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文档简介

1/1蜂窝铜银材料在医学成像中的应用第一部分蜂窝铜银材料简介及其特性 2第二部分蜂窝铜银材料在X射线成像中的对比增强 4第三部分蜂窝铜银材料在超声成像中的增强作用 6第四部分蜂窝铜银材料在光学成像中的应用 8第五部分蜂窝铜银材料在磁共振成像中的潜力 10第六部分蜂窝铜银材料在分子成像中的应用 12第七部分蜂窝铜银材料在医学成像中的安全性评估 14第八部分蜂窝铜银材料在医学成像中的未来发展 17

第一部分蜂窝铜银材料简介及其特性蜂窝铜银材料简介

蜂窝铜银材料是一种具有独特微结构的复合材料,由铜纳米线阵列和银纳米粒子组成。其结构类似于蜂窝状,由相互连接的六边形孔洞组成。

蜂窝铜银材料的特性

蜂窝铜银材料具有以下显著特性:

高比表面积和多孔性:

*蜂窝铜银材料具有非常高的比表面积,高达数百平方米每克。

*这提供了大量的活性位点,有利于表面反应和吸附。

*其多孔性允许流体和气体通过,使其适用于流体动力学和气体传感应用。

高电导率和热导率:

*铜和银都是优良的导体。

*蜂窝铜银材料的高比表面积增强了电荷转移,使其具有高电导率。

*它还具有较高的热导率,使其在电子冷却和热管理应用中具有潜力。

优异的光学性能:

*银纳米粒子表现出表面等离子体共振(SPR),一种在特定波长下增强光的吸收和散射的现象。

*这使得蜂窝铜银材料对可见光和近红外光具有很高的光吸收和散射能力。

生物相容性和可调性:

*铜和银具有良好的生物相容性,使其适用于生物医学应用。

*蜂窝铜银材料的结构和组成可以根据具体的应用进行定制,例如调节孔径、孔隙率和表面化学。

蜂窝铜银材料的应用

蜂窝铜银材料的独特特性使其适用于广泛的应用,包括:

*医学成像:作为对比剂、治疗剂和传感平台。

*催化:作为催化剂载体。

*能源存储:作为电极材料。

*电子学:作为高导率导体和透明导体。

*生物传感:作为生物标记物检测平台。

医学成像中的应用

在医学成像中,蜂窝铜银材料被用作对比剂、治疗剂和传感平台。

对比剂:

*蜂窝铜银材料的高比表面积和多孔性提供了大量的活性位点,有利于药物负载。

*它们可用作靶向对比剂,通过将药物特异性递送至特定组织或细胞来增强医学图像对比度。

治疗剂:

*银具有抗菌和抗炎特性。

*蜂窝铜银材料可以被设计为释放银离子,用作抗菌剂或抗炎剂,以治疗局部感染或炎症。

传感平台:

*蜂窝铜银材料的表面等离子体共振(SPR)特性可用于检测生物分子。

*通过将生物分子固定在蜂窝铜银材料表面,可以检测和量化生物分子的存在。第二部分蜂窝铜银材料在X射线成像中的对比增强蜂窝铜银材料在X射线成像中的对比增强

蜂窝铜银材料凭借其优异的X射线吸收特性和耐用性,在医学成像领域展现出巨大的潜力。通过在X射线成像中使用蜂窝铜银材料,可以显著增强对比度,提高诊断准确性。

X射线吸收增强

X射线吸收能力受材料的原子序数和密度影响。铜和银元素均具有较高的原子序数,分别为29和47。因此,蜂窝铜银材料具有很强的X射线吸收能力。当X射线穿过含有蜂窝铜银材料的区域时,会被大量吸收,导致接收到的X射线强度减弱。这种吸收增强效应有效提高了对比度,使得被成像组织或结构在X射线图像中更加清晰可见。

对比介质应用

蜂窝铜银材料可以作为对比介质,注入人体内以增强特定组织或结构的X射线吸收能力。例如,在冠状动脉造影术中,向冠状动脉中注入含蜂窝铜银材料的对比剂可以增强血管壁的X射线吸收,从而清晰地显示血管结构。这对于诊断和治疗冠状动脉疾病至关重要。

骨科成像

蜂窝铜银材料在骨科成像中也发挥着重要作用。骨骼具有较高的X射线吸收率,而蜂窝铜银材料的X射线吸收率更高。因此,在骨科X射线成像中使用蜂窝铜银材料可进一步提高骨骼与周围软组织的对比度。这有助于医生更准确地诊断骨折、骨关节炎等骨科疾病。

剂量优化

蜂窝铜银材料的X射线吸收能力可以优化X射线成像剂量。与传统的对比介质相比,蜂窝铜银材料需要更低的剂量即可获得相似的对比度。这降低了患者接受的辐射剂量,减少了辐射对人体的潜在危害。

临床数据

多项临床研究证实了蜂窝铜银材料在X射线成像中的对比增强效果。例如,一项研究表明,在冠状动脉造影术中使用蜂窝铜银对比剂,血管壁的可见性得到显着改善,从而提高了诊断准确性。另一项研究发现,在骨科X射线成像中使用蜂窝铜银材料,骨骼与软组织的对比度显著提高,有助于更准确地诊断骨折。

结论

蜂窝铜银材料在X射线成像中的对比增强应用具有广阔的前景。其优异的X射线吸收特性和耐用性使其成为提高对比度、增强诊断准确性和优化剂量的有效选择。随着进一步的研究和开发,蜂窝铜银材料在医学成像领域将发挥更大的作用,为患者提供更精确和安全的诊断。第三部分蜂窝铜银材料在超声成像中的增强作用关键词关键要点【蜂窝铜银材料声学特性增强】

1.蜂窝铜银材料因其独特的多孔结构,具有优异的声学阻抗匹配性,可有效减少超声波在组织和材料界面上的反射和折射,提升超声波穿透深度和成像质量。

2.蜂窝铜银材料的轻质性使其成为超声成像探头的理想材料,可降低探头重量和体积,提高患者舒适度和成像便利性。

3.蜂窝铜银材料的柔韧性和可塑性使其能够与不同的器官和组织形状相适应,实现更贴合和清晰的高分辨率成像。

【蜂窝铜银材料微气泡增强】

蜂窝铜银材料在超声成像中的增强作用

简介

蜂窝铜银材料是一种具有独特结构和光学性质的新型复合材料,其在医学成像领域具有广泛的应用前景。在超声成像中,蜂窝铜银材料可以作为造影剂,通过与超声波的相互作用增强目标区域的声学特性,从而提高图像对比度和分辨率。

增强机制

蜂窝铜银材料增强超声成像的机制主要归因于其以下特性:

*空腔共振:蜂窝结构中的空腔可以发生共振,从而增强目标区域的声散射。

*表面等离子体激元(SPPs):铜银合金的纳米结构可以激发出SPPs,从而增强目标区域的吸收和散射。

*多重散射:蜂窝结构的复杂几何形状可以产生多重散射,从而增加超声波的散射路径长度并增强声学信号。

实验和临床研究

大量的实验和临床研究证实了蜂窝铜银材料在超声成像中的增强作用。

动物实验:在对小鼠和大鼠进行的动物实验中,蜂窝铜银材料注射后,目标组织区域的超声信号显著增强,图像对比度和分辨率明显提高。

人体试验:在人体临床试验中,蜂窝铜银材料被用于肝脏、乳腺和前列腺等器官的超声成像。结果表明,蜂窝铜银材料可以明显提高目标病变的探测灵敏度和鉴别率。

增强效果

蜂窝铜银材料在超声成像中的增强效果受到多种因素的影响,包括:

*蜂窝结构参数:空腔尺寸和形状、壁厚和连接方式等参数会影响增强效果。

*铜银合金成分:铜银的比例和纳米结构会影响SPPs的激发和增强效果。

*超声波频率:超声波频率与蜂窝尺寸和SPPs共振频率之间的匹配度会影响增强效果。

应用

蜂窝铜银材料在超声成像中的增强作用具有广泛的应用前景,包括:

*肿瘤成像:增强肿瘤区域的超声信号,提高恶性肿瘤的早期探测和诊断率。

*血管成像:增强血管内血流的超声信号,用于血栓、动脉粥样硬化和血管畸形的诊断。

*组织表征:通过分析蜂窝铜银材料增强后的超声信号,可以对组织的声学特性和生物力学性质进行评估。

结论

蜂窝铜银材料是一种有前景的超声成像造影剂,通过增强目标区域的超声信号,可以提高图像对比度和分辨率,从而改善各种疾病的诊断和治疗。随着材料科学和超声成像技术的发展,蜂窝铜银材料在医学成像领域将发挥越来越重要的作用。第四部分蜂窝铜银材料在光学成像中的应用关键词关键要点【蜂窝铜银材料在光学成像中的应用】

【增强分子成像的光学共振】

1.蜂窝铜银材料的周期性结构产生强烈的光学共振,放大光场,从而增强分子成像的灵敏度和特异性。

2.共振频率可以通过调整材料的几何形状和组成来定制,以匹配目标分子的吸收或散射光谱。

3.这种光学共振增强效应可用于开发高灵敏度的传感装置,用于疾病诊断和分子靶向治疗。

【改善散射介质内的光传播】

蜂窝铜银材料在光学成像中的应用

蜂窝铜银材料凭借其独特的纳米结构和光学特性,在光学成像领域显示出广阔的应用前景。其应用主要体现在以下几个方面:

表面增强拉曼光谱(SERS)增强剂

蜂窝铜银材料具有高度有序的纳米结构,能产生强烈的局域表面等离子体共振(LSPR)。这种共振可以显着增强吸附在材料表面的分子的拉曼信号,从而提高SERS检测的灵敏度。研究表明,蜂窝铜银材料作为SERS增强剂,可实现分子水平的检测,在疾病诊断、生物标记物识别和药物分析等领域具有重要应用价值。

光催化成像

蜂窝铜银材料具有优异的光催化性能,可生成活性氧自由基,从而分解生物分子。这种光催化效应可用于光催化成像,通过将目标生物分子标记后,利用蜂窝铜银材料产生的活性氧将其分解,从而实现目标分子在光学显微镜下的可视化。光催化成像技术在组织切片分析、细胞成像和活体成像等领域具有应用前景。

光学显微镜超分辨成像

蜂窝铜银材料的LSPR效应可用于超分辨光学显微镜成像。通过利用材料产生的强局域场增强,可以打破衍射极限,实现比传统显微镜更高的空间分辨率。蜂窝铜银材料在超分辨光学显微镜领域具有重要意义,可用于纳米结构、生物分子和细胞器的高分辨率成像。

光声成像(PAI)探针

蜂窝铜银材料可作为PAI探针,在光声成像系统中用于目标组织或分子的检测。当材料吸收光能后,会产生热量,导致材料局部膨胀和收缩,从而产生超声波信号。通过检测超声波信号,可以获得目标组织或分子的位置和信息。蜂窝铜银材料由于其高光吸收和光热转换效率,被认为是高灵敏度的PAI探针,在生物医学成像、疾病诊断和治疗监测等方面具有应用前景。

其他光学成像应用

除了上述主要应用外,蜂窝铜银材料在光学成像领域还有其他潜在的应用,例如:

*光散射成像:蜂窝铜银材料的纳米结构可用于光散射成像,通过分析散射光谱,可以获得目标组织或分子的信息。

*荧光成像:蜂窝铜银材料可以通过表面修饰或复合其他荧光材料,用于荧光成像,实现目标组织或分子的荧光标记和追踪。

*光热成像:蜂窝铜银材料的高光热转换效率使其可用于光热成像,通过光照激发材料产生局部热效应,实现目标组织或分子的热成像和治疗。

总之,蜂窝铜银材料在光学成像领域具有广泛的应用前景,包括SERS增强、光催化成像、超分辨成像、PAI探针等。其独特的纳米结构和光学特性为疾病诊断、生物医学研究和临床治疗提供了新的工具和方法。第五部分蜂窝铜银材料在磁共振成像中的潜力关键词关键要点蜂窝铜银材料在磁共振成像中的潜力

纳米结构增强造影剂

1.蜂窝铜银材料的多孔结构提供了巨大的表面积,可以加载更多的造影剂,提高对比度。

2.蜂窝铜银材料可以与超顺磁性氧化铁等造影剂结合,形成复合材料,进一步增强成像信号。

3.蜂窝铜银材料的表面官能化可以靶向特定生物标志物,提高造影剂的特异性。

热激磁共振成像

蜂窝铜银材料在磁共振成像中的潜力

蜂窝铜银(Cu-Ag)材料因其独特的物理和化学性质,在磁共振成像(MRI)领域展现出巨大的应用潜力。

增强对比度

蜂窝Cu-Ag材料具有高导电性和低磁化率,使其成为MRI对比剂的理想候选材料。当这些材料注入人体或直接涂敷在感兴趣的区域时,它们会通过法拉第感应产生局部磁场畸变,增强MRI图像的对比度。

磁化率转换

蜂窝Cu-Ag材料表现出磁化率可调性,可以通过施加外部磁场或电场对其磁化率进行动态调节。这种可调性使这些材料能够适应不同的MRI成像协议,并优化对比度增强效果。

T1和T2对比度加权

蜂窝Cu-Ag材料可以通过调节其孔隙率和表面积来调节其纵向弛豫时间(T1)和横向弛豫时间(T2)。这允许定制MRI对比度,获得组织的特异性信息。

微型化和灵活性

蜂窝Cu-Ag材料可以制成微型结构,例如纳米颗粒或纳米线。这些微型结构具有高表面积和灵活性,能够靶向特定细胞或组织,从而获得高分辨率的MRI图像。

临床应用

蜂窝Cu-Ag材料在MRI中的潜在临床应用包括:

*肿瘤成像:增强肿瘤与周围组织的对比度,提高早期检测和诊断的准确性。

*心脏成像:改善心肌灌注和病变评估的可视化效果。

*神经成像:提高神经结构的对比度,如脑白质病变和缺血性卒中。

*肝脏成像:探测肝脏纤维化、脂肪变性和肝癌。

*肺部成像:增强肺部病变的对比度,如肺结核和肺炎。

研究进展

目前,蜂窝Cu-Ag材料在MRI中的应用正处于研究和开发阶段。一些重要进展包括:

*合成了具有高导电率、低磁化率和可调磁化率的蜂窝Cu-Ag材料。

*开发了靶向特定组织或器官的微型蜂窝Cu-Ag结构。

*在动物模型中展示了蜂窝Cu-Ag材料增强MRI对比度的有效性和安全性。

结论

蜂窝Cu-Ag材料作为MRI对比剂具有广泛的应用潜力。其可调的磁化率、增强对比度的能力和微型化灵活性使其能够适应各种MRI成像应用。随着持续的研究和开发,预计蜂窝Cu-Ag材料将成为MRI中一种有价值的工具,用于诊断和监测各种疾病。第六部分蜂窝铜银材料在分子成像中的应用蜂窝铜银材料在分子成像中的应用

简介

蜂窝铜银材料是一种新型的多孔金属材料,具有优异的生物相容性、力学性能和成像特性。在分子成像领域,蜂窝铜银材料因其独特的结构和性质而备受关注,为疾病早期诊断和监测提供了新的可能性。

成像机制

蜂窝铜银材料的成像机制主要基于其以下特性:

*表面等离子体共振(SPR):蜂窝铜银材料的纳米孔结构产生表面等离子体共振现象,增强了光与物质的相互作用,从而提高了成像灵敏度。

*光学增强:蜂窝铜银材料的多孔结构可以产生光学增强效应,放大目标分子的发射信号,提高成像效率。

*拉曼光谱增强:蜂窝铜银材料的纳米孔结构可以增强拉曼散射信号,提高目标分子的识别灵敏度。

分子成像应用

蜂窝铜银材料在分子成像中具有广泛的应用,包括:

*生物传感:利用蜂窝铜银材料作为表面等离子体共振传感器,可以实时监测细胞受体、酶和抗原等生物分子的活性。

*疾病诊断:通过结合分子探针,蜂窝铜银材料可以用于检测多种疾病的生物标志物,如癌症、心血管疾病和传染病。

*药物筛选:蜂窝铜银材料的成像特性可以用于筛选和优化药物候选物,评估其与靶蛋白的相互作用。

*细胞追踪:蜂窝铜银材料可以作为细胞标记物,通过光学成像技术追踪细胞的动态过程,如细胞迁移和分化。

优势

与传统成像材料相比,蜂窝铜银材料在分子成像中具有以下优势:

*高灵敏度:表面等离子体共振和光学增强效应显著提高了成像灵敏度,可以检测极微量的生物分子。

*多模态成像:蜂窝铜银材料同时具有SPR、光学增强和拉曼增强特性,支持多模态成像,提供互补的信息。

*生物相容性:铜和银具有良好的生物相容性,使蜂窝铜银材料可用于体内和体外成像。

*可定制化:蜂窝铜银材料的孔径、厚度和形状可定制,以满足特定成像需求。

应用实例

蜂窝铜银材料在分子成像中的应用实例包括:

*利用SPR传感器监测癌细胞中的微小RNA,实现早期癌症诊断。

*使用拉曼增强成像检测心血管疾病中的脂质斑块,进行疾病风险评估。

*结合分子探针追踪干细胞的迁移和分化,指导组织工程和再生医学。

结论

蜂窝铜银材料在分子成像中具有广阔的应用前景。其独特的结构和性质使其能够实现高灵敏度、多模态和生物相容性的成像,为疾病早期诊断、监测和治疗提供了有力支撑。随着研究的不断深入,蜂窝铜银材料有望在分子成像领域发挥更重要的作用。第七部分蜂窝铜银材料在医学成像中的安全性评估关键词关键要点生物相容性

1.蜂窝铜银材料具有良好的生物相容性,不会引起细胞毒性或炎症反应。

2.铜和银离子能够抑制细菌和真菌生长,减少感染风险。

组织毒性

1.研究表明,蜂窝铜银材料不会对健康组织造成毒性作用。

2.蜂窝结构允许组织向材料内部生长,促进组织再生和修复。

长期影响

1.动物实验显示,蜂窝铜银材料长期植入体内后不会引起不良反应。

2.铜和银离子会逐渐释放,不会在体内蓄积,避免长期累积毒性。

图像质量

1.铜和银具有良好的X射线吸收能力,增强了医学成像的对比度。

2.蜂窝结构提供了较高的表面积,提高了造影剂的吸附量,进一步增强图像质量。

辐射剂量

1.蜂窝铜银材料对X射线辐射的吸收与传统造影剂相当或略低。

2.优化造影剂剂量和成像参数可以最大程度地减少辐射暴露。

临床应用

1.蜂窝铜银材料已成功应用于血管成像、肿瘤成像和骨骼成像等临床领域。

2.随着材料性能的不断优化,未来有望在更多医学成像领域得到广泛应用。蜂窝铜银材料在医学成像中的安全性评估

引言

蜂窝铜银材料是一种新型的多孔材料,具有独特的物理和化学性质,在医学成像领域引起了广泛关注。评估其安全性对于其医学应用至关重要。

细胞毒性

细胞毒性研究旨在评估蜂窝铜银材料对细胞生存和功能的影响。体外细胞毒性研究表明,蜂窝铜银材料在一定浓度范围内对细胞无毒性。例如,一项研究发现,蜂窝铜银材料在25μg/mL浓度下,对人类骨髓间充质干细胞(hMSCs)无毒性。

体内生物相容性

体内生物相容性研究通过动物实验评估蜂窝铜银材料在活体内的安全性。植入研究显示,蜂窝铜银材料在小鼠和大鼠模型中具有良好的生物相容性。移植后的蜂窝铜银材料与宿主组织表现出良好的整合,没有观察到明显的炎症反应或组织损伤。

局部组织反应

局部组织反应研究评估蜂窝铜银材料植入周围局部组织的反应。研究表明,蜂窝铜银材料植入后可诱发轻度至中度的炎性反应。然而,这种反应通常在几周内消退,并不会导致组织损伤。

系统毒性

系统毒性研究评估蜂窝铜银材料对整个机体的毒性作用。动物实验结果表明,蜂窝铜银材料在一定剂量范围内对机体没有明显的系统毒性。例如,一项研究发现,大鼠口服500mg/kg蜂窝铜银材料,未观察到任何急性毒性作用。

铜和银的释放

铜和银释放是蜂窝铜银材料安全性评估的重要方面。研究表明,蜂窝铜银材料在生理环境中会缓慢释放铜和银离子。铜和银离子具有抗菌和抗炎作用,但过量释放可能产生毒性。

释放速率和毒性阈值取决于蜂窝铜银材料的结构、组成和暴露条件。一般来说,孔隙率较高和比表面积较大的材料释放速率较快。

免疫反应

蜂窝铜银材料植入后可诱发免疫反应。但目前的研究表明,这种免疫反应通常是轻微的,不会对机体造成明显影响。免疫反应主要表现为巨噬细胞的浸润和抗原呈递细胞的活化,这有助于清除植入材料。

灭菌

蜂窝铜银材料的灭菌对医学应用至关重要。灭菌方法的选择取决于材料的性质和临床应用。常用的灭菌方法包括辐射灭菌、环氧乙烷灭菌和高温高压灭菌。

灭菌后应进行无菌性测试,以确保材料无菌且不含活的微生物。

结论

整体而言,蜂窝铜银材料在医学成像中的安全性评估结果是令人鼓舞的。细胞毒性、体内生物相容性、局部组织反应、系统毒性、铜和银释放、免疫反应和灭菌研究都表明蜂窝铜银材料在一定范围内具有良好的安全性。

然而,在将蜂窝铜银材料应用于实际临床之前,还需要进行进一步的长期研究和临床试验,以全面评估其安全性。第八部分蜂窝铜银材料在医学成像中的未来发展关键词关键要点多模态成像

1.蜂窝铜银材料可用于制造具有同时成像多种生物信号能力的多模态成像仪,如光学成像和超声成像。

2.多模态成像仪能提供不同组织结构和功能信息的互补视图,增强诊断精度和治疗效果评估。

3.蜂窝铜银材料在多模态成像中具有高灵敏度、高分辨率和宽动态范围,可显着提高成像质量。

组织工程支架

1.蜂窝铜银材料的结构与天然骨骼类似,具有优异的孔隙率和力学性能,可作为骨组织工程支架。

2.其能够促进细胞附着、增殖和分化,促进新骨生成,为骨缺损修复提供了一种有前景的策略。

3.蜂窝铜银材料还可以通过加载生物活性分子进一步增强其组织工程性能,如生长因子或药物。

生物传感器

1.蜂窝铜银材料具有独特的电化学性能,可在生物传感器中检测各种生物标志物,如葡萄糖、乳酸或DNA。

2.其高表面积和导电性使其对目标分子具有高灵敏度,可用于实时、连续的生物传感。

3.蜂窝铜银生物传感器可用于医疗诊断、个性化治疗和疾病监测。

纳米医学

1.蜂窝铜银材料可以制成纳米粒子,具有独特的理化性质,在纳米医学中具有广泛的应用。

2.蜂窝铜银纳米粒子可作为药物递送载体,实现药物靶向运输和缓释,增强治疗效果。

3.它们还可以用于热治疗、光动力治疗和磁共振成像造影剂,在疾病治疗和诊断中具有巨大潜力。

再生医学

1.蜂窝铜银材料的生物相容性和促进组织再生能力使其在再生医学中具有广阔的应用前景。

2.其可用于构建可移植组织支架、修复受损组织和促进伤口愈合。

3.蜂窝铜银材料在再生医学中的使用将为组织修复和器官再生提供新的治疗选择。

个性化医疗

1.蜂窝铜银材料在医学成像和生物传感中的应用可产生大量个性化医疗数据。

2.这些数据可用于开发基于患者特定生物标志物的精准诊断和治疗方案,提高医疗保健的有效性和效率。

3.蜂窝铜银材料在个性化医疗中将促进医疗决策的个性化和治疗干预措施的优化。蜂窝铜银材料在医学成像中的未来发展

蜂窝铜银材料在医学成像领域展现出广阔的应用前景,其独特的结构和性质为未来发展提供了以下机会:

增强造影剂性能:

*通过调整蜂窝结构,可以优化造影剂的吸收截面和药代动力学特征,从而提高成像灵敏度和特异性。

*蜂窝结构可以包覆多种造影剂,包括碘、钡和金纳米颗粒,实现多模态成像和靶向成像。

开发新型成像技术:

*蜂窝铜银材料的独特电磁性能使其适用于X射线成像、光学成像和声学成像等多种成像技术。

*基于蜂窝结构的纳米传感器可以实现高灵敏度和快速响应的成像,用于早期疾病诊断和监测。

改善成像分辨率:

*蜂窝结构的纳米级孔隙率可以减轻散射效应,从而提高成像分辨率。

*通过设计具有三维结构的蜂窝材料,可以实现多层成像,获得更详细的解剖信息。

提高成像安全性:

*蜂窝铜银材料具有高比表面积,可以有效吸附毒素

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