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1、纳米材料答案1.请阐述“纳米生物材料、“纳米生物学的基本概念内涵，作为生物材料有哪些基本要求？纳米生物学：纳米生物学主要包含两个方面：一，利用新兴的纳米技术来解决研究和生物学问题；二，利用生物大分子制造分子器件，模拟和制造类似生物大分子的分子机器。纳米科技的最终目的是制造分子机器，而分子机器的启发来源于生物体系中存在的大量的生物大分子，它们被费曼等人看作是自然界的分子机器。从这个意义上讲，纳米生物学应该是纳米科技中的一个核心领域。纳米生物材料：纳米技术、生物技术和材料穿插融合的新型材料，主要指能够进行疾病诊断、治疗、治疗后的随访复查、替换或可对体外生物分子、细胞等进行标记示踪和检测的具有良好生
2、物相容性的纳米材料。可分为可用于生物体内的纳米材料和用于体外的纳米生物材料两种。生物材料的基本要求：生物材料主要用在人身上，对其要求特别严格，必须具有四个特性：1生物功能性，无毒或毒性极低，不包括癌症在内的其他疾病。因各种生物材料的用处而异，如：作为缓释药物时，药物的缓释性能就是其生物功能性。2生物相容性。可概括为材料和活体之间的互相关系，主要包括血液相容性和组织相容性无毒性、无致癌性、无热原反响、无免疫排挤反响等。3化学稳定性。耐生物老化性十分稳定或可生物降解性可控降解且力学性能好。4可加工、制备。能够成型、消毒紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒、酒精消毒等。2.皮米、纳米、微米等尺度之间
3、的换算。1微米um=1000纳米nm；1纳米nm)=1000皮米(pm)1皮米(pm)=1000飞米(fm)3.纳米颗粒的几个重要纳米效应有量子尺寸效应、小尺寸效应、外表效应和量子隧道效应，请解释这4个效应。量子尺寸效应：当超细颗粒的尺寸降低到与激子波尔半径相当时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立能级以及半导体微粒的能隙变宽的现象。小尺寸效应：当纳米粒子的尺寸与德布罗意波长相当或更长时，对于晶体及其周期性的边界条件将被毁坏，对于非晶体粒子及其外表层附件的原子密度减小，导致电、磁、光、声、热力学等一系列性质的变化的效应，称为小尺寸效应。外表效应：纳米颗粒的比外表积因颗粒减小而显著增大，
4、并导致外表原子数、原子几何构型、原子自旋、原子间互相作用力以及电子波谱等急剧改变，由此产生的一系列物理化学性质变化的效应，即外表效应。量子隧道效应：隧道效应是指微小粒子如电子具有在一定情况下贯穿势垒的能力。而一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，成为宏观的量子隧道效应。4.纳米颗粒构成的推动力是什么？是自由能差。第三讲P2.15.何为均相成核？何为非均相成核？纳米颗粒构成经过中，为什么非均相成核比均相成核更容易？均相成核：在均匀介质中成核的经过，即均相成核。反响体系中各处成核的可能性都一样。非均相成核：在异界相面上的成核经过即为非均相成核。成核经过在介质中不均
5、匀产生。原因：当核载核化集体外表构成时，将产生核-液界面，由于该界面的存在，因而无须因创新一个新的界面而做功。该核化基体降低了纳米颗粒成核经过的核化位垒。可见，非均相成核比均相成核要容易得多。6.在纳米颗粒成核经过中，假如当晶核与其周围的固体介质完全不接触时，其成核位垒为G，则当晶核和与其接触的固体介质的接触角分别为60和90时，成核位垒是多少？第四讲P5.460-5/32G，90-1/2G7.在脂质体外表合成SiO2，为什么不易构成游离的SiO2？非均相成核8.制备纳米生物材料有哪些基本方法？物理方法：1、超细粉碎机械球磨法、气流粉碎、超声波粉碎2、物理气相合成是指在真空或低压惰性气体中蒸发
6、，或用激光、电弧高频感应、电子束照射等方法使原料气化或构成等离子体，然后在介质中骤冷使之凝结沉积。3、超临界流体技术SCF，是指温度和压力处于临界温度及临界压力以上的流体，其物理和化学性质介于液体和气体之间4、离子注入5、超声波雾化枯燥法化学方法：1、沉淀法共沉淀法-在含有多种阳离子的可溶性盐溶液中参加沉淀剂，使阳离子沉淀生成超微粒子的方法。均匀沉淀法-利用某一化学反响使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来，与溶液中其他反响物离子反响生成沉淀的方法。2、醇盐水解3、溶胶凝胶法将金属醇盐或无机盐经过水解、缩合化学反响，构成透明溶胶，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，构成三维空间网络构造的凝胶，凝胶
7、网路间充满了失去流动性的溶胶，构成凝胶，再经枯燥、热处理等经过得到纳米或微米无机材料。4、水热合成法5、非水相溶液合成法6、喷雾热分解法*9.喷雾枯燥制备超微颗粒时，为什么低温条件下容易得到球形颗粒？高温条件下容易得到变形的颗粒？液滴停留在高温区时，溶质在液滴外表迅速析出，并构成壳层，固体壳层的存在使溶液的气化分子传质受阻，而传热却变化很小，于是壳层内温度持续上升，并可能到达沸腾状态，壳层在内不起呀作用下膨胀，中心溶质浓度降低。当内部气压大于壳层机械强度时，内部气化分子便在壳层最薄弱处克制阻力而冲出壳层，使外壳产生孔洞或构成空心颗粒。10.何为纳米颗粒的等效粒径？观测纳米颗粒的形貌有哪些仪器设
8、备？等效粒径：当一个颗粒的某一物理特性与同质的球星颗粒一样或相近时，能够用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径，这个球形颗粒的粒径就是该实际颗粒的等效粒径。一般以为激光法所测得直径为等效体积径。观测仪器设备：电子显微镜普通透射电子显微镜TEM、高分辨透射电子显微镜HRTEM、扫描电子显微镜SEM、原子力显微镜AFM、扫描隧道显微镜STM11.靶向药物输送载体有哪些？免疫载体、磁导向载体、温度敏感型载体、pH敏感型载体、光敏感型载体。12.纳米药物输送载体外表经常修饰高分子聚乙二醇PEG，请问PEG的作用有哪些？1PEG与抗体或配体同时结合到脂质体外表，加强了脂质体的体内长循环性和靶向性。2
9、将抗体或其他配体连接于脂质体外表上的PEG的链的末端上，以避免PEG链对靶位识别进行干扰的一种脂质体。3PEG在脂质体外表构成致密的构象云，延缓血中的脂蛋白或血浆蛋白与脂质体的互相作用：减少了磷脂交换、脂质体泄露、脂质体膜的毁坏和溶解。4含有的沁水集团，组织血浆蛋白调离素接近脂质体，降低血浆蛋白与脂质体之间的范德华力，使脂质体逃避体内网状内皮系统的识别与捕获。13.尾静脉注射纳米颗粒，怎样能使纳米颗粒有效地靶向到动物体内病灶如肿瘤部位？1、选用磁性纳米颗粒，利用外加磁场使其富集于肿瘤,减小纳米颗粒与正常组织的接触,进而提高疗效,降低副作用；2、将抗体、配体结合在载体上,通过抗原-抗体、受体-配
10、体的特异性结合,使纳米颗粒能够准确输送到病灶。14.脂质体作为药物输送载体有哪些优点？请问怎样将脂溶性药物包封到脂质体中？脂溶性药物包埋到脂质体中有何意义？纳米脂质体稳定性是指哪些？优点：1可被动靶向输送药物，可以主动靶向输送免疫脂质体2脂质体毒性小，对人体无免疫抑制作用3水溶性药物和脂溶性药物均能够包封在脂质体中，它们与脂质体为非共价键结合，能够在体内完全释放，并有缓释效果4药物包封在脂质体中可降低药物毒性，加强药物体内稳定性，延长药物作用时间，促进药物吸收，加强药理作用5制备工艺简单怎样包封：将药物与膜材料一起溶于有机溶剂，然后通过薄膜法、逆相蒸发法等进行包埋。意义：稳定性：1化学稳定性：
11、脂质体所携带的药物的化学稳定性和脂质体膜材的化学稳定性将互相影响。组成脂质体双分子层膜的磷脂，其头部为磷酸酯基，两条疏水链为不饱和脂肪酸链，所以磷脂容易被水解，又容易被氧化。水解产物将使脂质体混悬液PH降低，影响药物的稳定性。不饱和脂肪酸链会自发的氧化，氧化机制是游离基的连锁反响，反响产物对人体有毒。所以控制脂质体的化学稳定性，在防止磷脂水解的同时，重点是防止磷脂的氧化。2物理稳定性：脂质体为热力学不稳定的胶体分散体系，容易聚集沉淀，其物理稳定性包括：1、脂质体颗粒的聚集、融合和沉淀；2、被包封药物的渗漏。3生物稳定性：脂质体的生物稳定性是决定脂质体能否能有效地将携带的药物或基因输送到靶区的重
12、要因素。较好的生物稳定性应该是，脂质体在到达体内或细胞内靶区之前，保持原有的形貌和力度，携带物无明显渗漏。*15.纳米粒子进入细胞主要有哪些途径？16.微乳颗粒大小范围是什么？微乳为什么比拟稳定？微乳大小范围在10-100nm之间微乳是由外表活性剂、助外表活性剂、油和水按适当的比例混合，自发构成的各向同性、外观透明、热力学稳定、分散相粒子的粒度在10-100nm之间的分散体系。稳定原因：油/水界面张力在外表活性剂的存在下大大降低，一般为几个mN/m，但这样低的界面张力只能构成普通乳状液。进一步参加一定量的助外表活性剂，由于产生混合吸附，界面张力进一步下降至超低10-3-9*10-5mN/m，以
13、致产生瞬时负界面张力。由于负界面张力是不存在的，因而体系将自发扩张界面，使更多的外表活性剂和助外表活性剂吸附于界面而使其体积浓度降低，直到界面张力恢复至零或微小的正值。这种由瞬时负界面张力而导致的体系界面自发扩张的结果就构成了微乳液。假如微乳液发生聚结，则界面面积缩小，又产生负界面张力，进而对抗微乳液的聚结，这就解释了微乳液的稳定性。但由于负界面张力无法用实验测定，因而这一机理尚缺乏实验基础。17.微乳中助外表活性剂的作用是什么？助外表活性剂的作用是填充在外表活性剂的空穴中，加强胶束的空间位阻，进而增加胶束的膜强度。助外表活性剂大部分为中等碳链长的醇如正丁醇、乙二醇、丙二醇、乙醇或胺，多数是由
14、刺激性或毒性的物质。18.微乳由4种组成成分，分别是哪些？合成纳米材料，为什么也会得到亚微米甚至微米尺度的颗粒？成分：外表活性剂，助外表活性剂，油，水19.高分子纳米球作携带药物的方法有哪些？药物能够吸附在高分子纳米球外表，可以以包封在内部或溶解于其中。20.何为磁性纳米材料的超顺磁性？磁性纳米粒子在生物医学中有哪些应用？超顺磁性：是指磁性纳米颗粒在弱的磁场中也能产生较强的磁性，当外磁场撤除后，磁性随即消失，无永久磁化现象。应用：疾病治疗磁性热疗、药物靶向输送；疾病诊断磁共振成像；免疫分析；细胞、DNA分离；固定化酶；亲合色谱等21.应用尿素水解法合成Fe3O4纳米颗粒，假如无其它附加剂，请问
15、这是均匀沉淀还是共沉淀？与直接参加碱溶液的方法进行合成相比拟，有什么优点？均匀沉淀法直接参加碱溶液的方法共沉淀法的缺乏之处：反响体系中局部混合液浓度不均匀，导致粒度分布不均匀。溶液中不同金属离子的氢氧化物的溶度积不同，容易产生分布沉淀，导致获得的超微材料组分不均匀。优点：1构晶粒子的过饱和度在整个溶液中比拟均匀，反响在整个溶液中均匀发生，所以沉淀物的颗粒均匀而致密，容易洗涤过滤。2能够避免杂质的共沉淀。22.磁性微球有哪些制备方法？空心磁性纳米颗粒有哪些制备方法？磁性微球制备：1直接包埋将磁性粒子均匀分散于高分子材料的溶液中，通过喷雾枯燥、乳化-加热固化、乳化-化学交联固化等方法将搞分子包覆在
16、磁性颗粒上，构成大多为弥散构造的磁性微球。这些方法比拟简单，但微球粒度和形貌不易控制。2单体聚合单体聚合法合成磁性微球的方法主要有：悬浮聚合、分散聚合和乳液聚合包括乳液聚合、种子聚合等，详细方法使将磁性粒子均匀分散到含有单体的溶液或乳液中，利用引发剂引发单体进行聚合反响，即可得到内部包有一定量磁性颗粒的核-壳构造的磁性微球。3自组装在高分子或无机微球外表，通过静电自组装方法将纳米磁性粒子逐层包覆到微球外表，构成核-壳构造的磁性微球。空心磁性纳米颗粒制备：1实心固体粒子为模板制备空心磁性粒子2乳滴为模板制备空心磁性粒子磁性Fe3O4纳米粒子与油和水进行混合乳化，构成以磁性粒子为稳定剂的水包油型O
17、/W乳液，然后在磁性粒子外表通过正硅酸乙酯水解合成二氧化硅，洗涤后即可得到粒径在350nm左右的外表包硅的空心磁性纳米球，这种纳米球具有很大的空腔和良好的超顺磁性。3聚合物胶束为模板制备空心磁性粒子利用聚氧乙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物作为模板，采用共沉淀法制备空心超顺磁性Fe3O4纳米球。4蚀刻技术制备空心磁性纳米粒子该方法是通过以三正辛基氧膦为主要蚀刻试剂在300高温下处理实心纳米粒子来得到空心磁性粒子的。23.磁性纳米颗粒对肿瘤进行热疗的机理是什么？第七讲P6.224.自然骨是由很多纳米级羟基磷灰石组成，其理想的钙磷比是多少？颗粒大小一般有多大？理想的钙磷比：10:6颗粒大小：1.5-3.5nm*5.0-10.0nm*(40.0-50.0nm)