美科學(xué)家研究用納米管除菌

美科學(xué)家研究用納米管除菌

英國《新科學(xué)家》周刊最近刊發(fā)了一篇題為“納米管捕捉‘漢堡細(xì)菌’”的文章，編譯如下：

去除飲用水中可能致命的細(xì)菌或許會成為碳納米管最早的實(shí)際用途之一。

科研人員已研制出能讓細(xì)菌聚結(jié)成塊的納米管，隨后就可以將菌塊從水中濾出，并消滅它們。他們進(jìn)行的實(shí)驗很容易用于實(shí)踐。

美國南加州克萊姆森大學(xué)負(fù)責(zé)此項研究的孫亞平說，這種納米管最初或可用作水凈化處理廠的過濾器。他的研究成果發(fā)表在最新一期的《化學(xué)通訊》雜志上。

新研制的納米管能捕捉大腸桿菌Ｏ１５７：Ｈ７，即臭名昭著的“漢堡細(xì)菌”，被它污染的肉可能置食客于死地。他給納米管表面覆上一層半乳糖分子，而半乳糖分子能與大腸桿菌表面的受體蛋白粘合。每根納米管都覆有數(shù)以百計的半乳糖分子，因此能一舉拿下大量細(xì)菌。

該研究小組還研制了能捕捉污染食物的另一種常見細(xì)菌——空腸彎曲桿菌——的納米管。這種細(xì)菌多見于雞肉之中。這一次納米管的表面覆有甘露糖分子，它能與空腸彎曲桿菌表面的受體粘合。孫說：“我們正在研制覆有能捕捉不同細(xì)菌的多種配位體‘糖’的納米管。這是可行的?！?/p>

從理論上說，這種納米管可用來將細(xì)菌從患者的血液中濾出，不過它們必須首先經(jīng)過試驗，排除任何毒副作用的可能。英國史密斯叔侄公司的彼得·阿諾德說：“將來，類似于這類碳納米管的交互性生物材料有望選擇性地捕捉和消滅致病細(xì)菌?！痹摴臼且患裔t(yī)療技術(shù)公司，正在研制能加快組織修復(fù)的生物材料。

研制臨床診斷用的納米材料的英國奧克斯尼卡公司的凱文·馬修斯說，孫的工作是傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)與生物化學(xué)相結(jié)合的極好的例子，二者結(jié)合“提供的可能性超越了其中任何一種技術(shù)單獨(dú)所能提供的可能性”。

Nature：科學(xué)家培養(yǎng)可長出毛發(fā)的人造皮膚

由科研人員提取蠶絲中的蛋白質(zhì)生產(chǎn)而成，這種人造皮膚就像用蠶絲做成的服裝面料一樣，具有絲綢般的光滑平整和柔韌特性。而且，與目前治療大面積損傷時最常用的豬皮材料相比，它安全性更高。
這種新型的人造皮膚。乍一看像餛飩皮的人造皮膚，用手拉拉卻韌性十足。從冰箱取出，自然解凍，消毒浸泡，貼在創(chuàng)傷皮膚表面，半個月左右創(chuàng)傷就會慢慢愈合。為驗證其功效，科研人員曾選取了15只大白兔分5批進(jìn)行動物試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，貼上人造皮膚后，兔子身上直徑3厘米的創(chuàng)口不到20天就得以愈合。 名為ICX-SKN的人造皮膚
研制者：從事細(xì)胞療法研究的Intercytex集團(tuán)
名為ICX-SKN的人造皮膚，這種皮膚在28天后可完全與人體結(jié)合，封閉并愈合傷口。 在初步的臨床實(shí)驗中，由于質(zhì)地逼真，耐久性好，人造皮膚移植取得突破性成功。
ICX-SKN是由自體皮膚細(xì)胞產(chǎn)生的一種基質(zhì)，即結(jié)締組織細(xì)胞構(gòu)成的。結(jié)締組織細(xì)胞能在天然皮膚中形成骨膠原。這些結(jié)締組織細(xì)胞可構(gòu)成類似于真實(shí)皮膚的組織結(jié)構(gòu)。
實(shí)驗只涉及小面積局部皮膚移植，對于大面積燒傷患者的移植效果尚屬未知。 白鼠體上移植的人造皮膚
研制者：第四軍醫(yī)大學(xué)的研究人員
從新生或出生前的試驗鼠身上取出少量皮膚組織，采用滅菌、消化、分離、培養(yǎng)等手段，獲得了足夠的細(xì)胞數(shù)量后，再用組織工程的辦法將其重新組合，成功地研制出具有表皮組織和結(jié)締組織的皮膚。這個過程用一個形象的比喻就是在器皿中“種皮膚”。試驗人員將這些人造皮膚移植到白鼠身上，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，人造皮膚不僅具有正常皮膚的部分功能，而且具有良好的修復(fù)皮膚創(chuàng)傷的作用，到目前為止并未發(fā)現(xiàn)有免疫排斥反應(yīng)?？梢哉f，人造“鼠皮”已研制成功。當(dāng)然，這種皮膚與真正的皮膚還有差距，比如說沒有汗腺和毛發(fā)等附屬物。
這項技術(shù)的先進(jìn)性在于，國內(nèi)的人造皮膚研究僅能進(jìn)行表皮的復(fù)制，四軍醫(yī)大則發(fā)展出帶有結(jié)締組織第二層的皮膚。中國對人工皮膚的研究，雖然比西方發(fā)達(dá)國家起步晚，但是已受到國家的高度重視。解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院燒傷科在國家的資助下，建立了表皮細(xì)胞快速培養(yǎng)擴(kuò)增技術(shù)，研制了來源廣、價格低的無細(xì)胞真皮基質(zhì)高分子聚合物膜等人工真皮，體外構(gòu)建了含表皮細(xì)胞的復(fù)合皮，并用于修復(fù)深度皮膚缺損創(chuàng)面，移植存活率高，一些成果已達(dá)國際領(lǐng)先水平。 由美國宇航局科學(xué)家研制的一種新型人造皮膚
采用垂直碳納米管層排列在整容手術(shù)所使用的橡膠聚合物上，就像是植入一塊皮膚一樣，碳納米管通過金絲的串接固定在一起。這些碳納米管分布在橡膠狀的聚合物上，這種結(jié)合橡膠聚合物和碳納米管的人造皮膚能夠?qū)⒔佑|表面的熱量傳遞至傳感器網(wǎng)絡(luò)，就如同皮膚能夠及時獲取該信息一樣。碳納米管提高聚合物上的壓電感應(yīng)后，傳感器能夠向機(jī)器人大腦產(chǎn)生一種信號。
美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心技術(shù)專家弗拉迪米爾-魯梅爾斯基將傳感器植入機(jī)器人的皮膚覆蓋層中，這種高科技機(jī)器人皮膚可使機(jī)器人更出色地完成太空探索任務(wù)，人類和機(jī)器人的“身體狀況”不一樣為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化，機(jī)器人也需要敏感的皮膚產(chǎn)生一定的觸感。
研制了能夠產(chǎn)生壓覺和溫覺的機(jī)器人皮膚，這種人造皮膚能夠探測和人類皮膚同步探測到各種事物。用于電路和半導(dǎo)體中的晶體管成為基于碳原子鏈的“皮膚器官原料”，這樣機(jī)器人能夠像人類一樣具有觸覺。
盡管人造手在行動和靈活度上日益逼真，但是幾乎所有的人造皮膚仍然停留在無感知的塑料涂層水平上，美國橡樹嶺國家實(shí)驗室納米材料合成和屬性小組的高級研究科學(xué)家約翰-西姆普森博士說：“通過運(yùn)用碳納米管技術(shù)，我們造出的人造皮膚不但可以接近真實(shí)皮膚特性，甚至可以超越這些特性”。
心肺機(jī)作為暫時性替代自然心臟與肺功能的裝置,是一種重要的臨時性的人工器官。人工心肺機(jī)主要由血泵(心) 和氧合器(肺) 組成。當(dāng)前人工心肺機(jī)的類型,是鼓泡式人工肺和膜式人工肺,血泵主要采用滾壓泵和搏動泵。由于膜式氧合器是一種極其理想的人工肺,所以基本上取代了鼓泡式氧合器。另外,由于搏動泵模擬自然心臟的搏動,搏動泵有替代滾壓泵的趨勢。目前膜式人工肺大多采用中空纖維型,研究的重點(diǎn)主要是通過對中空纖維的預(yù)處理,提高其性能。例如:對中空纖維肝素化處理可防止體液和細(xì)胞的激活,提高其生物相容性;采用硅樹脂涂層可防止使用時血漿滲漏;采用白蛋白、carmeda 等膜鈍化涂層可提高血液相容性。

納米的成果

9月27日，中國科學(xué)院化學(xué)所的專家宣布研制成功新型納米材料———超雙疏性界面材料。這種材料具有超疏水性及超疏油性，制成紡織品，不用洗滌，不染油污；用于建筑物表面，防霧、防霜，更免去了人工清洗。專家稱：紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場因納米而引發(fā)的“材料革命”。 隨著科學(xué)家的一次次努力，“納米”這個幾年前對我們還十分生疏的字眼，眼下卻頻頻出現(xiàn)在我們的視線。 納米是一個長度單位，1納米等于十億分之一米，20納米相當(dāng)于1根頭發(fā)絲的三千分之一。90年代起，各國科學(xué)家紛紛投入一場“納米戰(zhàn)”：在0.10至100納米尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運(yùn)動規(guī)律和特性。
中國當(dāng)然不甘人后，1993年，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗室操縱原子成功寫出“中國”二字，標(biāo)志著我國開始在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地，并居于國際科技前沿。
1998年，清華大學(xué)范守善小組在國際上首次把氮化鎵制成一維納米晶體。同年，我國科學(xué)家成功制備出金剛石納米粉，被國際刊物譽(yù)為：“稻草變黃金———從四氯化碳制成金剛石。”
1999年，北京大學(xué)教授薛增泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，并組裝出世界上最細(xì)且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。
中科院成會明博士領(lǐng)導(dǎo)的研究組合成出高質(zhì)量的碳納米材料，被認(rèn)定為迄今為止“儲氫納米碳管研究”領(lǐng)域最令人信服的結(jié)果。
中科院物理所研究員解思深領(lǐng)導(dǎo)的研究組研制出世界上最細(xì)的碳納米管———直徑0.5納米，已十分接近碳納米管的理論極限值0.4納米。這個研究小組，還成功地合成出世界上最長的碳納米管，創(chuàng)造了“3毫米的世界之最”。
在主題為“納米”的爭奪戰(zhàn)中，中國人頻頻露臉，尤其在碳納米管合成以及高密度信息存儲等領(lǐng)域，中國實(shí)力不容小覷?？茖W(xué)界的努力，使“納米”不再是冷冰冰的科學(xué)詞，它走出實(shí)驗室，滲透到百姓的衣食住行中，居室環(huán)境日益講究環(huán)保。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時間不長，墻壁就會變得斑駁陸離。現(xiàn)在有了加入納米技術(shù)的新型油漆，不但耐洗刷性提高了十多倍，而且有機(jī)揮發(fā)物極低，無毒無害無異味，有效解決了建筑物密封性增強(qiáng)所帶來的有害氣體不能盡快排出的問題。
人體長期受電磁波、紫外線照射，會導(dǎo)致各種發(fā)病率增多或影響正常生育。現(xiàn)在，加入納米技術(shù)的高效防輻射服裝———高科技電腦工作裝和孕婦裝問世了?？萍既藛T將納米大小的抗輻射物質(zhì)摻入到纖維中，制成了可阻隔95%以上紫外線或電磁波輻射的“納米服裝”，而且不揮發(fā)、不溶水，持久保持防輻射能力。同樣，化纖布料制成的衣服因摩擦容易產(chǎn)生靜電，在生產(chǎn)時加入少量的金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。白色污染也遭遇到“納米”的有力挑戰(zhàn)?？茖W(xué)家將可降解的淀粉和不可降解的塑料通過特殊研制的設(shè)備粉碎至“納米級”后，進(jìn)行物理結(jié)合。用這種新型原料，可生產(chǎn)出100%降解的農(nóng)用地膜、一次性餐具、各種包裝袋等類似產(chǎn)品。農(nóng)用地膜經(jīng)4至5年的大田實(shí)驗表明：70到90天內(nèi)，淀粉完全降解為水和二氧化碳，塑料則變成對土壤和空氣無害的細(xì)小顆粒，并在17個月內(nèi)同樣完全降解為水和二氧化碳。專家評價說，這是徹底解決白色污染的實(shí)質(zhì)性突破。
從電視廣播、書刊報章、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，我們一點(diǎn)點(diǎn)認(rèn)識了“納米”，“納米”也悄悄改變著我們。納米精確新聞 1959年　理論物理學(xué)家理查·費(fèi)伊曼在加州理工學(xué)院發(fā)表演講，提出，組裝原子或分子是可能的。
1981年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具———掃描隧道顯微鏡，原子、分子世界從此可見。
1990年，首屆國際納米科技會議在美國巴爾的摩舉辦，納米技術(shù)形式誕生。
1991年，碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鐵的10倍，成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
繼1989年美國斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫”下斯坦福大學(xué)英文名字，1999年美國國際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個氙原子排出“IBM”之后，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗室操縱原子成功寫出“中國”二字。
1997年，美國科學(xué)家首次成功地用單電子移動單電子，這種技術(shù)可用于研制速度和存儲容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計算機(jī)。同年，美國紐約大學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，DNA可用于建造納米層次上的機(jī)械裝置。
1999年，巴西和美國科學(xué)家在進(jìn)行碳納米管實(shí)驗時發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個病毒的重量；此后不久，德國科學(xué)家研制出能稱量單個原子重量的“秤”，打破了美國和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。同年，美國科學(xué)家在單個分子上實(shí)現(xiàn)有機(jī)開關(guān)，證實(shí)在分子水平上可以發(fā)展電子和計算裝置。 納米花邊新聞傾聽細(xì)菌游弋
美國加利福尼亞州Pasadena市的噴氣飛機(jī)推進(jìn)器實(shí)驗室目前正在研制一種被稱為“納米麥克風(fēng)”的微型擴(kuò)音器，據(jù)《商業(yè)周刊》報道，這種微型傳感器可以使科學(xué)家傾聽到正在游弋的單個細(xì)菌的聲音，以及細(xì)胞體液流動的聲音。這種人造納米麥克風(fēng)由細(xì)微的碳管制成，正是因為構(gòu)成物體積細(xì)小和靈敏度極高，這種麥克風(fēng)才能夠在受到非常小的壓力作用下作出反應(yīng)，使得對其進(jìn)行監(jiān)測的研究人員獲得相關(guān)的聲音信息。
利用這種新產(chǎn)品，科學(xué)家將可以對其他星球上是否存在生命進(jìn)行探測，可以探測到生物體內(nèi)單個細(xì)胞的生長發(fā)育。這一儀器研制項目已獲得美國航空航天局（NASA）的批準(zhǔn)，而且NASA還向上述實(shí)驗室提供了必要的技術(shù)支持。

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