精确自组装纳米标记分析方法在前列腺癌早期检测与预后中的应用研究

前列腺癌是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤,在欧美国家已成为男性第一高发的肿瘤[1]。数据显示,中国随着老龄化社会的到来,近20年前列腺癌发病率增长超过10倍,年新发病例达330万人,已处于＂爆发性增长＂阶段。由于前列腺癌早期患者的5年生存率可达95%,提高前列腺癌早期检测水平的意义尤为重大。现有的早期检测技术主要是基于前列腺特异抗原（PSA）的检测。然而PSA筛查的假阳性高，而且难以区分良性前列腺病变与恶性肿瘤，其广泛应用随之带来了伦理学问题和巨大的争议。

超临界流体技术辅助合成TiO_2纳米材料研究进展

介绍了近年来超临界流体技术在制备功能纳米材料,特别是纳米TiO2材料方面的应用。利用超临界流体技术辅助合成纳米TiO2,可以有效控制TiO2的形貌,提高光催化活性。阐述了超临界流体技术的原理、方法,着重对利用超临界流体技术合成不同成分、结构、形貌纳米TiO2的相关研究进展进行了综述,并进一步指出了超临界流体技术在纳米TiO2合成中存在的问题和未来的发展方向。

纳米材料技术的应用

从纳米材料的应用角度出发,列举了纳米材料在聚合物、涂料、光催化水处理等领域的应用实例。在聚合物方面,纳米材料在提升聚氯乙烯、聚丙烯等聚合物材料的力学性能方面有很好的作用,纳米材料作为添加剂在多项力学性能上比微米材料有了明显提升;在涂料方面,纳米材料对于提升力学、光学、热学、电学等性能方面有广泛的应用,纳米材料的添加使得涂料相关性能得到了显著提升;纳米光催化材料在饮用水有机污染物治理、印染废水处理、有机磷农药处理、水面石油污染治理等方面具有广阔的应用前景,能够大幅提升治理能力。同时,对相关实例中纳米材料的优异性能及其原理进行了分析、探讨,以期对科学、全面地认识纳米材料的研究现状及其应用技术前景提供参考。

巴西纳米技术政策及发展初探

本世纪以来,世界各国纷纷制定纳米技术发展战略和计划,巴西作为金砖国家之一,也积极制定各类政策,推动国内纳米技术发展。巴西政府非常重视计划和规划对纳米技术发展的引导,连续制定了多个纳米技术发展计划,建立了纳米科学与技术合作网络,国家纳米技术联合实验室体系等较为完整的纳米技术科研体系,同时非常重视科学界与产业界的结合,注重成果转化,取得了明显的成绩。期望巴西相关的纳米技术政策对我国有一定借鉴意义。

WO_(3)丙酮传感器及其多传感器融合技术的研究

高浓度丙酮会刺激黏膜和引起中毒,在医疗健康领域丙酮也可作为呼出气体标记物。为实现对丙酮气体的有效检测,利用WO_(3)纳米材料制备旁热式气敏传感器,系统测试该传感器的基本特性,并在此基础上与SnO_(2)传感器组成双气敏传感器阵列,结合反向传播神经网络方法对丙酮混合气体进行识别。在体积浓度10^(-5)丙酮气体测试中,WO_(3)丙酮传感器的响应值达到9.3,响应与恢复时间均为4 s,重复性误差小于10^(-8);双气敏传感器阵列对混合气体中丙酮和乙醇的识别误差小于10^(-8)。结果表明,制备的WO_(3)传感器响应灵敏度、稳定性、选择性、瞬态响应等特性良好,采用多传感器融合技术可以实现混合气体的有效识别。

我国纳米技术领域知识产权现状及分析

我国在纳米科技研究领域中,从最初的传统研发优势,即纳米材料的制备与应用,表征与检测技术,发展到具备全面开展研究纳米科技的能力,包括科技前沿技术、纳米材料结构与形貌和表界面技术、纳米能源与环境技术、纳米光电器件与传感器、纳米尺度检测技术与标准、纳米生物医药与诊疗和纳米应用技术与产业化领域,并且取得了一系列成果。本文仅从科技论文和专利角度进行分析。

纳米ZnO气敏传感器研究进展

半导体金属氧化物气敏传感器被广泛应用于有毒性气体、可燃性气体等的检测。ZnO是一种重要的半导体气敏材料,特别是纳米ZnO,由于其粒子尺寸小,比表面积大,成为被广泛研究的气敏响应材料之一。简要介绍了纳米ZnO气敏传感器的气敏机理、主要特性,综述了通过新型纳米形貌、结构制备以及元素掺杂改性提升纳米ZnO气敏性能等方面的研究进展,并进一步指出了纳米ZnO气敏传感器研究中存在的问题和未来的研究方向。

二氧化钛/钛酸盐纳米粉体的晶体生长机理研究进展

二氧化钛/钛酸盐纳米材料的晶型、尺寸、形貌和微结构等特征对物理化学性能有着至关重要的影响。晶体生长过程包括晶型转变和形貌演化等行为。本文综述了近年来在二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料晶型与形貌的控制合成工作中,材料晶型转变和形貌演化行为方面的研究进展。对奥斯特瓦尔德规则、奥斯特瓦尔德熟化机制、柯肯达尔效应和定向附着生长模式等重要的机理进行了阐述,并将晶体生长机理应用于二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料的合成过程中。不仅利用上述晶体生长机理解释了不同晶型、不同形貌二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料的生成原因,并且利用晶体生长机理指导二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料晶型与形貌的控制合成工作。

道路隧道空气污染物治理技术的研究进展

综述了国内外道路隧道空气污染物治理技术的现状及研究进展,包括静电除尘净化技术的应用、二氧化氮净化技术的应用,静电除尘、一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物综合治理技术方案的提出。同时,对各种净化方法的工艺、特点和原理进行了论述,并对道路隧道空气污染物净化技术的发展前景进行了展望。

溶胶-凝胶法合成纳米Li_4Ti_5O_(12)负极材料及其电化学性能研究

以醋酸锂、钛酸四丁酯为原材料,聚乙二醇6000为分散剂,通过溶胶-凝胶法合成Li4Ti5O12前驱体,考察了烧结温度与保温时间对材料电化学性能的影响。实验结果表明烧结制度对Li4Ti5O12的结晶度、微观形貌及电化学性能有显著的影响,以聚乙二醇为表面活性剂,前驱体在700℃的较低温度下保温10h即可得到纯净尖晶石型Li4Ti5O12相,产物颗粒细小均匀,结晶度好,尺寸在100～380nm之间,并显示出良好的电化学性能和倍率性能:在0.1以及5C下首次放电比容量达到164和127mAh/g,经50次循环后仍保持在162和120mAh/g,表现出了优异的循环性能。

静电雾化技术在生物医药材料中的应用

静电雾化技术作为一种新的制备单分散微纳颗粒的方法,在原有基础上发展出多种衍生技术,目前被广泛应用到生物医药材料中。综述了静电雾化技术在生物医药材料领域中的应用进展,包括药物输送系统、生物材料表面修饰和细胞与生物大分子图案化等,分析了该技术应用中所存在的局限性,并展望了其未来发展方向。

猫须草纳米分散液的制备及其降尿酸活性研究

纳米中药是近年来迅速发展起来的前沿科技领域。纳米技术和传统中药制剂的有机结合,有力地推动了医药科技的发展。以猫须草为研究对象,采用剪切、研磨和高压均质等方法制备了猫须草纳米分散液,获得了平均粒径约为100 nm的均匀、稳定的分散体系,研究了纳米分散液降尿酸(UA)的作用。结果表明:相对于高尿酸模型组,纳米分散液对UA的抑制率为22.1%;相对于水提液实验组,纳米分散液表现出更好的降尿酸作用。通过进一步考察其对肝脏指标的影响,探究了纳米分散液的毒副作用。相对于高尿酸模型组,纳米分散液对肝脏谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的表达水平未见明显影响,这表明纳米分散液未引起明显的肝损伤。最后,通过细胞实验证明了纳米分散液具有较低的细胞毒性。该实验表明猫须草纳米分散液的剂型在降尿酸方面具有潜在的应用价值,为纳米中草药的应用提供了理论依据。

无机纳米填料改性齿科粘结材料的研究进展

综述了近年来多种无机纳米填料用于对丙烯酸树脂基齿科粘结材料的粘结强度、抗菌性、生物活性等进行改性的研究进展,并对未来齿科粘结材料的发展进行了展望。

介孔二氧化硅纳米复合材料的研究进展

介绍了近年来介孔二氧化硅复合材料的研究趋势与发展方向。介孔二氧化硅材料作为研究时间最长、技术最成熟的介孔材料,对整个介观材料的理论和材料设计具有重要意义。阐述了介孔二氧化硅材料的主要合成方法及其原理,着重从材料复合方式以及相应材料的特点、相关应用等方面的研究进展进行了综述,探讨了现有的问题,并且对未来介孔材料的发展趋势进行了展望。

超临界流体技术在脂质体制备中的应用

脂质体作为一种新的药物载体,可以提高药效,抑制或消除副作用。采用传统方法制备脂质体的过程中必须使用有毒有机溶剂,这会对环境及人体造成一定的危害。超临界流体技术具有无毒、环保、价廉、可工业化生产等优点。综述了目前超临界流体技术制备脂质体的研究现状,并进一步指出了超临界流体技术在脂质体制备中存在的问题和未来的研究方向。

基于纳米材料的气体传感器的研究进展

简要地概括了气体传感器的工作原理和主要特性,并着重介绍了纳米金属氧化物气体传感器、纳米金属颗粒气体传感器、有机高分子气体传感器和碳纳米管气体传感器这4种气体传感器的工作原理、研究进展以及发展动向。简要地揭示了纳米气体传感器的不足之处,并阐释了这几种纳米气体传感器的未来发展趋势。

车用动力锂离子电池纳米硅/碳负极材料的制备技术与发展

随着环境问题和能源问题的日益突出,传统汽车逐渐走向新能源化。锂离子电池具有放电电压平台高、自放电小、环境友好等优点,被认为是最有前景的新能源汽车动力之一。然而,随着人们对新能源汽车续航能力要求的逐渐提高,进一步提高汽车动力电池的能量密度成为当今社会研究的热点。目前,商业化车用动力锂离子电池的正极材料以磷酸铁锂(LiFePO4)和三元材料(Li(Nix Coy Mn1-x-y)O)为主,负极以石墨为主,其能量密度仅为200~300 Wh·kg^-1。因此,提高汽车动力电池的能量密度,研发高能量密度的正负极材料是动力电池的研究方向之一。硅具有4200 mAh·g^-1的超高理论比容量,是制备车用高能量密度型锂离子电池最有前景的负极材料之一。然而,硅在充放电反应中的剧烈体积变化严重阻碍了其商业应用。硅采用合金化反应方式储存锂离子,合金化反应在提供高比容量的同时伴随着300%的体积膨胀。剧烈的体积变化导致活性物质脱落、SEI膜持续形成等问题,进而导致实际使用时电池容量的快速衰减。此外,纯硅属于半导体,本征载流子浓度很低,无法满足电极对导电性的要求。解决上述问题最常用的方法有以下三种:(1)硅的纳米化。锂离子在固体中的扩散较为困难,在外加电场作用下,锂离子在硅中的扩散速度依然很慢。通过硅纳米化的方式可以缩短锂离子从硅表面到中心的扩散距离,有效缩短电池充电时间。(2)硅/碳复合。碳材料具有良好的循环稳定性和导电性,将硅与碳复合,碳可以缓冲硅在合金化反应中剧烈的体积变化,提高整个负极的电子电导率,外层碳壳能阻止硅和电解液的直接接触,形成稳定的SEI膜。(3)微观结构设计。中空核-壳结构、3D多孔结构等特殊结构可以缓解硅的体积膨胀效应,有效抑制电极材料的脱落。研究中经常综合使用上述三种方法来制备高性能纳米硅/碳负极材料,如3D多孔纳米硅/碳材料、中空核-壳纳米硅/碳材料等。本文先阐述了硅锂合金的电化学反应机理与容量衰减的原因,以及纳米硅的制备方法,然后从表面包覆、结构制备、掺杂、MOFs改性等方面对硅/碳复合材料的常见修饰方法进行了综述,并进一步分析了中空核-壳结构、多孔结构等在提高电化学性能上的优势。最后,本文总结了纳米硅/碳作为负极材料的优点与当前遇到的问题,归纳并分析了不同包覆材料、不同包覆方法和不同离子掺杂带来的性能差异及原因,提出未来纳米硅/碳产业化道路上的关键突破点,并展望了其在纯电动汽车领域的应用前景。

纳米碳酸钙填充改性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯体系研究

研究了纳米碳酸钙填充改性动态硫化三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)体系(TPV)。结果表明:随着纳米碳酸钙(nano-CaCO_3)用量的增加,TPV体系白度增加,色相慢慢偏向黄绿相;nano-CaCO_3质量分数范围在6.99%～13.07%,色相稳定。另外,随着纳米碳酸钙用量的增加,拉伸强度先降低,直至质量分数达到9.52%后,变化趋于平缓;断裂伸长率先增加,至质量分数超过8.27%后,平缓降低;硬度在一个较小的范围波动,但呈上升趋势。同时,应用扫描电子显微镜(SEM)研究了拉伸断裂样条的表观形貌和纳米碳酸钙在TPV中的分散状态。流变曲线表明:添加棒槌状纳米碳酸钙能降低体系的黏度,但质量分数达到6.99%以后,流变曲线基本不变。热重分析(DTG)的结果和实际的EPDM/PP的配方组分基本符合,可作为对TPV进行组分分析的依据。

介晶半导体材料的合成及应用研究进展

传统半导体纳米材料大部分为多晶结构或单晶结构。而介晶是一类由初级纳米颗粒以结晶学有序的方式自组装而成的纳米粒子超结构,具有类似单晶的原子结构和散射特征,既保留着初级纳米颗粒的晶界,又表现出强烈的各向异性,从而具有与多晶和单晶均不同的独特结构与性能。例如,介晶结构中的初级纳米颗粒以一定的方式相互连接,与无序堆积的多晶相比,具有极高的结晶性,甚至接近单晶,能够有效减小载流子在材料内部的复合概率;初级纳米颗粒之间的晶界并未完全消失,存在一定的空隙,具有较高的空隙率和比表面积以提供更多的活性位点;初级纳米颗粒在定向吸附过程中有序地取向排列,暴露出高能晶面,显著提高了其反应活性。金属氧化物半导体材料在光催化、电化学和气敏等领域应用广泛,其反应机理均是发生在材料表面的气-液、气-气、气-固反应,因而均需要材料具有大的比表面积和较高的表面活性。而介晶结构是以纳米颗粒作为基本构筑单元的非经典结晶产物,具有比表面积大、孔隙率高、表面活性高等优点,有望获得远超过传统材料的优异性能,因此近年来介晶结构金属氧化物半导体的制备成为了研究热点。研究者们基于物理或者化学驱动的纳米架构自组装过程,通过改进传统制备工艺,如水热法、溶剂热法、离子热法等,成功调控纳米材料成核、生长的方式,制备出具有介晶结构的TiO_2、ZnO、CuO、SnO_2等半导体材料,并且通过优化制备工艺,可以调节材料的比表面积、孔隙率和表面活性。进一步分析介晶结构与性能的构效关系,对推广介晶结构材料的应用具有重大的指导意义。但是目前介晶的研究还处于起步阶段,各种组分、形貌和结构的介晶的合成、结晶理论的基础研究以及材料的应用开发都还有待进一步探索。本文归纳了介晶半导体材料的研究进展,包括制备方法及不同制备方法所获得材料的特征及优缺点;介绍了半导体介晶材料在光催化性能、电化学性能和气敏性能等领域的应用现状,总结了介晶结构与性能的构效关系,对介晶结构的发展方向进行了展望并指出了其面临的问题。

探索加快推动纳米科技应用的方法和思路

1 引言 纳米科技是指在纳米尺度（1到100纳米之间）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用（主要是量子特性），以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米科技成果拥有科技成果的特征和纳米科技的特点。