关键词： 铋   纳米技术   癌症   诊断   治疗  

摘要： 随着纳米医学的快速发展,纳米诊疗材料因其兼具诊断和治疗等多功能性而受到越来越多的关注。铋(Bi)基纳米材料具有优异的光学、电学和磁学性质,在肿瘤的诊疗一体化领域具有广阔的应用前景。我们总结了Bi基纳米材料常用的构建方法,重点介绍了其在计算机断层扫描(CT)成像、光声(PA)成像、放射疗法(RT)、光热疗法(PTT)及协同作用方面的应用研究进展,并对其未来发展进行了总结和展望。

关键词： 辅酶Q10   纳米技术   传递载体   稳定性   生物利用率  

摘要： 辅酶Q10是一种天然活性化合物,具有很强的抗氧化性,还能够提高人体免疫力,预防心血管疾病等。然而,由于辅酶Q10存在水溶性差、理化性质不稳定、生物利用率低等缺陷,限制了其在功能食品中的应用。利用纳米技术,以天然来源的生物大分子为基质制备辅酶Q10的纳米传递载体,可以有效解决上述问题。本文汇总了近年来国内外的研究报道,对辅酶Q10纳米传递载体进行分类总结,并对其在功能食品中的应用前景进行展望。

关键词： 专利分析   化工领域   纳米技术  

摘要： 纳米技术是目前全球最受关注的科学技术领域之一,纳米技术的专利数据能够直接反映纳米相关产业的发展水平。以InteCovery在线专利信息分析系统收录的2009年~2019年间,辽宁省化工领域申请的纳米技术专利为研究对象,通过趋势分析、技术构成、专利类型分析、申请人分布、主要申请人技术分布等方面的计量分析,揭示辽宁省化工领域纳米技术创新现状和发展趋势,为科研项目决策机构、科研实施单位与企业制定科技发展计划、开展相关技术研发等提供决策支持与事实依据。

关键词： 纳米技术   食品科学工程   应用分析  

摘要： 随着我国科学技术的发展,纳米技术的出现解决了很多科学食品工程中的问题,并且纳米技术在科学食品工程中的应用也在逐步普及。如今,纳米技术已经运用到各种领域,例如化工领域、食品领域和医药领域。但是目前纳米技术还存在一些问题,仍需要对纳米技术进行探索和改良,使纳米技术在食品科学工程中充分体现其应用价值。本文讨论了纳米技术在食品科学工程中的应用,并分析了纳米技术在未来的发展。

关键词： 中国科学院   纳米技术   学术专家   新材料研发   际华集团   全力以赴   科技  

摘要： 当前,新冠疫情肆虐,相关学术专家、研究机构、众多企业都在积极履行自身责任和担当,全力以赴和病毒赛跑。那么,如何以科技力量赋能健康?1月22日,中国科学院王占国院士团队、际华集团股份有限公司和鼎科新材料集团有限公司在北京联合宣布:一种基于纳米技术的新型复合新材料研发成功,这标志着人类抗击“新冠病毒”多了一种“新武器”。

关键词： 小菜蛾   纳米技术   荧光二氧化硅纳米颗粒   解毒酶   杀虫剂抗性  

摘要： 小菜蛾(Plutella xylostella L.)是一种世界性的鳞翅目昆虫,危害多种蔬菜和农作物。随着广泛大量杀虫剂的使用,小菜蛾的抗药性逐渐增强。茚虫威是噁二嗪类杀虫剂的一个典型代表,也是第一个商业化的钠通道阻断型杀虫剂,在中国小菜蛾田间种群已经对茚虫威产生中等水平的抗药性。甲氧虫酰肼通过干扰昆虫的生长发育对鳞翅目害虫发挥作用,目前小菜蛾对其也产生了一定程度的抗药性。因此,迫切需要开发新的策略来延缓抗药性的增长,并有效地控制小菜蛾为害。受医药药剂学纳米药物在多药耐药性治理中研究策略和进展启发,利用纳米材料制备农药纳米载药颗粒,探索其在延缓抗药性方面的潜在作用。本研究通过经典的溶胶凝胶法和高温煅烧成功制备了具有不同尺寸的碳量子点修饰的荧光介孔二氧化硅纳米颗粒(FL-SiONPs)。通过溶液吸附法制备了平均粒径在187 nm、载药量为24%的茚虫威纳米载药颗粒(IN@FL-SiONPs),以及两种尺寸的甲氧虫酰肼纳米载药颗粒(Me@FL-SiONPs-70 nm和Me@FL-SiONPs-150 nm),载药量分别为15%和16%。通过扫描和透射电镜,傅立叶变换红外光谱,比表面积、孔径和热重分析对纳米颗粒进行了充分表征。研究了不同pH值(4.8、7.2和8.9)下IN@FL-SiONPs中茚虫威的释放情况。结果表明,茚虫威的释放具有一定的p H敏感性,与酸性和中性介质相比,茚虫威在碱性溶液中的释放速度更快。这种p H响应释放性能可在可持续植物保护中发挥潜在的应用价值。为研究纳米载药颗粒不同粒径大小对释放的影响,制备了粒径为70 nm和150 nm的甲氧虫酰肼荧光介孔二氧化硅纳米载药颗粒(Me@FL-SiONPs),并选择p H 7.5的释放介质进行考察。结果表明,70 nm的载药颗粒比150 nm释放快,但差异并不明显。在相同剂量的活性成分下,IN@FL-SiONPs,Me@FL-SiONPs-70 nm和Me@FL-SiONPs-150 nm均比茚虫威和甲氧虫酰肼原药表现出更好的小菜蛾杀虫活性。在最高浓度为25 mg/L时,IN@FL-SiONPs的致死率为90%,而茚虫威原药的致死率为76%。在所有实验处理浓度下,用IN@FL-SiONPs处理的小菜蛾死亡率均高于茚虫威原药处理。暴露48 h后IN@FL-SiONPs对小菜蛾的LC值为1.6 mg/L,而茚虫威原药的LC值为2.4 mg/L。对于甲氧虫酰肼,在最大浓度为200 mg/L时,72 h后两种粒径大小的Me@FL-SiONPs均观察到超过90%的致死率,而甲氧虫酰肼原药的致死率为81%。甲氧虫酰肼原药的LC值为24 mg/L,Me@FL-SiONPs-70 nm和Me@FL-SiONPs-150 nm的LC值分别为14 mg/L和15mg/L。此外,与茚虫威和甲氧虫酰肼原药相比,用IN@FL-SiONPs和Me@FL-SiONPs处理可抑制小菜蛾的解毒酶的活性,包括GST,Car E,P450和ACh E。使用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察FL-SiONPs进入小菜蛾中肠的情况,以水作为对照处理。对照组未观察到荧光信号,而经FL-SiONPs处理的幼虫在448 nm的激光激发波长下显示出强荧光。本文研究了小菜蛾纳米杀虫剂的制备和生化机理。小菜蛾较高的死亡率以及降低的酶活性结果表明,基于纳米载体的杀虫剂传递系统有望延缓或克服杀虫剂抗药性。今后我们将以抗性小菜蛾品系为靶标,进行FL-SiONPs杀虫剂载药体系的生物活性和生化研究。

关键词： 介孔二氧化硅   纳米技术   缓/控释放   光响应   杀菌剂  

摘要： 农业生产中,农药被认为是防治病虫灾害,保障粮食生产、促进粮食增产最有效的方式。但目前我国仍以传统剂型为主,其水分散性、稳定性较差,粉尘飘逸以及挥发、流失等原因未能完全作用于靶标和作物,有效利用率较低。随着纳米技术在农业领域的逐渐兴起,缓/控释农药的开发得到了快速发展。研发具有环境刺激—响应性农药新剂型对于提高农药利用率、减小环境污染有显著的优势,对可持续农业系统的构建有重要的意义。本论文从简化纳米药物的制备流程与提高农药靶向亲和性的角度出发,以杀菌剂啶酰菌胺(Boscalid,Bos)和己唑醇(Hexaconazole,HEX)为模式药物,基于介孔硅纳米材料成功构建了缓释型与光响应型纳米农药,分别对其表征特性及生物活性进行了测试。本研究为开发高效农药试剂提供了新的思路与理论依据,具体内容如下:(1)以杀菌剂Bos为研究对象,基于双模型介孔硅载体(Bimodal Mesoporous Silicas,BMMs),分别采用一步法和两步法两种方法制备纳米药物。一步法即将农药分子,十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethyl ammonium bromide,CTAB)和正硅酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate,TEOS)通过一次快速搅拌同步组装到二氧化硅纳米球(Silicananospheres,SNSs)中,得到纳米药物Bos@SNS/t。两步法即为溶液吸附法,通过物理吸附作用将Bos直接装载到BMMs的孔道中,制备得到纳米药物Bos@BMMs。两种方法制备的纳米药物呈球形形状、分布均匀,尺寸为纳米级,粒径分别为377.4±3.2nm(Bos@SNS/t)和323.9NS/t药物呈(Bos@BMMs),粘附性和热稳定性明显提高。SNSs与BMMs两种载体显著提高了啶酰菌胺的缓释周期,并且在碱性条件下会加快农药分子的释放,两种纳米缓释农药抑菌效果均优于同等含量的原药。与两步法相比,一步法极大简化了传统复杂制备方法,缩短了合成制备的时间,提高了制备效率。(2)采用溶胶-凝胶法制备BMMs载体,对氨基偶氮苯进行改性,与BMMs进行接枝,之后利用介孔结构将杀菌剂己唑醇(HEX)负载进二氧化硅空腔中,β-环糊精(β-CD)识别偶氮苯的反式结构进行包裹,成功制备光敏感性介孔硅-己唑醇纳米药物体系(HEX@BMMs-Azo-CD)。该药物呈规则球形,水合粒径为387.2nm,药物负载率为27.3%。该纳米药物具有紫外光敏感性,释放速率随着光强的增加而加快,有望实现可控释药、减少用药次数的目的。

关键词： 二维纳米材料   蛭石   分离   膜   纳米技术  

摘要： 膜分离技术是一种高效、经济、绿色的分离技术,已广泛应用于医药、食品、环保、生物、冶金、化工、石油、能源、电子、仿生等领域,产生了巨大的社会效益和经济效益,已成为如今分离科学中最重要的技术手段之一。二维层状膜具有优异的渗透性和精确的选择筛分性,在海水淡化、能量转化以及有机溶剂纳滤等多个领域显示出了新型膜材料的先进性,已成为膜分离与纳米技术的热门研究,在现代分离领域有着广泛的应用前景。然而,构成层状膜的二维纳米片合成复杂、污染大、结构稳定性差、化学环境耐受性差,严重限制了它们的实际生产和应用。在此,我们用天然矿物蛭石(VMT)通过简单的离子交换法制备了单层纳米片,以VMT纳米片作为构筑物,层层堆叠形成VMT层状膜,探索了分子、离子在蛭石层状膜中的分离性能以及影响机制,主要内容如下:(1)由单层大尺寸VMT纳米片堆叠形成层状膜,结构完整有序,堆叠均匀。通过离子交换法得到单层的、横向尺寸大约为～12μm的蛭石纳米片。此过程简单、绿色、无污染,单层的纳米片通过真空抽滤得到VMT层状膜。通过扫描电镜、X射线衍射仪以及原子力显微镜等实验仪器表征了VMT纳米片和VMT层状薄膜的形貌和结构。验证了VMT纳米片形貌完整,横向尺寸较大,薄膜层结构高度有序,堆叠均匀。(2)薄膜有着优异的化学耐受性和良好的机械性能。在强酸、强碱、强氧化剂、有机溶剂等不同化学环境下表现出良好的稳定性;在超声20分钟后膜面依然完整,无裂解现象,表现出优异的机械性能。(3)在分子与有机溶剂的分离方面优于现有的商用膜,具有优异的甲醇渗透率和良好的染料分子截留性能;通过优化膜结构,进一步提高了甲醇透过率达490 Lmhbar,超过了现有纳滤膜的极限。(4)表面电荷控制效应是离子跨膜运输的主要机制,这种单极性运输方式在反向电渗析、感应器件、离子泵等应用上有着深远的研究意义。VMT膜为二维材料膜在环境、能源等领域的应用提供了新的机遇。

关键词： 肿瘤转移   氧化应激   活性氧治疗   纳米药物   纳米技术  

摘要： 癌症及癌症转移,长久以来威胁着人们的生命健康。尽管科研及医学工作者在癌症治疗方面给予了极大的关注,进行广泛的研究。但是目前癌症治疗手段主要还是依赖于传统的方式:手术,化疗和放疗。然而传统的治疗手段不仅副作用较大,容易导致器官衰竭,而且存在恶性转化,肿瘤复发及转移的风险,导致效率低下的肿瘤治疗。随着纳米技术的快速发展,纳米材料由于其可设计、多功能的优势,为应对复杂,多样且动态的癌症治疗提供了可行的治疗策略。而基于活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）生成的纳米材料,作为纳米材料用于癌症治疗研究领域的重要分支,近年来受到广泛的关注。首先,ROS作为生物体中具有重要生物功能的化学反应分子,是生物体生长、健康和衰老过程的必要基础。其次,越来越多的证据显示许多类型的肿瘤细胞内ROS水平高于正常细胞。在肿瘤细胞内,ROS的浓度通常是正常细胞的100倍。除此之外,相比较正常细胞而言,肿瘤细胞更受到氧化损伤。因此构建ROS纳米药物可以用于肿瘤细胞的选择性杀伤。通过构建纳米药物精准定位病灶部位生成ROS并且整合多种治疗模式可以用于提高肿瘤治疗效率。本论文针对肿瘤特有的微环境,设计了具有响应性和微环境调节能力的多功能纳米药物,特异性地提升肿瘤部位ROS,用于精准的肿瘤治疗,同时探索调节肿瘤微环境增敏肿瘤治疗以及抑制肿瘤转移能力的影响。主要内容如下:（1）基于多功能的聚多巴胺-光敏剂（PDA-MB）纳米颗粒的构建,用于调节氧化还原稳态并放大细胞内ROS水平以实现增强光疗的效果。在本工作中,PDA-MB纳米颗粒可以同时作为一种高效的抗氧化剂清除剂,光动力试剂,光热纳米治疗剂,以及多模态显像剂。首先,聚多巴胺与细胞内谷胱甘肽（GSH）反应并降低其在胞内的水平,从而损害肿瘤细胞的抗氧化防御系统,敏化光动力,提高光动力疗效。其次,PDA-MB纳米颗粒具有肿瘤微环境激活的光敏剂递送性质,用于激活型的光动力治疗,特异性提高肿瘤病灶部位ROS水平。第三,聚多巴胺还具有优异的光热转换效率,用于光热治疗。第四,纳米平台能够进行多模态肿瘤成像,包括荧光成像,红外热成像和光声成像,用于指导癌症治疗。并且多模态成像探针为肿瘤精准治疗提供了额外的优势。因此,PDA-MB纳米颗粒具有安全、有效和精确的癌症治疗优势,具有很大的应用潜力。（2）设计了一种空间选择性的动态治疗纳米制剂（HP@BiM）,用于原位激活的光热治疗以及时空可控的ROS高效生成诱导氧化损伤,实现协同增强的肿瘤治疗和转移抑制。HP@BiM纳米颗粒特异性响应肿瘤微环境多种生物分子或者标志物,例如酸性,还原剂和ROS,利用Fenton反应转化细胞内的过氧化氢（H2O2）生成高毒性的羟基自由基（·OH）,用于高选择性诱导病灶部位氧化凋亡。同时纳米制剂装载有原位激活的光热试剂（磷钼酸,PMA）,空间选择性的升温肿瘤病灶用于光热治疗以及光热增强的化学动力学疗法。此外HP@BiM纳米颗粒耗竭肿瘤细胞内GSH水平,以重塑抗氧化环境。受损的抗氧化防御系统不能提供足够的抗氧化剂来清除转移过程中产生的活性氧,从而抑制肿瘤的侵袭和转移。本工作提供了一种原位激活的光热促进时空可控ROS生成的方案,通过肿瘤微环境活化纳米药物的方式,提高肿瘤治疗的特异性。同时探索了肿瘤抗氧化微环境的改变对肿瘤转移的影响,提供了一种可以同时提高治疗效率和抑制转移的癌症治疗策略。

关键词： 肿瘤免疫治疗   淋巴结靶向肿瘤疫苗   Ausomes   纳米技术   肿瘤微环境  

摘要： 恶性肿瘤的本质是一种免疫失衡疾病，每一个“成功”生长的恶性肿瘤细胞都曾逃脱机体免疫监控。因此，通过调控自身免疫系统以产生特异性的抗肿瘤免疫反应，对恶性肿瘤进行高效杀伤，是一种变革性的肿瘤治疗策略。虽然目前抗肿瘤免疫疗法取得突破性进展，但是仍然存在诸多问题，限制着其进一步的临床应用。例如，肿瘤抗原激活能力低，难以诱导有效的抗肿瘤免疫反应;肿瘤细胞利用自身基因突变和对肿瘤微环境改造，逃避免疫系统的监视;免疫疗法可能会产生细胞因子风暴，带来严重的毒副作用。因此，亟需发展新型抗肿瘤免疫疗法，进一步提高恶性肿瘤免疫治疗的效果和安全性。　　近年来，纳米技术在改善药物体内药代动力学、药物时空可控递送、疾病的多模式治疗等方面展现出巨大的潜力，为解决目前抗肿瘤免疫疗法研发中的关键科学问题的提供了新的研究思路和技术支撑。因此，本研究中将利用纳米材料具有的高度可操控性质，制定基于机体免疫系统和肿瘤微环境特点的抗肿瘤免疫策略，为恶性肿瘤的有效治疗提供新的解决方案。　　肿瘤疫苗旨在利用肿瘤抗原和免疫佐剂激活患者免疫系统，对恶性肿瘤进行特异性的杀伤。传统疫苗剂型变现为淋巴结递送效率不足，制约了T细胞激活效率，严重影响了治疗效果。鉴于此，本论文的第一部分工作构建了基于点击化学反应的淋巴结主动聚集的疫苗体系，促进抗原和佐剂在淋巴结的积累，进而增强抗原呈递和T细胞激活效率。首先，叠氮基团修饰的DSPE-PEG(1，2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[amino(polyethyleneglycol)-2000])利用白蛋白体内转运机制到达淋巴结并转移到淋巴结内皮细胞膜上，完成在淋巴结中人工靶点的加载;然后，表面修饰有DBCO（dibenzocyclooctyne）基团的脂质体通过点击化学反应同这些叠氮靶点特异性的高效反应，实现脂质体在淋巴结的积累;最终，脂质体内包裹的抗原和佐剂在淋巴结内被高效共递送至抗原呈递细胞，增强肿瘤抗原特异性CD8+T细胞反应。该体系在多种荷瘤小鼠模型中均表现出抑制肿瘤生长的能力，并能够延长荷瘤小鼠的生存期，表明这种模拟配体-受体作用的疫苗主动靶向递送方式是一种高效的抗肿瘤免疫治疗策略，在淋巴结靶向环节增强了抗肿瘤疫苗的抗原提呈。　　抗肿瘤疫苗是通过诱导机体免疫系统对肿瘤组织进行特异性杀伤，肿瘤免疫治疗另外一个重要突破口则是如何解除肿瘤局部微环境中的免疫抑制效应。因此本论文的第二部分工作中制备了一种多靶点的多功能纳米免疫调节剂，可同时激活免疫系统，并调控肿瘤免疫抑制环境。通过利用大肠杆菌生物矿化作用，本研究中制备了表面修饰有细菌外膜的金纳米颗粒(Ausomes)。Ausomes不仅继承细菌组分的免疫刺激潜力，可以上调大量细胞因子的表达;同时，内部金纳米颗粒的局域等离子体共振效应还赋予其适度的光热转化能力，实现肿瘤局部过高热效应，进一步加强Ausomes介导的免疫激活效应，促进肿瘤中免疫细胞浸润程度，改善组织免疫抑制环境，增强肿瘤抑制效果，为肿瘤有效治疗提供了新的可供选择的策略。