能是由于药用辅料低分散度水溶性壳聚糖的降解和溶蚀，导致包裹在壳聚糖网状结构中的乌苯美司释放出来。Uben-CS-NP具体的释药机制还有待于进一步研究。4结论

通过离子交联法制备的Uben-CS-NP形态圆整规则，分散性好，粒径范围在200-360nm，Zeta电势为+35.3mV，有较高的包封率和载药量，其释药行为符合Higuchi方程，具有明显的缓释作用，从而可提高乌苯美司药物的生物利用度与疗效，应用前景广阔。参考文献

[1]卢晓男.乌苯美司诱导绒癌JAR细胞凋亡的研究[D].浙江大学，2001.

纳米微粒范文第2篇

关键词：纳米微粒；液晶显示器

中图分类号：TN141.9文献标识码：A

Nanoparticles and LCDs: It's a Surprising World

Shunsuke Kobayashi，Naoki Toshima

（Electronics and Information at the Graduate School of

Science and Technology (GSST) ， Japan）

Abstract: Doping nanoparticles into liquid-crystal-display (LCD) host media induces the modification of almost all the physical properties of liquid crystal, causing a reduction of both the operating voltage and the response time. These techniques may be an alternative approach for improving the properties of liquid crystal other than chemical synthesis.

Keywords:nanoparticle；LCD

液晶显示器(LCD)掺入纳米颗粒以后展现出新颖的、令人着迷的有利特性，比如工作电压降低和响应时间加快。有时候尽管纳米颗粒的占空因子非常小，譬如在10-3~10-4数量级，但会导致工作模式的一些变化。有几类尺寸在几个纳米的纳米颗粒已运用到我们的研究中，如金属、无机物材料、半导体以及聚合物纳米结构体等等。在这里提供一些掺入纳米颗粒增强性能的LCD示例，我们演示一款场序全色LCD，它采用赝自旋阀(PSV)LCD屏展现出完美的影视图像，削弱了色乱现象。我们还展示一款超扭曲(STN)LCD，它展示出在低温(如-30°C)下有极快的响应速度。而且给出一些我们从研究中获得的原始试验结果，并试图为这些现象做出理论解释。

纳米微粒是什么

或许可以把这样一些颗粒视为纳米微粒，即它们的尺寸在2~100nm之间。金属纳米微粒的历史可以追述到几百年以前。一个好的例证是彩色玻璃画窗展示出美丽的色彩。这些颜色就来自于如金(Au)等散布在玻璃主介质之中的金属纳米微粒。另一个例证是分散在水中的胶体金。金属纳米微粒早已广泛运用在化妆品和填充物方面，并分散到一些工业材料如纸张和墨水之中。我们拓展了这些技术并将它们应用到LCD，不仅使用在热致液晶如扭曲型、近晶型、胆甾型、铁电型和聚合物类，而且使用到溶致液晶型的LCD之中。

就我们所知，有几类纳米微粒已经应用到LCD，它们包括金属[1][2]，涵盖形如MgO[3][4]、SiO2[5]、BaTO3[6][7]、Sn2P2S6[6][7]的氧化物类无机物材料，铁磁材料，聚合物材料，碳60[11]以及其他(本文不涉及碳纳米管)。

通常来说，纳米微粒很难在主介质中形成良好的空间分布(就作为主介质而言，水是其中最容易的主介质，有机溶剂加水、有机溶剂和液晶随着排序向后，其难度增大)。

为了实现良好的空间分布，有必要采用所谓的配体分子来覆盖纳米微粒，以防止它们在介质中聚合；当然，有些情况下不需要特别的配体分子。我们在研究工作中选用扭曲型液晶分子作金属纳米微粒的配体分子，但对其它纳米微粒，我们采用不同的方法对待，有用全新的合成分子，或者根本就不用特别的配体分子。

图1描绘了掺入纳米微粒的LCD液晶盒截面的分子配置状况。当然，这是凭猜想绘制的。在这种情形下，配体分子采取线形配置(另一种可选方案是圆形配置)[12]。

纳米微粒合成

Pb、Ag和Pt金属纳米微粒已被用作散布在液相中的催化剂，这时候通常覆盖有起配体分子作用的聚合物。但是，该方案在LCD中应用是失败的，因为这会破坏LC的排序。我们有一个Ag/Pd纳米微粒胶状分散的合成例子是有的放矢的。先把高氯酸银和醋酸钯伴同扭曲型液晶一起溶解在乙醇溶液中，接着用UV光源照射该溶液，或者是迫使其脱去其中的酒精[1][2]。半导体纳米微粒也采用类似方法合成[13]。对于聚合物而言，在发生光固化之前，把吸纳了扭曲型液晶(NLC)的1-丙烯酸脂或者2-丙烯酸脂掺入液晶材料中，并在电场作用下完成光固化[9][10]。

掺入纳米微粒的LCD的光电效应

已有报道表明由于纳米微粒的存在，LCD中液晶材料的物理性能发生改变，即对掺入纳米微粒LCD的光电(EO)特性产生很大影响，这与纳米微粒的属性、尺寸和浓度有关系。该方法是替代传统化学分析来提高LC性能的另一个方案。下面我们给出相关研究细节。

铁磁纳米微粒

在这种情况下，每个纳米微粒拥有一个大的固定磁矩，它可诱导LC分子对位排列，因此LC材料的物理特性将发生改变，这种变换与纳米微粒的浓度有关[8]。

铁电纳米微粒

当各个纳米微粒吸纳一个单晶相时，它就拥有大的固定电偶距，可诱导周围的LC分子对位排列，这能导致清亮点和有序参量的提高[6][7]。因此降低了阈值电压和工作电压[6][7]。当然，这些特性的出现很大程度上与纳米微粒和液晶主材料的结合相关[6](掺BaTiO3的LCD的光电效应很大程度上取决于BaTiO3纳米微粒的合成工艺[15])。

金属纳米微粒

那么，掺入金属纳米微粒的LCD会发生什么呢？令人惊奇的是，掺入金属纳米微粒的LCD工作得像一个光电开关，或者像是一个点阵LCD，在最快的器件上表现出500μs的响应速度，而液晶盒厚5μm。图2展示了一个频率调制响应的例子，该TN液晶盒具备短的响应时间，其中有5CB-Ag纳米微粒。这个器件被称作FM/AMLCD[16]。在给出相关研究结果细节前，请记住下面有关金属纳米微粒的特性：(1)由于相当强烈的库伦力作用(库伦定律)，金属纳米微粒是从来不会因为电子的注入而发生离化的；(2)散播在电容器中的纳米微粒填充了LC这样的绝缘体，并且在垂直电场中，由于强大的去偶电场作用，就变成了绝缘体[16]。

由于金属纳米微粒中存在电子，那么金属纳米微粒与周围LC分子之间的电弛张时间就不同，比如τ=ε0（ε1/σ1-ε2/σ2），其中ε1和σ1分别是LC的介质常数和电导率，ε2和σ2分别是金属纳米微粒的介质常数和电导率。τ产生了麦克斯韦效应(M-W)[18][19]，这就在各个纳米微粒周围界面产生额外的振动电荷。相应地介电常数发生跳跃，即[ε(0)-ε(∞)]，这被称为低频区域的电介质强度，低频区域的中心值大约是介电驰豫频率fR(=1/(2πτ))，该频率确定着FM/AMLCD的工作电压频率范围(τ表示介电驰豫时间)。我们从介电函数得到德拜分布公式：

实际上的介电驰豫频率范围从几个Hz到几百Hz，这取决于金属纳米微粒材料及其浓度。图3(a)和3(b)给出了介电光谱的数据，这是基于掺入5CB-Ag/Pd的TN-LCD样机研究的。

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为了理解清楚FM响应频率范围，快速响应，以及掺入TN-LCD的金属纳米微粒的介电函数，我们基于图4所示的等效电路用方程表示出介电函数[16]。在附录里我们例举公式(1)的构建，这是由笔者比照Maxwell-Garnett于1906的研究推导出来的[20]。我们的方程式是用以表示方程ε'(ω)和ε''(ω)，如附录1所示，Maxwell-Garnett于1906的研究推导而来的τ不包括占空因子φ2[20]。与之相反的是，在图3(a)和3(b)中得到的数据表明与纳米微粒浓度相关，即与φ2相关。通过使用这个公式，我们成功地解释了下列介电光谱的实验数据。首先，定义ε (ω)的增益为G = [ε(0)-ε(∞)] / ε(∞)，G的实验值大约是10；这个值与我们公式的计算值一致。

其次，讨论介电驰豫时间，假设σ2 >σ1，可得到τ的近似公式，这与FM频率相关，即：

图5中的黑方块点是从图3(a)和3(b)中的曲线取值得到τ的数据，而实线则是理论计算，符合公式(1)的数据。通过选择τ1=0.6s，ε2/ε1=-13.6，σ2/σ1=3×104，理论与实验获得很好的一致性。我们对5CB-Pd/5CB和NLC-Ag/Pd等样品也有一致的看法。

这些结果带来了两个问题：一个是τ值，其处于10-4s量级；如果对于金属，令σ2 ≈107S/m，则得τ ≈ 10-19s。这与10-4s量级的差异较大。我们考虑σ2的量级为σ2 ≈10-8S/m，而另一个新的问题，为什么是这个量级？关于这个问题，Kittel在他的书中给出了演算，他的书涉及在直流电场应用中，含有悬浮金属颗粒的真空介质的介电常数[21]。答案就是这类体系的介电常数几乎就等于真空介质[21]，这是归结为电子在金属颗粒中的位置不能变动，因为存在非常强的去偶电偶矩。我们的情况与此稍有差异，这是因为所使用的是交流电场，而且各个纳米微粒由LC分子覆盖着，LC分子有微弱的电偶矩以及一些杂质离子。于是，在我们的条件下，嵌入LC这种绝缘介质中的金属纳米微粒，其行为却表现成半绝缘材料特征。这就是对τ值的解答。

由于LCD由多层结构组成，M-W效应就出现其间。M-W效应主要归结为在纳米微粒表面区域出现了额外电荷q的振动，用等效电路(见图4)的A点表征。这些额外电荷q表示为：

对于交流电场来说，V=Vsin(ωt)，q表达式中的相移φ为tanφ = ωt，其中

公式(4)的数值一定非常小，这是因为e(w)中有原点附近的增益G，这就意味着M-W效应源于额外振动电荷q，但相移φ必须很小，即φ

展示FM响应的LCD成为FM/AMLCD，因为他们也表现出普通的振幅调制效应。FM/AMLCD展现出特殊的EO(光电)性能，即与温度无关而有赖于特殊频率，也就是说在5CB-Ag/Pd体系中为2kHz。

作为金属纳米微粒掺入LCD的最后一个话题，我们给出一款直接寻址480×160像素的STN-LCD，其采用NLC-Ag/Pd纳米微粒。如果采用低于0.1wt.%的低浓度纳米微粒，那么介电驰豫频率就会低于50Hz。因此，就有可能应用到工作电压频率为100Hz的直接寻址STN-LCD上。令人惊奇的是，这类STN-LCD在低温下(-30℃)表现出3倍快的响应时间，图6给出了例子。

无机纳米微粒

为了得到无机纳米微粒在液晶主介质中的良好分布，必须的配体分子取决于与什么样的LC主介质组合以及采用什么样的纳米微粒。

MgO纳米微粒

把MgO纳米微粒掺入TN 或者ECB液晶盒中，能减小阈值电压和工作电压，还能缩短响应时间，特别是在低温条件下(如图7和8所示的-30℃)。该现象或许可归功于因为在LCD介质中存在纳米微粒引起有序参量减小。这个理解得到计算机模拟结果，光学延迟直接测量有序参量，以及弹性常数、介电各向异性和转动粘性等测量的支持[4]。对于所有类型的纳米微粒来说可能是正确的。实际上，所获得的阈值遵从如下所示：

因为弹性常数K∝S2，介电各向异性ε∝ S，这里S是有序参量。有意思的是，由于纳米微粒的掺入，弹性常数K11减小，而K22几乎不变，K33的减小与LC材料有关。按照这个思路，现在能够完全理解这些现象了，研究结果将公布在其他地方。

半导体纳米微粒

与金属相比较，CdS、ZnS、ZnO等半导体中的可移动电子数目要少一些，因此，M-W效应也就弱一些，介电驰豫频率也低一些，即低于100Hz。所以FM响应现象很少发生。

PSV-FLCD

光敏纳米微粒、2-丙烯酸脂，3-丙烯酸脂及其它们的混合物常用来制备稳定聚合物的NLC及其他液晶材料。这些光敏单体形成聚合物纳米结构和聚合物网格，它们在LC分子稳定性方面扮演了重要角色。这里，我们再给出一些聚合物稳定的(PS)V-FLCD，该液晶显示器展示出较低的阈值和连续的灰度工作状态。光敏单体的分子量很小，可形成称为支链聚合物网格的聚合物纳米微粒。我们的显示体系被认为是既不属于传统的铁电LC态，也不是特别新颖的LC态，因为它在静态条件(V=0)下没有自发的极化作用。出于上述原因，我们的显示器称为PSV-FLCD，而不是常规的FLCD。图9给出了PSV-LCD的V-T曲线。通过调整光敏单体的混和与合成，我们成功地降低了工作电压及其温度稳定性，以及光学通量。响应时间总保持在200μs至400μs之间[9][10]。

采用我们的PSV-LCD制备了一台场序全彩色(FS-FC)LCD原型机，显示对角线4in，分辨率为SVGA(800×600)；用该原型机显示的图像如图10所示。与传统的LCD相比，其色域较宽，色乱现象几乎辨别不出来[10]。

结论

把纳米微粒掺入LCD主介质中，能导致LC几乎所有的物理性能发生百分之几至百分之几十的变化。这个结果使得工作电压降低，响应时间减小。特别一提的是，采用聚合物纳米微粒和聚合物网格已制备出PSV-LCD。这些技术可能是无需进行化学分析来提高LC性能的备选方案。使用我们的PSV-LCD已能成功地制备出SVGA分辨率的场序全彩色LCD。

致谢

本次研究工作得到JSPS RFTF 98R14201，NEDO MF-H-15-028003和MEXT城市区域协同项目的支持。我们衷心感谢该项目中的所有研究成员精诚合作。

参考文献

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[3] S. Sano, T. Miyama, J. Xu, K. Takatoh, and S. Kobayashi, Proc. IDW '05, 77-78 (2005).

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[4] S. Sano, K. Takatoh, T. Miyama, and S. Kobaya -shi, SID Symposium Digest Tech. Papers 37, 694-696 (2006).

[5] K. Takatoh and S. Kobayashi (to be published).

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[7] J.West, F. Li, K. Zhang, H. Atkuri, and A.Glushenko, SID Symposium Digest Tech. Papers 38, 1090-1092 (2007).

[8] F. Brochard and P. G. de Gennes, J. Phys. 31, 691-708 (1970).

[9] S. Kawamoto, M. Oh-kochi, S. Kundu, H. Hasebe, H.Takatsu, and S. Kobayashi, Displays 25, 45-47 (2004).

[10] T. Fujisawa, M.Hayashi, H. Hasebe, K. Takeu -chi, H. Takatsu, and S. Kobayashi, SID Symposium Digest Tech. Papers 38, 633-636 (2007).

[11] M.Suzuki, H. Furue, and S. Kobayashi, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 368, 191-196 (2001).

[12] H. Yoshikawa, K. Maeda, Y. Shiraishi, J. Xu, H. Shiraki, N. Toshima, and S. Kobayashi, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L1315-L1317 (2002).

[13] N. Toshima et al. (to be published).

[14] Ube Material Ind., Data Sheet (2006).

[15] T. Kineri et al. (to be published).

[16] S. Kobayashi, T. Miyama, N. Nishida, Y. Sakai, H. Shiraki, Y. Shiraishi, and N. Toshima, J. Display Technology 2,121-129 (2006).

[17] R. Kubo, J. Phys. Soc. Japan 17, 975-980 (1962).

[18] J. C. Maxwell, Treatise on Electromagnetism (Dover, New York, 1945), Vol. 1, pp.451-461.

（南开大学 代永平

译自《information Display》9/07）

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

纳米微粒范文第3篇

[关键词] 表阿霉素；聚电解质复合法；载药纳米微粒；肝癌；血管内皮生长因子；靶向给药

[中图分类号] R735.9 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）07（c）-0021-03

目前原发性肝癌的治疗是以手术为主的综合治疗，但总的手术切除率仅有20%～30%，且术后2年复发率高达50%[1]，因此化疗依然是肝癌治疗重要的辅助手段。为提高传统化疗药物的疗效并减少其毒副作用，靶向给药日益成为治疗肝癌的有效方法，而单克隆抗体和载药纳米微粒则是当前研究的热点[2-4]。笔者在前期研究中选择生物相容性好、可生物降解的天然高分子材料海藻酸钠和阳离子瓜尔胶，利用聚电解质复合法制成具有良好缓释性能的载表阿霉素纳米微粒（E-ADM-NPs）[5]。本研究将进一步探讨E-ADM-NPs与抗VEGFR2单克隆抗体的交联，并观察交联物（E-ADM-Ab-NPs）对荷人肝癌裸鼠模型的抗肿瘤作用，以期用于原发性肝癌的靶向治疗。

1 材料与方法

1.1 试剂与动物

海藻酸钠（温州东升试剂厂）；阳离子瓜尔胶（美国Economy公司）；盐酸表阿霉素（法玛西亚有限公司）；抗VEGFR2单克隆抗体（美国Biodesign公司）；碳化二亚胺（EDC）（美国Pierce公司）；人肝癌Bel 7402细胞株（由中科院上海细胞生物研究所提供）；三级BALB/c裸鼠（由中山大学医学动物实验中心提供）。

1.2 E-ADM-Ab-NPs的制备及抗体活性的检测

依据文献方法[5]，利用聚电解质复合法制备E-ADM-NPs和未载药NPs。称取10 mg E-ADM-NPs和2 mg抗VEGFR2单抗溶于pH值7.4的磷酸盐缓冲液（PBS）中，缓慢加入5 mg EDC，4℃条件下搅拌2 h而后静置过夜。将所得溶液离心后用蒸馏水洗涤3遍，冷冻干燥即可制得E-ADM-Ab-NPs。依法制备未载药Ab-NPs，参考文献[6]利用酶联免疫测定法（ELISA）对E-ADM-Ab-NPs和未载药Ab-NPs中抗VEGFR2单抗的活性进行检测。

1.3 荷人肝癌裸鼠模型的建立

取对数生长期的人肝癌Bel 7402细胞，用含15%小牛血清的PRMI 1640培养液按1×107/mL的浓度配成细胞悬液供皮下接种。取一定数量4～6周龄的三级BALB/c裸鼠，分别于右侧肩胛部皮下种植0.1 mL细胞悬液，饲养2周后选择生长良好、皮下肿瘤直径0.5～0.7 cm的裸鼠用于肿瘤治疗试验，饲养6周后选择生长良好、皮下肿瘤直径约1.0～1.2 cm的裸鼠用于药物的组织分布试验。

1.4 E-ADM-Ab-NPs在荷瘤裸鼠体内的分布

取体重为（20±2）g/只的荷人肝癌裸鼠12只（雌雄各半），随机分为E-ADM-Ab-NPs组和E-ADM-NPs组，两组按含E-ADM 5 mg/kg的剂量分别经尾静脉注射E-ADM-Ab-NPs及E-ADM-NPs。每只裸鼠给药后1 h经眼静脉窦取血1.0 mL作样品，然后断颈处死裸鼠，手术分别取出肿瘤、心脏、肝脏、肾脏等组织作样品。利用高效液相色谱法（HPLC）检测荷人肝癌裸鼠组织和血液中E-ADM的浓度。

1.5 E-ADM-Ab-NPs在荷瘤裸鼠体内的抑瘤试验

取体重为（18±2）g/只的荷人肝癌裸鼠48只（雌雄各半），随机分为8组，每组6只。A组：E-ADM-Ab-NPs组；B组：E-ADM-NPs组；C组：Ab-NPs组；D组：E-ADM原药加抗VEGFR2单抗组；E组：E-ADM原药组；F组：抗VEGFR2单抗组；G组：未载药NPs组；H组：空白对照组。各组制剂分别溶于生理盐水中，按E-ADM每次10 mg/kg、抗VEGFR2单抗每次0.1 mg/kg的剂量经荷瘤裸鼠尾静脉注射，空白对照组注射生理盐水，每隔2天给药1次，共5次。于治疗第11天断颈处死裸鼠，取血清检测谷丙转氨酶、肌酐及白细胞计数。完整剥离瘤体测量长径及短径并称重，用体积=（长径×短径2）/2计算肿瘤体积，观察瘤体积抑制率及瘤重抑制率。瘤体积抑制率=[（对照组平均瘤体积-实验组平均瘤体积）/对照组平均瘤体积]×100%，瘤重抑制率=[（对照组平均瘤重-实验组平均瘤重）/对照组平均瘤重]×100%。

1.6 统计学方法

采用SPSS 11.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用单因素方差分析，采用t检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 E-ADM-Ab-NPs的抗体活性

ELISA法检测表明，E-ADM-Ab-NPs浓度稀释至1∶1600时，其抗体仍表现出对靶抗原良好的免疫结合活性，其效价与游离抗VEGFR2单抗基本相当。

2.2 E-ADM-Ab-NPs在荷瘤裸鼠体内的分布

E-ADM-Ab-NPs组肿瘤组织中的E-ADM浓度为（31.85±4.78）mg/kg，其显著高于E-ADM-NPs组（P < 0.05），而血液、心脏、肝脏、肾脏等组织中的E-ADM浓度分别为（5.21±0.49）mg/L、（4.40±0.33）mg/kg、（3.14±0.27）mg/kg、（2.38±0.39）mg/kg，均显著低于E-ADM-NPs组（P < 0.05），见表1。

2.3 E-ADM-Ab-NPs对荷瘤裸鼠的抗肿瘤作用

治疗11 d后与空白对照组相比，除未载药NPs组外其余各组的肿瘤体积和重量均明显下降，差异具有统计学意义（P < 0.05）。E-ADM-Ab-NPs组的平均肿瘤体积及瘤体积抑制率为（79.17±18.63）mm3和60.69%，平均肿瘤重量及瘤重抑制率为（0.51±0.16）g和58.54%，显示其抗肿瘤作用强于其他组（P < 0.05）。见表2、3。

2.4 毒副作用统计结果

E-ADM-Ab-NPs组的血白细胞计数及血清谷丙转氨酶水平为（6.82±1.09）×109/L和（40.26±15.27）U/L，与空白对照组相近，差异均无统计学意义（P > 0.05）。E-ADM原药组及E-ADM原药加抗VEGFR2单抗组的血白细胞计数分别为（3.95±0.84）×109/L和（4.08±0.91）×109/L，明显低于其他组，而血清谷丙转氨酶水平则分别为（72.46±17.02）U/L和（68.51±15.94）U/L，显著高于其他组，差异均有统计学意义（P < 0.05）。血肌酐水平在各组中的差异无统计学意义（P > 0.05）。见表4。

3 讨论

原发性肝癌化疗的总体疗效一直不甚理想，传统的全身静脉化疗对机体有较强的毒副作用，限制了化疗药物在肿瘤局部达到有效浓度，而局部化疗如肝动脉栓塞化疗（TACE）等往往需要创伤性操作才能实现。如何在提高肿瘤组织药物浓度的同时降低正常组织中的药物浓度，是目前肿瘤化疗研究的热点，因此载药纳米微粒靶向治疗具有广阔的前景。

本研究利用聚电解质复合法合成载E-ADM纳米微粒，其载体材料海藻酸钠的分子链上富含羧基和羟基，可通过化学交联与抗VEGFR2单克隆抗体相结合，ELISA法检测表明在E-ADM-Ab-NPs制备过程中抗体活性无明显丧失。VEGFR2主要分布于肿瘤血管内皮表面及原发性肿瘤细胞表面，而在正常组织及良性血管增生性组织中仅呈低水平表达，是介导血管内皮生长因子（VEGF）在肿瘤新生血管形成中发挥功能的主要受体[7-9]。原发性肝癌组织的VEGFR2阳性表达率达60%～70%[10]，而抗VEGFR2单抗是针对VEGFR2的特异性抗体，能将化疗药物携带至肿瘤组织中发挥免疫靶向治疗作用[11-13]。荷人肝癌裸鼠模型体内的分布试验表明，E-ADM-Ab-NPs可选择性地集中于肿瘤组织，而在血液、心脏、肝脏、肾脏等正常组织中的分布较少。E-ADM-Ab-NPs具有的良好缓释性能可使肝癌组织较长时间处于有效的药物浓度中，同时抗VEGFR2单抗可竞争性抑制VEGF与VEGFR2结合，从而抑制肿瘤血管的生成[14-15]。荷人肝癌裸鼠模型的体内治疗发现，E-ADM-Ab-NPs组的瘤体积抑制率和瘤重抑制率明显高于E-ADM原药组，有助于临床上减少化疗药物的单次用量，并避免长时间持续静脉用药所带来的不便。包含E-ADM原药各组的荷瘤裸鼠血白细胞计数明显低于空白对照组，血清谷丙转氨酶水平明显高于空白对照组，而E-ADM-Ab-NPs组的血白细胞计数和血清谷丙转氨酶水平则与空白对照组相近，表明E-ADM-Ab-NPs可减少E-ADM原药的骨髓抑制和肝功能损害等毒副作用。

综上所述，本研究合成的E-ADM-Ab-NPs由于纳米微粒的缓释性能及抗VEGFR2单抗的导向作用，可明显提高其对荷人肝癌裸鼠模型的抗肿瘤效应，并降低E-ADM原药的全身毒副作用，是一种安全有效的新型肝癌靶向治疗制剂，具备良好的临床应用前景。

[参考文献]

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纳米微粒范文第4篇

[关键词] 表阿霉素；载药纳米微粒；聚电解质复合法；缓释作用；血管内皮生长因子；肝癌

[中图分类号] R730.5 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2013）06（a）-0077-03

载药纳米微粒因其具备良好的生物相溶性、单核吞噬细胞系统靶向性、表面可修饰性和缓释性等特点，日益成为肿瘤靶向治疗领域研究的热点[1-2]，但如何改良载药纳米微粒的制备条件、如何增加携带肿瘤特异性单克隆抗体的稳定性等问题仍有待进一步完善提高。本研究在前期研究中以海藻酸钠和阳离子瓜尔胶为载体材料，利用操作简便且反应温和的聚电解质复合法制成载表阿霉素纳米微粒（E-ADM-NPs）[3]。本研究将进一步探讨抗血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）单克隆抗体与E-ADM-NPs的交联，并观察表阿霉素单克隆抗体纳米微粒（E-ADM-Ab-NPs）的抗体活性、体外释药及对人肝癌细胞株的体外杀伤效应，为荷瘤动物体内实验研究提供可靠的依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

盐酸表阿霉素（法玛西亚公司，批号56390-09-1）；海藻酸钠（温州东升试剂厂，批号9005-38-3）；阳离子瓜尔胶（美国Economy公司，批号65497-29-2）；抗VEGFR2单克隆抗体（美国Biodesign公司，批号A00355）；碳化二亚胺（EDC）（美国Pierce公司，批号CB4403030）；噻唑蓝（MTT）（Sigma公司，批号050609）；人肝癌Bel 7402细胞株（由中科院上海细胞生物研究所提供）。

1.2 E-ADM-Ab-NPs的制备及抗体活性检测

依据前期研究结果[3]，利用聚电解质复合法制备E-ADM-NPs和未载药NPs。称取E-ADM-NPs和未载药NPs各10 mg，分别与2 mg 抗VEGFR2单抗溶于pH值7.4的磷酸盐缓冲液（PBS）中，缓慢加入5 mg EDC，4℃条件下搅拌2 h后静置过夜。将所得溶液离心后用蒸馏水洗涤3遍，冷冻干燥即可制得E-ADM-Ab-NPs和未载药Ab-NPs。利用动态光散射粒径分析仪测定E-ADM-Ab-NPs的粒径分布，扫描电镜下观察其形态。参考文献[4]利用酶联免疫测定法（ELISA）对E-ADM-Ab-NPs中抗VEGFR2单抗的活性进行检测，以450 nm波长处的吸光度值（OD450）计算抗体活性保存率，抗体活性保存率=（E-ADM-Ab-NPs OD450/抗VEGFR2单抗OD450） ×100%。

1.3 E-ADM-Ab-NPs的体外释药试验

称取E-ADM-Ab-NPs粉末20 mg装入透析袋内封严，置于装有100 mL PBS（pH值7.4）的锥形瓶中，在（37.0±0.5）℃的水平恒温振荡器内进行动态透析（频率为60 r/min）。分别于0.5、1、4、8、16、24、48、96、144、192、240 h后吸取15 mL PBS作为样品，同时补充相同体积的新鲜PBS。测定样品在477 nm波长处的吸光度值，依据标准曲线方程计算不同时间点E-ADM的释放量，绘制E-ADM-Ab-NPs体外释药曲线。

1.4 E-ADM-Ab-NPs的体外抑瘤试验

取对数生长期的人肝癌Bel 7402细胞悬液（1×105个/mL）接种于96孔细胞培养板，每孔90 μL，37℃、5%CO2中培养24 h后随机分为4组：两个实验组分别加入10 μL不同浓度的E-ADM-Ab-NPs和E-ADM，两个对照组则分别加入10 μL Ab-NPs和培养液。分别继续培养1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 d后，每孔加入10 μL MTT液（5 mg/mL）培养4 h，吸弃上清液，每孔加入100 μL二甲基亚砜，振摇15 min后用酶标仪测定490 nm波长处的吸光度值（OD490），计算各孔的细胞生长抑制率。细胞生长抑制率=（对照孔OD490-实验孔OD490）/对照孔OD490×100%。

1.5 半数抑制率浓度值（IC50）的计算

IC50是指使细胞生长抑制50%时药物的浓度，采用Bliss法[5]计算。

1.6 统计学处理

结果以均数±标准差（x±s）表示，所得数据采用SPSS 11.0 统计软件进行处理，组间细胞生长抑制率利用t检验进行比较。以P < 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 E-ADM-Ab-NPs的粒径及抗体活性

扫描电镜观察可见E-ADM-Ab-NPs大部分呈规则的球形，表明较光滑，分散性良好。动态光散射粒径分析仪测得E-ADM-Ab-NPs的平均粒径为（190±21） nm。ELISA法检测表明，不同稀释倍数的E-ADM-Ab-NPs具有不同的抗体活性保存率，与同浓度游离抗VEGFR2单抗的活性相比，交联物的抗体活性保存率达85%以上。

2.2 E-ADM-Ab-NPs的体外释药曲线

在体外条件下，E-ADM-Ab-NPs的释药曲线主要分为突释和缓释两个阶段（图1）。在前24 h内存在药物突释现象，突释药量约占总药量的42.16%，随后药物呈持续缓慢释放，240 h后释放趋于平衡，累积释药量可达93.46%。

图1 E-ADM-Ab-NPs的体外释药曲线，分突释和缓释两个阶段

2.3 E-ADM-Ab-NPs及E-ADM的时间依赖性杀伤效应

依据不同时间点E-ADM-Ab-NPs和E-ADM对人肝癌Bel 7402细胞的IC50值，绘制时间依赖性杀伤效应曲线（图2）。结果表明，E-ADM-Ab-NPs的时间依赖性杀伤效应在1～10 d呈持续增强趋势，而E-ADM的时间依赖性杀伤效应主要体现在1～6 d，之后则处于一平台期。E-ADM-Ab-NPs在1～6 d各时间点的IC50值均稍高于E-ADM，而6 d后的IC50值则低于E-ADM。

E-ADM-Ab-NPs的杀伤效应在1～10 d持续增强，E-ADM的杀伤效应则主要体现在1～6 d

图2 E-ADM-Ab-NPs和E-ADM对人肝癌细胞的时间依赖性杀伤效应曲线图

2.4 E-ADM-Ab-NPs及E-ADM的剂量依赖性杀伤效应

不同浓度的E-ADM-Ab-NPs和E-ADM对人肝癌Bel 7402细胞的生长抑制率见表1。结果表明，两者对人肝癌Bel 7402细胞的体外杀伤效应均呈剂量依赖性，即药物浓度越高，对肝癌细胞的杀伤效应越强。体外试验中E-ADM-Ab-NPs和E-ADM的最大细胞生长抑制率分别为（97.1±3.8）%和（95.7±4.1）%，而两者在各浓度点的杀伤效应差异无统计学意义（P > 0.05）。

3 讨论

表阿霉素是常用的蒽环类抗肿瘤药物，可用于肝癌、胰腺癌、结直肠癌等恶性肿瘤的辅助化疗，但该药具有的心脏毒性、骨髓抑制等毒副作用，在一定程度上限制了其在临床上的应用[6]。药物靶向治疗是一种新型的化疗方法，在提高化疗药物疗效、降低毒副作用方面具有广阔的前景，而载药纳米微粒及单克隆抗体则是近年来相关研究的热点。聚电解质复合法通过阴阳离子聚合物之间的静电作用制备纳米微粒，具有条件温和、简便快捷、粒径纳米级可控等优点，本研究在前期研究中选用可生物降解的海藻酸钠和阳离子瓜尔胶为载体材料，利用该法制备E-ADM-NPs。

本研究以EDC为交联剂，将抗VEGFR2单克隆抗体与海藻酸钠分子链上富含的羧基相交联，制得形态规则、分散良好的E-ADM-Ab-NPs。E-ADM-NPs中抗体活性保存率达85%以上，表明在交联物制备过程中抗VEGFR2单抗活性无明显丧失。E-ADM-NPs的体外释药初期存在突释现象，主要由吸附于纳米微粒表层的药物脱落造成，随后海藻酸钠和阳离子瓜尔胶构成的聚合物膜逐步溶蚀、降解[7]，E-ADM借助浓度梯度透膜向外扩散，形成E-ADM-NPs的缓释阶段。E-ADM-NPs在体外介质中可持续释放10 d，累积释药量达93.46%，表明其具有良好的缓释性能。

E-ADM-NPs和E-ADM对人肝癌Bel 7402细胞的体外杀伤效应均呈时间和剂量依赖性。E-ADM的时间依赖性杀伤效应主要在1～6 d，这期间E-ADM-NPs的累积释药量仅为63.32%，故其测得的IC50值稍高于E-ADM，6 d之后随着药物的不断释放，其IC50值逐渐低于E-ADM。研究结果表明，E-ADM-NPs作为一种药物缓释制剂，其时间依赖性杀伤效应在1～10 d呈持续性增强，可显著延长E-ADM的有效作用时间。E-ADM-NPs对人肝癌Bel 7402细胞的生长抑制率均高于同浓度的E-ADM，但两者之间的差异无统计学意义，表明交联物的制备过程并未影响E-ADM的细胞毒性。

VEGFR2主要分布于肿瘤组织，抗VEGFR2单抗能与VEGFR2上的抗原特异性结合，从而抑制肿瘤血管的生成，同时将化疗药物携带至肿瘤组织中，发挥免疫靶向治疗作用[8]。本研究制得的E-ADM-NPs具备良好的缓释性能，在不影响抗VEGFR2单抗活性和E-ADM细胞毒性的同时，能使肿瘤组织较长时间处于有效的药物浓度中，从而为E-ADM-NPs在动物模型体内的靶向抗肝癌作用研究提供了可靠的依据。

[参考文献]

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纳米微粒范文第5篇

关键词：磁性纳米颗粒；细胞相容性；实验

中图分类号：Q6-3 文献标志码：A 文章编号：1008-2409（2016）03-0026-04

磁性纳米颗粒（magnetic nanometer microspheres，MNMs）作为磁控纳米载药系统的载体，载药后具有缓释药物、延长药物作用时间，使药物具有靶向性，使药物能浓集于靶器官而降低用药量，避免或减轻毒副作用等优点。磁性纳米颗粒已成为周内外物理材料科学与生物医学技术的前沿研究热点。但目前用于载药的磁性纳米微球种类不多，制备工艺复杂，用于与载体结合的药物种类的研究不多，且仅用于实验研究，使用范围极其有限。F3O4磁性纳米粒子由于其优良的磁性和易加工性，特别是超顺磁性，在生物、医疗等各个方面都得到了广泛应用，本实验研究用简便的方法制备Fe304磁性纳米微粒，研究其生物相容性，为其下一步的载药及临床应用打下实验基础。

1材料与方法

1.1药品与试剂

F3O4/石墨烯磁性纳米颗粒（由桂林理工大学材料科学与工程学院教育部重点实验室制备）；MTT液（购自Sigma公司）；二甲基亚砜（DMSO）、RPMI-1640及DMEM培养基均购自GBICO公司；小牛血清（FBs）、胰蛋白酶（Hyclon公司）；其他常用试剂均购自Sigma公司。

1.2细胞株

人鼻咽癌CNE-2细胞株（桂林医学院生物技术学院中心实验室保存）。人滑膜细胞（桂林医学院附属医院骨二科提供）

1.3仪器

CO2培养箱（美国Thermo Fisher），倒置显微镜（Axiover-40，德国蔡司公司），SW-CJ-IF型超净工作台（苏州安泰空气技术有限公司）；Coming Costar细胞瓶及培养板（美国康宁），其他细胞培养常用仪器均为国产。

1.4方法

1.4.1磁性纳米四氧化三铁核心的制备 参照文献利用共沉淀方法制备F3O4：按摩尔比为1：2准确称取FeO和F3O4，总质量为3 g，移入圆底烧瓶中，溶解于无氧水中并通人氮气，然后向其中滴加1 mol/L氨水，体系中不断有黑色沉淀物生成。反应结束后体系pH值为13，用无氧水洗涤沉淀物3次，直至pH值为7～8，制得的F3O4冷冻干燥，备用。

将镁条在干冰中点燃，即获得石墨烯粗品。将获得的石墨烯粗品使用稀盐酸溶解后，充分除去未反应的镁，随后使用去离子水清洗直至呈中性，超声分散30 min。静置3 d后，取上清液保存，即得石墨烯溶液。

将50 ml环己烷、10 ml Triton X-100以及8 ml正己醇混合均匀，加入600μl水以及400μl上述石墨烯水溶液及四氧化三铁，搅拌300 min形成油包水的微乳液。随后在搅拌下加入500μl正硅酸乙酯（TEOS），反应24 h。在8 000 rpm离心5 min分离，弃去上清液，下层产物分别用乙醇和水洗3次，60℃真空干燥，即获的Fe3O4/石墨烯/SiO2纳米颗粒。置透射电子显微镜下观察颗粒直径及分散状况。

1.4.2细胞实验 按常规方法复苏冻存的人鼻咽癌细胞CNE-2。收集对数生长期细胞，调整细胞浓度为1×105个/ml，铺于96孔培养板中，每孔加入200μl细胞培养液，共5组，每组设10个复孔，空白孔用Hanks液或PBS液补充。在5%CO2，37℃下培养24 h，至细胞单层达孔底80%，小心去除培养液，向每组孔中分别加磁性纳米微球溶液10μl，培养液190μl。对照组只加入200μlDMEM培养液，在5%CO2，37℃继续培养，培养期间定期用倒置显微镜观察细胞形态变化。72 h后弃去培养液，再每孔加入20μl MTT溶液（5mg/ml，即0.5%MTY），继续培养4 h。终止培养，吸去孔内MTT液。每孔加入150μl二甲基亚砜DMSO，轻轻振荡几次，使结晶物充分溶解。在酶联免疫检测仪570 nm处测量各孔的吸光度值。实验设复孔，重复1次。

人滑膜细胞培养及实验方法与人鼻咽癌细胞CNE-2相同。

2结果

2.1形态学观察

培养24 h后，在倒置显微镜下观察两种细胞：CNE2细胞中，对照组及磁性纳米微球组细胞生长良好，细胞间排列紧密，无漂浮细胞。见图1。培养48 h后。在倒置显微镜下观察，对照组及磁性纳米微球组细胞均生长正常，细胞间排列紧密，无漂浮细胞。见图2。人滑膜细胞中情况与CNE2细胞相似。见图3。

2.2 MTT法检测

检测结果见表1，表2。

从MTT检测结果来看，设置的磁性纳米颗粒组，与空白对照组数据相近，数值无明显差异。进行统计学分析，说明在培养系统中加入Fe3O4/石墨烯纳米颗粒，对两种细胞的生长没有明显的影响，说明Fe3O4/石墨烯纳米颗粒与两种细胞均具有较好的生物相容性。

3讨论

随着新型药剂学的逐步成熟，药物制剂在理论、工艺及研究等方面进入了一个全新的阶段，缓控释制剂和靶向制剂已经成为研究的热点。Fe3O4磁性纳米微粒以其小尺寸效应、良好的靶向性、生物降解性和功能基团等优点，成为一类非常重要的无机磁材料，由于其突出的磁响应性和超顺磁性在诸多领域显示出了强大的应用价值。用Fe3O4荷载药物可以弥补传统给药系统的缺陷（药物无法到达特定病变位置、无法在某个局部形成较高浓度而不产生毒副作用），也可为药物缓释的发展提供支持。目前用于合成磁性纳米微粒的方法较多，如中和沉淀法、化学共沉淀法、溶胶一凝胶法、微乳液法和水热法等。

磁性纳米颗粒在细胞磁性分离、靶向载药、肿瘤磁热疗等方面得到应用，临床上已经成功的使用铁氧化物作为磁共振成像（MRI）对比剂，但是由于制备单分散磁性纳米颗粒上的困难以及缺乏对其表面功能化的强有力的化学支持，磁性纳米颗粒仍然不能像金纳米颗粒和量子点那样被广泛地使用。因此，这方面的研究还处于初级阶段，但是有着广阔的应用前景。近年来，多种体外细胞培养体系已成为研究的有力工具，用培养细胞进行体外实验分析已发展为重要实验方法。磁性纳米颗粒作为载体逐渐成为国内外导向药物领域的热门课题，使其有可能成为最为有效的靶向化疗方法而用于临床，这些磁性颗粒不仅可应用于携带药物，还可以用来作为单克隆抗体、多肽、激素、基因等物质的载体。在基础研究和临床实践中，将发挥更为重要的作用。

纳米微粒范文第6篇

关键字：纳米 特性

1963年，Uyeda 及其合作者发展了气体蒸发法制备纳米粒子，并对金属纳米微粒的形貌和晶体结构进行了电镀和电子衍射研究，使科学界对纳米技术的概念有了多方面的认识。1974年，Taniguchi 最早使用纳米科技（Nanotechnology）一词描述精细机械加工。1984 年，德国科学家 Gleiter 等人首次采用惰性气体凝聚法制备了具有清洁表面的纳米粒子，然后在真空室中原位加压成纳米固体，并提出纳米材料界面结构模型。到1989年， 纳米固体研究的种类已从由晶态微粒制成的纳米晶体材料（纳米导体、纳米绝缘 体、纳米半导体）发展到纳米非晶体材料，并成功地制造出一些性能异常的复合 纳米固体材料。1990 年7月，在美国巴尔地摩召开的首届国际纳米科学技术会 议（NST）上，正式把纳米材料科学做为材料科学学科的一个新的分支。从此，一个将微观基础理论研究与当代高科技紧密结合起来的新型学科――纳米材料 学正式诞生，并一跃进入当今材料科学的前沿领域。

纳米材料的组成及其分类

1、按照维数，纳米材料的结构单元可以分为三类

（1）零维指在空间有三维处于纳米尺度。如原子团簇、纳米微粒、量子点或人造原子等。原子团簇，是指几个至几百个原子的聚集体，粒径小于 1nm。它可以是由一元或多元原子以化学键结合起来的，也可以是由原子团簇与其它分子以 配位化学键构成的原子簇化合物，如 Fen,AgnSm 和 C60,C70 等。纳米颗粒，尺寸在1-100nm 之间，日本名古屋大学的上田良二先生给纳米微粒下的定义是用电子显微镜能看到的微粒。量子点或人造原子，是由一定数量的实际原子组成德聚集体，它们的尺寸小于 100nm。人造原子具有与单个原子相似的离散能及，电荷也是不连续的，电子以轨道的方式运动。不同的是电子间的交互作用要复杂得多，人造原子中电子是处于抛物线型的势阱中，由于库仑排斥作用，部分电子处于势阱上部，弱的结合使它们具有自由电子的特征。

（2）一维指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒和纳米管等；

（3）两维指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。目前，纳米材料的研究除涉及上述纳米材料的三类范围外，还涉及到无实体的纳 米空间材料，如纳米管、微孔和介孔材料，有序纳米结构及自组装体系等。纳米材料按照不同的组成和标准可以有不同的分类。

纳米材料按照组成可分为无机纳米材料、有机纳米材料、无机复合纳米材料、有机/无机复合纳米材料和生物纳米材料等。

纳米材料按照成键形式可以分为金属纳米材料、离子半导体纳米材料、半导体纳米材料以及陶瓷纳米材料等。

纳米材料按照物理性质可以分为半导体纳米材料、磁性纳米材料、导体纳米材料和超硬纳米材料等。按照物理效应可以分为压电纳米材料、热电纳米材料、铁电纳米材料、激光纳米材料、电光纳米材料、声光纳米材料和非线性纳米材料等。

纳米材料按照用途可分为光学纳米材料、感光纳米材料、光/电纳米材料等。

2、纳米材料的性质

纳米材料具有大的比表面积、表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等将导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同与常规粒子，另外，粒子集合体的形态（离散态、链状、网络状、聚合状）也迥然不同，这将导致粒子最终物理性能变化多端。

2.1磁力学性质

纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规粗晶粒材料所不具有的磁特性，纳米微粒的磁特性主要有如下几点:

（l）超顺磁性在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态，不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的。

（2）矫顽力纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力 。

（3）磁化率纳米微粒的磁性和它所含的总电子数的奇偶性密切相关。每个微粒的电子可以看成一个体系，电子数的宇称可为奇或偶。

2.2光学性能

纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量相差不多。与此同时，大的比表面使处于表面态的原子，电子与处于内部的原子、电子的行为有很大的区别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特征有很大的影响。甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具有的新的光学特征。如宽频带强吸收、蓝移和红移现象、量子限域效应、纳米微粉的发光等。如纳米ZnO中量子限域引起载流空间局域化及通过特殊表面处理后，其发射光谱结构及发射强度会改善且产生紫外激光发射。

2.3 表面活性及敏感特性

随纳米微粒粒径减小，比表面积增大，表面原子数增多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键等，这使得纳米微粒具有高的表面活性，同时还会提高反应的选择性。由于纳米微粒具有大的比表面积，高的表面活性，以及表面与气氛气体相互作用强等原因，纳米微粒对周围环境十分敏感，如光、温气氛、湿度等，可用于传感器。

2.4 光催化性能

光催化是纳米半导体的独特性能之一。当半导体氧化物纳米粒子受到大于禁 带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子-空穴对，电子 具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的 OH-反应生 成氧化性很高OH・自由基，活泼的自由基可以把许多难降解的有机物氧化为二氧化碳和水。目前广泛研究的半导体光催化剂大都属于宽带的 n 型半导体氧化物。

2.5 微波吸收特征

纳米微粒范文第7篇

关键词：纳米材料；奇异物性；纳米颗粒

中图分类号：O59 文献标识码：A

纳米材料是指在纳米量级(1~100nm)内调控物质结构制成的具有特异性能的新材料。纳米材料具有尺寸小、表面积大、表面能高、表面原子比例大的四大特点，并且，具有小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应的四大效应。纳米材料特性主要取决于制备方法，当材料颗粒的尺寸进入微米量级（1～100nm）时，由于其尺寸小而表现出一些奇特效应和奇特的物理特性。

一、纳米颗粒基本效应

1.表面与界面效应

纳米微粒尺寸小，表面大，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面急剧变大，引起表面原子数迅速增加，缺少近邻配位的表面原子，极不稳定，很容易与其他原子结合，表现出很高的活性。

2.小尺寸效应

随着颗粒尺寸变小，周期性的边界条件将被破坏，在一定条件下会引起颗粒性质的质变,声、光、电磁、热力学等特性均会出现新的尺寸效应。由于颗粒尺寸所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。例如：光吸收显著增加，所有金属失去光泽，变为黑色。

3.量子尺寸效应和宏观量子隧道效应

对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，光谱线会产生向短波长方向的移动。电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础。

二、奇异物性

上述四个效应是纳米微粒与纳米团体的基本特性，从而导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于正常粒子，出现一些“反常现象”。这就使得它具有许多奇异物性。因而具有广阔的应用前景。

1.奇异的热学性质

(1)熔点降低

由于颗粒小，纳米微粒表面能高、比表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大以及纳米微粒体积远小于大块材料，因此纳米粒子熔化时所增加的内能小得多。这就使得纳米微粒熔点急剧下降。

(2)烧结温度降低（陶瓷材料或难熔金属）

在低于熔点下进行加热烧结,使粉末互相结合成块，使密度接近材料的理论密度的最低加热温度称为烧结温度。

纳米微粒尺寸小，表面能高，在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力，有利于界面中的孔洞收缩，因此，在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的，即烧结温度降低，烧结速度加快。

2.特殊的光学性能

光的发射与吸收与原子的状态有关,纳米颗粒大的比表面使处于表面态的原子、电子与处于颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性。

(1)宽频带强吸收

大块金属具有不同颜色的光泽，这表明它们对可见光范围．各种颜色(波长)的反射和吸收能力不同。当尺寸减小到纳米级时各种金属纳米微粒几乎都呈黑色，它们对可见光的反射率极低，例如铂金纳米粒子的反射率为1%，金纳米粒子的反射率小于10%。这种对可见光低反射率，强吸收率导致粒子变黑。

(2)蓝移现象

与大块材料相比，纳米微粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象，即吸收带移向短波方向。例如，纳米SiC颗粒和大块SiC固体的峰值红外吸收频率分且是814cm-1和794cm-1。由不同粒径的Si纳米微粒吸收光谱看出，随着微粒尺寸的变小而有明显的蓝移。

(3)新的发光光谱

硅是具有良好半导体持性的材料．是微电子的核心材料之一,可美中不足的是硅材料不是好的发光材料．将稀土发光材料加入到纳米氧化物当中，可提高其的发光效率，制得新型的荧光材料。

3.特殊的电学性能

传统的金属是良导体，但纳米金属颗粒却强烈地趋向电中性，如5～15nm纳米铜就不导电了，且电阻随着粒径减小而增大。而原本绝缘的SiO2在20nm时开始导电。

4.特殊的力学性质

(1)陶瓷材料的良好韧性

因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力的作用下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。

(2)纳米材料的强度、硬度和塑性

纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。金属-陶瓷的复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。纳米材料的代表之一：碳纳米管，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，是纳米技术研究的热点，它将是未来制造业的首选材料。

5.特殊的磁学性质

(1)磁性材料

所谓磁性材料是指具有可利用的磁学性质的材料。

任何物质在磁场作用下都会处于磁化状态，但各物质的磁化强度却有很大的不同。

(2)纳米材料的特殊磁学性质

纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规粗晶材料不具备的磁特性。纳米微粒的主要磁特性表现在它具有超顺磁性或高的矫顽力上。

A矫顽力提高

矫顽力的大小反映了铁磁物质保留剩磁的能力。

10～25nm的铁磁性金属颗粒的矫顽力比相同的常规材料大1000倍.。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已制成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。

B.铁磁性到超顺磁性转变

纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态。

特点：在磁场中极易磁化，但当外加磁场消失时其磁性消失。

原因：由于磁性颗粒尺寸减小到一定值时，各向异性能与热运动能可相比拟．磁化颗粒就不再固定存一个易磁化方向，易磁化方问作无规则的变化。

三、纳米材料的制备技术

制备技术是纳米科技的关键。影响纳米材料的微观结构和宏观性能。通过不同的制备技术可以得到纳米颗粒材料、纳米膜材料、纳米固体材料等等。

很久以前,我国人们用石蜡做成蜡烛，用光滑的陶瓷在蜡烛火焰的上方收集烟雾，经冷凝后变成很细的碳粉，实际上就是纳米粉体。在科学技术高度发展的今天．人工制备纳米材料的方法得到了很大的发展。通常采用两个不同的途径得到纳米材料：

纳米材料需要制备成各种形式以满足各种应用的需要，纳米固体(块体、膜)是重要的形式。它的制备方法是近几年逐渐发展起来的。

由于纳米陶瓷呈现出许多优异的持性，因此引起人们的关注。目前，材料科学工作者正在摸索制备具有高致密度的纳米陶瓷的工艺。

参考文献

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[2]Rosse tti R.E llison J.L G ibson J.M.et a.l .J.Chem.Phys.1984，80(9)：4464.

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[4]Stoner E C，Wohlfarth E P.A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys [J].Proc.Phys.Soc，1948，240：599-605

纳米微粒范文第8篇

纳米技术是在0.1～100nm尺寸空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性的科学技术。纳米微粒是指尺寸介于1～100nm之间的金属或半导体的细小微粒。纳米微粒所具有的特殊结构层次赋予了它许多特殊的性质和功能，如表面效应，小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。这一系列新颖的物理化学特性使它在众多领域，特别 是光、电、磁、催化等方面有着重大的应用价值。

纳米材料是纳米科技的一个分支，它是纳米科技的一个分支，它是纳米技术发展的基础。科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制，以制备符合各种预期功能的纳米材料。纳米材料的制备方法有很多，制备纳米材料中最基本的原则有二：一是将大块固体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。

二、纳米材料制备方法简述

（一） 传统的物理方法

1.粉碎法

粉碎法制备纳米材料属于物理方法，主要包括低温粉碎法，超声粉碎法，爆炸法，机械球磨法等，这些方法操作简单成本低，但产品纯度不高，颗粒分布不均匀，形状难以控制。

2.凝聚法

凝聚法制备纳米材料也是属于一种物理方法，主要包括真空蒸发凝聚和等离子体蒸发凝聚

（二）传统的化学法

1.气相沉积法

该法是利用挥发性金属化合物蒸气的化学反应来合成所需物质的方法，它的优点主要在于：①金属化合物原料具有挥发性，容易提纯，而且生成粉料不需进行粉碎，因而生成物纯度高；②生成颗粒的分散性好；③控制反应条件可以得到颗粒直径分布范围较窄的超微细粉；④容易控制气氛；⑤特别适合制备具有某些特别用途的碳、氮、硼化合物超细微粉。

2.化学沉淀法

沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、直接沉淀法等，这些方法都是利用生成沉淀的液相反应来制取。

3.胶体化学法

该法首先采用离子交换法、化学絮凝法、溶胶法制得透明的阳性金属氧化物的水溶胶，以阴离子表面活性剂进行处理，然后用有机溶剂冲洗制得有机溶胶，经脱水和减压蒸馏在低于所有表面活性剂热分解温度的条件下制得无定型球形纳米颗粒。

（三）纳米材料制备的新进展

目前，纳米材料制备新方法、新工艺不断涌现，发展方向是能使产物颗粒粒径更小，且大小均匀、形貌均匀、粒径和形貌均匀可调控、性质稳定且成本降低，并可推向产业化。

1.模板法

模板法所选用的模板可以是固体基质，单层或多层膜，有机分子或生物分子等。根据模板限域能力的不同，可以把各种模板分为硬模板和软模板。硬模板主要包括以碳纳米管、多孔Al2O3等为模板制备纳米线的技术，可以有效的控制直径、长度和长径比，软模板法是近几年发展起来的技术，主要包括高分子模板，液相反应体系中的表面活性剂为模板以及其他液相控制合成技术。与硬模板技术相比，它有时尚不能严格控制产物几何形貌，但操作简单，成本较低。

2.水热/溶剂热合成技术

水热合成技术是指在密封反应釜（高压釜）中，以水作为溶媒，通过对反应体系加热至临界温度（或接近临界温度），以高压的环境下进行无机合成与材料制备的一种有效的方法，但是一些对水敏感的化合物如氮化物、磷化物等则不能用水热合成的方法制备，因此以有机溶剂代替水的溶剂热合成技术发展起来，大大的扩大了水热法的应用范围，是水热法的发展。

3.溶胶-凝胶法

该法作为低温或温和条件下合成化合物已广泛应用于制备纳米微粒，其过程是首先将原料分散在溶剂中，形成溶液，然后经水解反应成为溶胶，进而生成具有一定结构的凝胶而固化，最后干燥或低温处理制得纳米微粒。

（四） 纳米材料性能表征

随着科学技术的发展，大型精密仪器的不断涌现，纳米材料的性能的表征手段越来越多。

1.纳米材料的粒度分析

纳米材料的粒度主要可以采用电镜观察粒度分析和激光粒度分析法（激光衍射光谱粒度分析法、激光光散射粒度分析法、激光相关光谱粒度分析法等）。

2.纳米材料的形貌分析

纳米材料的形貌可以用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描探针显微镜（扫描隧道显微镜等）等方法进行表征。

3.纳米材料的成分分析

纳米材料的成分分析可以用体相成分分析法（原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱、X射线荧光光谱）、表面与微区成分分析方法（电子能谱分析方法、电镜能谱分析方法、电子探针分析方法）等。

4.纳米材料的结构分析

纳米材料的结构可以用X射线衍射物相结构分析、激光拉曼物相分析等常量结构分析法，也可用电子衍射微区结构分析法进行分析。

5.纳米材料的表面与界面分析

纳米材料的表面与界面可用X射线光电子能谱、俄歇电子能谱等手段进行分析。

三、结语

纳米微粒范文第9篇

摘要：纳米粒子作为添加剂在油中表现出特殊而优异的摩擦学性能，具有很大的应用前景，是目前和今后油研究工作中最活跃的领域之一。文章主要介绍了纳米粒子作为油添加剂在国内外的研究现状和发展趋势，讨论了纳米粒子作添加剂的抗磨减摩机理，并对未来纳米添加剂的发展进行展望，提出建议。

关键词：纳米粒子；油添加剂；摩擦学；应用

中图分类号：TE624.82 文献标识码：A

0 引言

近年来，在开发具有优异抗磨、减摩和极压性能添加剂的过程中，国内外的研究者发现纳米粒子由于量子尺寸效应和表面效应，能够表现出特殊的高承载能力性能，具有传统固体剂(如聚四氟乙烯、WoS2和石墨粉体)所无法比拟的优越性[1-2]。在油中加入纳米添加剂可显著提高其性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品质量，特别适用于苛刻条件下的场合[3-6]。

与纳米颗粒制备技术相比，纳米添加剂作为材料在油中的应用研究，仍显得进展缓慢。另外，关于纳米材料与传统油添加剂的配伍性以及协同作用的研究也鲜有报道，从而限制了其推广应用。

为了推动纳米添加剂在油中的应用研究，为开发高档油产品提供技术支持，作者对纳米添加剂在国内外的研究现状进行了调研，主要包括纳米添加剂的分类、作用机理、国内外应用现状和最新发展趋势等，并对今后的研究方向提出了建议。

1 纳米添加剂的分类及其摩擦学性能

1.1 纳米金属粉

超细金属粉以适当方式分散于各种油中可形成一种稳定的悬浮液，这种油每升中含有数百万个超细金属粉末颗粒，它们在摩擦过程中可以与固体表面相结合，形成光滑的保护层，同时填塞微划痕，从而大幅度降低摩擦和磨损，尤其在重载、低速和高温振动条件下作用更为显著。目前应用较多的金属纳米粉包括铜、锡、银粉末等，这些金属纳米粉有着与传统添加剂不同的减摩抗磨机理[7]。

于立岩等人[8]将平均粒径为50 nm的铜纳米粒子加入到普通机油中进行抗磨减摩实验，结果发现：铜纳米粒子表现出良好的抗磨性能，可以明显降低摩擦副的磨损量，如果同时添加铜纳米粒子和分散剂，可以进一步改善油品的抗磨性能；对于摩擦系数，在只添加铜纳米粒子时摩擦系数与基础油相比略有增加。分析其原因可能是由于铜纳米粒子在基础油中分散不均匀，使油品在摩擦副表面的吸附性变差，即油性变差。在同时添加铜纳米粒子和分散剂后，摩擦系数与基础油相比有较大幅度的减小，这是由于分散剂能使铜纳米粒子均匀分散在基础油中，使其在摩擦过程中不易聚集，从而表现出良好的摩擦学性能。试验结果见表1。

表1 不同油的磨痕宽度和摩擦系数比较

周静芳[9]、刘维民等[10]采用DDP（二烷基二硫代磷酸）对铜纳米微粒进行表面修饰，解决了铜纳米微粒在油中的分散问题，合成的铜纳米微粒Cu-DDP粒径约8 nm。Cu-DDP添加剂与添加剂ZDDP相比，具有更优越的抗磨和极压性能。在较低负荷下，由于摩擦表面上沉积的Cu纳米微粒较少，对表面膜性能的影响较小，S、P形成的化学反应膜

(注：基金项目：国家973计划资助项目（2007CB607606）。

作者简介：李久盛（1974-），男，副教授，2002年毕业于上海交通大学，获材料科学博士，主要从事油添加剂的合成、摩擦学机理研究和可生物降解油的开发工作，已在国内外学术期刊公开30余篇。）

起主要作用，Cu-DDP和ZDDP的摩擦学性能接近；在高负荷下，大量的Cu纳米微粒在摩擦表面沉积，并在接触区的高温高压下融熔铺展形成低剪切强度的表面膜，这时直接支撑载荷隔离基体接触的是Cu纳米微粒，由于金属Cu具有较低的剪切强度，因此在高负荷下呈现良好的减摩抗磨性。在中等负荷下Cu纳米微粒可能未能在摩擦表面熔融，同时影响到有机修饰层的成膜性能，因而摩擦学性能不佳。

夏延秋等[11]采用电弧等离子体方法制备了纳米级镍粉，镍粉呈面心立方体结构，氧化后成八面体，近似球形，粒度控制在10~50 nm之间。摩擦学试验结果表明，硬颗粒镍粉的加入，其作用机理与软金属铜不尽相同，同样与传统添加剂的作用机理不一致。低速低载荷下，镍粉可能起一种类似“球轴承”的作用，使摩擦系数和磨损量处于较低值；随载荷增加或速度提高，镍粉被压扁，使摩擦系数上升，压扁的镍粉抑制了金属表面的磨损。1.2 纳米金属氧化物

对于纳米金属，因其具有很高的比表面积，当温度升高时，在空气中极易发生氧化、团聚，进而在油中沉淀下来，因此研究纳米氧化物作为添加剂这一课题十分活跃。

乌学东等人[12]采用溶胶-凝胶法合成了硬脂酸修饰TiO2纳米粒子（n-TiO2）并研究了其摩擦学性质。试验结果表明，有机基团修饰的TiO2纳米粒子具有优良的抗磨、减摩能力，且减摩性能优于ZDDP。分析其作用机理认为，纳米粒子的小尺寸效应、表面效应等纳米效应引起n-TiO2熔点下降、烧结温度下降[13]。在摩擦过程中，表面局部温度高，纳米TiO2处于熔化、半熔化或烧结状态，形成一层纳米陶瓷薄膜，它的韧性、抗弯强度均大大超出一般的薄膜[14]，而纳米粒子又具有高扩散能力和自扩散能力，因此纳米TiO2粒子极可能在摩擦过程中扩散渗透到金属基体中，并且有可能与金属基体生成Fe2(TiO3)3、TiC等固溶体，从而表现出优异的抗磨减摩性能。

在此基础上，乌学东等提出了作用不再取决于添加剂中的元素是否对基体是化学活性的，而很大程度上决定于它们是否与基体组分能形成扩散层或渗透层和固溶体。这对以后的添加剂开发工作很有启发，特别是在合理的分子设计上，S、P、Cl等活性元素已不再是必要条件，这也给解决S、P、Cl所带来的环境问题提供了新的希望。

张会臣等[15]研究了ZnO纳米微粒作为油添加剂的摩擦学特性。结果表明，在油中同时加入ZnO纳米微粒和分散剂山梨醇硬脂酸酯可显著改善油品的抗磨减摩性能。其作用机理是，分散剂吸附在ZnO纳米微粒团簇表面，然后共同吸附在摩擦副表面，在剪切力的作用下，ZnO纳米微粒团簇分割成更小的单元，当载荷继续增大时，ZnO纳米微粒处于熔化或半熔化状态，从而起到降低磨损，减小摩擦的作用，其作用机理示意如图1所示。

图1 氧化锌纳米微粒作为油添加剂的抗磨减摩机理示意

黄伟九等[16]制备了粒径在20~50 nm范围的氧化锆粒子并考察了其摩擦学性能。结果发现，纳米氧化锆的加入能有效地提高基础油的抗磨减摩性能及承载能力，机理是在摩擦表面沉积而形成具有抗磨减摩作用的膜。陈云霞等[17]考察了纳米ZrO2薄膜的摩擦学性能和作用机制，结果发现在较低负荷和滑动速度下，其磨损机制为轻微擦伤；而在相对较高的负荷和滑动速度条件下，磨痕表面呈现塑性变形、严重擦伤和断裂剥落特征。

陈爽等[18]用油酸对PbO纳米微粒进行了表面修饰并考察了其摩擦学行为，试验结果表明，这种纳米微粒能够明显提高基础油的减摩抗磨能力，表面分析结果表明，钢球表面在摩擦过程中形成了一层富含PbO的边界膜，从而使得纳米微粒表现出良好的摩擦学性能。Wenyu Ye等[19]制备了用四氟苯甲酸（FA）修饰的纳米TiO2，将其添加在液体石蜡中表现出优越的抗磨和抗极压性能。

1.3 纳米硫化物

S元素在边界条件下可以与摩擦表面发生反应，生成含硫的无机膜或0.15 μm以上的Fe2O3-FeS化学反应膜，从而起到抗擦伤和抗烧结作用，所以含有这类活性元素的纳米粒子也得到了较多的关注。

陈爽等[20-21]研究了表面修饰PbS纳米微粒在室温下的摩擦学性能。结果表明，其在较低的浓度下即具有良好的摩擦学性能。另外还研究了二烷基二硫代磷酸(DDP)修饰PbS纳米微粒以及未修饰PbS纳米微粒从室温到773 K的摩擦学行为[22]。结果表明，表面修饰的PbS纳米微粒从室温到773 K均具有良好的摩擦学性能；未修饰PbS纳米微粒在773 K时具有和修饰纳米微粒相近的摩擦学性能，而低于此温度时，其摩擦学性能较差。李楠等[23]考察了DDP修饰ZnS纳米微粒的抗磨行为，结果表明其在很小的添加浓度下即可明显提高基础油的抗磨能力，而且使承载能力也有所提高。

有研究发现，在油中加入少量的IF-WS2纳米材料可以极大地改善其摩擦学性能，能够显著延长汽车发动机寿命，降低耗油量[24]。 Rapoport等[25-26]对比了外型为球形或近似于球形并具有嵌套中空结构的IF-WS2和IF-WoS2纳米颗粒的摩擦学性能，结果表明IF-WS2纳米颗粒具有更好的抗磨减摩性能。可以采用“第三体”模型来解释其作用机理，见图2，在摩擦过程中，当油膜的厚度小于纳米IF-WS2的尺寸时，摩擦副间的“第三体”不仅包括油和磨屑，还包括从纳米颗粒剥落下来的层状结构的碎片，这些碎片填充到摩擦表面的“凹坑”中或转化为IF膜，覆盖在基体上，起到了减摩抗磨作用。

图2 IF-WS2纳米颗粒作用机理示意

1.4 纳米硼化物

含硼化合物，尤其是碱金属硼酸盐具有优异的抗磨减摩性能，近年来，随着纳米技术的发展与应用，纳米硼化物作为油添加剂的应用也得到了关注[27-30]。

胡泽善等[31]采用二氧化碳超临界干燥技术制备了粒径为10~20 nm的硼酸铜颗粒并评价了其摩擦学性能。结果表明：纳米硼酸铜使基础油摩擦系数略有增大，同时提高了其抗磨及承载能力。分析其作用机理，首先是纳米硼酸铜颗粒沉积在摩擦表面，沉积物在摩擦剪切及极压作用下发生化学反应，生成B2O3及FeB等产物，正是这些沉积物及摩擦化学产物使油的承载能力及抗磨性能得以提高，并使其剪切应力增大。

1.5 其他类型纳米添加剂

稀土元素具有4f电子特征，其化合物具有许多特殊性能。随着纳米技术的发展，许多研究者纷纷将目光投向纳米稀土三氟化物在油中的应用研究上。连亚峰等[32]对纳米稀土三氟化物的作用机理及其变化规律进行了较深入的研究。张泽抚等[33]采用微乳液法制备含氮有机物修饰的纳米LaF3，摩擦学试验表明，纳米LaF3在液体石蜡中的承载能力略低于ZDDP，抗磨性能优于ZDDP。表面分析证明，表面修饰纳米LaF3经摩擦发生了化学反应，在表面生成了含C、N有机物的物理吸附膜，含氧化镧、氟化亚铁及四氧化三铁等无机物的化学反应膜，从而形成了边界膜。

王治华等[34]、周静芳等[35]用不同的合成方法分别制备了聚苯乙烯/油酸/LaF3复合纳米颗粒和DDP表面修饰LaF3纳米颗粒，证明修饰后的LaF3纳米颗粒具有良好的抗磨性能。

由于比表面积大、表面活性较高和结构缺陷较多等特点，金刚石粉纳米颗粒具有较好的抗磨和减摩性能，在领域显示出良好的应用前景。俄罗斯利用纳米金刚石作为添加剂生产了牌号为N 50A的磨合剂[36]，专门用于内燃机磨合，可使磨合时间缩短50%~90%，同时可提高磨合质量，节约燃料，延长发动机寿命。徐涛等[37]研究表明，含有纳米金刚石颗粒的油可以使摩擦副之间的摩擦系数降低，动力消耗明显减少，摩擦试验后摩擦面的表面硬度提高，摩擦副的磨损下降，且随着载荷的增加，其耐磨效果尤为显著。

2 展望

纳米材料独特的结构使其具有奇特而优异的摩擦学性能，以这些纳米粒子作为添加剂可使油的减摩抗磨性能得到大幅度提高，同时在节约能源和改善尾气排放等方面效果也十分突出，为解决领域中长期未能解决的难题开辟一条了新途径，其应用前景非常广阔。

同时，要促进纳米添加剂的应用，仍有许多工作需要深入研究：

（1）系统研究纳米粒子在基础油中的分散稳定机制，考察其在不同摩擦条件下所表现出的分散、团聚、沉降、粘着、消耗等行为规律，并在此基础上探索改善纳米添加剂分散稳定性的方法，如对纳米粒子进行表面修饰，将纳米粒子与分散剂复配使用等。

（2）开发合理、简单而有效的纳米材料合成技术，优化纳米粒子大规模生产制备工艺，提高纳米添加剂产品稳定性，降低其生产成本。

（3）开展基础研究，研究纳米粒子作为油添加剂的最佳粒度、应用负荷、温度、修饰剂的选择等，考察纳米添加剂与传统添加剂之间的复配规律及作用机理，为加快其推广应用提供理论指导。

（4）加强纳米添加剂在油产品的应用研究，尤其是在高档产品的开发工作中，应鼓励科研人员积极探索，运用纳米添加剂技术解决传统添加剂所难以解决的问题。

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）

RESEARCH STATUS AND DEVELOPMENT TREND OF NANOPARTICLES AS LUBRICATING OIL ADDITIVES

LI Jiu-sheng, ZHANG Li, WANG Hui-dong

(PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060，China)

Abstract:There has been increasing concerns about nanoparticles used as lubricating oil additives because of the special and outstanding tribological properties. In this paper, the research status and development trend of several kinds of nanoparticles as lubricating oil additives in the world are presented respectively, and the action mechanisms of nanoparticles during friction process are discussed. In addition, some suggestions about the future application of nanoparticles in lubricants are put forward.

纳米微粒范文第10篇

关键词 纳米技术 肿瘤 治疗

羧基磷灰石

近年武汉理工大学李世谱教授发现羧基磷灰石的纳米材料可杀死癌细胞，其委托北京医科大学等权威机构进行了细胞生物实验。结果表明，该纳米粒子可杀死人类肺癌、肝癌、食道癌等多种癌细胞；并且认为纳米材料具备杀死癌细胞而不伤害正常细胞的奇特功效，但必须具备2个条件：①纳米粒子具备一定的超微尺度，一般在20～100nm之间；②纳米粒子要呈均匀分布，才具有药效［1］。

磁性材料

德国柏林“沙理特”临床医院已经尝试借助磁性纳米微粒治疗癌症。研究人员将氧化铁纳米微粒注射到瘤体内，然后置于可变的磁场中，在磁场的作用下氧化铁纳米微粒可升温至45～47℃，这种温度下完全可以杀灭肿瘤细胞，而周围的组织中没有氧化铁微粒，所以周围组织不会受到明显的损伤，这样便达到了既消灭肿瘤又保存正常组织的目的。

纳米药物

纳米颗粒具有表面积大、表面反应活性高、活性中心多、吸附能力强等特性。但目前应用的微囊材料生物相容性差。特别是在肝癌的治疗上，目前采用纳米级脂质体-碘油乳剂及聚氰基丙烯酸正丁酯纳米微粒碘油乳剂，用于肝癌栓塞化疗，具有良好的肝靶向性、缓释性及生物可降解性，还具有抗耐药性，临床上用阿霉素纳米微粒-碘油乳剂治疗肝癌效果良好［2］。

另外，纳米粒子作为药物传递与控释的载体，是一种新的药物控释体系。纳米控释系统直径在10～500nm，可以通过人体最小的毛细血管。其控释机理可以是药物通过囊壁沥滤、渗透和扩散，也可以由基质本身的溶蚀而释放。该系统具有缓释性、靶向性、定时性、稳定性等优点，而且可减少药物使用剂量，减轻或避免其不良反应。

陷阱细胞

Tomalia等采用树形聚合物形成的纳米陷阱。此陷阱为超小分子，能够在病毒进入细胞前与病毒结合使病毒失去致病力。Tomalia把能够与病毒结合的硅铝酸位点覆盖在陷阱细胞表面，当病毒与陷阱细胞结合后，就不能再感染人体细胞了。陷阱细胞能够繁殖，生成不同的后代，体积较大的后代能够携带更多的药物，而且体积越大效果越好。目前体外实验证明，纳米陷阱能够在流感病毒感染细胞前就捕获它们。人们期待采用同样的方法捕获艾滋病病毒等更复杂的病毒。该细胞是由外壳、内腔和核3部分组成的；其内腔装载化疗药物，可直接送达肿瘤部位对肿瘤进行局部治疗［3］。

纳米“智能炸弹”

为了在形成致命性的肿瘤之前早期发现并杀灭癌细胞，美国密歇根大学的Baker博士正在设计一种纳米“智能炸弹”，此“智能炸弹”直径仅有20nm左右，可以识别出癌细胞的化学特征，能够进入并摧毁单个癌细胞。

纳米生物导弹

利用磁性纳米微粒表面包覆制造定向医疗药物已经成为目前医药学研究的一个热点。人们在磁性纳米微粒表面涂敷高分子层，再与特殊蛋白及药物结合，注入生物体后，此药物载体在外界磁场的作用下，通过磁性导航，到达靶器官或靶部位，此载体如携带抗体、受体和核酸等，通过抗原-抗体和受体配体特异性结合，便形成了“生物导弹”［4］，可定向治疗癌细胞。

纳米机器人

纳米机器人也称分子机器人，它是纳米机械装置与生物系统的有机结合，是纳米技术中最具有诱惑力的产品。纳米机器人凭借其特有的构造与性质在许多领域都替代了传统意义上的药物。如将纳米机器人注入血管中，它可以清除血栓和脂肪沉积物；在基因工程领域，它可以从病变基因中去除有害的DNA并把正常的DNA安装在基因中，使引起癌症的DNA发生逆转；纳米机器人还可以直接杀灭癌细胞。

纳米激光

该技术是新近研究成功的，主要应用于肿瘤的诊断与治疗。

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