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心理资讯:谷歌治癌手环与纳米技术

责任编辑:tspsy-念暖发布于2015-03-20 09:24 浏览次

　　心理导读：纳米粒子是指粒度在1—100nm之间的粒子（纳米粒子又称超细微粒）。属于胶体粒子大小的范畴。它们处于原子簇和宏观物体之间的过度区，处于微观体系和宏观体系之间，是由数目不多的原子或分子组成的集团，因此它们既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。 ---www.tspsy.com

心理资讯:谷歌治癌手环与纳米技术

　　Google将推出治癌手环，堪称身体监控器百科档案

　　参考消息网3月17日报道英媒称，今年1月，谷歌曾经透露了推出癌症检测手环的计划，并称其正在人造皮肤上进行相关测试。如今，谷歌公司赢得了能够“自动减少或杀死血液中有害物质”这一技术的专利。

　　据英国《每日邮报》网站3月17日报道，根据专利文件的描述，可穿戴设备能利用超声波或无线电频率等“外部能源”来锁定人体中的这些对健康有害的细胞。

　　该专利文件称：“一些科学方法已经研发成功，这些方法通过对血液中的一项或几项化学元素进行检测、测量，以检验人体的健康状况。血液分析或可显示出健康状况，分析可包括酶、荷尔蒙、蛋白质、细胞或其他物质。”

　　谷歌还表示，这种能有针对性地检测血液中任何物质的可穿戴设备，可以通过向血管发送能量来影响佩戴者的健康状况。发出的能量包括红外线信号、无线电频率、声脉冲或磁场。

　　具体使用的能量要取决于手环所针对的目标。手环的设计或将有能力改变血液分析物的化学成分。

　　谷歌称：“一个相关的例子是，某些特定蛋白质是导致帕金森症的部分原因。那么如果提供一种带有受体的粒子，它可以选择性地绑定目标蛋白质，就有可能阻止帕金森症恶化，或减缓其发展。”

　　这些绑定的粒子可能将与上述可穿戴设备结合使用，以修正或杀死目标蛋白质。这里所说的目标可能是癌细胞。设备可通过选择性锁定、修正或杀死癌细胞，来达到防止癌细胞扩散转移的目的。

　　今年1月，谷歌X生命科学团队主管安德鲁·康拉德透露了一项计划：谷歌欲打造一款和纳米粒子共同协作的手环，纳米粒子可在身体中循环，寻找锁定目标细胞。

　　这些纳米粒子能让癌细胞发光，手环对此进行记录，显示出身体中存在患癌风险的部位。

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　　（一）什么是纳米粒子？

　　1959年末，诺贝尔奖获得者理查德·费曼在一次演讲中首次提出纳米概念，但真有效地研究纳米粒子开始于二十世纪六十年代。1963年U yeda等人用气体冷凝法制备了金纳米粒子。自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，标志着纳米科学技术正式诞生。近十多年，越来越多的科学家致力于纳米材料的相关研究中并在制备、性质和应用方面都取得了丰硕的研究成果。

　　（二）纳米粒子的结构和特征

　　纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是，它表面积占很大比重，而表面原子既无长程序又无短程序的非晶层。可以认为纳米粒子表面原子的状态更接近气态，而粒子内部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒径小，表面曲率大，内部产生很高的Gilibs压力，能导致内部结构的某种变形。纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应。

　　1、体积效应

　　当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应。

　　2、表面效应

　　表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随着粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。纳米粒子尺寸与表面原子数的关系，用图表示：

　　从表可以看出，随粒径减小，表面原子数迅速增加。另外，随着粒径的减小，纳米粒子的表面积、表面能的都迅速增加。这主要是粒径越小，处于表面的原子数越多。表面原子的晶体场环境和结合能与内部原子不同。表面原子四周缺少相邻的原子，有很多悬空键，具有不饱和性质，易于其他原子想结合而稳定下来，因而表现出很大的化学和催化活性。

　　3、量子尺寸效应

　　粒子尺寸下降到一定值时，费米能级接近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。Kubo采用一电子模型求得金属超微粒子的能级间距为：

　　式中为费米势能为微粒中的原子数。宏观物体的趋向于无穷大，因此能级间距趋向于零。纳米粒子由于原子数有限，N值较小，导致有一定的值，即能级间距发生分裂。半导体纳米粒子的电子态由体相材料的连续能带随着尺寸的减小过渡到具有分立结构的能级，表现在吸收光谱上就是从没有结构的宽吸收带过渡到具有结构的吸收特性。在纳米粒子中处于分立的量子化能级中的电子的波动性带来了纳米粒子一系列特性，如高的光学非线性，特异的催化和光催化性质等。

　　4、宏观量子隧道效应

　　微观粒子具有贯串势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒产生变化，故称为宏观的量子隧道效应。用此概念可定性解释超细镍微粒在低温下保持超顺磁性等。

　　（三）纳米粒子的制备方法

　　纳米微粒组成的纳米复合功能材料：由有机高分子质点加工、固定而成的均质材料，赋予建筑外墙颜色以独特的属性

　　纳米微粒组成的纳米复合功能材料：由有机高分子质点加工、固定而成的均质材料，赋予建筑外墙颜色以独特的属性[3] 图册

　　1、按纳米材料制过程的物态分类：有气相制备方法、液相制备方法和固相制备方法；

　　2、按纳米材料制备过程中的变化形式分：有化学方法、物理方法和物理化学方法等；

　　3、按纳米材料的形成式分类：从小到大的构筑式，即由原子、分子等出发制备纳米材料，一般在气相和液相中进行纳米粒子的合成，从大到小的粉碎式，即由常规的块材料制备纳米材料，主要以固态形式进行纳米粒子的合成，为了更好的控制所制备的纳米单元的微观结构性能，通常采用构筑式制备法。

　　4、纳米材料制备的工艺技术分类：有等离子体方法、激光方法、蒸发方法、燃烧方法、深胶-凝胶方法、爆炸方法、喷雾方法、沉淀方法、冷冻干燥方法等。

　　（四）纳米粒子的应用

　　1、催化方面的应用

　　纳米粒子表面活化中心多，这就提供了纳米粒子做催化剂的必要条件。目前，用纳米粒子进行催化反应可以直接用纳米微粒如铂黑、银、氧化铝、氧化铁等在高分子聚合物氧化、还原及合成反应中做催化剂，可大大提高反应效率，利用纳米镍粉作为火箭固体燃料反应触媒，燃烧效率可提高100倍；催化反应还表现出选择性，如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5nm以下时选择性急剧变化，醛分解得到控制，生成酒精的选择性急剧上升。

　　2、磁性材料方面的应用

　　在磁性材料方面有许多应用，例如：可以用纳米粒子作为永久磁体材料，磁记录材料和磁流体材料。

　　纳米粒子体积效应使得通常在高温烧结的材料如SiC、WC、BC等在纳米状态下在较低温度下可进行烧结，获得高密度的烧结体。另一方面，由于纳米粒子具有低温烧结、流动性大、烧结吸缩大的烧结特征，可作为烧结过程的活性剂使用，加速烧结过程降低烧结温度，缩短烧结时间。例如，普通钨丝粉须在3000℃的高温下烧结，而在掺入0.1～0.5%的纳米镍粉后，烧结温度可降到1200至1311℃。

　　复相材料的烧结：复相材料由于不同的熔点及相变温度不同使得烧结较困难。纳米粒子的体积效应和表面效应，不仅使其熔点降低，相转变温度也降低，在低温下就能进行固相反应，因此可得到烧结性能很好的复相材料。

　　高纯度纳米粉可作为精细陶瓷材料。它具有坚硬、耐磨、耐高温、耐腐蚀的能力，并且有些陶瓷材料具有能量转换，信息传递功能。

　　可作为红外吸收材料，如Cr系合金纳米粒子对红外线有良好的吸收作用。

　　3、生物医学方面的应用

　　纳米材料在医学和生物工程也有许多应用。已成功开发了以纳米磁性材料为药物载体的靶向药物，称为“生物导弹”。即在磁性Fe2O3纳米微粒包敷的蛋白质表面携带药物，注射进入人体血管，通过磁场导航输送到病变部位释放药物，可减少肝、脾、肾等所受由于药物产生的副作用。利用纳米传感器可获取各种生化反应的信息和电化学信息。还可以利用纳米粒子研制成纳米机器人，注入人身的血液，对人体进行全身健康检查，疏通脑血管中血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，甚至还能吞噬病毒，杀死癌细胞等，可以预言，随着制备纳米材料技术的发展和功能开发，会有越来越多的新型纳米材料在众多的高科技领域中得到广泛的应用。

　　（五）纳米粒子的风险

　　纳米粒子可经水果等食物进入人体

　　2013年9月，美国密苏里大学的研究人员发现纳米粒子残留能通过水果等食物进入人体，普通的清洗手段无法将其清除。负责该项研究的密苏里大学食品科学副教授林孟石（音译）说：“市场上有超过1000种食品的生产都与纳米技术相关。

　　在过去的几年里，纳米材料在水处理、食品包装、农药、化妆品等行业的使用日渐增加。尤其是在农业和食品生产领域内的使用，更是让整个行业发生了翻天覆地的变化。这些纳米技术中有些能抑制有害微生物的生长，有些能让食物色泽更加诱人、口感更好，有些能让食品的保质期更长。

　　为此，林孟石和他的同事对能够穿透梨表皮的银纳米粒子残留进行了研究。首先，研究人员将梨浸入一种包含银纳米粒子的溶剂当中，之后再将其取出，以人们通常清洗水果的方式洗净。结果表明，虽然经过了彻底的清洗，但仍有不少银纳米粒子附着在果皮上，非但如此，一些体积更小的粒子还会穿过果皮进入到果肉当中。

　　林孟石说，这些纳米粒子对人体具有潜在的风险，因为它们有可能在人体消化环节再次迁移。当它们进入人体后，还有可能经血液和淋巴系统到达脾脏、大脑、肝脏和心脏等重要器官，这些潜在的危害不容忽视。

　　（文/蓝心 | 来源/心灵花园）

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