关键词： 纳米技术   高分子材料   改性  

摘要： 进入21世纪以来,随着人类科技发展的日新月异,纳米技术开始进入人类研究视野,并逐渐成为当下研究热点.纳米粒子本身拥有多种特性,将其引进高分子材料改性工作中,可以不断开发高分子材料的特殊性能并对当前性能进行优化.纳米技术的应用为人类未来科技发展提供了更广阔的应用前景和更多元化的发展方向.基于此,本文对纳米技术在高分子材料性能的改进价值与应用进行探讨,为材料领域的发展提供理论基础.

关键词： 再生骨料   界面过渡区   纳米技术   氯离子扩散系数   耐久性能   数值模拟  

摘要： 再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete)是将建筑废弃混凝土回收、破碎、分级后作为骨料制备的新混凝土,充分利用再生骨料可以解决建筑废弃物造成的环境污染和经济压力,同时也是解决建筑行业可持续发展的主要方法之一。然而再生混凝土的力学性能、耐久性能等与常规混凝土相比有一定的弱化,限制了其在特殊环境下的使用,因此有必要研究得出再生混凝土的性能强化方法。本文在国家自然科学基金《海工预应力混凝土结构耐久性提升技术与设计理论研究》(51778272)的资助下,针对再生骨料的薄弱环节,提出以纳米强化浆液包裹再生骨料的方法对其进行改性处理,研究了改性后的再生混凝土材料及构件的力学性能和耐久性能。主要内容如下:1、纳米强化再生粗骨料混凝土的基本性能研究。从宏观裂缝、微观结构、力学性能和耐久性能等角度出发,试验比较了四种纳米强化浆液(纳米SiO、纳米CaCO、纳米AlO和纳米GP)对再生混凝土的改性效果。研究结果表明:采用超声分散后的纳米强化浆液能够有效强化再生骨料的界面过渡区,提高了再生混凝土的综合性能;在所试验的四种纳米材料中,纳米SiO强化浆液提升再生骨料界面性能的效果最为显著。2、氯盐环境下纳米强化再生混凝土持载梁耐久性能研究。设计浇筑了9根纳米强化再生骨料混凝土牛腿梁,在持续加载的同时进行了300天共计50次的氯盐干湿循环试验。同时考虑再生骨料取代率、纳米SiO掺量以及裂缝宽度等因素,对钢筋腐蚀电位、裂缝形态变化和氯离子浓度分布进行了检测,并分析得出了不同开裂情况下的等效氯离子扩散系数。研究结果表明:1)采用双电极电位差方法测得的钢筋腐蚀数据,可以在不破坏混凝土构件的基础之上,更加方便快捷的判断出构件中钢筋锈蚀缺陷所在位置;2)混凝土裂缝在氯盐干湿循环过程中发生了一定程度的自愈合,其中纳米SiO掺量为0.4%时裂缝自愈合率最大;3)裂缝处的氯离子含量沿着深度方向呈现波浪下降的趋势;4)控制w≤0.12mm并采用0.2%左右的纳米SiO改性的再生骨料,可以有效降低再生混凝土中相对氯离子含量,比未强化的再生混凝土裂缝处氯离子含量降低44.8%;5)根据修正后的等效氯离子扩散系数模型计算得到的结果与试验结果的吻合度较高。3、纳米强化再生混凝土腐蚀梁承载性能研究。设计浇筑了9根纳米强化再生骨料混凝土简支梁,采用内置阴极的方法对内部受力钢筋进行了通电非均匀加速锈蚀。同时考虑再生骨料的取代率、纳米SiO掺量以及钢筋锈蚀率等因素,对锈胀和加载裂缝的形态、破坏模式以及承载力的影响。研究结果表明:改进后的通电非均匀加速锈蚀法,能够达到纵筋双向非均匀锈蚀的效果;相同锈蚀程度下,再生骨料与天然骨料混凝土梁相比其抗弯承载力有所降低,其中25%再生骨料取代率时承载性能退化最为严重,达到19.3%;根据承载力测试结果对锈胀开裂之后的再生混凝土梁的承载力计算公式进行了修正(在现有规范的基础上先后进行锈蚀程度和骨料取代率的修正),为非均匀锈胀开裂再生混凝土梁承载力的计算提供了参考。4、再生混凝土梁耐久性寿命预测细观数值模拟。考虑再生骨料的多相非均质组成、骨料的随机分布以及氯离子扩散系数的时间衰减特性等,对其进行MATLAB和COMSOL相结合的二维细观联合仿真模拟,实现再生混凝土构件在海洋环境下的耐久性寿命预测。仿真结果表明:二维同心圆细观模型揭露了超声分散纳米强化浆液包裹技术可以降低粗骨料附近氯离子传输的“加速场”效应,从而降低速氯离子向周围基体中的传输速度,提升了再生混凝土的耐久性。同时拟合得出了保护层厚度和纳米包裹层扩散系数对再生混凝土耐久性极限状态的影响函数。

关键词： 纳米技术   新型建筑材料   应用  

摘要： 随着科学技术的不断发展,纳米技术作为一种新兴技术被研发出来,因为纳米技术具有很多优势特点,所以其能够在医疗、建筑、光学、通信等诸多领域中发挥积极效用.其中在建筑行业内,建筑材料性能的好坏能够给建筑质量带来直接影响,普通的建筑材料身上存在着各种各样的缺陷,导致其在建筑工程中无法发挥应有的作用,纳米技术的引入可以有效解决这部分难题,既能够确保工程质量,还会保障人体和环境安全,具有很大的研究和利用价值.

关键词： 层层自组装   涂层   血小板激活   止血   抗菌   纳米技术  

摘要： 不可控的出血是战争、事故和灾难中创伤死亡的主要原因。除了创伤导致的不可控出血外,凝血功能障碍也会引起难以控制的大量出血,从而导致死亡。控制出血的同时,伤口感染的预防也不容忽视,感染会严重影响伤口的预后,给创伤护理带来很大的负担。因此,急需一种兼具快速止血和预防感染双重功能的先进止血材料。课题组前期通过熊去氧胆酸(UDCA)介导的聚乙烯亚胺(PEI)的自组装制备了PEI/UDCA纳米粒,该纳米粒可以通过库仑力诱导血小板的激活聚集,促进凝块形成,并在一系列动物出血模型中取得了出色的止血效果。基于此,并针对上述问题,本课题期望通过构建一种通用型止血-抗菌双功能涂层来实现快速止血和抗菌的双重目标。为完成这一设想,利用层层自组装策略,通过多巴胺或鞣酸(TA)在碱性条件下的氧化自聚以及PEI/UDCA纳米粒(PUNPs)的静电吸附,分别构建了负电性的粘附层和PUNPs功能层,得到了聚合多巴胺-纳米粒(PDANPs)或鞣酸-纳米粒(TANPs)涂层。由于多巴胺和TA可以粘附在不同材料表面,因此PDANPs和TANPs涂层具有通用性。本课题考察了PDANPs和TANPs涂层体外诱导血小板激活聚集和杀灭细菌的能力,并将PDANPs和TANPs涂层分别涂布于26G注射器针头表面,在健康大鼠和血小板减低症大鼠的静脉穿刺出血模型中评价了其止血效果。方法***的制备与表征采用透析法制备PUNPs纳米粒(UDCA和PEI的质量比为2:1)。通过透射电子显微镜(TEM)观察形态,动态光散射粒度仪(DLS)测定粒径和Zeta电位。***和TANPs涂层止血针的制备与表征采用浸入式层层自组装的涂层方法,26G注射器针头先后竖直浸入多巴胺溶液(p H 8.5)和PUNPs分散液或鞣酸溶液(pH 7.8)和PUNPs分散液中,分别得到PDANPs涂层止血针和TANPs涂层止血针。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和活体成像(IVIS)等手段确定涂层成功涂布于针头表面。***和TANPs涂层对血小板激活聚集的影响采用Landsbergs法分离大鼠的富血小板血浆(PRP)。用FITC-anti-CD61抗体特异性标记血小板,采用激光共聚焦延时拍摄的方法,观察血小板接触PDANPs和TANPs涂层后动态的聚集过程;通过激光共聚焦显微镜(CLSM)观察涂层表面的血小板聚集体与PUNPs的共定位情况。FITC-anti-CD61抗体标记全部血小板,PE-anti-CD62P抗体标记活化血小板,CLSM观察与涂层共孵育的血小板的激活情况。涂层与PRP共孵育后固定、梯度脱水、喷金,SEM观察涂层表面血小板的聚集情况和形态变化。***和TANPs涂层体外促凝块形成特性研究枸橼酸钠抗凝全血和血小板减低症全血分别与两种涂层共孵育后,固定、梯度脱水、喷金,SEM观察涂层表面的凝块形成情况。***和TANPs涂层止血针在健康啮齿动物中的促凝效果评价分别在正常大鼠股静脉穿刺实验、大鼠隐静脉贯穿实验及小鼠尾静脉穿刺实验中考察止血针对静脉穿刺/穿透出血的止血效果。通过SEM观察股静脉针孔处凝块的形态以及使用过的针头表面血小板的激活聚集情况。通过IVIS和股静脉穿刺局部切片观察PDANPs-Cy5和TANPs-Cy5针头穿刺部位的荧光残留情况。***和TANPs涂层止血针对血小板减低症大鼠凝血的影响分别在血小板减低症大鼠股静脉穿刺实验和隐静脉贯穿实验中比较止血针组和普通针头组出血量和出血时间的差异,考察在血小板数量减少的情况下PDANPs和TANPs涂层的促凝效果。***和TANPs涂层的抗菌效果评价采用菌落计数法和细菌死活染色法考察PDANPs和TANPs涂层对金黄色葡萄球菌和鲍曼不动杆菌细菌活力的影响。通过SEM观察与涂层共孵育的金葡菌和鲍曼菌的形态改变。***和TANPs涂层止血针的生物安全性评价分别用空白针头、PDA、PDANPs、TA和TANPs针头穿刺大鼠股静脉,止血后缝合,正常饲养14天后处死,比较各组体重增长情况、脏器指数、血常规、生化指标和凝血功能的差异及主要脏器H&E切片的病理情况。结果1.通过透析自组装法制备了形态规整、粒径均一的PUNPs纳米粒,粒径为209±2nm,Zeta电位为67.3±0.6 m V。通过扫描电镜和IVIS观察以及EDS元素分析,均发现PUNPs存在于PDANPs和TANPs针头表面,说明利用层层自组装策略成功地将PUNPs富集在针头表面。2.共聚焦延时拍摄和共定位观察发现PDANPs和TANPs涂层可以诱导血小板大量聚集,涂层上粘附的血小板聚集体与PUNPs存在良好的共定位,而且90%以上的血小板被激活,高表达P-选择素。通过SEM也观察到涂层诱

关键词： 循环肿瘤细胞   纳米技术   纳米囊泡   核酸适配体   光流控   微流控技术  

摘要： 捕获和分析稀有的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)是临床监测肿瘤转移和化疗效果的重要手段,外周血中CTCs作为转移的种子是肿瘤从原发灶扩散至远端器官的主要原因。精确分离循环肿瘤细胞(CTCs)对于癌症临床早期诊断和预后以及下游分析具有重要意义。研究人员已开发出许多不同种类的技术来分离和分析CTCs,包括基于CTCs表面标志的亲和性分离技术,以及利用CTCs的各种理化性质设计的无标记分离技术两大类,目前的趋势倾向于多种技术融合设计,因为每种单一方法都可能存在其固有缺点,比如对细胞亚群选择性偏倚,分离效率或捕获纯度低下亦或成本高昂操作复杂等问题,限制了这一认识和对抗肿瘤的重要途径真正地走向临床。目的:寻找新的更好的CTCs捕获技术或者将各种单一的技术融合起来,以达到更精准地、更有效率地捕获CTCs并对我们随后的细胞分析和培养更为有利的目的。本研究致力于建立具有生物相容性,能够最大限度保持目的细胞活性,灵活融合纳米技术、核酸适配体技术、荧光成像技术、肿瘤分子靶向技术、光镊(Optical tweezers)技术、微流控技术、显微操作技术的CTCs捕获方法。方法:本研究分为三个部分,在第一部分研究中,我们使用红细胞作为原材料制作了红细胞纳米囊泡并以此为基础设计了靶向肿瘤细胞的仿生型纳米囊泡,首先,在红细胞膜上修饰靶向肿瘤细胞表面叶酸受体的叶酸(folic acid,FA)分子和荧光素Cy5,然后使用脂质体挤出器将红细胞膜物理挤出制作成为具有FA和Cy5修饰的纳米囊泡(FA and Cy5-modified nanoscale vesicles,FRVs),用FRVs结合血液样本中用MCF7细胞系模拟的CTCs,然后通过显微操作系统,将肿瘤细胞进行分离收集;在第二部分中,我们同样使用FA修饰红细胞构建FA-RBCs,用FA-RBCs结合血中CTCs形成CC-RBCs(RBCs conjugated CTCs),使得此时的CTCs和其他血细胞之间产生明显的光学常数差异(体积大小和平均折射率),然后利用光流控分离系统在激光照射下精确分离经过修饰的CTCs,最后去掉红细胞回收CTCs;第三部分的研究中,我们使用前期筛选开发的靶向肝癌细胞的特异性核酸适配体LY1,结合特殊设计的微流控芯片装置,验证本套系统的捕获效能,分别对肝癌细胞系HCCLM9和肝癌患者的外周血样本进行了CTCs分离实验,并用免疫荧光技术和q RT-PCR技术对捕获到的细胞进行了初步的分子表达分析。结果:第一部分的研究中,我们成功建立了FRVs这一红细胞来源的纳米材料,在体外,FRVs可以特异性地靶向高表达FA受体的肿瘤细胞,然后利用显微操作进行高效、高纯度的CTCs捕获,捕获的肿瘤细胞具有较高的活性。在体内,FRVs可主动靶向肿瘤组织,聚集于肿瘤部位,表现出较强的Cy5荧光信号,可实现有效的肿瘤成像。此外,FRVs在体内没有发现毒性或副作用。因此,FRVs具有较高的临床应用潜力;第二部分的研究中,实验表明,CTCs能够被修饰后的红细胞有效结合,形成CC-RBCs(结合了RBC的CTCs)复合体,并最终以高纯度(超过92%)和高回收率(超过90%)从血液中分离出来。在整个过程中,CTCs被证明可以保持膜和功能的完整性。RBC捕获系统和光流控分离系统的结合将可能为癌症的早期诊断和治疗监测提供便利的工具;第三部分的研究中,我们验证了肝癌靶向核酸适配体LY1联合微流控芯片在人工模拟CTCs血样中的捕获效能,其捕获效率为89.1-92.4%,纯度55%以上,芯片上捕获的细胞与流出细胞相比其侵袭能力和致瘤能力以及部分分子表型有明显差别。对61名肝癌患者血样捕获到的CTCs研究表明,CTCs数量与疾病进展显著相关。并对19名转移或未转移肝癌患者CTCs在多种转移相关分子表达水平上的组间差异性进行了初步分析。

关键词： 连续介质   应用   纳米技术   压痕   研究  

ISBN: (数字)9787030645685 ISBN: (纸本)9787030645685

摘要： 本书结合作者多年的科研实践，针对纳米压痕过程的多尺度准连续介质法展开探讨。从理论和数值模拟等方面对纳米压痕过程的初始塑性变形、表面粗糙度、缺陷、晶格各向异性、尺寸效应等问题进行了详细的阐述，同时针对纳米接触和纳米划痕等问题进行了系统的介绍。

关键词： 纳米技术   刮刀片   胶黏物  

摘要： 本刊讯(Kadant消息)4月2日,凯登(Kadant Inc.)宣布其纳米技术增强型刮刀片取得新的市场突破,销量达到新高。自几年前推出以来,纳米技术增强型刮刀片就代表了凯登的最先进技术之一。

关键词： 激光加工   纳米技术  

ISBN: (纸本)9787030665102

摘要： 本书既综合叙述了国内外专家学者在激光微纳制造技术领域的研究进展，又概括论述了作者团队在该领域的研究成果，主要内容包括激光微纳制造技术概述、激光微纳制造原理、激光加工微孔技术、激光加工导光板微细散射网点技术、激光微纳连接技术、激光微纳增材制造技术、激光徼纳并行制造技术、激光表面改性技术和激光复合微纳制造技术。

关键词： 癌症医学检测   治疗   纳米技术  

摘要： 随着我国经济的快速发展,国家越来越重视癌症医学检测以及治疗的纳米技术应用管理.为了进一步提高癌症医学检测以及治疗效果,必须要根据实际情况以磁性纳米粒子为主体,对生物的相溶性进行综合改进,完善生物管理技术,尽可能提高癌症的检测仪治疗作用.因此本文主要针对基于癌症医学检测及治疗的纳米技术进行简要分析,并提出合理化建议.

关键词： 纳米技术   酶辅助生物放大技术   电化学检测   结核诊断  

摘要： 结核仍然是威胁人类健康的致死性传染病之一。根据世界卫生组织2019年的数据,全球有1000万人患上肺结核,其中145万人死亡。有力的结核检测手段可以在早期发现结核患者,有效地切断传播源,防止结核播散以及利于患者的早期治疗。目前结核的诊断主要依赖于患者痰液的抗酸染色,或者结核分枝杆菌的培养。然而,痰涂片的灵敏度和特异性较低,易出现假阳性。结核菌培养的特异性虽高,但是为了得到满意的培养结果通常需要2-4周的时间,将导致患者病情的延误。因此迫切需要开发新的结核诊断技术平台来满足结核早期、快速、准确检测的要求。电化学传感器技术,具有灵敏度高,特异性好,操作简单等优势,在疾病诊断,微生物检测,食品安全等诸多领域成为一种有前途的检测策略。基于以上考虑,本研究设计了两种电化学分析平台分别用于结核的核酸检测及抗原检测,以期为结核病的防控提供新思路。(1)聚苯胺(polyaniline,PAN)是一种常见的导电聚合物,由于优越的电传导性已经被广泛地应用在电化学传感中。然而除了其导电性以外,其本身的氧还原活性鲜被文献报道。这可能跟其氧化还原活性只能在酸性条件下显现有关,限制了其进一步应用。这里我们发现碳纳米材料可以显著改善聚苯胺在中性条件下的氧化还原活性,并首次合成了花状的碳纳米管-聚苯胺纳米簇,将其用作氧化还原探针同时用于产生和放大电信号。另外,功能化的富勒烯结合金纳米粒子用作传感界面可以大量固定捕获探针。为了进一步放大信号,基于Y型酶切的剪切酶辅助循环(endonuclease-assisted target recycling,EATR)也被引入到传感器的构建当中:辅助探针,捕获探针及靶标DNA能够自发的在传感界面组装成三元DNA结构,在酶的作用下,捕获探针被切割,释放出辅助探针和靶标DNA,进入下一个循环。将设计的传感器用于结核分枝杆菌符合群特异的IS6110核酸片段检测,其检测线为0.1 f M-10 n M,检测下限低至0.33 f M更重要的是,将其应用于结核患者的痰液PCR样本检测,取得了令人满意的结果。(二)我们首次合成了富勒烯-氮杂化碳纳米管-氧化石墨烯(C/N-CNTs-GO)的复合纳米材料,通过进一步的研究发现,所构建的纳米材料,相较于富勒烯-碳纳米管可以显著改善富勒烯的空间分布性,充分暴露其活性位点,因此在四辛基溴化铵(TOAB)的刺激下可以产生更强的信号响应。同时,我们通过简单的表面改性策略,成功的将PEI修饰在铁基有机金属框架(Fe-MOF)表面,极大的改善了有机金属框架的导电性,用于金铂合金(Au@Pt)的固定,进行适配体的自组装。在经典的“三明治”夹心策略下,所构建的传感器成功的实现了在10 fg/m L-10 fg/m L的范围内对结核特异性蛋白MPT64的定量检测,并且成功用于实际的结核血清学检测中。两种构建的方法均初步的概念验证中取得令人满意的结果,为今后进一步的临床实践应用打下了基础。