醫(yī)用納米粒子可為農(nóng)作物輸送營(yíng)養(yǎng) 納米粒子到底是什么？

• 2018年5月23日 WuYaNan來(lái)源：中新網(wǎng) 370 17
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  2018-2023年中國(guó)預(yù)冷保鮮蔬菜市場(chǎng)深度全景調(diào)研及“十三五”發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告

  在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)及投資者能否做出適時(shí)有效的市場(chǎng)決策是制勝的關(guān)鍵。預(yù)冷保鮮蔬菜行業(yè)研究報(bào)告就是為了解行情、分析環(huán)境提供依據(jù)，是企業(yè)了解市場(chǎng)和把握發(fā)展方向的重要手段，是輔助企業(yè)...

根據(jù)英國(guó)《自然》雜志旗下《科學(xué)報(bào)告》近日發(fā)表的一項(xiàng)納米科學(xué)研究，除了人體外，用于遞送藥物的醫(yī)用納米粒子也可以幫助治療農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)缺乏癥，其將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域幫助大幅提高作物產(chǎn)量。

根據(jù)英國(guó)《自然》雜志旗下《科學(xué)報(bào)告》近日發(fā)表的一項(xiàng)納米科學(xué)研究，除了人體外，用于遞送藥物的醫(yī)用納米粒子也可以幫助治療農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)缺乏癥，其將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域幫助大幅提高作物產(chǎn)量。

在過(guò)去幾十年中，脂質(zhì)體作為一種先進(jìn)的納米藥物傳遞系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被越來(lái)越多的人所承認(rèn)。實(shí)際上，脂質(zhì)體是指將藥物包封于類(lèi)脂質(zhì)雙分子層內(nèi)而形成的微型泡囊體，這種納米粒子可以穿過(guò)生物屏障，將填充在其內(nèi)部的藥物或其他物質(zhì)遞送至目標(biāo)組織。它們已被證明可以有效地遞送用來(lái)治療癌癥等疾病的藥物。

由于這種納米粒子的生物相容性良好，甚至可以被正常代謝，因此其作為載體的開(kāi)發(fā)潛力巨大。此次，以色列理工學(xué)院研究人員艾維·施羅德及其同事，測(cè)試了納米粒子向幼苗和完全長(zhǎng)成的櫻桃番茄植株遞送營(yíng)養(yǎng)素的能力。研究團(tuán)隊(duì)分別采用兩種方式對(duì)缺鎂和缺鐵的植株進(jìn)行處理，一種是載有鎂鐵元素的納米粒子，一種是不包含在納米粒子內(nèi)的工業(yè)鎂和工業(yè)鐵。

實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)納米粒子處理的植株克服了無(wú)法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)營(yíng)養(yǎng)素治療的急性營(yíng)養(yǎng)缺乏癥;施用14天后，經(jīng)納米粒子處理的營(yíng)養(yǎng)缺乏植株恢復(fù)了健康，而用標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)營(yíng)養(yǎng)素處理的植株則沒(méi)有。

研究人員表示，納米粒子會(huì)遍布植株的葉子和根部，之后被植株細(xì)胞攝取，并在那里釋放出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。該研究結(jié)果表明，納米粒子不但改變了許多疾病診斷、治療和預(yù)防方法，將納米技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同樣有望提高作物產(chǎn)量。

據(jù)估計(jì)，到2050年全球人口將達(dá)到98億。人口在增長(zhǎng)，耕地在減少，未來(lái)的地球如何養(yǎng)活如此多的人口令人擔(dān)憂(yōu)。對(duì)越來(lái)越多的人而言，饑餓的陰影正在遠(yuǎn)去，但它也很可能卷土重來(lái)。科學(xué)家們提出了多種多樣的應(yīng)對(duì)方案，比如學(xué)會(huì)食用蛋白含量豐富的昆蟲(chóng)或者在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)人造肉。不過(guò)，這樣的食物恐怕會(huì)讓不少人反胃。依靠科技手段提高農(nóng)作物產(chǎn)量，大概是最靠譜也最容易被接受的途徑。

納米粒子是指粒度在1-100nm之間的粒子(納米粒子又稱(chēng)超細(xì)微粒)。屬于膠體粒子大小的范疇。它們處于原子簇和宏觀物體之間的過(guò)度區(qū)，處于微觀體系和宏觀體系之間，是由數(shù)目不多的原子或分子組成的集團(tuán)，因此它們既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)。

1959年末，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼在一次演講中首次提出納米概念，但真正有效地研究納米粒子開(kāi)始于二十世紀(jì)六十年代。1963年U yeda等人用氣體冷凝法制備了金納米粒子。自從1984年德國(guó)科學(xué)家Gleiter等人首次用惰性氣體凝聚法成功地制得鐵納米微粒以來(lái)，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)正式誕生。近十多年，越來(lái)越多的科學(xué)家致力于納米材料的相關(guān)研究中并在制備、性質(zhì)和應(yīng)用方面都取得了豐碩的研究成果。

可以預(yù)見(jiàn)，納米粒子應(yīng)具有一些新異的物理化學(xué)特性。 納米粒子區(qū)別于宏觀物體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，它表面積占很大比重，而表面原子既無(wú)長(zhǎng)程序又無(wú)短程序的非晶層?？梢哉J(rèn)為納米粒子表面原子的狀態(tài)更接近氣態(tài)，而粒子內(nèi)部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒徑小，表面曲率大，內(nèi)部產(chǎn)生很高的Gilibs壓力，能導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某種變形。納米粒子的這種結(jié)構(gòu)特征使它具有下列四個(gè)方面的效應(yīng)。1.體積效應(yīng)2.表面效應(yīng)3.量子尺寸效應(yīng)4.宏觀量子隧道效應(yīng)

法制備納米粒子

氣相沉積法--利用金屬化合物蒸汽的化學(xué)反應(yīng)合成納米材料。其特點(diǎn)是產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。

沉淀法--把沉淀劑加入到鹽溶液中反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米材料。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但純度低，顆粒半徑大。

水熱合成法--高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得到納米粒子。其特點(diǎn)是純度高，分散性好，粒度易控制。

溶膠凝膠法--金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低沮熱處理而生成納米粒子。其特點(diǎn)是反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過(guò)程易控制。

微乳液法--兩互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團(tuán)聚、熱處理后得納米粒子。其特點(diǎn)是粒子的單分散和接口性好。

應(yīng)用：

納米粒子表面活化中心多，這就提供了納米粒子做催化劑的必要條件。目前，用納米粒子進(jìn)行催化反應(yīng)可以直接用納米微粒如鉑黑、銀、氧化鋁、氧化鐵等在高分子聚合物氧化、還原及合成反應(yīng)中做催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，利用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應(yīng)觸媒，燃燒效率可提高100倍;催化反應(yīng)還表現(xiàn)出選擇性，如用硅載體鎳催化劑對(duì)丙醛的氧化反應(yīng)表明，鎳粒徑在5nm以下時(shí)選擇性急劇變化，醛分解得到控制，生成酒精的選擇性急劇上升。

在磁性材料方面有許多應(yīng)用，例如:可以用納米粒子作為永久磁體材料，磁記錄材料和磁流體材料。

納米粒子體積效應(yīng)使得通常在高溫?zé)Y(jié)的材料如SiC、WC、BC等在納米狀態(tài)下在較低溫度下可進(jìn)行燒結(jié)，獲得高密度的燒結(jié)體。另一方面，由于納米粒子具有低溫?zé)Y(jié)、流動(dòng)性大、燒結(jié)吸縮大的燒結(jié)特征，可作為燒結(jié)過(guò)程的活性劑使用，加速燒結(jié)過(guò)程降低燒結(jié)溫度，縮短燒結(jié)時(shí)間。例如，普通鎢絲粉須在3000℃的高溫下燒結(jié)，而在摻入0.1~0.5%的納米鎳粉后，燒結(jié)溫度可降到1200至1311℃。

復(fù)相材料的燒結(jié):復(fù)相材料由于不同的熔點(diǎn)及相變溫度不同使得燒結(jié)較困難。納米粒子的體積效應(yīng)和表面效應(yīng)，不僅使其熔點(diǎn)降低，相轉(zhuǎn)變溫度也降低，在低溫下就能進(jìn)行固相反應(yīng)，因此可得到燒結(jié)性能很好的復(fù)相材料。

高純度納米粉可作為精細(xì)陶瓷材料。它具有堅(jiān)硬、耐磨、耐高溫、耐腐蝕的能力，并且有些陶瓷材料具有能量轉(zhuǎn)換，信息傳遞功能。

可作為紅外吸收材料，如Cr系合金納米粒子對(duì)紅外線(xiàn)有良好的吸收作用。

納米材料在醫(yī)學(xué)和生物工程也有許多應(yīng)用。已成功開(kāi)發(fā)了以納米磁性材料為藥物載體的靶向藥物，稱(chēng)為"生物導(dǎo)彈"。即在磁性Fe3O4納米微粒包敷的蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射進(jìn)入人體血管，通過(guò)磁場(chǎng)導(dǎo)航輸送到病變部位釋放藥物，可減少肝、脾、腎等所受由于藥物產(chǎn)生的副作用。利用納米傳感器可獲取各種生化反應(yīng)的信息和電化學(xué)信息。還可以利用納米粒子研制成納米機(jī)器人，注入人身的血液，對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查，疏通腦血管中血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物，甚至還能吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞等，可以預(yù)言，隨著制備納米材料技術(shù)的發(fā)展和功能開(kāi)發(fā)，會(huì)有越來(lái)越多的新型納米材料在眾多的高科技領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

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