化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中的应用 摘要:充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心,纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用,它对化工行业产生的影响是无法估量的。这里主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。 关键词:纳米材料;化工领域;应用 1纳米材料的特殊性质 1.1 力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。 1.2 磁学性质当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2,在这情况下,感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要,而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头,具有相当高的灵敏度和低噪音。 1.3 电学性质由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属――绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 1.4 热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 2纳米材料在化工行业中的应用 2.1 在催化方面的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子――空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 2.2 在涂料方面的应用纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 2.3 在精细化工方面的应用精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中的应用论文 纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。 2.在涂料方面的应用 纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 3.在其它精细化工方面的应用 精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。 4.在医药方面的应用 21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。 微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。 5.结语 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。 化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中使用 纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。 纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。 2.在涂料方面的应用 纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 3.在其它精细化工方面的应用 精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。 4.在医药方面的应用 21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来 检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。新晨 微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。 5.结语 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。
冠心病充血性心力衰竭治疗探析:环磷腺苷葡胺对冠心病合并充血性心力衰竭患者N-末端脑钠肽前体水平及心功能的影响 [摘要] 目的:环磷腺苷葡胺对冠心病合并充血性心力衰竭患者血浆N-末端脑钠肽前体水平及心功能的影响。方法:将92例冠心病合并充血性心力衰竭(CHF)患者随机分为治疗组与对照组,治疗组在常规治疗基础上加用环磷腺苷葡胺,对照组在常规治疗基础上加用小剂量硝酸甘油静滴,疗程为7 d,分别测定用药前后N-末端脑钠肽前体(NT-pro BNP)水平及心功能[左室舒张末期内径(LVEDD)及左心室射血分数(LVEF)]。结果:用药后两组患者NT-pro BNP浓度均有所下降,治疗组较对照组显著降低,两组患者治疗后LVEF和LVEDD水平较治疗前均明显改善。结论:CHF患者加用环磷腺苷葡胺短期治疗后可进一步改善心功能,降低NT-pro BNP水平。 [关键词] 冠心病;充血性心力衰竭;环磷腺苷葡胺;N-末端脑钠肽前体水平;心功能 慢性心力衰竭(CHF)是大多数心血管疾病的最终归属,也是最主要的死亡原因。在我国,冠心病引起的心力衰竭占首位[1],近年来国内外研究已经证实,无论是左心室还是右心室,当其心脏容量负荷或压力负荷增加,心肌受到牵拉,就会造成血中脑钠肽(BNP)及 N-末端脑钠肽前体(NT-pro BNP)浓度增高。本文通过观察环磷腺苷葡胺对冠心病合并充血性心力衰竭患者血浆NT-pro BNP水平及心功能影响,探讨其变化及意义。 1 资料与方法 1.1 一般资料 选取2008年10月~2009年10月于我院住院的冠心病合并心力衰竭患者92例,其中,男性52例,女性40例;年龄(67.37±7.36)岁;病程(7.6±4.9)年;NYHA心功能 Ⅲ~Ⅳ级。所有患者排除急性心肌梗死,肺源性心脏病,脑卒中,急性感染,肝、肾功能不全,糖尿病,贫血等。将92例患者随机分为两组,其中,治疗组45例,小剂量硝酸甘油治疗组(对照组)47例。两组性别、年龄、病程等比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性, 1.2 试剂、仪器与设备 采用化学发光双抗体夹心免疫法测定NT-pro BNP,仪器为瑞士罗氏(Roche)公司的Elecsys2010,药盒为罗氏Elecsys pro BNP试剂盒,检测范围为5~35 000 pg/ml。采用日本sanyo公司的低温冰箱,上海手术机械厂0412-1型离心机,美国ALT生产的HDI3500型心脏B超。 1.3 方法与步骤 1.3.1 采血标本 采用肘静脉血3~5 ml置于含0.2 ml 2%乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝的塑料管中,3 000 r/min(离心半径10 cm)离心10 min,取上清液(血浆)存于-80℃冰箱保存待成批检测。 1.3.2 给药 两组常规基础治疗基本相同,包括抗血小板制剂、抗凝剂、利尿剂、ACEI制剂、钙离子拮抗剂等药物,疗程为7 d,治疗组在常规治疗基础上加用环磷腺苷葡胺(由江苏万邦公司生产,商品名为“苏安”)90 mg加入5%葡萄糖250 ml静脉滴注,60 min滴完,每日1次,连续使用7 d为1个疗程。 1.3.3 超声心动图检查 采用美国ALT生产的HDI3500型二维超声心动图诊断仪,患者采用左侧卧位常规作胸骨旁左室长、短轴切面及心尖四腔心切面扫描,同时采用M型和B型回声,结合彩色多普勒血流显像分别测量左室舒张末期内径(LVEDD)及左心室射血分数(LVEF),测量值取3个心动周期平均值。 所有患者入院后及治疗7 d后均给予超声心动图检查,探头频率为50 Hz,扫描速度为50 mm/s。 1.4 统计学处理 采用SPSS 11.0软件进行统计学分析,测量结果用均数±标准差(x±s)表示,两组间比较采用t检验,P<0.05为差异有统计学意义, P<0.01为差异有高度统计学意义。 2 结果 两组治疗后心脏功能均有明显改善,经治疗后LVEDD明显下降,LVEF明显升高,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。 表1 治疗前后心脏功能比较(x±s) Tab.1 Comparison of cardiac function before and after treatment(x±s) 与对照组比较,*P<0.05 Compared with the control group,*P<0.05 两组治疗后血浆NT-pro BNP浓度均低于治疗前,差异有统计学意义(P<0.05),治疗组较对照组降低更显著(P<0.01),见表2。 表2 两组治疗前后NT-pro BNP浓度比较(x±s,pg/L) Tab.2 Comparison of NT-pro BNP concentration before and after treatment (x±s,pg/L) 与治疗前比较,*P<0.05,与对照组比较,P<0.01 Compared with before treatment,*P<0.05; compared the with control group,P<0.01 3 讨论 心室重构是心力衰竭发生发展的基础机制,神经激素过度激活是心室重构的重要病理学基础[2],CHF时神经激素的变化以肾素-血管紧张素、利钠肽和交感神经系统为主。BNP是由心室合成和分泌的神经内分泌激素,主要受心室负荷和室壁张力的影响,BNP和NT-pro BNP均来自脑利钠肽前体,脑利钠肽前体在释放入血前被分解酶分解为两个片段,其中N端的76个氨基酸残基即为NT-pro BNP[3],BNP和NT-pro BNP均可作为CHF诊疗检测、预后判断的有效标志,由于NT-pro BNP的半衰期比BNP长且不受体位及运动的影响,在CHF的诊断,判断心功能方面优于BNP[4]。血浆BNP随着心功能损害程度加重而升高,本研究入选患者NYHA心功能Ⅲ~Ⅳ级,治疗前NT-pro BNP、LVEDV、LVEF均无明显统计学差异,可能由于本组入选患者心功能较差,治疗前NT-pro BNP基础值较高,与文献报道一致。 环磷腺苷葡胺属非洋地黄类正性肌力药物,其脂溶性较强,易透过细胞膜,进入心肌细胞后经磷酸二脂酶分解为5-AMP,再经5-AMP酶降解为腺苷和磷酸,腺苷作用于心肌细胞,增强心肌收缩力,改善心泵功能,临床上已经证实环磷腺苷葡胺可降低心肌耗氧,改善窦房结P细胞功能,减慢心率,增加心排量,降低外周血管阻力,降低左心室舒张末期压力,是临床上治疗心力衰竭常用的有效药物之一。硝酸甘油主要通过舒张外周与内脏静脉,减少回心血量与心室容积,故硝酸甘油在小剂量时主要扩张静脉系统,减轻心脏前负荷,不能减轻心脏后负荷,用较大剂量时才可舒张外周动脉,降低血压减轻心脏耗氧,但此时副作用较大[5]。本研究显示:两组药物均能使LVEF 升高、LVEDV下降,改善心功能,治疗心力衰竭,但环磷腺苷葡胺对于NT-pro BNP的降低效果更显著(P<0.01),对于冠心病合并充血性心力衰竭患者的预后更有重要的意义,且环磷腺苷葡胺是通过降解为腺苷起到治疗作用的,腺苷是正常心肌的代谢产物,对于心肌影响更小,体内无蓄积,对患者的预后起到了积极的作用,是心力衰竭治疗的首选药物。 冠心病合并充血性心力衰竭患者加用环磷腺苷葡胺短期治疗后可进一步改善心功能,降低NT-pro BNP水平,尽管NT-pro BNP没有BNP的生物活性,但由于其半衰期长、稳定性好的特点,作为心脏功能敏感的标志物,在心血管疾病尤其是急、慢性心力衰竭早期诊断、治疗、判断预后中起着非常重要的作用。 冠心病充血性心力衰竭治疗探析:曲美他嗪对冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者的临床疗效观察 作者单位:455000 河南省安阳地区医院 通讯作者:田志斌 【摘要】 目的 观察曲美他嗪对冠心病合并慢性充血性心力衰竭(CHF)患者的临床疗效。方法 对确诊为冠心病并CHF 60例患者,随机分为治疗组和对照组,两组均给予常规抗心力衰竭治疗,治疗组还给予曲美他嗪20 mg,3次/d。观察治疗48周后的左心室功能分级及左心室收缩末容积指数(LVESVI)、左室舒张末容积指数(LVEDVI)和左室射向分数(LVEF)。结果 治疗组治疗后的左心室功能改善临床总有效率达90%,较对照组63.33%显著提高(P 【关键词】 冠心病; 充血性心力衰竭; 曲美他嗪 曲美他嗪是一种通过选择性和特异性的抑制脂肪酸氧化并刺激葡萄糖氧化,直接改变心脏利用的能量底物,提高ATP生成的效率,从而具有抗心肌缺血和改善缺血的心肌功能。笔者用曲美他嗪(根克通,瑞阳制药有限公司生产)治疗冠心病合并慢性充血性心力衰竭(CHF),取得了较好的疗效,现报道如下。 1 资料与方法 1.1 一般资料 经病史、体检、胸片、心电图、动态心电图、平板运动试验、心脏彩超确诊为冠心病合并CHF 60例,心功能(NYHA)分为Ⅰ~Ⅳ级,超声心电图测定左室射血分数(LVEF)0.05)。 1.2 治疗方法 常规治疗根据心功能分级标准选择血管紧张素转换酶抑制剂、β受体阻滞剂、利尿剂、地高辛、醛固酮受体拮抗剂等药物配伍,治疗组在此基础上加用曲美他嗪20 mg,3次/d。 1.3 观察指标 治疗前后按NYHA心功能分级评价心功能,治疗前和治疗后46周分别经多普勒超声测量LWEF、左室收缩末容积指数(LVESVI)和左室舒张末容积指数(LVEDVI)。疗效评定:心功能分级改善Ⅱ或以上为显效,改善Ⅰ级为有效,无改善或恶化为无效。 1.4 统计学处理 用STSS软件进行统计学处理,计量资料以(x±s)表示,行t检验;计数资料行χ2检验,以P 2 结果 2.1 两组临床疗效比较 治疗组显效、有效和无效的例数分别为12、15、3例,总有效率为90%,而对照组相应分别为5、12、13例,总有效率为63.33%。两组有效率比较差异有统计学意义(P 2.2 两组超声心动图比较 LVESVI、LVEDVI和LVEF治疗后均有改善,但治疗组改善更为明显,与对照组比较差异有统计学意义(P 3 讨论 正常心肌能量代谢的特点是:能量(ATP)供给60%~70%来自脂肪酸氧化,20%~25%为葡萄糖氧化,5%~10%为糖酵解,产生能量ATP者在脂肪酸氧化要比葡萄糖氧化耗氧量高,而且高水平脂肪酸氧化可明显抑制葡萄糖氧化。成人心肌在缺血情况下,利用葡萄糖代谢供能增加,但仍以游离脂肪酸氧化供能为主,生成等量的ATP,脂肪酸比葡萄糖多消耗10%~15%的氧。因此,当正常灌注时有充足的氧,心肌有氧代谢使用和氧化(脂肪酸)FFA更有效,但是当冠脉供血不足导致心肌缺血时,心肌利用葡萄糖作为产能物质,消耗相同的氧则可产生更多ATP。 曲美他嗪改善冠心病合并CHF的机制与改善心肌细胞的能量代谢有关。研究表明:曲美他嗪可抑制氧化磷酸化和脂肪酸利用,使心肌能量代谢从脂肪酸氧化转移到葡萄糖氧化,从而改善缺血心肌的能量代谢,提高心肌能效,改善缺血和再灌注的心肌功能。临床和试验研究证实:曲美他嗪不影响心肌对氧的供需,并直接作用于缺血细胞而不引起显著血流动力学改变,通过代谢机制以减轻细胞内酸中毒,钠和钙的积聚,保护细胞收缩功能,限制氧自由基造成的细胞溶解和内膜损伤,因而可以减轻缺血再灌注损伤,改善缺血性心脏病所致的心动能不全。 临床研究证明,曲美他嗪可以明显改善冠心病的左心功能,减少心绞痛的发作频率和硝酸甘油的消耗,而血流动力学指标无明显的变化。王归真等[2]对冠心病的心电图心肌缺血的患者在常规治疗的基础上加用曲美他嗪治疗,有效率达88.4%,与对照组比较有统计学意义。 冠心病充血性心力衰竭治疗探析:冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者的临床治疗效果观察 【摘要】目的观察冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者服用曲美他嗪后的临床疗效。方法选取2011年1月——2012年10月来我院治疗的冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者70例,随机分为观察组和对照组,每组各35例,对照组采用常规治疗,观察组在常规治疗的基础上,每天口服3次曲美他嗪,20mg/次。结果对照组显效6例,有效19例,总有效率71.43%,而观察组的显效12例,有效21例,总有效率94.29%,两组总有效率间存在统计学显著性差异(P 【关键词】冠心病;曲美他嗪;慢性充血性心力衰竭;临床效果 冠心病合并慢性充血性心力衰竭是心血管内科的常见疾病,逐渐引起内科医生的重视。心脏病的器质性病变的终末阶段常以慢性充血性心力衰竭为主,临床表现为心室充盈或射血能力受损,慢性充血性心力衰竭是由多种疾病造成的心脏功能受损的综合征,其发病机制可能为心室收缩力下降,导致射血功能受损,心脏排血量下降,机体器官组织血供不足,致使患者出现呼吸困难,水肿,四肢无力,活动受限[1]。冠心病合并慢性充血性心力衰竭的治疗,以常规的药物治疗为主,包括:强心苷、血管扩张药物、利尿剂、血管紧张素转换酶受体抑制剂、β受体阻滞剂等,曲美他嗪是一种新型的口服代谢型药物,可选择性刺激葡萄糖氧化,抑制脂肪酸氧化,提高ATP生成速率,具有改善心肌功能和抗心肌缺血功能。作者选取2011年1月——2012年10月来我院治疗的冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者70例,进行对照研究,效果满意,现报道如下。 1资料与方法 1.1临床资料选取2011年1月——2012年10月来我院治疗的冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者70例,经病史体检、心电图、胸片、动态心电图、心脏彩超等检查后,确诊为冠心病合并慢性充血性心力衰竭(超声心电图测定左室射血分数﹤40%,心功能Ⅰ-Ⅳ级),排除严重心律失常、肝肾功能不全患者。将所有选取患者进行随机分组,其中对照组35例,男20例,女15例,年龄(59.2±11.2)岁,心功能分级:Ⅱ级16例,Ⅲ级13例。Ⅳ级3例;治疗组35例,男18例,女17例,年龄(58.6±9.6)岁,心功能分级:Ⅱ级15例,Ⅲ级14例,Ⅳ级3例。 1.2方法 1.2.1对照组常规药物治疗包括血管紧张素转换酶抑制剂、利尿剂、强心苷(地高辛)、扩张血管药物等。 1.2.2观察组常规治疗的基础上,每天口服3次曲美他嗪,20mg/次。治疗前后对患者进行LVEF(左室射血分数)、IVESVI(左室收缩末容积指数)、LVEDVI(左室舒张末容积指数)评分。 1.3评分标准疗效评定:显效:心功能显著改善2级及以上,或心功能评分达到Ⅰ级,症状基本消失,检查指标基本正常;有效:心功能改善1级,但未达到Ⅰ级,体征、症状有所减轻,各项检查指标有所改善;无效:心功能无明显变化或加重或死亡。总有效率为(显效+有效)/总例数*100%。 1.4统计学方法本组所有研究数据用SPSS18.0统计学软件处理,计量资料以均数±标准差(χ±s)表示,数据用t检验,组间对比用X2检验,P 2结果 2.1治疗后情况分析见表1。 如表2所示,两组的LVEF、LVEDVI、LVSVI评分均有所改善,观察组LVEDVI、LVSVI明显低于对照组,观察组LVEF显著升高,经比较两组LVEF、LVEDVI、LVSVI评分均存在统计学差异(P 3讨论 冠心病合并慢性充血性心力衰竭的发病率约为1.3%-5.6%,随着老年化发病率呈现增加的趋势,具有致死率高和致残率高的特点。常规治疗以改善血流动力学和冠脉供血为主,常以β受体阻滞剂、利尿剂、地高辛、血管紧张素转换酶抑制剂、扩张血管药物等。随着医学对心肌代谢过程的深入研究发现,心肌细胞能量代谢失调是慢性心力衰竭的主要病理机制之一,开拓了干预心肌线粒体能量代谢治疗冠心病合并慢性心力衰竭的新思路。 研究表明曲美他嗪通过改善心肌细胞的能量代谢[2],既不减少氧耗量也不增加氧的供给,可选择性刺激葡萄糖氧化,抑制脂肪酸氧化,提高ATP生成速率,具有改善心肌功能和抗心肌缺血功能[3]。本研究结果,观察组LVEDVI、LVSVI明显低于对照组,LVEF显著升高,经比较两组LVEF、LVEDVI、LVSVI评分均存在统计学差异(P 综上所述,联合使用曲美他嗪可进一步改善患者的心脏功能,提高冠心病合并慢性充血性心力衰竭患者的临床疗效,值得临床推广应用。