纳米材料的制备在中学教学实践中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 纳米材料的制备在中学教学实践中 的应用 摘 要：纳米材料由于其特殊性 质在生物医学中的应用引起人们越来越 多的关注。以纳米金、纳米银为研究对 象，探讨了两类材料在中学实践教学中 的应用。 中国论文网 /9/view-12821078.htm 关键词：纳米材料；制备；中学 教学；实践 纳米材料是指在三维空间中至少 有一维处于 1-100nm 尺度范围或由它们 作为基本单元构成的材料。纳米颗粒具 有许多不同于宏观材料的独特的物理、 化学性能，在生物医学应用上有很大的 潜力，如癌症的诊断、细胞成像、药物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 运输、肿瘤热疗等。在各个领域引起人 们越来越多的关注，并被高度商业化。 一、纳米银 目前的研究表明，纳米银具有抗 炎作用并能促进伤口的愈合。很久之前 人们就知道银具有抗菌性并把它应用到 生活中。从早期的希波克拉底医生的溃 疡治疗到克雷德医生的新生儿脑脊液淋 球菌感染治疗。磺胺嘧啶银盐是治疗烧 伤病人的金标准。由于抗生素耐药菌的 出现和医院获得性细菌感染发病率的增 加，银和纳米银备受关注。银离子对人 体的毒性使银的使用受到限制；然而， 纳米技术促进了具有较大比表面积、较 小的颗粒及更强抗菌性的银粒子的生产， 重要的是，它对人体的毒性更低。纳米 银包括纳米结构银原子，是金属粘合在 一起形成的。在纳米尺度，由于量子力 学的主导地位，粒子具有不同的物理、 光学和化学性质。这些独特的性能在生 物医学影像和表面感应装置如增强拉曼 散射单步免疫测定中得到开发和应用。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 银的抗菌性是众所周知的，比如 目前在临床治疗烧伤病人。银和纳米银 在水溶液中释放银离子，从而起到杀菌 的效果。这种机制尚未完全阐明，但从 最近的研究发现此机制涉及相互作用。 据认为，银离子与细菌细胞的三个主要 成分结合产生杀菌作用：细胞壁肽聚糖 和细胞膜；细菌细胞质 DNA；细菌蛋 白，特别是酶参与重要的细胞过程，如 电子传输链。 二、纳米银的制备 纳米技术和现代的化学合成技术 是合成纳米银的特征方法。每种方法都 有其优点和局限性。所使用的合成方法 将会影响一些参数，包括平均粒径和大 小、粒度分布等。有文献报道了一种非 常新颖和巧妙的方法，最常见的是，通 过减少硝酸银使用还原剂（如硼氢化钠 还原）或通过紫外光。然而，有报道一 些替代的“绿色 ”化学合成路线。封端剂， 如柠檬酸盐，用于防止纳米粒子的聚集。 在化学还原反应中，还原剂提供给银离 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 子（Ag+ ）电子，促使银离子还原为金 属音。通过控制实验条件（如温度、能 量输入、覆盖剂的存在） ，操纵反应动 力学，使聚类的银原子形成纳米尺寸的 纳米银。纳米银的生物合成已经实现并 被应用到不同种类的细菌和真菌。这些 方法有着共同的特点，即添加硝酸银溶 液到一个微生物的上清液中。还原剂， 如微生物上清液中的氢醌，能使 Ag+在 一定条件下（如温度）转变成纳米银。 这种方法的明显缺点是需要纯化的样品 和提取纳米银，因为病原菌可能会污染 应用于医学的纳米银。 三、纳米金 纳米金也是常用的一种纳米材料。 金纳米粒子是目前研究最多的纳米材料 之一。简单的制备方法、良好的生物相 容性、优异的催化活性、独特的物理和 光学性质使纳米金成为研究热点。纳米 金具有非常特殊的光学性质，主要表现 在对光的吸收和散射两方面。当其吸收 光时，由于表面等离子体共振的存在， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 一方面可以使纳米金将光能高效地转换 为热能，另一方面也会根据纳米金粒径、 形状的不同而产生不同的颜色变化。而 当其发生光散射时，不仅会发生等离子 体共振散射，还能增强拉曼散射的信号 强度。此外，纳米金与其他荧光物质作 用时表现出荧光增强和荧光淬灭两种不 同的效应，其荧光寿命极短，非常适合 对一些特异性物质进行检测。除了光学 性质，纳米金具有比表面积大、表面 易修饰、生物相容性好、催化活性高等 诸多优秀的物化性质。 四、纳米金的制备 目前研究者大多采用化学方法和 物理方法来制备纳米金粒子，纳米金的 化学制备方法主要有氧化还原法、电化 学法、紫外光分解法等。其中，利用柠 檬酸钠还原氯金酸是应用最早的一种制 备纳米金的方法，该方法到目前为止依 然被研究人员所广泛使用。其方法是先 将氯金酸溶液与水过滤后加热至沸腾， 然后再加入过滤后的柠檬酸钠，混合均 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 匀，待溶液颜色由浅黄色变为酒红色即 为所得胶体金溶液。相对物理方法而言， 化学方法由于操作要求更低、粒子不易 发生团聚、能够根据研究需求改变粒子 尺寸大小等优点，因而更适合在实际研 究中使用。 五、展望 纳米材料在医疗领域得以应用。 目前正在研究临床前阶段的许多新的潜 在应用。随着现代生物技术的发展和医 疗技术的进步，在不久的将来，纳米材 料制备和表征将更多地进入中学实践教 学环节，从而培养中学生科学探索的兴 趣。现代教育提出了培养中学生自主学 习、自主探究的理论。纳米技术顺应了 这一主张。纳米技术足以满足学生自主