时间：2023-05-29 17:43:53
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇纳米粒子，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
美国斯坦福大学医学院的科学家发现，一种黄金纳米粒子能在脑部肿瘤“安家”，同时对3种不同的成像方式可见，精确显示肿瘤的轮廓，使小鼠脑瘤的移除提升至前所未有的精度。
研究人员表示，因为要尽可能地保留患者大脑的正常部分，即使是技艺最精湛的外科医生也无法保证脑瘤切除后不会遗留癌细胞。这在恶性胶质瘤的移除上表现得尤其明显，该种癌细胞可沿血管和神经束轻易扩散，使健康组织发生病变。此外，源自原发肿瘤的微转移，也可在周围健康组织生根发芽，而这都是外科医生无法用肉眼识别的。
新技术能借助包裹了成像试剂的黄金纳米粒子，突出小鼠的恶性胶质瘤组织，使手术更易进行。粒子的尺寸约为人类红血球大小的1/60。科学家推测，这些粒子由小鼠尾部静脉注射后会优先在肿瘤内“安家”。纳米粒子可沿血管抵达周围的肿瘤组织，粒子的黄金核心涂覆了含有钆的特殊涂层，可使粒子对3种不同的成像方式皆可见，即磁共振成像（MRI）、光声成像和拉曼成像，每种都能有效提升手术效果。
MRI可在手术前较好地显示肿瘤的边缘及位置，却不能在手术过程中大脑处于动态时完整地描述肿瘤的侵略性增长。纳米粒子的黄金核心能吸收光声成像的光脉冲，并随着粒子微微升温，生成可检测到的超声信号，并从中计算出三维的肿瘤图像。由于这种成像方式可深度贯穿，并对黄金粒子的存在十分敏感，其能保证在手术过程中对肿瘤边缘的实时、准确描述，引导医生移除大部分肿瘤，提升移除精准度。但上述两种方法都不能分辨出健康组织和癌变组织的区别，拉曼成像可促使纳米粒子的某一外涂层放射出波长不同的难以探测的光，黄金核心的表面能放大这些微弱的拉曼信号，并能被特殊的显微镜捕捉到。由于这些信号只会从藏身于肿瘤之中的纳米粒子发出，因此科研人员可轻易分辨出每一点残留的癌变组织，使肿瘤的彻底清除更加容易。
科研人员称，该技术有望在未来协助对致命性脑癌的预报，并可延伸至其他的肿瘤类型。
黄金纳米粒子对肿瘤细胞具有较好的靶向性，用来检测和预报肿瘤只是其功能之一，我们可以将其作为新型药物的载体，从而让药物能够特异地选择致癌位点来发生作用，使肿瘤细胞死亡而不会波及周围的正常组织细胞，在进行精确动态检测的同时，实现治疗的精确制导。尽管这时已经失去了富贵的光泽而呈黑色，但纳米粒子状态的黄金在保护健康这一人类最大财富的道路上将走得越来越远，其财富内涵将更加丰富。
ハリマ化成株式会社以喷墨打印技术为中心开发了作为导电性油墨核心技术的纳米胶以及适应各种印刷技术的导电性粘接剂。
1纳米胶
纳米胶是粒径10nm程度的金属纳米粒子均匀分散在不会沉降的溶剂中。ハリマ化成（株）的Ag纳米胶中的金属浓度为60wt%以上，粘度为10MPa.s左右，非常低可用于喷墨印刷，图1表示了Ag纳米胶使用的Ag纳米粒子的TEM（透射电子显微镜）像。为了利用印刷电子廉价而大量的制造电子元件，正在热衷于研究成卷式生产印刷方式。基材大多数使用廉价的PET膜，但是PET膜没有130℃程度的耐热性。ハリマ化成（株）的NPS-JL纳米胶在120℃/h的大气下烧结可以获得5.cm的非常低的电阻率。还进行了NPS-JL纳米胶的可靠性试验。采用3M公司制氟系表面处理剂（EGC-1720）表面处理东芝公司制PET膜（U34：易粘结处理品）。采用PMT公司制喷墨打印机和NPS-JL纳米胶印刷幅度250m长度15m的线路，在120℃温度下烧结1h，即使在-55℃（30min）~125℃（30min）的冷热循环试验中1000循环以后电阻值也没有变化及时在高温高湿放置试验（85℃，85%RH）中电阻值也没有变化多少，表现出高可靠性，如图2所示。喷墨打印的最大特长是无掩模印刷尤其是基材上的非接触印刷。图3表示采用Ag纳米胶在PET膜上直接描画电路。PET膜上形成的电路还可弯曲。表2表示了ハリマ化成（株）的纳米胶的种类和特长。NPS-J-HTB称为一般使用的玻璃料，对于玻璃基材的附着力强，在大气中500℃烧结以后的电阻率为2.cm，与块状Ag同等。NPS-J-HTB纳米胶适应于喷墨打印。NPS-MTB纳米胶适应于丝网印刷。
2导电性粘结剂
有机基材上可以采用配合树脂粘结剂的导电性粘结剂。导电性粘结剂主要是由导电性金属填料和热固化性或者热可塑性的树脂成分构成的。Ag填料一般根据用途选用薄片状或者球状的，特别是薄片状Ag填料使用于旨在获得低电阻值的用途。Ag填料的选择和树脂粘结剂的配合比率对于制造导电性粘结剂是极为重要的因素。树脂粘结剂可以使用各种树脂。ハリマ化成（株）利用公司本身的合成树脂技术和导电性金属填料技术开发了适用于PET膜上的导电性粘结剂系列，如表3所示。图4表示了采用丝网印刷可以形成线路/间隙（L/S）=70m/70m的微细电路的FPC。适应挠性电子的导电性粘结剂（导电胶）获得了高度评价，还应用公司的纳米粒子技术开发了高导热性粘结剂NH-3000D。传统芯片粘结材料所用的Ag胶中，通用品的导热率为2w/m.k~3w/m.k，高导热型为20w/m.k~30w/m.k的水平。高导热性粘结剂NH-3000D的微细尺寸Ag粉中配合了Ag纳米粒子。由于纳米粒子而大幅改善了导热性，所以获得了与AuSn焊料相匹敌的95w/m.k的高导热性，如表4所示，可以应用于LED或者功率系半导体封装的安装等许多领域中。
电极.线路和接合用金属纳米油墨
バニド-化学（株）从2008年度开始量产销售印刷电子用的纳米油墨FlowMetalTM，即电极用低粘度金属纳米油墨和接合用高粘度金属纳米油墨。
1电极用金属纳米油墨
バニド-化学（株）以Ag纳米粒子为中心进行了以高导电性，低温烧结性和各种印刷技术适应性为重点的开发，表5表示了该公司的金属纳米油墨LowMetalTM序列。以该序列为基础可以进行适合于各种用途和印刷方式的油墨配合的微调整。该公司已经备齐了水系油墨（SW，GW序列）和有机溶剂系油墨（SR序列）。水系油墨对操作者或者地球环境的负荷极小。在印刷电子产业中对工厂设计中的限制少，在安全和成本方面有很大的优越性。另一方面有机溶剂系油墨有时享受不到水系油墨的优点，但是可以广泛适用于水系油墨所不能适应的基材，辅助材或者印刷材的范围。
2接合用金属纳米油墨
金属纳米粒子的熔点由于纳米粒子化而下降到室温程度，但是如果被烧结则表现出熔点再度上升的不可逆性。利用金属纳米粒子的这种性质可以实现一般焊料所不可能的，即使在接合温度以上的温度下也不能熔解的，具有高耐热温度的接合材料。这种性质特别适用于汽车前照灯或者家用照明等功率LED或者电动车，铁道，电力设备和变频等功率器件那样的发热量大和使用温度高的用途中。根据焊料或者导电性粘结剂中的材料难以获得高导热率和低电阻率的观点来进行适合于接合材料的金属纳米粒子的设计。图5表示了使用迄今开发的接合用Ag纳米粒子，接合镀Au的陶瓷基板的接合部的截面SEM（扫描电子显微镜）照片。尽管没有施加外部压力而是在大气氛围下进行，但是接合层内部或者截面几乎看不到空隙，由此可见形成了非常致密的接合层。元素分析结果表明与上下镀层之间进行了元素相互扩散，从而造成了高接合强度。图6表示了以接合温度和时间变量的芯片接合部位的接合强度。190℃可以获得8MPa的实用上充分的接合强度，接合温度越高，短时间就表现出高接合强度。270℃时可达40MPa。这是由于接合温度越高越容易进行元素扩散所致。在所有试料中，破坏都是Ag接合层内的凝集破坏而非界面的剥离，足以说明元素扩散的进行。图7表示了热循环试验结果。低温侧固定为-40℃，高温侧为175℃（图中的黑色）或者（图中的白色），低温侧和高温侧每30min交互重复试验，在所有接合条件下都表现出良好的耐热冲击性，即使经过（400~500）回循环以后仍然保持着接合强度。由此可见使用金属纳米粒子的接合材料表现出所期待的耐热性。现在SiC器件的常用温度和高温侧250℃的热循环试验已在实施中。表5比较了各种接合材料的特性。由表5可知，Ag纳米粒子接合材料表现出焊料或者导电性粘结剂所不能达到的体积电阻值或者导热率。这对提高器件的散热性或者可靠性至关重要。
3Ag纳米粒子生成机理的研究成果
图8表示了Ag纳米粒子生成机理的研究成果。制作了采用三级高精度的0.18ms（毫秒）的时间分辨能力进行测量的测量装置，利用小角X线散射测量来追踪Ag纳米粒子的粒径变化。结果表明某种特定条件下的Ag纳米粒子相当于由Ag原子13个组成的Ag13群体（Ag13clusters）经过直径约7nm的群体（Clusters）而形成。6nm的Ag纳米粒子经过导入期，核生成主导期和粒子成长期三个只要过程，在6ms的丰产短的时间内形式。
无须烧结的Ag纳米粒子技术
无须烧结的Ag纳米粒子技术是三菱制纸（株）对年积累的Ag纳米粒子技术和公司擅长的精密多层涂复技术组合而成的。利用印刷法形成电子电路的线路时，通常印刷Ag纳米粒子或者Ag胶以后进行（120~200）℃程度的加热处理。为此不仅需要比较高价的耐热性基材，而且加热处理所需要的时间称为提高生产率的主要障碍。无须烧结的Ag纳米粒子技术可以解决这些课题。无须烧结的Ag纳米粒子技术大致分为专用Ag纳米粒子油墨（照片1）和印刷用专用基材（照片2）的组合或者专用Ag纳米粒子油墨和湿式处理技术的组合两种类型。另外还在开发适用于使用脉冲光的光烧结的Ag纳米粒子油墨或者利用UV光的可以导电化的Ag纳米粒子油墨，还有采用热以外的各种方法实现导电化的Ag纳米粒子油墨。
1专用Ag纳米粒子油墨
技术的突破是由于发现了可以使用Ag纳米粒子相互结合的导电性引发剂（进行化学烧结的药剂）而实现的。于基材加入导电性引发剂的基材称为印刷用专用基材，由外部溶液作用的处理称为湿式处理技术。这种导电性引发剂虽然对市集的各种Ag纳米粒子也有某种程度作用，但是三菱制纸（株）从导电性等观点出发开发了最佳的Ag纳米粒子以及专用Ag纳米粒子油墨，且已经商品化。Ag纳米粒子平均粒径约20nm，如照片3所示的TEM像。由TEM像可知，单分散性不高。专用Ag纳米粒子油墨是水系溶剂产品，可以调整为适合于喷墨印刷用的Ag浓度（15~30）wt%，粘度（3~10）Pa.s和表面张力（25~40）mN/m程度的性状。现在，安装压电头的家用喷墨打印机用的油墨，研究开发用的FUIFILMDimatixInc制DMP-2831型打印机用的油墨，RolltoRoll型喷墨装置用来セテ（株）制KJ4型头用的油墨已经序列化。挠性印刷用的专用Ag纳米粒子油墨预计不久将会商品化。
2印刷用专用基材
采用专用Ag纳米粒子油墨和印刷专用基材的组合时，由于无须干燥工程和烧结工程而具有传统技术所没有的以下优点。（1）可以使用家庭用喷墨打印机进行试制。（2）利用没有干燥和烧结区域的RolltoRoll型喷墨装置实现量产化。（3）使用现有挠性印刷机实现量产化。印刷用专用基材上设置的由复数层构成的精密涂覆层具有下面的功能。（1）迅速吸收油墨中仅含的溶剂。（2）只在基材表面上致密的堆积Ag纳米粒子。（3）基材中含有的导电性发现剂使Ag纳米粒子相互融接。（4）形成具有若干多孔构造的Ag膜。（5）赋予基材表面上的耐擦蹭性。利用导电性引发剂的Ag纳米粒子的化学烧结只需进行10秒左右就会发现导电性。另外，基材弯曲时，如果涂层开裂，基材上形成的线路也会断线，因此涂覆层应该具有柔软性。另外，利用上述（1）和（2）的功能，专用Ag纳米粒子油墨印刷以后只需数十ms就会成为与干燥同等的状态，因此可以采用家用喷墨打印机进行简单的制造。采用家用喷墨打印机充填描绘Ag浓度15wt%的专用Ag纳米粒子油墨时，描绘可能的细线为200m程度。图形表面电阻为0.15/~0.2/。实际的量产中适合于采用RolltoRoll型喷墨装置或者现有挠性印刷机。由于使用了印刷用专用基材，可以削减新规设备中干燥区域等附属设备的成本，提高生产率或者应用现有的印刷装置。尤其是使用喷墨印刷时，由于是无版印刷，所以适合于多品种小批量生产。另外由于无须制造印刷板的时间，所以可以大大缩短交货期。使用专用Ag纳米粒子油墨和印刷用专用基材制造诸如天线等导电性图形时，由于可以比印刷Ag胶还要廉价的制造，所以也可以降低成本。印刷用专用基材具有厚度140m的透明PET品和白色PET品，厚度180m的树脂涂层纸品（用印像纸使用的聚乙烯树脂涂覆纸）等序列。可以制造宽度约1.5m，长度可达数千米的产品，根据要求可以制造卷状或片状进行销售，可以制造厚度可达300m程度的树脂涂层纸品，适合于卡片或者电极上的应用。
关于元件安装，由于不能使用焊接，所以有必要使用电磁结合，ACF（AnisotropicCouductiveFilm），ACP（AnisotropicConductivePaste）和导电性粘结剂。照片4表示了采用家用打印机制成的导电性图形上使用ACP安装芯片的应用例。使用ACP或者ACF的安装时，需要(150~180)℃/(5~10)s程度的加热，但是由于印刷用专用基材的耐热性低，所以采用从工具（tool）侧进行加热的方法较好。使用激光进行局部加热时也可在耐热性低的树脂涂层纸型上的安装。另外近年来开发了(100~120)℃/(10~20)s程度可以固化的低温型ACP，可以适合于安装使用。由于印刷用专用基材上形成的导电性图形是由Ag构成的，如果原封不动的暴露于外界大气中，那么由于大气中的硫（S）成分而发生腐蚀，使电阻值升高。为此利用贴压保护膜，水性或者UV固化剂等的各种树脂的涂布等方法使图形与大气隔绝。使用Ag纳米粒子油墨和印刷专用基材的具体应用，例有UHF和HF带的PFID天线，有机TFT电极，单纯矩阵地显示电极，大面积供电天线，显示板用LED基板，接触传感器，电子黑帮用的大型触摸板，薄膜开关，智能封装和各种传感器的电极等。尤其是应用于RFID天线时，对于用户的优点如下：（1）天线的库存少；（2）天线图形的试作简单；（3）由于可以印刷条形码而无须入口（Inlet）。用作RFID标签时，不仅天线和触点而且印刷设置的各种表示都可以在印刷专用基材上采用通常的彩色油墨进行印刷，因此可以制造天线和各种表示存在于同一面上的RFID标签。
3使用湿式处理技术的无需烧结的电子电路形成技术
当专用Ag纳米粒子油墨和湿式处理技术相组合时，可以在立体形状，玻璃和各种基材等任意基材上形成电子电路。专用Ag纳米粒子油墨随着基材的不同而有必要特别供应，体积电阻率为20万cm以下。使用湿式处理的具体应用有RFID天线，TFT的电极，各种显示的电极和线路，触摸板的周边电极，薄膜开关，各种传感器的电极和各种电子元件的电极等。作为湿式处理的实际实施形状，在卷式生产的情况下，印刷和干燥电子电路的线路以后，浸渍于湿式处理液槽中，接着浸渍于水洗槽中，涂去残存在表面上的导电性引发剂。如果是单个元件最好进行间隙处理，如果是薄片处理也可以浸渍于槽中。利用喷墨或者狭缝（SlitDie）的涂覆也是较好的方法之一。含有导电性引发剂的湿式处理液是安全的水体系，不含有关系到排水规则的物质。
劳伦斯・伯克利国家实验室材料科学部门的聚合物科学家徐婷（Ting Xu）带领的研究将基于嵌段共聚物的超分子与金纳米颗粒相结合，从而创造了一种纳米复合材料，后者在经过溶剂退火处理后会迅速自我装配并形成分层级的结构薄膜，横跨面积达到平方厘米级。这种技术与当前的纳米加工过程相兼容，并具有产生新光学涂膜系列以用于一系列广泛领域的潜力，包括太阳能、纳电子学和计算机存储器。这项技术甚至能为超材料以及具有非凡光学特性的人造纳米构建物（nanoconstruct） 的制造开启新的大门。
“我们的技术能够在大至硅片的区域上快速产生不可思议的纳米颗粒装配，”徐这样说道，她同时也任职于美国加州大学伯克利分校材料科学与工程学院和化学学院。“你可以将它想象成一个薄煎饼的面糊，可以在平底煎锅上摊开，一分钟后就可以享用新鲜出炉的煎饼了。”
纳米粒子就像具有独特光学、电子学和机械特性的人造原子。如果能够诱发纳米粒子进行自我装配以形成复杂结构和分层级的样式，类似于蛋白质的结构，那么它将实现大批量生产比现代微型工艺学使用的小一千倍的设备。
徐和她的研究小组正在朝这个终极目标稳定的前进。近期他们的研究重心在于使用基于嵌段共聚物的超分子溶剂引导纳米粒子阵列的自我装配。超分子是作为单一分子执行特定功能集的分子群组。嵌段共聚物是非常长的序列，或者一种束缚在另一种类型单元结构上的单元结构，它具有在肉眼可见的距离范围内自我装配成界限清楚、纳米大小的结构阵列的内在能力。
“基于嵌段共聚物的超分子能够自我装配并形成大范围的具有微畴特征的形态学，一般为几纳米至几十纳米。”徐说道。“考虑到它们的大小可以与纳米粒子相比拟，超分子的微畴提供了纳米粒子阵列自我装配的理想结构框架。”
在由徐和同事修改后的超分子技术里，金纳米粒子阵列成为超分子溶剂的一部分，以形成大约200纳米厚的薄膜。通过溶剂退火并利用三氯甲烷作为溶剂，纳米粒子阵列可以形成三维的圆柱体微畴，后者被塞入与表面平行的扭曲六方晶格内。纳米粒子自我装配的这种分层级结构控制的陈列让人印象深刻，但它也仅仅是这项最新技术的一部分。
“为了与纳米加工过程相兼容，自我装配的制造过程必须在几分钟内完成以最小化因暴露在加工环境里而导致的纳米粒子特性的退化。”徐说道。她和她的研究小组系统的分析了超分子纳米复合材料薄膜暴露在溶剂蒸汽里自我装配的热力学和动力学。他们发现通过最优化单个参数，也即溶剂的量，装配动力学可以精确的调节以实现在1分钟内产生分层级结构的薄膜。
“为了利用非共价键连接在聚合物侧链的小分子来建造基于嵌段共聚物的超分子，我们改变了能量全景图使得溶剂含量成为最重要的因素，”徐说道。“这使得我们能够利用少量的溶剂来实现纳米粒子阵列的快速定序。”
纳米复合材料薄膜的光学特性取决于单个纳米粒子的特性以及不同方向上界限清楚的纳米粒子间距离。考虑到金纳米粒子的维度至少比可见光波长小一个数量级，徐和同事研发的超分子技术在用于制造超材料方面具有巨大的潜力。这些人造材料在近些年获得了极大地关注，因为它们的电磁特性是自然材料难以达到的。例如超材料可以有负的折射率，也即能够向后弯曲光线，这与只能向前弯曲光线的自然材料有所不同。
“我们的金纳米复合材料薄膜表现出强大的依赖波长的光学各向异性，通过改变不同的溶剂就可以实现，”徐说道。“这提供了制造超材料的平板印刷术的可行替代方案。”虽然徐和同事在他们的薄膜里使用了金纳米粒子，但这种超分子方法与其它化学成分的纳米粒子也兼容。“利用与现代广泛应用的纳米加工过程――包括刮涂、喷墨印刷和动态区退火――相兼容的技术，我们应该能够创造一个具有操纵光和其它特性的纳米粒子装配库。” 徐说道。这项研究被发表在期刊《自然通讯》上。
【摘要】
目的：研究聚集和表面分子吸附对磁性纳米粒子交流磁化率的影响，为发展基于磁性纳米粒子磁化率测量的生物传感方法提供依据。方法：用透射电子显微镜及振动样品磁强计分别对磁性纳米粒子的磁核粒径、磁性特征进行测量，利用实验室自建的交流磁化率测量装置，对在不同聚集状态和表面吸附抗原、抗体等生物分子后磁性纳米粒子的交流磁化率谱进行测量。结果：透射电子显微镜测量表明，实验所用氧化铁纳米粒子平均磁核直径10 nm，但是由于溶液中粒子之间的磁偶极相互作用而以聚集体的形式存在，表现出较大的水动力尺寸及其分布。振动样品磁强计测量表明，氧化铁纳米粒子的饱和磁化强度为61.43 emu·g-1。交流磁化率谱测量表明，随着氧化铁纳米粒子在溶液中水动力尺寸的增加，即聚集体尺寸的增加，磁化率谱中对应的磁动力学特征频率减小，与理论预示一致。当缓冲溶液中磁性纳米粒子表面吸附IgG以及进一步结合羊抗人IgG后，磁动力学特征频率逐渐降低，这与表面吸附导致的水动力尺寸逐渐增加的结果是一致的。结论：溶液中磁性纳米粒子的聚集状态和生物分子吸附对其交流磁化率谱有较大的影响，主要表现为粒子的水动力尺寸增加所导致的磁动力特征频率发生移动。基于磁性纳米粒子的磁动力特征频率的变化，可望发展成为一种研究磁性纳米粒子表面生物分子相互作用的生物传感方法。
【关键词】 磁性纳米粒子； 交流磁化率； 聚集； 表面吸附； 生物传感
［Abstract］ Objective:To investigate the effect of aggregation and surface molecular adsorption on AC susceptibility of magnetic nanoparticles，which will provide a basis for biosensing based on AC magnetic susceptibility measurement.Methods:Using transmission electron microscopy and vibrating sample magnetometer， the magnetic nanoparticles magnetic core size，magnetic characteristics were measured respectively.Using selfbuilt AC susceptibility measuring device，magnetic nanoparticles，with different aggregation states and surface adsorption of antigen，antibody and other biomolecules，susceptibility spectra were measured.Results:TEM study showed that the magnetic nanoparticles have a magnetic core size of about 10 nm.Because the magnetic dipole interaction between nanoparticles，the particles exist in the form of aggregates and show a larger hydrodynamic size distribution.VSM measurement showed that the saturation magnetization(Ms) was about 61.43 emu·g-1.AC magnetic susceptibility spectrum measurement showed that with the hydrodynamic size increases of nanoparticles in the solution，that was， the size increase of the aggregates，the characteristic frequency decreases of the AC magnetic susceptibility spectra，which was consistent with the theory.The study also indicated that when magnetic nanoparticles adsorbed IgG and subsequently conjugated goat anti human IgG，the magnetodynamic characteristic frequency gradually decreased，which was consistent with the result of the increase in hydrodynamic size.Conclusions:The magnetic nanoparticle aggregation and surface biological molecule adsorption in solution affect strongly AC magnetic susceptibility spectrum，i.e.，change the magnetodynamic characteristic frequency，resulting from the increase of nanoparticles hydrodynamic size.Based on the magnetic nanoparticles magnetodynamic characteristic frequency changes， so，it is expected to develop into a biological detection method to sense biological molecule interactions on the surface of magnetic nanoparticles.
［Key words］ magnetic nanoparticles; AC magnetic susceptibility; aggregation; surface adsorption; biosensing
磁性纳米粒子在细胞磁分离［1］、磁靶向药物输运［2］、生物传感［3-4］、磁共振成像(MRI)［5-6］及磁感应肿瘤热疗［7-10］等生物医学方面的应用已得到了广泛和深入的研究。其中，基于磁性纳米粒子丰富的磁学特性进行生物传感方法的设计和应用是一个重要和快速发展的领域［11］。利用抗体等特异性生物分子探针修饰磁性纳米粒子构建磁标签，并对靶分子(或细胞)进行识别和标记，然后利用对磁标签敏感的技术进行测量，即可实现对磁标签所标记的生物结合事件进行检测和传感。这些磁敏感技术包括MRI［12］、超导量子干涉仪(SQUID)［13］以及基于其他磁学效应或特性(如各向异性磁阻抗等［14］)的磁场传感器。发展这样的生物检测和传感平台已经成为目前研究的热点，并且它们在灵敏性、特异性、定量性和检测速度上已经展示出许多优势，但是它们需要对传感元件(敏感部位)进行复杂的材料和结构设计，是一种基底上的(substratebased)检测方法。这里我们将探索一种新的无基底(substratefree)的传感方法，它能够传感溶液中的包含磁标签的生物分子结合事件。磁化率是描述物质磁化性质的重要物理量。根据物质结构的电子理论可以证明，物质的磁化率与其微观结构有十分密切的关系。因此，测定物质磁化率，可以获得物质微观结构的许多信息。随着磁性纳米粒子在生物传感及生物医学方面的应用，基于其磁动力特征的研究也越来越广泛。
1 材料和方法
1.1 材料与试剂
γFe2O3纳米粒子及2，3二巯基丁二酸(DMSA)修饰的γFe2O3纳米粒子(DMSA@γFe2O3)由江苏省生物材料与器件重点实验室王春雨同学根据我们研究组先前报道［15-16］的方法制备得到。硼酸盐缓冲溶液由19.07 mg·ml-1四硼酸钠溶液和19.07 mg·ml-1硼酸溶液按4∶1比例混合而成，pH=9.0。IgG及羊抗人(goat anti human，GAH)IgG购自南京凯基生物科技发展有限公司，使用时浓度稀释为1 mg·ml-1。实验用水为超纯水(艾科普超纯水机提供)。
1.2 方法
1.2.1 表征测量
磁性纳米粒子磁核尺寸测量使用透射电子显微镜(TEM)(南京大学分析测试中心，仪器型号为JEM200CX)；水动力尺寸测量使用光子相关光谱仪(PCS)(东南大学生物电子学国家重点实验室，仪器型号为N4 Plus)；磁性测量使用振动样品磁强计(VSM)(东南大学生物电子学国家重点实验室，仪器型号为Lake Shore 7400)；磁化率测量采用实验室自建的交流磁化率测量仪，所用锁相放大器为美国斯坦福研究系统的双通道数字锁相放大器SR830（图1）。
图1中所用线圈组合中原线圈的匝数为75匝，副线圈的匝数为48匝。原线圈的规格是Φ20 mm×100 mm，每个副线圈的规格是Φ10 mm×15 mm。样品放置在线圈组合装置的副线圈的正中央。所采用的激发信号是由锁相放大器的正弦(SINE OUT)端提供的，通过锁相放大器上的双通道(CH1、CH2)输出来到检测信号。
1.2.2 基于磁性纳米粒子交流磁化率测量进行生物传感的理论与方法
溶液中磁性纳米粒子的交流磁化率χ包含两部分：实部磁化率χ′和虚部磁化率χ″［17］，χ=χ′+i χ″德拜理论对磁性纳米粒子交流磁化率的频率依赖关系可以描述为：χ(ω)=χ0/(1+iωτ)，其中χ0为直流磁化率。实部磁化率χ′和虚部磁化率χ″可以表示为：χ′=χ0/1+(ωτ)2，χ″=χ0ωτ/1+(ωτ)2其中，τ是纳米粒子在溶液中的弛豫时间，ω=2πf为角频率， f为圆频率。当ωτ=1时，磁化率的虚部部分出现一个最大值。χ″～ω谱的峰值频率ωchar=1/τ，为溶液中纳米粒子磁弛豫过程的特征频率。
分散在溶液中的磁性纳米粒子磁化后，一般通过两种机制进行弛豫：Brownian弛豫和Néel弛豫。一般来说，有效弛豫取决于两种弛豫机制的结合。但是，依赖于使用的磁性纳米粒子的尺寸，其中一种机制将起支配作用。
当磁性纳米粒子具有较大尺寸或在溶液中存在聚集体时，Brownian弛豫是支配的机制［18］。这种情况下，Brownian弛豫时间为：τB=4πr3η/κBT这里，r为纳米粒子的水动力半径，η为溶液的粘滞系数，κB为波尔兹曼常数，T为溶液的绝对温度。可见Brownian弛豫时间τB与r3成正比，对应的Brownian弛豫特征频率ωB=1/τB，与r3成反比。这样，一旦靶分子(如抗原)被结合到磁标签(抗体标记的磁性纳米粒子)上，增加的水动力半径将导致Brownian弛豫特征频率以r3关系减小，并且靶分子越大，ωB减小越多。同样溶液中磁性纳米粒子的聚集也会导致ωB减小。
在交流磁化率的测量实验中，常用的方法是认为锁相放大器的两个通道上的输出电压就是磁性液体交流磁化率的实部磁化率和虚部磁化率［19］。即：V=V′+i×V″，χ=χ′+i×χ″
V′=χ′，V″=χ″
2 结果
2.1 γFe2O3纳米粒子的TEM表征
图2显示：氧化铁纳米粒子磁核接近球形，平均尺寸为10 nm；DMSA修饰后的氧化铁纳米粒子表示了同样的结果。这说明表面修饰没有改变磁性纳米粒子的磁核尺寸。我们注意到，有机小分子DMSA由于在电镜下衬度低，因此，观察不到粒子表面修饰层的存在。
2.2 磁性测量
图3显示：表面修饰DMSA后，氧化铁纳米粒子的饱和磁化强度为53.53 emu·g-1(a)，与修饰之前的值61.43 emu·g-1(b)相比略有降低，这是由于样品中非磁性有机分子的存在，使得单位质量样品的磁化强度有所降低［20］。γFe2O3与DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子的矫顽力分别为0.25O e和0.14O e，表明样品接近超顺磁性。理论上，具有10 nm磁核尺寸的磁性氧化铁纳米粒子已经达到超顺磁尺寸，具有零矫顽力［21］。样品中微小矫顽力的存在可能是由于粒子间聚集体的存在。
2.3 聚集和表面分子吸附对磁性纳米粒子水动力尺寸的影响
见表1、2。表1 γFe2O3及解胶前、后DMSA@γFe2O3纳米粒子在水溶液中(pH=7)的水动力平均直径（D）（略）
表2 DMSA@γFe2O3纳米粒子在pH 9.0硼酸盐缓冲溶液及依次加入IgG和GAH IgG后的水动力平均直径（略）
溶液中纳米粒子水动力尺寸是指包括表面有机物壳层和水化层在内的总的尺寸，一般大于纳米粒子核尺寸。用光子相关光谱仪(PCS)测量了γFe2O3与DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子在水溶液中的水动力平均直径（D），结果如表1所示。可以看到，表面修饰前γFe2O3纳米粒子的水动力平均直径为92 nm，远大于TEM所测得的平均磁核尺寸(10 nm)。解胶前DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子的水动力直径为110 nm，大于γFe2O3纳米粒子的水动力直径(92 nm)，这一方面是由于聚集效应，另一方面还归于表面DMSA修饰层的贡献。解胶后，DMSA@γFe2O3纳米粒子的水动力平均直径减小为75 nm。
DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子在硼酸盐缓冲溶液以及依次加入IgG和GAH IgG后，磁性纳米粒子的水动力直径发生了变化。从表2可以看到，DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子在硼酸盐缓冲溶液中平均水动力直径为78 nm，略大于水溶液中的水动力尺寸(75 nm)。当在含有DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子的硼酸盐缓冲溶液中加入IgG后，磁性纳米粒子的水动力直径变为88 nm，进一步加入GAH IgG后，磁性纳米粒子的水动力直径继续增加，变为136 nm。
2.4 聚集和表面分子吸附对磁性纳米粒子交流磁化率的影响
见图4。
图4表示了γFe2O3及解胶前后DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子在水溶液中的交流磁化率谱，实线表示对实验数据的理论拟合。由图4可知，3种不同的磁性纳米粒子交流磁化率的虚部依次在142 Hz(a)、119 Hz(b)以及160 Hz(c)处出现一峰值，即Brownian弛豫特征频率先减小再增加。这与表1所示相同条件下水动力尺寸先增加再减小一致，符合理论预示结果。
解胶后DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子在pH9.0的硼酸盐缓冲溶液中(纳米粒子浓度为0.6 mg·ml-1)以及依次加入IgG(终浓度为0.1 mg·ml-1)和GAH IgG(终浓度为0.1 mg·ml-1)后的交流磁化率随频率的变化关系见图5。图5表明，对应的Brownian弛豫特征频率依次为150、140和100 Hz左右。这与表2所示相同条件下水动力尺寸逐渐增加一致，符合理论预示结果。 3 讨论
本研究观察了聚集和表面分子吸附对磁性纳米粒子交流磁化率的影响，主要研究了Brownian弛豫特征频率ωB与溶液中磁性纳米粒子聚集和表面吸附的关系，以期通过磁化率测量来传感磁性纳米粒子聚集和表面分子吸附的事件。这里，ωB=κBT/4πr3η特征频率ωB与溶液中磁性纳米粒子的水动力学半径成3次方反比关系。因此，溶液中磁性纳米粒子的聚集和表面生物分子吸附主要通过对水动力尺寸的改变来影响其特征频率。本研究同时采用光子相关光谱仪对溶液中磁性纳米粒子的水动力尺寸进行测量来加以验证。
TEM研究表明，γFe2O3及DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子的平均磁核直径为10 nm，而用PCS测量得到的水动力平均直径远大于纳米粒子的平均磁核尺寸，粒子表面的水化层不可能导致如此大的水动力尺寸，因此，纳米粒子以一定尺寸分布的聚集体的形式存在于溶液中。一般来说，磁偶极相互作用和范德瓦尔兹力是导致这种聚集的原因［22］。通过合适的表面修饰(包括物理吸附和化学吸附)，在表面引入更多的电荷和有机分子阻挡层可以改善这种聚集。DMSA分子具有双巯基和双羧基结构，其化学吸附到γFe2O3纳米粒子表面，使得在粒子表面上引入较多的羧基基团—COOH。通过解胶，即用碱来解离羧基上的氢，可以使粒子表面带上更多的负电荷，从而通过粒子间的静电排斥使纳米粒子变得更分散，水动力尺寸得到降低。解胶前DMSA@γFe2O3磁性纳米粒子的水动力直径为110 nm，大于γFe2O3纳米粒子的水动力直径，这一方面是由于聚集效应，另一方面还归于表面DMSA修饰层的贡献。解胶后，DMSA@γFe2O3纳米粒子的水动力平均直径减小为75 nm，这与前述分析相一致。解胶后的DMSA@γFe2O3纳米粒子由于具有更小的水动力尺寸和更高的表面电荷，使得其在水溶液中更加稳定，即使在离子强度较高的缓冲溶液(如pH=9.0硼酸盐缓冲溶液和pH=6.0柠檬酸缓冲溶液)中也表现出很好的稳定性，这为进一步研究在缓冲溶液中粒子表面吸附抗原、抗体的结合事件提供了保证。
磁性纳米粒子由于聚集以及表面生物分子吸附导致其水动力直径的变化为交流磁化率的测量提供了前提，因为交流磁化率谱峰的特征频率与粒子的水动力尺寸有3次方反比关系。通过对解胶后DMSA@γFe2O3(D=75 nm)，γFe2O3纳米粒子(D=92 nm)及解胶前DMSA@γFe2O3(110 nm)磁性纳米粒子交流磁化率的测量，得到交流磁化率谱峰的特征频率依次出现在160 Hz、142 Hz及119 Hz处，表现出与理论一致的关系。为了进一步研究表面分子吸附对磁性纳米粒子交流磁化率的影响，我们还测量了分散在pH 9.0的硼酸盐缓冲溶液中的磁性纳米粒子以及依次加入IgG和GAH IgG后的交流磁化率，其谱峰特征频率依次出现在150、140及100 Hz左右，与对应的水动力直径(78、88和136 nm)相对应，符合理论关系。这里，磁性纳米粒子作为溶液中的磁敏感探针，能够灵敏地反映其表面上生物分子吸附及特异性识别的事件，为发展新的生物传感方法提供了思路。
这种传感方法优点在于在交流磁化率的测量中不受游离的抗原及抗体等生物分子的影响，在检测过程中不需要后续的分离和洗涤处理，磁化率测量设备易于搭建，成本低，因此该方法具有更强的实用性。另外一些可以预见的优势是，该方法可以区分不同大小的生物分子在纳米粒子表面的吸附，以及生物分子诱导的特异性磁性纳米粒子聚集。
当所测磁性液体的粘滞系数及绝对温度等因素不变时，磁化率谱特征频率的变化只与磁性纳米粒子的水动力尺寸及尺寸分布有关。窄的粒子尺寸分布能够降低磁化率谱的宽度，从而可进一步增加检测的灵敏度。因此，选择单分散磁性纳米粒子做为磁敏感探针，将有望大大提高此生物传感方法的检测精度。
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关键词 荧光纳米粒子； 聚丙烯酸； 萘酰亚胺； 自组装； 细胞成像
1 引 言
荧光纳米粒子是一类重要的纳米功能材料，在细胞成像、疾病诊断及生物传感等领域有广阔的发展前景[1，2]，而具有良好水溶性、光稳定性及低毒性是其在这些领域中应用的前提。目前，基于无机材料的荧光纳米粒子研究较为广泛，如无机半导体量子点[3]、碳量子点[4]和金纳米粒子[5]等，这些纳米粒子常需要通过表面修饰或者聚合物包覆来提高其水溶性、可修饰性、生物相容性等特性。相对于无机荧光纳米粒子，有机聚合物荧光纳米粒子在结构多样性和功能可设计性方面具有明显优势，近年来引起了研究者的兴趣[6～10]。聚合物纳米粒子中荧光团的存在形式主要有两种[11，12]： 一种是非共价结合，如在纳米粒子制备过程中或者制备完成后，通过包埋或吸附方法负载荧光团； 另外一种是共价键合，如通过表面修饰方式将荧光团键合到无荧光的纳米粒子上，或先制备荧光聚合物单体，再聚合形成纳米粒子。利用生物相容性两亲聚合物的自组装对荧光团进行包裹是制备荧光聚合物纳米粒子的常用方法[11，13，14]，该方法简单，得到的纳米粒子水分散性及生物相容性良好，但由于荧光团以非共价方式结合，在使用过程中容易泄露。采用先将荧光团与聚合物共价结合再进行自组装的方法可以减少或避免染料泄露问题，有效提高荧光纳米粒子的稳定性，目前该类水溶性荧光纳米粒子的研究报道较少[15～17]。
聚丙烯酸（PAA）是一种常用高分子材料，在化工、纺织、水处理、食品、医药等领域应用广泛[18，19]。由于PAA无毒、易溶于水，且富含可功能化的羧基，近年来被研究者用于无机纳米粒子的修饰制备有机无机复合纳米材料[20，21]、与共价聚合物进行自组装制备水溶性荧光纳米粒子[22]、作为两亲聚合物的亲水链段制备纳米胶束[23]、进行交联制备纳米凝胶[24]等研究。本研究采用1，8萘酰亚胺荧光化合物N氨基4N甲基哌嗪1，8萘酰亚胺（AMN）对PAA进行接枝改性，制备了两亲性的荧光聚合物，并利用该聚合物在水溶液中的自组装得到了一种新的荧光纳米粒子（PAAMN）； 对其形态、结构及荧光特性进行了表征，并考察了其细胞毒性及细胞成像能力。结果表明，此纳米粒子具有好的水溶性、光稳定性和细胞相容性，可进入细胞并发射绿色荧光，在细胞成像方面有良好应用前景。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
Bruker AV400型核磁共振仪（瑞士Bruker公司）； UV2550型紫外分光光度计（日本岛津公司）； 320S型pH计（梅特勒托利多仪器有限公司）； F4600型荧光分光光度计（日本日立高新技术公司）； JEM100CXII型透射电镜TEM（日本电子株式会社）； IX51型倒置荧光显微镜（奥林巴斯株式会社）； ST360型酶标仪（上海科华生物工程股份有限公司）； Zetasizer Nano ZEN3600型动态光散射纳米激光粒度仪（英国Malvern公司）。
AMN的合成见文献[25]； 聚丙烯酸（PAA， 分子量2.6万，河南凯特化工有限公司）； Gibco胎牛血清及DMEM培养基（Invitrogen公司）； 3（4，5二甲基噻唑2）2，5二苯基四氮唑溴盐（MTT，Sigma公司）； HeLa细胞为实验室传代培养； 其它试剂均为市售分析纯； 实验用水为去离子水。
2.2 PAAMN的制备
将0.5 g PAA，0.63 g EDAC・HCl和0.79 g NHS溶于10 mL DMF中，在室温下搅拌反应1 h，向其中加入含AMN的DMF溶液，并于60℃搅拌反应4 h。将反应液离心，上清液放入透析袋中，在pH 3～4的稀HCl中进行透析。透析一段时间后将袋内胶状固体取出，溶解在pH 11的NaOH溶液中，滴加稀HCl使其析出。经过多次碱溶酸沉处理后，将该固体溶解，再于水中透析，测试透析液荧光强度。当透析液荧光强度为零时，将透析袋内溶液取出， 冻干， 得目标产物（PAAMN）。
2.3 PAAMN的形态及结构表征
将纳米粒子溶液滴在含有Formar膜的铜网上，并进行负染，采用TEM观察其形态； 采用纳米激光粒度仪测定PAAMN在水溶液中的粒径； 用DMSOd6+D2O为溶剂测定PAAMN的1H NMR光谱。
将AMN溶于乙醇中，配成1.0 mg/mL储备液，再用水稀释得所需浓度的工作溶液。将PAAMN用水溶解， 配制成2.0 mg/mL储备溶液，并用水稀释至所需浓度的工作溶液。分别测定AMN及PAAMN工作溶液的紫外可见吸收光谱； 在392 nm下测定不同浓度AMN溶液的吸光度并绘制标准曲线。根据PAAMN溶液在392 nm处的吸光度和AMN的标准曲线，按文献[25]的方法计算纳米粒子中荧光团的摩尔取代度。
2.4 荧光性质研究
荧光光谱及量子产率测定： 测定水溶液中PAAMN及AMN的荧光光谱； 以硫酸奎宁为参比，测定水溶液中PAAMN及AMN的荧光量子产率，硫酸奎宁在0.05 mol/L H2SO4溶液中的量子产率按0.55计算[26]。
光稳定性考察： 以390 nm为激发波长，534 nm为发射波长，每隔5 s测定一次PAAMN溶液的荧光，观察2.5 h内荧光强度的变化。
金属离子对PAAMN荧光的影响： 分别移取PAAMN的工作溶液0.1 mL和Ph 7.4的磷酸盐缓冲溶液5.0 mL加入到10.0 mL比色管中，再加入金属离子； 以不加金属离子的PAAMN体系作为对照。各溶液用水定容后测定荧光光谱，记录荧光强度。
pH值对PAAMN荧光的影响： 分别移取PAAMN及AMN的工作溶液0.1 mL加入到10.0 mL比色管中，用不同pH值的磷酸盐缓冲溶液定容后测定荧光光谱，记录荧光强度。
2.5 MTT法检测细胞相容性
将对数生长期的HeLa细胞按每孔5000个细胞接种于96孔板中，用含10%胎牛血清的DMEM为培养基，在37℃含5%CO2的培养箱中培养。待细胞贴壁后，吸去板内培养基残液，加入含不同浓度PAAMN 的培养液， 置于培养箱中孵育24 h，此后向每孔加入20 μL浓度为5 mg/mL的MTT溶液，继续孵育4 h。然后移去板内液体，每孔加入200 μL DMSO，将细胞培养板放置摇床上， 低速振荡使结晶物充分溶解。 用酶标仪在490 nm波长处测量各孔的吸光度（A）。以未加PAAMN的细胞作空白对照，计算细胞的相对增殖率（Relative growth rate，RGR）： RGR = （A实验组/A空白对照组）×100%。
2.6 纳米粒子及染色细胞的荧光显微成像
纳米粒子的荧光观察： 将0.1 mg/mL PAAMN溶液用PBS溶液（pH7.4）稀释10倍，然后取0.1 mL置于24孔培养板中，于荧光显微镜下观察。
细胞染色及成像： 将HeLa细胞接种于24孔培养板中，待细胞贴壁后，移去原培养基，加入含0.01 mg/mL PAAMN的新培养基，并置于CO2培养箱中于37℃下培养2 h。然后移除培养基，用PBS溶液将细胞洗涤3次，再加入4%的多聚甲醛固定细胞，最后用荧光显微镜观察细胞成像效果。
3 结果与讨论
3.1 PAAMN的制备与表征
PAAMN 的制备方法如图1所示。PAA中的羧基被活化后与AMN中的氨基反应，形成接枝聚合物； 该聚合物在透析过程中发生自组装形成纳米粒子，未反应的荧光团和溶剂也在透析中除去。将透析纯化后的纳米粒子溶液冻干，得到PAAMN。固体PAAMN能溶解于水中形成黄色透明溶液。
采用TEM、动态光散射（DLS）、UVVis 及1H NMR方法对纳米粒子的形态及结构进行了表征。TEMD如图2A所示， 纳米粒子呈规则球状颗粒； 如图2B所示，DLS测定PAAMN的水合粒径约为290 nm。
图3为AMN和PAAMN的UVVis光谱， AMN的最大吸收峰在392 nm，PAAMN的最大吸收峰在394 nm。1H NMR测定表明，PAAMN在7.00～8.77 ppm处有明显的芳环氢相关信号，且在2.5～3.0 ppm处有哌嗪环上亚甲基的相关信号（图4）。由于PAA在300 nm以上无明显的吸收峰，其结构中不存在芳环，而纳米粒子中未与PAA键合的荧光团已通过透析除去，因此上述结果证明萘酰亚胺荧光团已经被固定于PAAMN中。经计算，荧光团的摩尔取代度为4.1%，说明PAA中仅有部分羧基被取代，生成的纳米粒子中仍有大量可修饰的羧基存在，为其进一步功能化提供了条件。
3.2 荧光性质
由AMN和PAAMN的荧光激发和发射光谱（图5）可见，PAAMN具有与AMN类似的特征荧光光谱，它们的最大激发和发射波长均分别为390和534 nm，说明PAAMN的荧光是由萘酰亚胺荧光团产生，且与PAA链键合对荧光团的荧光波长无明显影响。水溶液中PAAMN和AMN的量子产率测定结果分别是0.14和0.08，说明形成纳米粒子增强了萘酰亚胺荧光团的荧光。在设定的测试条件下，2.5 h内测定PAAMN的荧光强度变化在7%以内（图6），说明其有较好的光稳定性。
金属离子对PAAMN荧光强度影响的实验结果表明，在生理pH条件下，1.0106 mol/L的Mg2+，Hg2+，Ni2+，Mn2+，Al3+，Zn2+，Ba2+，Ag+和Cd2+对PAAMN的荧光没有明显影响ex=390 nm； em=534 nm.
由于许多4氨基萘酰亚胺衍生物对pH敏感[27，28]，因此本研究进一步考察了pH值对PAAMN荧光性质的影响。 结果表明，在pH 4.0～10.0范围内，PAAMN的最大激发和发射波长不随pH值变化而变化，但荧光强度随着pH值增大而逐渐减小。如图7所示，PAAMN的这种pH调控荧光分子开关功能与AMN类似，但荧光强度变化趋势及范围要小于AMN。造成上述现象的原因可能是[28，29]： 碱性条件下，萘酰亚胺类化合物哌嗪基团中的烷基胺作为电子给体，向萘酰亚胺进行光致电子转移（PET），从而淬灭萘酰亚胺的荧光； 酸性增加使哌嗪基上的氮原子发生质子化，抑制了PET过程，因此荧光强度增强； 与AMN相比，PAAMN中有较多的羧基，对哌嗪上氮原子的质子化具有一定的缓冲作用，因此其荧光强度随pH值变化相对较小。
3.3 细胞相容性
用于生物样品的纳米材料应具有良好的生物相容性。细胞毒性试验是体外评价纳米材料生物相容性的常用方法，具有经济、快速、操作方便等优势。本实验采用MTT法考察了PAAMN浓度（0.001～0.25 mg/mL）对HeLa细胞增殖的影响，并根据美国药典中RGR与细胞毒性分级的关系（RGR≥100%为0级； 80%～99%为Ⅰ级； 50%～79%为Ⅱ级； 30%～49%为Ⅲ级； 0～29%，Ⅳ级）对其毒性进行评级。从图8可见，在测定的浓度范围内，当PAAMN浓度低于0.1 mg/mL时，细胞的RGR均大于90%； 随着PAAMN浓度增加，RGR略有下降，但都大于80%。各测试浓度PAAMN对HeLa细胞的毒性反应分级均为Ⅰ级，说明PAAMN具有良好的细胞相容性。
3.4 荧光成像
PAAMN溶液的荧光显微成像如图9A所示，在390 nm激发光下，PAAMN能发射绿色的荧光。由于PAAMN具有好的细胞相容性，且在生理条件下具有较强的荧光，因此进一步考察了其用于细胞成像的可行性。
HeLa细胞在含0.01 mg/mL PAAMN的培养基中孵育，然后洗去多余的纳米粒子，将细胞固定， 在390 nm激发光下观察成像效果，结果如图9B所示，染色后的细胞仍具有较好的形态， 发出绿色荧光，表明PAAMN在细胞成像方面具有应用潜力。
4 结 论
本研究以具有良好生物相容性及水溶性的PAA聚合物为基础， 进行萘酰亚胺衍生物接枝改性，并将生成产物自组装制备了球形的纳米粒子。该纳米粒子具有好的水溶性，荧光团以共价键的方式固定于其中，不易泄漏， 其在生理条件下具有较强的荧光＼，较长的荧光发射波长（>500 nm）＼，大的Stocks位移（144 nm）以及良好的光稳定性和细胞相容性。荧光显微成像表明，合成的荧光纳米粒子能进入细胞，且在390 nm激发光下发射绿色荧光，可用于细胞荧光成像。由于具有大量可用于修饰的羧基，对其进行结构修饰还有望制成高灵敏度和选择性的荧光探针，在样品检测及生物成像研究中有应用潜力。
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说到照明，此前的研究多集中在色温等方面。但是由意大利伊苏布利亚大学的Paolo diTrapani开发的这项新技术，却在提供“人工白昼”般的照明技术方面迎来了一个新的突破。其原型采用了LED面板，并通过透明塑料面板进行发散。而该技术的主要突破，就是这些肉眼不可见、却遍布在面板上的二氧化钛纳米颗粒！
这些颗粒的主要任务，就是散色光线——这一原理与太阳光通过地球的大气层很像。有些人或许会觉得这么做“多此一举”，但是因为该过程模拟了物理学上的Reylight散射，所以会让光线显得更加“真实”。
事实上，“自然光级别的品质”，有助于缓解轻度抑郁和减少压力。而问题是，我们并不是总能接触到它。
因此，在新技术普及后，人们就可以在自家帘子后面“画出”一幅明媚的春光，而无视屋外是否刮风下雨。
当然，技术的普及总有个过程。虽然当前并没有相关的产品出售，不过di Trapani和他的团队已经计划通过一家名叫CoeLux的公司，在未来几年进行销售。
【关键词】 脂质体纳米粒; 药物载体; 自组装; 表征; 应用
脂质体纳米粒 (Liposparticle)是一定浓度的脂质囊泡和纳米粒分散在水溶液中自组装形成的具有脂质外壳和纳米粒核心的新型组装体 (图1)，近来，在生物科技和药物、抗原、基因传递系统领域引起人们极大兴趣[1]。脂质体纳米粒具有以下特征[2]:①在温和的条件下自发形成;②粒径可控且结构稳定;③表面可以修饰;④载药量高，贮存时间长，给药前通过水化即可，防止药物的降解和损失;⑤包封的药物可以持续释放。脂质体纳米粒这种结构结合了纳米粒和脂质体的优点[3]，纳米粒核心可作为支撑骨架，赋予脂质层机械稳定性、可控的形态学、狭窄的粒径分布和最终材料的纯化。结合生物可降解的材料，粒子还可用于体内作为生物活性化合物的载体。而外周的脂质膜具有生物相容性，生物膜的拟生态行为(黏附，融合……)，在膜内或膜表面可与多种分子(脂溶性的或者水溶性的)相互作用，因此可作为不同生物分子的载体。生物载体治疗公司[4] 最先研究了一种基于交联的云芝多糖阳离子纳米粒(60 nm)外面包裹磷脂和胆固醇的混合物的系统，可用于疫苗和药物传递[5]。Rapuano等[6]对不同的支持物上的双分子层进行了研究，包括二氧化硅粒子、聚苯乙烯粒子和聚甲基异丁烯酸粒子，从吸附等温线、粒径、表面电荷、胶体稳定性和生物分子识别等几个方面研究了脂质包裹的纳米粒。近年来，国外对脂质体纳米粒及其载药制剂的研究越来越多，脂质体纳米粒自组装成的这种独特核壳结构也正成为制剂载药系统研究的热点之一，但国内研究报道较少。因此，本文通过查阅国内外相关文献，对脂质体纳米粒载药系统的最新研究进展进行综述。
1 脂质体纳米粒的构成材料及结构形式
脂质体是一种众所周知的制剂，已有广泛应用。当磷脂分散在水中时形成多层囊泡，并且每一层均为脂质双分子层。目前，脂质材料有中性脂质二棕榈酰胆碱(dipalmitoyl phosphatidylcholine， DPPC)、二硬脂酰胆碱(distearoyl phosphatidylcholine， DSPC)和二肉豆蔻酰磷酸酰胆碱(dimyristoyl phosphatidyl choline， DMPC);负电荷脂质有磷脂酸(phosphatidic acid， PA)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine， PS)和双鲸蜡磷酸酯(dicetaceumphosphate， DCP);正电荷脂质有N[1(2，3二油酰基)丙基]N， N， N三乙胺氯(N[1(2， 3dioleyloxy)propyl]N，N，Ntrimethylammonium chloride， DOTMA)、2，3二油酰基N[2(精氨酸基酰胺)乙基]N，N二甲基1丙基三氟乙酸胺(2，3dioleyloxyN[2(sperminecarboxyamido)ethyl]N，Ndimethyllpropanaminium trifluroacetate， DOSPA)、1，2二油酰氧丙基N，N，N三甲基溴化铵(1，2dipalmitoyl3trimethylammoniumpropane，DPTAP)等[7]。脂质体纳米粒的核心为不同粒径和性质的球形固体支持物。目前报道中，使用最多的无机物是二氧化硅粒子[8]。而在有机聚合物支持物的选择中，聚苯乙烯粒子使用得最多，是因为通过它比较容易得到粒度分布狭窄的胶体悬液[3，9]。此外还有一些研究使用的是生物环境下可完全降解的多糖核心，如糊精麦芽糖复合剂[10]和壳聚糖[11]，或生物可降解的脂肪族聚酯核心，如聚乳酸[12]。
脂质体纳米粒的形成是基于纳米粒与脂质膜之间的相互作用。将脂质囊泡与纳米粒溶液在一定温度下孵育，囊泡接触到纳米粒子以后产生融合作用，在纳米粒子的周围重组成连续的双分子层。Gilbert等[13]最先发明了“脂质呈递系统”，它将脂质吸附在所谓的玻璃微球表面上(直径≈1.6 μm)。为了检测脂质确实包裹着微球，在磷脂组成中掺入荧光探针[14]，通过荧光显微镜观察到粒子周围有均匀的荧光壳，表明脂质沉积在粒子表面，并且形成的脂质膜连续均匀。另外Bershteyn等[15]研究发现，包封纳米粒所用的脂质的量和组成不同也会导致最终的脂质体纳米粒系统外层形成多种脂质结构，如壳状、洋葱状或花瓣样。当脂质中掺入聚乙二醇化的脂质时，可以观察到花瓣状的脂质双分子层从聚合物核心向外延展[11](图2)，而不同结构粒子的细胞摄取率也相差很大。
a，b:二油酰磷脂胆碱(dioleoylphosphocholine， DOPC)脂质包裹的粒子时呈现“洋葱”状形态，多层脂质呈圆环状堆叠在粒子核心周围;c，d:当DOPC脂质掺入10%摩尔的聚乙二醇磷脂时，形成脂质“花朵”，“花瓣”从聚合物核心向外延展
图2 脂质的量和组成不同形成不同结构
2 脂质体纳米粒的制备
2.1 脂质体纳米粒的制备方法
脂质体纳米粒的制备，可以通过两种方法实现。第一种方法是直接将旋干的脂质膜与分散的纳米粒溶液水合(图3a)，但这种方法费时[16]，即使用相对合适的参数控制制备过程，还是不能控制最终的粒径及粒度分布。第二种方法是将事先制备好的囊泡与纳米粒溶液混合(图3b)，这种方法方便简单，易于控制粒径[17]。制备囊泡的不同方法有:①水合法;②水浴超声;③挤出法。而每种方法形成囊泡的粒径和均一性都不同，直接用旋干的脂质膜和用水合法形成的囊泡制备的脂质体纳米粒结果最差，而用挤出法制备的囊泡来制备的脂质体纳米粒最好。囊泡的粒径和粒度分布越小，越具有可控性和重复性。大的多层囊泡与小的单层囊泡相比，脂质在纳米粒表面的重组更加困难。
2.2 脂质体纳米粒制备的影响因素
2.2.1 连续相理化性质的影响 连续相的选择对脂质体纳米粒的制备至关重要。为了考察连续相对脂质体纳米粒制备的影响，Troutier等[3]以聚苯乙烯粒子为支持物模型，考察了缓冲液类型、离子强度和缓冲液pH值对不同电荷的囊泡与聚苯乙烯粒子构成脂质体纳米粒粒径的影响。结果表明，离子强度和pH值相同的不同种类的缓冲液对组装过程没有显著差异，说明脂质体纳米粒组装过程不受离子种类的影响。pH值的变化对脂质体纳米粒的组装过程也没有影响，因为DPPC在强酸至强碱范围内均为两性脂质，而DPTAP脂质的季铵基团使其对pH值变化不敏感。不同离子强度对阳离子和两性脂质囊泡的组装过程影响差异较大，对于阳离子脂质，高离子强度下制备使其电荷被屏蔽，容易聚集;而在低离子强度下制备好的脂质体纳米粒即使再置于高离子强度下也不发生聚集。这个现象说明囊泡和粒子之间的相互作用比制备好的脂质体纳米粒更容易受离子强度的影响。对于两性脂质，由于脂质体纳米粒的组装主要不是通过静电相互作用，因此离子强度的作用不突出。
2.2.2 脂质成分电荷的影响 脂质体纳米粒组装过程中，阳离子脂质成分百分比较低时粒径增大。Makino等[18]解释，DPPC头基可能显露了其阴离子部分而伸向外侧，由于DPPC/DPTAP的静电相互作用导致粒子聚集。随着DPTAP百分比的增加，静电斥力占优势，从而使组装体的粒径减小。在100%阳离子脂质成分的组装体中，多分散性很小，这表明脂质体纳米粒均为单个粒子，其粒径接近于空白粒子包裹着单个脂质双分子层。在100%两性脂质构成的脂质体纳米粒中，也未发生聚集，粒径和粒度分布都接近空白粒子，因为DPPC分子间缺少静电相互作用，从而避免了其聚集。
2.2.3 囊泡/粒子表面积比值的影响 影响脂质体纳米粒制备的另一个因素是最初的混合物中脂质囊泡与粒子的表面积比值，AV/AP(AV和AP分别是脂质囊泡和粒子的总表面积)，这个概念由CarmonaRibeiro等[19]最先提出。对于0 %，75 %，和100 %的DPTAP脂质组成，脂质体纳米粒的粒径和粒度分布不受AV/AP的影响，接近于空白粒子。而其他百分比(如10 %，25 %和50 %DPTAP)，随着AV/AP的增大，脂质体纳米粒的粒径逐渐减小。对于这部分比例的DPTAP，囊泡在AV/AP高时发挥静电稳定剂作用，而在AV/AP低时发挥促凝剂作用。AV/AP较低时发生聚集基于两种假设[3]:①在阳离子囊泡和阴离子粒子之间形成桥梁(局部“过剩”);②由于AV/AP较低，粒子没有完全被包裹，粒子的阴离子区域显露。而对于0% DPTAP，在所有范围的AV/AP比值中均不发生聚集。这也可用两种假想来解释:①阴离子粒子和略微负电荷的囊泡中没有形成桥;②在DPPC不完全覆盖的阴离子粒子间没有发生静电吸引。
3 脂质体纳米粒的表征
脂质体纳米粒组装体具有核壳结构，这种组装体可通过多种方法，从粒径、表面电荷、化学组成和形态等多个方面进行表征。
3.1 粒径和Zeta电位测量
粒径测定和Zeta电位测量可以说明脂质的有效吸附[20]。纳米粒表面被脂质膜包裹以后直观表现在粒径的略微增大。与带相反电荷的囊泡相互作用以后，纳米粒表面的电荷信号改变足以证明了聚苯乙烯纳米粒表面负电荷被阳离子脂质屏蔽。
3.2 X射线光电子光谱法(XPS)
XPS技术提供了一种新方法来表征包裹的脂质[3]。将DPPC脂质构成的脂质体纳米粒与空白聚苯乙烯纳米粒的XPS光谱相比，聚苯乙烯粒子的特征信号ππ*(292 eV处)消失，并且组装体表面的各种碳原子所占的百分比与DPPC的理论值接近，O/P(原子百分比)为7.6，接近DPPC的理论值8，从而证实粒子被脂质层所包裹。
3.3 显微镜技术
通过显微镜技术可得到组装体表面包裹的全部信息。为粒子和囊泡分别选择两种不同的荧光基团，若粒子的荧光信号与脂质信号重合说明粒子与脂质处于同一位置，粒子的荧光信号被脂质荧光信号覆盖进一步验证粒子被脂质所包裹。
3.4 超薄切片透射电子显微术(TEM)
将样品包埋于树脂中，可避免以往干燥过程中导致的目标物重排。包埋样品的切片通过TEM重点对粒子和染色脂质的电子云密度进行比较。将事先染色、包埋于树脂中的空白聚苯乙烯粒子和脂质体纳米粒进行超薄切片观察，与空白粒子相比，脂质体纳米粒影像显示粒子被一圈均一而深色的壳所包围，表明脂质层包裹着纳米粒。
3.5 差示扫描量热分析(DSC)
对包裹有两性脂质和阳离子脂质的纳米粒分别进行差示扫描量热分析。DSC结果显示都只出现了一个跃迁峰，这表明脂质形成了一个有序相，而不是以单分子吸附在支持物上而出现，这从一定程度上说明脂质包裹均一。
3.6 冻结蚀刻电子显微镜
这一技术允许在水合状态下观察样品，避免了传统方法造成的假象(样品干燥过程中结构变形)[21]。二氧化硅纳米粒的cryoTEM图像显示，由于粒子的微孔性出现了电子致密核。加入囊泡以后，脂质壳呈现出一个持续而均匀的双分子层，准确地出现在粒子轮廓上。
4 脂质体纳米粒作为药物载体的应用
4.1 药物靶向
纳米粒表面连接肿瘤坏死因子(TNF)后，可以作为有效的载体系统，激活TNF受体从而诱导细胞凋亡。但是由于潜在的全身毒性，体内应用受到阻碍。Messerschmidt等[22]将TNF纳米粒作为模型系统，在其外面包裹一层脂质膜，这样可以将TNF的活性暂时屏蔽，形成内部为单链TNF官能化的纳米粒;外层的脂质膜PEG化赋予其立体稳定性，并用单链抗体可变区基因片段(scFc)修饰，用于靶向有FAP(一种抗癌基因)标记的肿瘤间质。脂质包裹以后明显降低对FAP阴性细胞的细胞毒性，而对FAP阳性细胞的细胞毒性增加。通过脂质体包封，纳米粒装载生物活性分子，可以靶向特异性细胞。这种新型组装体除了安全性和靶向性，还适用于多种诊断和治疗，可将试剂包埋在纳米粒核心或分布于粒子表面，从而有利于靶向递药。
4.2 联合用药
肿瘤的多药耐药性需要细胞毒药物与化学敏感剂共同给药，而脂质体纳米粒系统可以同时包封多种药物。为了优化这种结合给药的效果，Wong等[23]将GG918特异的P糖蛋白抑制剂和多柔比星细胞毒药物这两种药物体外对耐药株乳腺癌细胞分别以溶液和脂质体纳米粒形式给药。结果表明，以脂质体纳米粒形式给药的治疗效果最显著，它能显著提高细胞对多柔比星的摄取与滞留时间。与溶液组相比，脂质体纳米粒组对肿瘤细胞的抑制作用增加了8倍。脂质体纳米粒系统提供了一种改善抗药肿瘤治疗效果的最佳、有效的途径。
4.3 作为基因治疗药物载体
脂质体纳米粒系统由于其有很好的生物相容性和体内稳定性，可以用作质粒 DNA和寡核苷酸的载体。Li等[24]研究了双十八烷基二甲基溴化铵(dioctadecyldimethylammoniumbromide， DODAB)脂质包裹的金纳米粒对哺乳动物细胞转染的介导作用。研究表明，DODAB脂质双分子层包裹金纳米粒以后，可以有效地将DNA质粒成功转染到HEK 293细胞中去。DODAB脂质包裹的金纳米粒的转染效率是DODAB脂质的5倍。脂质体纳米粒的出现为构造金纳米粒作为基因载体和纳米材料用于转染提供了一种新途径。
4.4 作为眼科药物载体
Diebold等[11]对脂质体壳聚糖纳米粒组装体(liposomechitosan nanoparticle complexes， LCSNP)作为眼科药物载体进行了研究。结果表明，LCSNP首先滞留在黏液层，然后不同程度地进入结膜细胞，并且其在体外未表现出细胞毒性，体内耐受性较好。总之，通过进一步研究，将来LCSNP可通过眼睛黏膜用于药物传送。
5 结语与展望
脂质体纳米粒系统作为给药载体具有突出的优势，它将脂质体与纳米粒的优点结合起来，具有很高的药物包封率、可调节的持续释放行为和良好的血清稳定性，可用于多种细胞和组织靶向。脂质体纳米粒组装体的核壳结构，使其内核可以作为疏水性药物的容器，外壳可对药物起保护作用，并且达到缓释作用。同时通过对脂质体纳米粒的表面修饰可以达到靶向作用。脂质体纳米粒这种非病毒载体没有免疫原性，不会引起细胞的免疫反应，将其包裹以后，可以保护基因类药物免受酶的降解到达细胞内，有望作为生物药物载体。相信随着研究的不断深入，脂质体纳米粒系统必将成为人类征服疾病的又一有力工具。
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关键词：纳米粒子；给药系统：靶向治疗；肿瘤
中图分类号：R730.5
文献标识码：A
文章编号：1672-979X(2010)09-0357-04
纳米给药系统是指粒子直径在10～1000nm之间的给药系统，具有提高药物稳定性、药物缓释和控释的作用，其表面可以多种修饰。按形态划分为纳米囊、纳米球和纳米粒子等。纳米囊是泡状载体，药物被聚合物包裹在空腔中；纳米球是药物与基质物理结合并均匀分散在基质中；纳米粒子是固体的胶态粒子，由药物和大分子物质组成。纳米药物学的研究重点是粒径在200hm以下的粒子。
纳米给药系统具有靶向作用。靶向给药分主动靶向或被动靶向。主动靶向是药物连接到载体系统后运送到组织或特异细胞；被动靶向是将药物包埋到大分子或者纳米粒子中被动地到达靶器官，比如通过肿瘤组织透过性增强及滞留效应(ERP效应)被动到达肿瘤组织。纳米粒子也可通过导管灌注方式到达靶器官或组织。例如，在血管再狭窄部位的血管壁上定位给予载药纳米粒子可以在特定部位起到缓释作用。
纳米粒子能通过几种生物屏障。如应用纳米给药系统有希望使一些抗肿瘤、抗病毒药和其他药物通过血脑屏障。已有纳米粒子在高渗甘露醇作用下透过血脑屏障的报道，一些难治性疾病如脑瘤药物也可起到缓释作用。
1纳米给药系统在肿瘤中的应用
肿瘤治疗中，给药系统对提高药效和降低毒副作用起着重要作用。
1.1水凝胶纳米粒子
水凝胶纳米粒子是基于专利技术，使用疏水性黏多糖包埋和运载药物、治疗用蛋白或疫苗抗原。一种新型系统使用胆甾醇基一普鲁兰糖显示了很大的优势，4个胆甾醇分子聚集形成1个自凝聚疏水核心，普鲁兰糖在外层，形成混合络合物，可稳定地包埋蛋白质。这些纳米粒子可以激活免疫系统，容易被树突细胞吞噬。更大一些的凝胶粒子可以包埋和释放单克隆抗体。
姜黄素是调味品姜黄中的一种物质，具有抗癌活性，然而由于溶解度低，生物利用度差，限制了临床应用。把姜黄素包埋在聚合物中形成可溶解分散的纳米姜黄素，在胰腺癌细胞中可完全显示游离姜黄素的活性，包括诱导凋亡，阻断核转录因子xB(NF-tcB)活性，前炎症因子表达减少，扩大了临床应用领域。
1.2胶束和脂质体
嵌段共聚物胶束是球形超分子组装的两性共聚物，其核心部分可容纳疏水性药物，壳的部分是亲水的刷状冠因而可以运载水难溶性药物。喜树碱是治疗肿瘤的拓扑异构酶抑制剂，因其难溶性、不稳定性及毒性限制了临床应用。聚乙二醇(PEG)修饰的磷脂组成的胶束特别适于作为喜树碱的纳米载体，因为其粒径只有14 run，可以从肿瘤和炎症组织遗漏的脉管系统渗出。这种被动靶向提高了喜树碱在肿瘤中的浓度，减少了正常组织的毒性。
另一种胶束制剂因具有稳定的聚乙二醇冠，可以减小细胞的吞噬作用从而延长血浆半衰期。近年SPl049C、NK911和Genexol-PM已被批准用于临床。SPl049C是多柔比星包埋的普朗尼克胶束：NK911是多柔比星经PEG修饰后再与聚天门冬氨酸连接后形成的共聚物；Genexol-PM是包埋紫杉醇的PEG-PLA(聚乙二醇一聚乳酸)胶束。聚合物胶束具有提高药物溶解度，延长半衰期，在肿瘤部位选择性聚集，降低毒性等独特的优点。但这项技术目前缺乏肿瘤特异性和药物的控释能力。
超级磁粒子可与磁共振成像系统结合给肿瘤定位然后使用集中有效的治疗方案，这项技术现已用于临床，例如，为脑部的主要恶性肿瘤成胶质细胞瘤定位。治疗成胶质细胞瘤的主要难点是药物不易穿过血脑屏障，最近发现纳米级的脂质体氧化铁制剂可提高血脑屏障的透过率。
1.3纳米材料制剂
纳米材料已成功地用于制造新型的给药系统，解决药物的水难溶性。研究人员将喜树碱等难溶性抗癌药包埋到荧光介孔硅纳米粒子中运送入肿瘤细胞。研究表明，介孔硅纳米粒子将能解决许多抗癌药物水不溶性的问题。
1.4纳米系统
新型的纳米系统可通过粒子中包埋的分子传感器提前进行“程序化”设计，在运载药物的过程中改变其结构和特性，使得被运载的药物实现更有效的胞内和胞外给药。传感器可以对pH值、氧化还原电势或酶的变化等物理或生物刺激做出反应。肿瘤靶向包括全身被动靶向和主动受体靶向。物理压力，例如电场或磁场、超声波、热、光可以聚焦并触发纳米系统的动作。程序化的纳米系统运载的生物药物还包括质粒DNA，siRNA以及其它治疗性核酸。
研究人员使用可降解的聚丁二醇二丙烯酸酯共氨基戊醇(C32)和由前列腺特异启动子驱动的白喉毒素自杀基因(DT-A)组成纳米粒子(C32／DT-A)，直接注射到正常前列腺和前列腺肿瘤的小鼠中，结果正常前列腺显著减小，50％的细胞凋亡。而单次注射C32／DT-A纳米粒子使80％前列腺肿瘤细胞凋亡。现期望注射多种纳米粒子会使更大比例的前列腺肿瘤细胞凋亡。这些结果，表明局部给予聚合物／DT-A纳米粒子可用于治疗良性的前列腺肥大和前列腺肿瘤。
多药耐药性肿瘤细胞是由多种分子机制形成的。葡萄糖神经酰胺合成酶激活前细胞凋亡介质神经酰胺，变成无功能分子葡萄糖基神经酰胺。这种物质在多种多药耐药肿瘤中过度表达，并且化疗药物存在下细胞存活。研究表明“”，在人卵巢肿瘤细胞系中，使用改性的聚氨基己酸.羧基乙酸内酯纳米粒子作为运载工具，神经酰胺和紫杉醇联合用药以重建凋亡信号传导，可使多药耐药性细胞重新致敏达到紫杉醇对非耐药细胞的ICso。分子活性分析证实这种方法的有效性是基于凋亡信号重建的假说，表明此治疗策略有潜在的克服多药耐药性的临床应用前景。
1.5纳米细胞
粒径400 nlxl的纳米细胞可以克服化疗药物全身给药的无选择性分布和严重毒性，还可与不同电荷、亲脂性和溶解性药物组装。纳米细胞通过抗体与肿瘤细胞膜上的受体双重特异性地起到靶向作用，使肿瘤细胞胞吞，在胞内降解和释放。减少剂量是限制全身毒性的重要因素，纳米细胞的有效剂量小于全身用药剂量的1／1000。纳米细胞在小鼠异种皮肤移植和狗淋巴瘤实验中，尽管给药剂量和抗体数量都很低，但明显地抑制了肿瘤。现已有临床试验验证这种给药系统。
1.6树状大分子
早期研究作为药物载体的树状大分子焦点集中于包埋药物，但包埋很难控制药物与树状大分子结合后的释放。最近出现一种新型的线性聚合物树状大分子，在每个重复单元具有树突。它们在体内的行为与线性聚合物不同，具有更长的血浆半衰期。另一研究方向是将药物连接到可降解的链上控释药物。
多柔比星连接到一种生物可降解的树状大分子上，通过设计粒子的大小和分子结构，提高了血浆半衰期。多
柔比星.树状大分子通过多重粘附位点控制载药量，聚乙二醇修饰控制水溶性，通过pH敏感的腙树状大分子连接控制药物释放。在培养的肿瘤细胞中，多柔比星-树状大分子的毒性小于游离多柔比星的1／10。给肿瘤小鼠静脉注射复合纳米粒子，肿瘤部位的药物浓度比游离多柔比星高9倍，肿瘤完全消失，60 d后存活率100％。
1.7纳米管
尽管可以预先将药物分子直接连接在抗体上，但是，抗体上连接较多的药物分子会明显限制其靶向性，这些化学键会损坏抗体的活性。现已证实有些纳米粒子可以克服这个缺点。研究人员通过共价键在碳纳米管上连接了多拷贝肿瘤特异的单克隆抗体、放射粒子螫合物以及荧光探针，获得了一种肿瘤靶向的单壁碳纳米管。一种新型的抗肿瘤复合物纳米粒子由肿瘤靶向抗体和富勒烯组成，可以运载数种抗肿瘤药物。抗体上的结合位点是疏水性的，会大量吸引疏水的富勒烯，可运载多达40个富勒烯到一个单层肿瘤抗体ZME－108上，可用来运送药物直接进入黑色素瘤细胞。在此过程中不需共价键，所以增加的有效负载不会改变抗体的靶向活性。与其他靶向治疗方案相比，其真正的优点是可以运载多种药物，例如紫杉醇加上其他化疗药物，可有效地避免产生耐药性。作为富勒烯免疫疗法的起步，第一个富勒烯免疫复合物已经制备和表征。
1.8聚合物囊泡
聚合物囊泡是一种空壳的纳米粒子，具有独特的能运送不同药物的特性，其对药物的携带、运输和细胞质摄取是利用了嵌段共聚体载体的厚膜，以及其内腔和由pH触发的药物胞内释放。聚合物囊泡在肿瘤细胞内涵体的酸性环境中降解达到药物靶向释放。细胞膜和脂质体由磷脂双层膜组成，聚合物囊泡则是由两层合成的聚合物组成。单个囊泡的体积远大于单个的磷脂分子，但是具有许多相同特征。
聚合物囊泡已用于包埋紫杉醇治疗肿瘤小鼠。大分子聚合物组成的聚合物囊泡使水不溶性的紫杉醇嵌入囊泡壳中。水溶性的多柔比星被包埋在囊泡中央，直到囊泡壳降解。聚合物囊泡和药物混合时会自动组装。最近研究表明，紫杉醇和多柔比星的鸡尾酒疗法抑制肿瘤的作用比单独应用效果更好，但是以前没有一种有效的载体可同时运送两种药物。因此，这种方案具有很好的前景。
1.9量子点
Tada等将单粒子的量子点连接到肿瘤靶向的抗人体表皮生长因子受体2单抗上，用高速共聚焦显微镜为肿瘤定位。注射量子点一单抗结合物后，从注射部位运送到肿瘤部位有6个单独步骤。这些通过血液运送的结合物外渗进入肿瘤，与细胞膜上的HER2受体结合，进入肿瘤细胞并迁移到围核区域。影像分析为单抗结合物治疗性纳米粒子的体内运送过程提供了有价值的信息，有助于提高治疗肿瘤的疗效。但是量子点的治疗效果尚不确定。
一、纳米粒子的制备方法
1、物理方法
真空冷凝法。等离子体在经过真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化制取，最后骤冷。该方法具有下特点：晶体组织好，可控粒度大小，纯度高，技术设备的水平较高。
机械磨球法。该方法是指纳米粒子由一定控制条件下的纯元素，合金或复合材料制成。主要特点为：操作简单，成本低，颗粒分布不均匀，纯度偏低等。
物理粉碎法。通过机械粉碎、电火花爆炸等工艺来获取纳米粒子。其特点为：过程比较简单，成本低，颗粒分布的不均匀，同时纯度也低。
2、化学法
气相沉积法。通过金属化合物蒸气的化学反应制成纳米材料。纯度高，粒度分布窄。
水热合成法。在高温高压情况下，从蒸汽等流体或水溶液中制取，再经过分离、热处理来得到纳米粒子。具有分散性好、纯度高、粒度易控制等优势。
沉淀法。在盐溶液中加入沉淀剂，反应后再将沉淀进行热处理，从而得到纳米材料。简单易行，颗粒半径大，纯度低是其表现出来的特点，比较适合制备氧化物。
溶胶凝胶法。经过溶液、溶胶、凝胶，金属化合物会固化，由低温热处理后即可合成纳米粒子。表现的明显特点为：反应物种多，易控制过程，颗粒均匀，适合制备氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物。
二、化学反应和催化剂方面的应用
对于化学工业及其相关工业，尤其是化学反应对其起着关键性作用的产业，它们在改进催化剂性能方面经常会采用纳米技术。因纳米粒子表面活性中心较多，粒径变小，表面积增大，所以会增强吸附性能和催化能力，为它作催化剂提供了条件。用纳米粒子催化剂可大大提高反应效率，同时有效控制反应速度，使原本不能进行的反应也能进行。此外，纳米粒子催化剂的优异性能还取决于它的容积高于表面率，负载催化剂的基质也影响着催化效率。由纳米粒子合成的催化剂要比普通催化剂的反应速度提高10～15倍，如将Si02纳米粒子作催化剂的基质，可以提高催化剂性能10倍。一般在能源工业中，采用了纳米催化剂，不仅能生产非常清洁的柴油，还能大幅的降低工艺成本，获得经济效益。
三、过滤和分离方面的应用
在化学工业中，纳米过滤技术被广泛应用于水、空气的纯化以及其它工业过程中，主要包括：药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。由于纳米多孔材料具有很强的吸附性能，所以在治理污染方面也得到了应用。而在膜生物方面，也有较强的过滤分离功能。在过滤工业中，使用膜生物反应器，它具备出水水质良好、管理方便、结构装置简单、水力停留时间和泥龄完全分离、消耗能量底、剩余污泥量少等特征。但是，对于膜生物污染来说，该反应器难以得到推广，所以还要积极探究新的方法：向一体式膜生物反应器中投加纳米材料从而改变料液性质，这样就可以达到提高膜生物反应器对污染物的去除效率及预防膜污染的目的，同时对电镜分析中空纤维膜的表观结构的实际变化情况进行扫描，用红外光谱来分析活性污泥性质的变化，也能从根本上起动改善污泥的活性的作用。
四、其他精细化工方面的应用
纳米材料在精细化工中可以充分发挥出自身的优越性。例如：纳米材料在涂料、橡胶、塑料等精细化工范畴内都起到了重要作用。
纳米粒子在涂料行业起着很大的作用，以纳米粒子为基础的涂料具有耐磨耗、强度、透明及导电的作用。而将表面涂层技术与纳米技术结合在一起也成为了本世纪关注的一个热点，极大地改善了涂层材料结构和功能性质。结构涂层指的是涂层提高基体的某些性质和改性，主演有以下几个特点：耐磨、超硬涂层，抗氧化、阻燃、耐热涂层，装饰、耐腐蚀涂层等。功能涂层：指赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的一些功能。具有几方面特点：光反射、消光、光选择吸收等光学涂层。半导体、绝缘、导电功能的电学涂层。在涂层材料中应用纳米材料，可以提高其防护能力，耐侵害、防紫外线照射，对生活中的卫生用品起到杀菌保洁作用。
如果在橡胶中将纳米SiO2加入进去，会提高橡胶的红外反射和抗紫外辐射能力。而在普通橡胶中投入纳米Al2O3和SiO2，则会有效提高橡胶的介电特性、耐磨性和弹性。此外，在塑料中添加适量的纳米材料，能够提高塑料的韧性和强度，也能提高防水性和致密性。
此外，纳米材料在有机玻璃制造、纤维改性方面也都有很好的利用。加入纳米SiO2，能够使有机玻璃抗紫外线辐射，减少热传递效果，从而达到抗老化的目的。添加纳米Al2O3，还有利于玻璃的高温冲击韧性的提高。
五、在医药方面的应用
从当代健康科学发展来看，对提高药效、控制药物释放、减少副作用、发展药物定向治疗等方面都提出了高要求。智能药物随纳米粒子进入人体后主动搜索、攻击癌细胞或修补损伤组织；纳米技术应用于新型诊断仪器，只需检测少量血液，便可以轻松地诊断出各种疾病。
研究人员已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，即“定向导弹”。该技术是蛋白质表面被磁性纳米微粒包覆而携带药物，注射到血液中，通过磁场制导，运送至病变部位释放药物。给药系统为纳粒和微粒，而其合成材料具有稳定、无毒、与药物不发生化学反应的特性。纳米系统主要用于毒副作用大、易被生物酶降解的药物、生物半衰期短的给药。
［关键词］高聚物纳米复合材料
一、 纳米材料的特性
当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：
1、尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80a/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。
2、表面效应
一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。
纳米微粒尺寸d（nm） 包含总原子表面原子所占比例（%）103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。
3、量子隧道效应
微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。
二、高聚物/纳米复合材料的技术进展
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。
3、高聚物/碳纳米管复合材料
碳纳米管于1991年由s.iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30－50gpa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500mpa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景与展望
在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究；黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响；另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。
参考 文献 ：
［1］ 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987.
【摘要】：随着基因药物、药用辅料、新装置和新的给药技术的发展，脂质体、微球、微囊、纳米球、抗体等作为局部或全身性药物的载体进行肺部给药日益受到重视。
【关键词】：脂质体、微球、微囊、纳米球、抗体
1脂质体脂质体是磷脂质分子在水溶液中排列成封闭式多双分层小球状新型药物载体， 也称类脂小球或人工细胞。脂质体由于对各种化合物的高负荷能力而作为潜在的药物或基因的载体具有多个方面优点被广泛用于肺部给药，包括增溶，缓释，细胞及细胞内定位，减低毒性和促进吸收。[1-5]一些研究结果表明脂质体应用于肺部给药是安全的、有效的，Juliano and Mc Cullough [6]研究包裹在脂质体内的阿糖胞苷，其半衰期是原来的12倍，景恒翠等人[7]制备的穿心莲内酯脂质体在肺部有良好的靶向性。影响脂质体肺靶向给药的因素，粒子大小和表面电荷，直径4-7 μm的大粒子沉积在大气道，直径1-3μm的小粒子沉积在小气道和肺内，通常不带电的中性脂质体比携带正、负电荷的脂质体容易分布在肺内，然而中性脂质体具有非零的Z -电位的离子强度，吸收阴离子或阳离子，导致轻微的负或正的Z -电位[9]。宋金春等人[8]研究的肺靶向羟基喜树碱阳离子脂质体的制备也为肺部肿瘤化疗提供了一个良好的制剂方案。脂质体在感染治疗中的应用，治疗肺部感染所造成的各种病原体是一项艰巨的任务，这是因为药物溶解度（大多数用于治疗肺部感染的药物是疏水性），毒性药物（不溶性药物沉积在肺部造成毒性），以及肺局部化（针对特定领域的肺癌）问题，利用脂质体作为药物载体的克服这些问题。若干项研究进行了测试的安全性和有效性利用脂质体作为药物缓释剂或药物载体[10]。Chimote and Banerjee 研究制备抗结核药利福平，异烟肼和乙胺丁醇的脂质体。肺癌是常见的原发性和转移性恶性疾病。主要是由于诊断晚，肺肿瘤治疗方法一般是减少手术。全身化疗，吸入治疗肺恶性肿瘤已在最近几年的开展研究。巨噬细胞靶向药物和治疗肺动脉高压的肺脂质体靶向药物也引起许多专家的研究。在过去的20年中，脂质体已被应用在肺部给药。在这一领域的研究具有优势，脂质体为载体，第一个和最重要的原因是他们的化学相似的肺表面活性剂。其他包括能够溶解难溶性药物的能力，提供持续释放能力，促进肺泡巨噬细胞，并避免局部刺激肺组织的优点。缺点是其形成稳定骨架的寿命和其雾化后的稳定性。
2微球微球是一种由天然和合成多聚体组成的，粒子大小< 200 μm的球形离子，微球属于基质型骨架微粒，可以包载一种或多种药物，并具有靶向作用的特点。静脉注射的微球，在体内的分布首先取决于微球粒径的大小。通常小于7μm的微球被肝脾中的巨噬细胞摄取；大于7μm-15μm时则被肺部的最小毛细血管床以机械滤过的方式截留。Makino等制备聚苯乙烯微球，研究影响巨噬细胞吞噬摄取能力的微球的大小和表面特性的因素，研究结果显示聚苯乙烯微球比羧基微球更有效的被肺泡巨噬细胞吞噬和摄取。赵志娟、丁红等人对肺靶向阿霉素微球的体外释放度的测定方法的建立，为抗肿瘤治疗提供了良好的研究基础。微球作为载体应用于多种疾病的治疗，首先，抗肿瘤药物，顺铂、卡铂、多西紫杉醇的微球的制备被广泛研究，这些研究结果表明这些药物的微球制剂在肺部拥有理想的浓度，能达到有效的靶向作用。同时还有大量的研究集中在肺部吸入药和抗结核药的微球制备。
3纳米粒纳米粒是在200-300nm范围大小的固态胶体微粒。目前，纳米给药系统多应用于肺癌的治疗，该类型的纳米粒子在研究癌症的治疗应用包括聚合物纳米微粒、胶束、蛋白质纳米粒子、陶瓷纳米粒子、纳米病毒和金属纳米粒，这些功能性纳米微粒提供一个不被血清蛋白粘附的稳定表面，特别时亲水聚合物，可降低网状内皮系统的清除。明胶纳米粒子是基于人血清蛋白的纳米粒子，因此这类粒子适合作为药物载体用于人呼吸道上皮细胞的基因治疗，但是多烷基聚合物的纳米粒子对呼吸道上皮细胞有细胞毒性，它的的毒性主要依赖于烷基链的长度，短链比长链毒性大。纳米气溶胶具有可生物降解的核心，能有效地分布在肺部基因中，带有负电荷的纳米气溶胶比其他带有正电荷的纳米粒子低毒，因为它能表现出与细胞凋亡中产生的潜在负电荷的细胞膜减少的接触。蛋白质纳米粒子用于肺癌的基因治疗，在包载胰岛素形成的纳米粒子对控制血糖也有显著的优势，可延长降糖作用达20-48h。蛋白质纳米粒子还可以封装降钙素，能有效降低豚鼠血钙浓度长达24h。
4.微囊微囊是基于非离子表面活性剂的单层和多层囊泡，是药物载体的一种。一项研究显示在肺癌小鼠治疗中直径为3.72μm的卡铂微囊能提高治疗效果和减少副作用[11]。还有研究结果证实顺铂微囊拥有显著的抗肺部肿瘤次生长活性，比单独应用顺铂毒性低。在抗结核药物方面，直径8 -- 15 μm的利福平微囊，经大鼠口服后65%的药物肺部在肺部。
结论：
脂质体、微球、微囊、纳米球、抗体等微载体给药系统在肺靶向给药起着重要作用，载体能向肺部提供持续的药物，延长给药时间，减少给药剂量，提高患者的依从性和减少高毒性药物的不良反应。最近，生物活性分子例如载体表面结合的抗体提供了肺部靶向给药的一个良好的平台。然而，研究清楚的证明了受体在肺部高表达，还需要证实这样的受体不仅在肺部，在肺的细支气管和肺泡也有其靶向作用。我们应进一步研究长期应用的安全性，对每一个微载体的毒理学和毒代动力学的研究和这些药物的临床应用的研究。肺靶向给药系统的载体研究前景广阔。
参考文献
【关键词】 指纹 纳米材料 研究
1 引言
指纹，又称作手纹，其主要是由手指掌面的乳突花纹、屈肌褶纹、皱纹、伤疤及脱皮等花纹组成，它是人类的一种遗传性状特征。手纹具有人各不同、终身基本不变、触物留痕和认定个人的特点。所以对与案件有关的犯罪现场指纹进行勘验、鉴别，查证遗留指纹的人，对确定某些案件事实，侦查破案、和审判提供材料和证据。人类的指纹一直作为鉴定个人和法医检验调查的主要手段。
在犯罪现场，一般留有的都是潜在指纹。这类指纹通常是不可见的，需要通过某种形式的物理或化学方式处理，从而使它们显现出来。但是当潜在指纹出现在具有特殊性质的表面时，比如彩色表面、涂蜡表面、附有血迹表面等等，或者指纹遗留时间过长时，显现这些潜在指纹就具有一定的困难，这也是现今指纹技术发展所遇到的问题。
潜手印的显现方法主要有三种：物理显现法，化学显现法和物化显现法。其中物化显现法对手印的增强显现能力有限。化学显现法有时运用的有色试剂会破坏物证的原始状态，并且某些显现试剂成本偏高，无法在实际工作中广泛应用。所以在实践中使用最广泛的是物理显现方法中的粉末显现法，其原理是利用某些固体粉末与手印物质之间的物理吸附力和静电吸附作用，使得潜在指纹显现出来，此方法携带方便、操作简单、适用范围广泛、见效快，已被技术人员普遍掌握和适用，但此方法又有它的局限性。
近年来随着纳米技术的发展，使得运用粉末显现潜手印技术又得到了进一步的发展。纳米粒子显现手印的优势在于其吸收波长和发射波长能够根据颗粒大小的不同而变化，同时发光时间较长，这样就使纳米粒子非常适合时间分辨成像技术。运用纳米技术方法显现手印的基本原理是将手印残留的氨基酸、油脂或汗垢与纳米粒子结合，利用纳米粒子的光致发光现象，检测结合手印物质后的纳米粒子所发出的荧光，从而得到清晰的手印图像。
2 纳米材料应用于指纹显现的研究
目前，在潜手印显现研究领域，半导体纳米材料以其独特的发光性质，备受各国法庭科学家的关注，是研究最多的纳米材料，其他类似的纳米发光材料，如稀土纳米材料，金、银纳米材料也受到手印研究人员的关注。
2.1 国外对纳米材料显现潜在指纹的研究
1989年，Saunders创立多金属沉淀法，首次将金纳米材料应用于潜指纹显现[1]。2000年，美国德克萨斯技术大学的E.R.Menzel课题组首先开展了Cds纳米复合材料光致发光法显现潜手印的研究，开创了纳米复合材料应用的新领域。但此方法显现时间较长，所以不适合在现场显现手印[2]。
2004年，英国桑德兰大学的Frederick J Rowell课题组，合成了一种被疏水性物质包覆的二氧化硅（SiO2）纳米粒子，用于油潜手印的显现[3]。2009年Frederick J Rowell课题组用疏水纳米二氧化硅粉末显现潜在汗液手印，取得了较好的显现效果，同时他们将这种方法用于检测玻璃杯和金属表面吸烟者留下的手印，也获得了满意的检测结果。
2006年澳大利亚的Claude Roux课题组合成了金银纳米粒子，用此显现渗透性客体表面潜手印。此方法操作简便，应用方便，解决了纳米粒子均匀性的问题[4]。
2.2 国内对纳米材料显现潜在指纹的研究
中国人民公安大学王鸿飞运用新型亲油性纳米二氧化硅粉末能够有效显现非渗透性客体表面的潜在油汗混合手印，通过与常用粉末比较发现，该粉末显出的手印图像三级细节特征明显，表面无滞粉现象，图像清晰在显现手印方面具有一定的优势[5]。
中国人民公安大学王永刚运用纳米Fe3O4粉末和纳米ZnO粉末可以清楚地显现水果蔬菜表面的手印。纳米Fe3O4粉末是显现水果表面最适宜的试剂；纳米ZnO粉末可以很好显现西红柿和苹果表面的手印，但不能显现土豆表面的手印[6]。
3 问题与展望
纳米材料的吸收波长和发射波长能根据颗粒大小进行调节、发光时间较长且能与手印物质快速牢固结合等独特的优势，可以预见，二十一世纪，纳米材料与纳米技术与手印显现技术的关系会越来越密切，将会成为世界各国法庭科学家的关注的焦点。而近年来有机荧光纳米粒子引起了科学家的关注，由于有机分子的多样性，并且有机荧光纳米粒子制备简单，价格低廉，发光效率高，更为适合公安机关的工作需求。
参考文献
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[3]University of Sunderland， Nanoparticles as Agents for imaging fingerprints， 2004， UK Patent no. GB0400235. 8.
[4]M. J. Choi， A. M. Mcdonagh， P. J. Maynard， R. Wuhrer， C. Lennard， C. Roux， Preparation and evaluation of metal nanopowders for the detection of fingermark on non-porrous surfaces[J]. J. Forensic Ident. 2006， 56： 756-758.
