环境中纳米材料的分离与分析方法

随着纳米科技的发展和纳米材料的广泛应用,进入环境中的纳米材料必将随之增加。由于纳米材料可能对生态环境和人体健康带来潜在的危害,了解环境中纳米材料的浓度水平和行为有助于正确认识和评价纳米材料的环境风险,并做出相应的防治对策。然而,纳米材料所具有的诸多特殊性质直接影响它们的环境行为和生态毒性,因此,环境中纳米材料的分析不仅包括浓度的定量测定,还包括对其组成、粒径和表面电荷等性质的表征,是一项具有挑战性的工作。本文综述了近年来关于环境纳米材料分离、表征及检测的相关手段和方法,重点包括场流分离、色谱分离和电泳分离在纳米材料分离以及显微和谱学技术在纳米材料分析中的应用;提出了一些思考和展望,希望能够增进对环境中纳米材料分离和分析方法的了解,有助于纳米材料环境分析方法的建立和推动纳米材料环境行为和生态毒理研究的进一步规范。     

纤维素模板可控制备功能纳米材料的研究进展

作为自然界中最丰富的天然高分子材料,纤维素具备无毒无害、可再生、价格低廉和多层次空间结构等优点,被广泛应用在纺织、化学、可降解材料等领域。其中,纤维素特有的分子排列和多层次的空间结构,使其被广泛用作生物模板,进行可控制备功能纳米材料,纳米材料可以实现最大程度地复制出纤维素模板的纳米结构。本文综述了应用纤维素为模板,可控制备多种功能纳米材料(氧化物纳米材料、金属纳米材料、无机非金属复合纳米材料和其他无机纳米材料等)的最新进展,并展望了以纤维素模板可控制备功能纳米材料的未来研究方向。     

纳米材料在电化学生物传感器中的应用及纳米仿生界面的构建

对1995～2011年间各种纳米材料,包括金属纳米粒子、量子点纳米材料、碳纳米材料、复合纳米材料等在电化学生物传感器中的应用及纳米仿生界面的构建进行了综述。     

纳米材料在肿瘤光动力治疗中的研究进展

光动力治疗是新兴的非侵入性癌症治疗方法。纳米材料以其独特的结构以及光物理、光化学性质成为可用于光动力治疗的光敏剂。根据纳米材料的不同种类,分别对无机非金属纳米材料、无机金属纳米材料、有机小分子纳米材料以及有机聚合物纳米材料等的构建策略及其在光动力治疗肿瘤中的应用进行综述。展望了纳米材料在未来肿瘤光动力治疗中的挑战和发展方向。为新一代纳米光敏剂的构建提供创新思路,并扩展其在癌症治疗中的潜力。     

纳米材料-蛋白质界面相互作用的分子机制

纳米材料由于其优异的性能在化工、电子、机械、环境、能源、航天等各个领域已经得到了广泛的应用,并且在生物医学方面的应用越来越受到重视。纳米材料-蛋白质界面相互作用是纳米生物医学领域重要的科学问题,对于纳米材料的生物医学应用以及生物安全性评价至关重要。蛋白质分子与纳米材料在界面的相互作用,一方面可以诱导蛋白质的构象、组装结构甚至功能的改变,另一方面可以引起纳米材料的表面亲疏水性、电荷性质等表面物理化学性质的改变。基于蛋白质与纳米材料相互作用检测技术及结果,本文从分子水平阐述了纳米材料与蛋白质分子在界面之间的相互作用机理及相应的结构与性质的变化,从而可以深化对两者之间复杂的相互作用机制的理解,对于推进纳米材料在生物医学的应用及健康、安全、持续发展具有重要意义。     

超临界流体技术制备纳米材料的研究与展望

纳米科技是人们普遍关注的重要领域,而纳米材料充当其中的基础性角色。本文介绍了在新兴绿色环保介质——超临界流体中纳米材料的合成及其制备,涉及范围包括从准零纳米微粒到三维纳米材料,从无机纳米材料到有机聚合物纳米材料。其中不仅介绍了超临界流体中纳米材料的制备方法,同时也包括制备过程中超临界流体特殊性质,如溶胀、塑化和地表面张力所起的重要作用,并对超临界流体技术在纳米材料制备中的应用前景进行展望。     

磁性纳米材料在样品前处理中的应用进展与展望

在样品前处理技术中,吸附剂材料起关键作用。随着纳米材料的发展,越来越多的纳米材料被用作吸附剂以提高对目标物的萃取效率。磁性纳米材料因其具有易于分离、表面可修饰、吸附能力强和良好的生物相容性等优异性能,已广泛应用于分析方法的样品前处理技术中。该文通过对磁性纳米材料在磁性固相萃取和在其他样品前处理技术中的研究与应用展开总结和论述,对磁性纳米材料的稳定性、作用力、比表面积及孔径调控的制备进行了阐述,展望了磁性纳米材料在分离科学中的应用前景,为进一步研究磁性纳米材料的应用提供了参考。     

纳米材料的毒理学研究进展

在过去的几十年时间里,纳米材料已经被广泛运用到美容、食品、工程、医疗等领域.伴随着纳米材料的普及,这些材料对人体、环境展现出的毒理特征也逐渐引起了人们的关注.本文就纳米材料进入人体的传播途径(皮肤传递、呼吸和消化系统)、纳米材料对机体的毒性、纳米材料的理化性质(尺寸、形状、表面修饰、表面电荷)对纳米材料毒理性的影响以及现有的纳米毒理学研究方法进行概括与总结.该论述可为国内纳米材料研究工作者提供参考与借鉴.     

无机纳米材料在骨代谢调控中的应用

与有机和高分子纳米材料相比,无机纳米材料具有化学性质稳定、力学性能优良、生物相容性和骨诱导性良好等优势,是用于骨代谢调控的主要材料。文章分别从细胞、分子及动物水平总结了羟基磷灰石、稀土纳米材料、金纳米颗粒、碳纳米管等无机纳米材料在骨代谢调控中的作用及其机制,并对无机纳米材料在骨代谢调控中面临的挑战进行了展望。     

稀土纳米材料与植物相互作用研究进展

稀土纳米材料被广泛使用,目前已大量进入环境,并可能对环境产生负面影响。植物是生态系统的基本组成部分,它与稀土纳米材料的相互作用应受到更为广泛的关注。稀土纳米材料被认为可进入植物体内,但途径尚存在争议;这类材料被认为具有植物毒性,但致毒机制尚不明确。稀土纳米材料还能产生代际效应、食物链传递过程等,关系着食品安全。就近年来植物吸收、迁移、转化稀土纳米材料进行了综述,同时评述了稀土纳米材料的植物毒性效应、代际效应及食物链传递机制。     

活细胞合成无机纳米材料

纳米材料由于优异的光学、电学、磁学等性质,而被广泛应用于生物检测、示踪、光电转换及光热治疗等研究中.通过调节纳米材料的组成、结构、尺寸及形貌等,可以有效地调控纳米材料的性能,已发展的化学合成方法在实现纳米材料性能的调控方面取得了很大进展.随着化学、材料学及生物学等多学科的交叉,人们开始探索在纳米材料的合成中利用生物体系的调控网络来进行合成控制,以期更精确地控制纳米材料的结构及其性质,从而出现了纳米材料的活细胞合成方法.由于活细胞内的反应均受到精确调控,如果能被科学地利用,将可望实现纳米材料组成、结构、尺寸、形貌和性质的控制.     

有机纳米材料的应用及分析方法研究进展

有机纳米材料是指基于脂质、蛋白、多糖及有机高分子聚合物的新型纳米材料。近年来,随着纳米科技的发展,有机纳米材料已被广泛应用于食品、农业、生物医药等行业中。虽然有机纳米材料独特的性质使其具有很大的应用潜力,但同时也存在潜在的健康风险。一些难降解的有机纳米粒子能够通过人类活动被排入环境中,并在生物体中不断累积。因此,有机纳米材料的安全性研究日益受到重视,对其分析表征方法也提出了新的要求。目前对有机纳米材料的分析主要包括样品处理、分离、表征、检测等步骤,其中主要涉及过滤、离心、电镜、色谱、光谱、质谱等技术。该文综述了目前有机纳米材料的应用及其分析方法的研究进展,并对未来研究趋势进行了展望。     

成都中科时代纳米材料事业部

正成都中科时代纳米材料事业部(简称事业部)是中国科学院成都有机化学有限公司下属机构,是专业的碳纳米材料生产商和供应商,致力于多规格碳纳米材料的批量生产以及碳纳米材料应用技术的开发。事业部自1996年开展天然气催化裂解法制备碳纳米管以来,先后得到了中国科学院院长基金、中国科学院知识创新工程项目、国家"863"计划纳米材料专项以及国家重大科学研究计划     

碳纳米材料在生物医学领域的应用现状及展望

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料已成为一种新型材料。纳米材料具有独特的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大比表面积、极高的反应活性、量子效应等,这些特性使纳米科学成为当今世界三大支柱科学之一。碳纳米材料是纳米材料领域重要的组成部分,主要包括碳纳米管、富勒烯、石墨烯、纳米钻石及其衍生物等。由于其独特的理化特性,它们在生物医学领域具有广泛的应用前景。另外,随着碳纳米材料的产业化,各种形式的碳纳米材料将以不同途径进入人们的生活,纳米材料的生物安全性问题正受到世界各国科学家的广泛关注。本文综述了这四类碳纳米材料在组织工程、药物/基因载体、生物成像、肿瘤治疗、抗病毒/抗菌、生物传感等生物医学领域的应用现状以及存在的生物安全问题,最后,讨论了该领域未来的研究内容和方向以及亟待研究的重要问题。     

核酸适体-纳米材料复合物用于癌症的诊断与靶向治疗研究进展

因具有独特的光、电、磁、热等优异性能,纳米材料已被广泛应用于生物分析与生物医学领域。核酸适体是一类能够高亲和力和高特异性地与靶标结合的寡核苷酸序列。将核酸适体作为识别单元与纳米材料相结合,可以构建核酸适体-纳米材料复合物。近年来,在肿瘤靶向治疗方面,核酸适体-纳米材料复合物受到了人们的广泛关注。通过纳米材料与具有特异性识别能力的核酸适体的结合,核酸适体-纳米材料复合物可以为癌症治疗提供一种更有效的、低毒副作用的新策略。本文综述了核酸适体-纳米材料复合物作为药物输送载体在癌症的特异性识别与诊断及靶向治疗方面的应用。除此之外,本文还总结了核酸适体-纳米材料复合物与其他新兴技术的有效结合从而提高选择性和癌症治疗效率的相关研究进展。     

不同形貌纳米SnO2的可控合成及催化发光传感器

本文以碳纳米管(CNT)为模板、采用液相沉积法、通过改变煅烧温度可控合成了SnO2-CNT复合纳米材料、SnO2纳米棒、SnO2纳米粒子等3种形貌的SnO2纳米材料,研究了3种形貌的SnO2纳米材料对乙酸乙酯催化发光的影响;通过考察3种不同形貌SnO2纳米材料的纳米尺度和结构,讨论了影响纳米材料催化发光特性的因素;研究了3种不同形貌SnO2纳米材料对乙酸乙酯催化发光图谱和强度的变化,建立了3种新型、高效的不同形貌纳米催化发光传感器。     

纳米材料在激光解吸电离质谱技术中的应用进展

近年来,基于纳米材料的激光解吸/电离质谱（LDI-MS）技术发展迅速。由于纳米材料具有激光吸收能量转移效率高、比表面积大、易功能化修饰、自身不易电离等特性,因此,LDI-MS技术具备灵敏、快速、高通量和谱图背景相对纯净等优点。本文针对近十年来基于碳基纳米材料、硅基纳米材料、金属有机框架、共价有机框架、金属基纳米材料等的LDI-MS在生物医学分析中的检测应用现状进行了分类和简要评述,并基于分析物种类和灵敏度等因素,比较了各类纳米材料的多种改性或复合途径的影响,聚焦于内外源代谢物空间分布的适用性,简要论述了各类纳米材料在质谱成像中的应用进展,最后阐述了该领域的重点、难点问题以及发展前景。     

稀土功能化纳米材料在荧光探针及生物成像领域中的应用

纳米技术近年来发展迅速,各种纳米材料在现代科学和技术中扮演着重要的角色。然而,单一功能的纳米材料其应用往往是比较有限的,为了赋予纳米粒子更加丰富与高效的功能应用,功能复合的纳米材料成为了一个重要的研究热点。稀土离子由于其特殊的光学及磁学性质而受到了广泛的研究。近年来研究表明,利用稀土离子对纳米材料进行功能化可以有效地提高稀土离子的稳定性,同时赋予纳米材料更加丰富的功能。这种复合纳米粒子从很大程度上扩展了传统纳米材料的应用范围,使其在生物成像、识别、检测、治疗等众多领域都有着重要的应用价值。本文综述了不同纳米材料与稀土离子复合的研究进展,探讨了各种稀土复合纳米材料的设计思路,为进一步研究多功能稀土复合纳米粒子提供了理论基础。     

有机微纳米材料的设计策略、加工及应用

有机微纳米材料是一类新型的材料体系,具备了传统体相有机材料诸多特点,同时由于尺寸效应表现出独特的物理化学特性,因而在最近几年引起了广泛的关注。相比传统的无机微纳米材料体系,有机微纳米材料构筑单元选择广泛、可调控性强、加工成本低以及易于大规模加工,目前已被应用在有机场效应晶体管、有机光伏太阳能电池等方面。本文总结了有机微纳米材料的加工方法,利用超分子化学的概念探讨了有机微纳米材料的分子设计思路,以及有机微纳米材料的生长机理,并介绍了其相关应用。     

基于微生物体系合成无机纳米材料的研究进展

无机纳米材料在能源、生物医学等领域应用非常广泛,过去几十年间关于无机纳米材料合成方法的研究一直受到广泛关注。自然界中普遍存在的生物矿化过程赋予了生物体合成含有特殊结构和功能的无机纳米材料的能力。微生物体系合成的无机纳米材料具有环境友好、成本低廉、生物相容性好等优点,正成为纳米材料科学的一个重要研究领域。我们主要聚焦于微生物体系合成无机纳米材料的机理、影响因素、材料分类及其应用,总结了近年来关于微生物体系合成无机纳米材料的研究历程,并对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望。