《纳米材料》 课件 6 纳米材料的经典应用

第六章纳米材料的典型应用第一节化工催化领域的纳米材料贵金属：金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、锇（Os）、钌（Ru）和铱（Ir）第一节、贵金属纳米材料在化工催化领域的应用贵金属纳米材料对于燃料电池的阳极和阴极都具有较高的催化作用。相对于块体材料，贵金属纳米材料具有较高的比表面积、丰富的活性位点，其催化活性较前者有很大的增强，贵金属的利用率也得到了提高。一、贵金属纳米材料在燃料电池中的应用燃料电池主要包含四个主要部件：涂覆了电催化剂的阴极和阳极、阴阳极之间的电解质隔膜和集流板Pt作为催化效率最高的催化剂被众多的学者所关注，与其他金属催化剂相比，铂族催化剂具有活性高，寿命长，可以重新回收利用等特点。与铂基纳米催化剂相比，钯基纳米催化剂由于其较低的成本，较高的利用率以及较好的抗CO中毒能力使其成为能够替代高成本铂基纳米催化剂的首选材料，钯纳米粒子对于甲醇、乙醇、甲酸等小分子活性物质具有较高的催化作用。贵金属纳米催化剂与其他材料结合，形成复合材料。在材料的选择方面，需要其具有较好的导电性，而碳材料则是的优良电子传输材料，因此被人们所关注。碳纳米材料主要包括碳纳米管和碳纳米纤维等，而近年来大热的碳材料则为石墨烯材料。因此，大量的科学家开始将钯基贵金属催化剂与石墨烯进行结合，力求达到更好的催化效果二、贵金属复合纳米材料在电解水中的应用贵金属Pt被认为是最先进的HER催化剂，但其高成本和稀缺性阻碍了其商业应用。为了更加合理高效的利用Pt催化剂，可以通过在低成本材料上沉积单层铂来提高Pt的催化性能。Rh（铑），Ru（钌）和Ir（铱）是重要的铂族金属之一，Rh基纳米复合材料具有催化活性高、选择型好等优点，引起了广泛的关注大多数贵金属纳米复合材料与商用Pt/C催化剂相比，不仅减少了贵金属的使用量，而且在电解水过程中对HER和OER均表现出良好的电催化活性，同时具有较高的稳定性和耐久性，是电解水反应的理想催化剂三、贵金属纳米材料在光催化中的应用能源危机和环境污染是21世纪人类面临和亟待解决的重要问题。光催化过程直接利用太阳能作为光源驱动反应，是一种理想的清洁能源生产技术和环境污染治理技术。基于贵金属区域表面等离子体共振效应(LSPR)，贵金属在可见光照射下产生光激发电子，在肖特基势垒作用下能够大部分转移至TiO2导带，而光生空穴被诱捕于贵金属表面，从而实现光生载流子的有效分离，降低光生载流子符合率，TiO2导带捕获的光生电子能够用于还原氢，亦或者促使氧气分子转变成高活性的氧气负离子，同时贵金属上存在的光生空穴可以促使体系中物质发生氧化反应。四、贵金属纳米材料在工业催化中的其他应用从无机和有机反应方向分析，贵金属纳米材料还可以应用在工业上的氧化反应、氢化反应以及Suzuki欧联等有机反应中。作为高效的贵金属纳米催化剂，Pt基催化剂在工业催化领域中的发展也是非常重要的。第二节、过渡金属氧化物纳米材料在化工催化领域的应用超级电容器锂离子电池传感器电化学析氢催化剂一、电化学应用固体推进器应用光催化应用传感器二、其他应用第二节能源纳米材料压电纳米材料热电纳米材料光电纳米材料能源纳米材料压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。一、压电纳米材料1.1、

压电效应间接与直接压电效应1.2、

压电材料压电材料的应用可以分为两类：即利用正压电效应的震动能或超声震动能转为电能的换能器和利用逆压电效应的传感器和驱动器应用。比如，麦克风上的压电晶片利用压电晶体的正压电效应将声波的振动转换为电流的变化，而接收端的压电晶体利用逆压电效应又可将接收的无线电波信号转化为声波；日常生活中的用到的打火机，煤气灶打火开关等则是利用压电陶瓷将外力转换成电能的特性；生物医疗中的超声波成像利用了具有柔韧特性的压电聚合物的逆压电效应等等。从材料的形态分类，压电材料可以分为压电块体材料和压电纳米材料。1.2、

压电材料压电材料中施加的应力T和由此产生的电极化P的比例关系如下：

P=d·T(1)其中，d对应于压电系数张量。压电系数是材料组成的函数，并取决于晶体的方向。它们用dij表示，其中，下标i和j分别表示生成的极化和施加的应力的方向。1.2、

压电材料(a)特征压电材料的单元格；(b)特定频率(f)下的脉冲超声波的典型特征压电纳米发电机生物医学领域太阳能电池1.3、压电纳米材料应用压电纳米发电机随着人们生活水平与生活质量的提高，智能可穿戴设备开始涌进大众生活，并得到快速发展，对柔性耐用电源的需求正在不断增加。由于电子设备的功耗日趋微小，将太阳能、热能和机械能等环境能量转化成微弱电能以驱动电子设备成为可能。气候状况限制了太阳能的采集，而收集热能又很低效，它们在实际应用中的效果并不是很理想。相比之下，从人体运动中采集机械能的可行性更大。目前，主要用两种方式来采集环境中的机械能：摩擦纳米发电机和压电纳米发电机，两者均能将机械能转化为电能。1.3、压电纳米材料应用压电纳米发电机未来研究方向(1)在压电材料中引入其他功能材料，如热释电、光电、摩擦电、电磁屏蔽材料等，以赋予PNG多种功能，提升PNG的综合输出性能和拓宽其应用范围。(2)将压电理论与摩擦电、热释电、光电等发电理论结合，探究不同材料性能表现间的相互关系，明确不同材料的耦合作用，如电荷存在状态的变化过程、电荷转移方向、分子构型对电荷转移的影响、不同材料在宏观结构上的匹配方式等，以丰富PNG及其混合器件的基础理论，指导PNG及其混合器件的研制与优化，研制具有多源能量采集能力的混合纳米发电机。(3)依据非常规应用的性能需求，创新构思、开放设计PNG及其混合器件的结构，如工业领域的便携式设备、纺织领域的智能可穿戴设备与医学领域的自驱动心脏起搏器等，以提高其对机械能的感应能力和传感灵敏度，扩宽应用范围，提升应用价值。(4)将采能模块、储能模块、输能模块集成，实现PNG及其混合器件的微型化，并探索更为便捷、有效的封装方法，构建完全柔性的自驱动系统，进一步实现高输出性能、高功率、高转化效率的高效能目标。1.3、压电纳米材料应用生物医学领域内源性电场在细胞生理学中起着至关重要的作用，不仅在神经和肌肉中动作电位的产生和传播中，而且在控制其他细胞中功能，如增殖、形态学、基因表达、分化和迁移等。电刺激作为一种治疗工具，可以在不同的生物医学中如神经调节、再生医学和癌症治疗中具有令人兴奋的应用潜力。迄今为止，基于电刺激的治疗需要侵入性经皮电极或经皮设备，这通常缺乏疗效和空间分辨率。压电纳米材料可以克服当前电刺激程序的局限性，因为它们可以通过超声波等外部能源无线激活。1.3、压电纳米材料应用1.3、压电纳米材料应用超声波介导的压电纳米材料在生物医学中的应用太阳能电池为了减少碳排放和保护大气环境，人们急需寻找绿色可再生能源技术。光伏技术就是很好的方法，光管理和载流子管理是提高太阳能电池性能的两种主要途径。近年来，研究人员证明了在压电光电子学效应的帮助下，太阳能电池的性能可以得到有效增强，这得益于压电纳米材料对光吸收的有效促进以及压电势、压电极化电荷对载流子输运性能的有效增强。1.3、压电纳米材料应用1.3、压电纳米材料应用压电光电子学效应在不同维度纳米结构太阳能电池中的应用二、热电纳米材料室温附近热电纳米材料中温区热电纳米材料高温区热电纳米材料三、光电纳米材料无机光电材料有机光电材料复合光电材料3.1、光电纳米材料的应用太阳能电池发光二极管光电探测器光电催化光电化学生物传感器第三节环境领域的纳米材料内容纳米材料在污染物吸附去除中的应用纳米材料在污染物催化降解中的应用纳米材料在环境分析方面的应用01纳米材料在环境污染物吸附去除中的应用主要有以下三项，即：有机化合物的吸附、重金属离子的吸附、无机阴离子的吸附。有机化合物的吸附：目前已经提出的碳纳米材料吸附有机物的作用力有五种，包括疏水作用、π-π相互作用、氢键、共价键与静电作用，其作用力大小与碳纳米材料和有机物的性质有关。

纳米材料在污染物吸附去除中的应用——有机化合物的吸附011）疏水作用：碳纳米材料（如多壁碳纳米管MWCNTs等）吸附有机污染物，特别是疏水性有机污染物的主要作用力。例如，环己烷不能与碳纳米颗粒形成氢键和π-π相互作用，因此由范德华力产生的疏水作用力是碳纳米材料吸附环己烷的主要作用力。2）π-π相互作用：在带有苯环的纳米材料表面吸附含有C=C键的有机污染物分子中起到重要的作用。这些有机污染物分子中的π电子能与纳米材料表面苯环中的π电子形成π-π相互作用。例如，芳香族化合物被石墨烯吸附时，石墨烯表面与化合物形成的主要就是π-π相互作用，这种作用可以通过核磁共振（NMR）、拉曼（Raman）、荧光等技术验证。

纳米材料在污染物吸附去除中的应用——有机化合物的吸附013）有机物分子中的-COOH、-OH、-NH2可作为氢供体，碳纳米材料表面的苯环作为氢受体，两者相互作用可形成氢键。4）有机污染物和纳米材料表面若均带有-COOH、-OH、-NH2等官能团，它们之间就能形成共价键。共价键的键能大，作用力强，纳米材料可以通过羧基化、重氮化、酰胺化、自由基反应、氟化和酯化等反应与有机污染物形成共价键。5）静电作用力与有机物和纳米材料的电荷性质有关。若有机污染物和纳米材料表面带相反的电荷，两者之间便会产生静电吸引力；反之，两者带同种电荷就会产生静电斥力。例如，在高pH的条件下，天然有机质和酚类化合物电离为阴离子，而碳纳米材料自身带负电荷，两者之间便形成静电斥力，会导致污染物吸附量减少。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——有机化合物的吸附01影响纳米材料吸附速率及吸附能力的因素主要包括：纳米材料的性质、有机污染物的性质、环境因素（包括pH、离子强度以及溶解性有机质等）。1）纳米材料的性质：纳米材料的比表面积是评价其吸附能力的一个重要指标。例如，对比三种表面积不同的纳米材料（SWCNTs、MWCNTs、fullerene）对有机污染物菲的饱和吸附量与三者的比表面积的关系，发现比表面积越大，对菲的饱和吸附量越大。孔隙度以及孔径、孔容等也是吸附材料较为重要的物理性质。例如，随着MWCNTs孔径和体积的增大，其对溶解性有机质（DOM）的吸附量也增加。纳米材料的吸附性能还取决于其表面化学性质。研究表明，表明氧化处理会减弱碳纳米管对萘、氯酚和间苯二酚的吸附。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——有机化合物的吸附012）有机污染物的性质：有机污染物的分子大小、形状构型决定了有机物如何利用纳米材料的吸附位点。例如，采用碳纳米管（CNTs）吸附硝基化合物时，有机物分子大小对吸附速率有较大影响，大分子有机物有较高的吸附能。另外，分子结构不同的有机物与非均质表面有不同的相互作用力。例如，有机污染物在CNTs表面的吸附亲和力大小顺序为非极性脂肪烃<非极性芳烃<硝基芳烃。对硝基芳烃吸附作用最强的原因可能是硝基芳烃作为π电子受体，高极性石墨片层作为π电子供体，两者组成了π-π电子供体受体体系；非极性芳烃比非极性脂肪烃更易被吸附则是由于芳香烃中的π电子可与石墨片层的π电子进行耦合。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——有机化合物的吸附013）环境因素：

溶液pH、离子强度等环境因素能够显著影响着纳米材料对有机化合物的吸附。其中，pH主要通过影响可离解有机物及纳米材料表明官能团的电离程度而影响吸附。pH升高，电离程度增大，溶解度增大、亲水性增强。例如，CNTs对环境中的天然有机物或间苯二酚、除草剂等有机污染物的吸附随着pH的升高而降低。而离子强度对纳米材料吸附有机化合物的影响研究相对较少。理论上分析，离子强度能影响纳米材料表面的双电层厚度及可离子化有机化合物的电离程度，从而可在一定程度上影响吸附作用，特别是静电吸附作用，但对不可解离的非极性有机化合物的吸附作用影响应该不显著。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——有机化合物的吸附10

重金属污染废水的处理方法主要有化学沉淀、氧化还原、溶剂萃取分离、膜分离、离子交换处理、生物处理以及吸附等方法。其中，吸附法作为一种重要的物理化学方法，在重金属废水处理中已有应用。

纳米材料对重金属的吸附机理主要包括四种，分别是静电作用化学络合阳离子-π作用离子交换。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——重金属离子的吸附101）纳米材料对金属离子的静电吸附主要通过纳米材料表面的负电荷与金属离子的正电荷形成的静电作用力。水体中的纳米材料表面具有双电层结构。当溶液中的pH较高时，纳米材料表面带负电荷，带正电荷的金属离子便可以通过静电作用力进入纳米材料的双电层，此时双电层被压缩，纳米材料的绝对ζ电位减小。2）纳米材料表面的含氧官能团与重金属离子的化学络合是纳米材料吸附重金属的重要作用力。水溶液中，金属离子以水合离子形式存在：当中心金属原子与吸附材料表面含氧官能团的键合作用较强时，水合金属离子部分脱水，形成内层表面配合物。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——重金属离子的吸附123）纳米材料表面的离域π电子可以充当Lewis酸，而水合重金属离子可充当Lew酸，Lewis酸和Lewis碱之间形成阳离子-π作用。例如，疏水性的CNTs表面接近电中性，其外表面双电层与金属离子通过阳离子-π作用，从而吸附重金属。4）纳米材料表面的双电层内存在一定量的电解质离子，重金属离子可与这些电解质离子发生离子交换而被吸附，也可以与纳米材料表面酸性官能团中的H+发生交换形成络合物。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——重金属离子的吸附12影响其吸附水溶液中重金属的重要因素主要有：纳米材料的物理性质（大小、表面积以及表面电荷等）和化学性质（表面官能团、杂质）、重金属的性质（离子半径、化合价、电荷与离子半径比以及电负性）、溶液pH值。纳米材料具有高的表面积，能为重金属的吸附提供较多的位点。纳米材料表面电荷的性质及大小对其吸附重金属有重要影响。重金属离子更容易吸附到带较多负电荷的纳米材料表面，净电荷差异越大，越有利于吸附。重金属的性质包括离子半径、化合价、电荷与离子半径比以及电负性等均能影响其在纳米材料表面的吸附。溶液pH会影响纳米材料表面的电荷性质与电荷量.溶液pH也能改变重金属离子的存在形态而影响其吸附。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——重金属离子的吸附12纳米材料对无机阴离子的吸附研究较少，其吸附机理主要包括有三种，即：静电作用、化学络合作用、离子交换作用。1）无机阴离子带负电荷，能够在静电引力下进入带正电荷的纳米材料的双电层。通过静电作用吸附到纳米材料表面的阴离子会压缩双电层，从而减小纳米材料的ζ电位绝对值。2）一定pH条件下，阴离子还可以与纳米材料表面的—M-OH2+和—M-OH等官能团发生化学络合作用。3）此外，当纳米材料表面呈电中性时，阴离子还可以通过离子交换作用被吸附。例如，有研究发现，Al2O3/CNTs复合材料能够强烈吸附水中的F-，主要是由于Al2O3在水中的脱质子化和羟基化作用，使其表面形成了—Al-OH2+和—Al-OH等官能团，可以同时通过静电作用、化学络合作用以及离子交换作用吸附F-。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——吸附去除水中无机阴离子2）溶液的pH会影响纳米材料的表面电荷性质及阴离子的离解程度，从而影响两者间的吸附作用。研究表明（如下图），Al2O3/CNTs吸附F-时，pH≤3.0及pH≥10.0时吸附作用较弱。这是因为pH＜3.0时，Al2O3会溶解为Al3+，与F-络合形成AlF2+、AlF2+等带电的络合物，与带正电荷的CNTs表面相互排斥；当pH＞10.0时，溶液中大量的OH-会与F-产生竞争吸附。12与吸附有机污染物和重金属类似，影响纳米材料吸附无机阴离子的因素主要有：纳米材料比表面积和电荷性质。1）一般来说，纳米材料的比表面积越大，可以提供的吸附位点越多，对环境中污染物的吸附容量越大。纳米材料在污染物吸附去除中的应用——吸附去除水中无机阴离子----不同pH及不同氟离子浓度条件下Al2O3/CNTs对氟离子的吸附量12随着世界经济发展，新的难降解污染物不断出现，废水经过处理后达标排放，仍可能存在生物毒性。纳米技术在以催化材料为核心的电催化、光催化、催化臭氧氧化等污染控制领域受到高度关注。

电催化反应，通常指在电场作用下，电极表面发生的一系列由电子转移导致的化学反应，其中电极材料起到催化剂的作用，可以降低反应活化能或提供新的反应路径，从而起到加速反应，或使本不能发生的反应得以进行的作用。与块体电催化电极材料不同，纳米材料颗粒尺寸与双电层厚度及电子隧道传输距离等电化学参数接近，对双电层结构、电荷迁移动力学和传质动力学产生有益影响，进而表现出更高的电催化活性和可控的选择性。纳米材料在污染物催化降解中的应用——纳米电催化材料121）贵金属催化剂的尺寸减小到纳米尺度后，各晶面暴露在表面的比例发生变化，如果暴露晶面的催化活性高，催化剂性能提高。但也可能造成催化剂失活。如Pt颗粒，对于氧分解反应，Pt（111）面的催化活性高于（100）面，当颗粒尺寸减小到2nm时，（111）面暴露最多，催化活性最高；继续减小尺寸，（111）面的完整性被破坏，催化活性开始降低。2）金属氧化物电极的构成方式一般是在金属基体上沉积微米或几百纳米尺度的金属氧化物（TiO2、PbO2、SnO2）颗粒形成薄膜电极。这类电极比石墨导电性好且更稳定，催化性能可控制。因此金属氧化物纳米电催化材料在电催化污染控制领域有一定实际应用。纳米材料在污染物催化降解中的应用——纳米电催化材料12纳米光催化剂氧化能力增强，且纳米材料尺寸减小后光生电荷迁移到催化剂表面的路径变短，增加了有效分离的机会。

以TiO2为例，如果照射此半导体催化剂的光能量等于或大于半导体，那么会激发价带电子（e-）至导带中，进而产生空穴（h+)。在电场作用下，空穴和电子分离，迁移至粒子表面不同位置中。而空穴、电子和TiO2表面水会发生反应，进而让H2O氧化成·OH自由基，电子本身的还原性可以还原TiO2固体表面O2为活性氧，此类活性物质存在还原作用与氧化作用，进而完成光催化降解。纳米材料在污染物催化降解中的应用——纳米光催化材料12纳米光催化材料包括纳米异质结材料、光子晶体、金属有机框架（MOF）光催化材料等。这些材料都是围绕着光吸收、电荷分离和表面反应三个方面提高能量效率的。1）纳米异质结材料：利用异质结促进电荷分离进而对污染物实现良好的光催化降解性能。在有光照的情况下，光生电子和空穴在内建电场的作用下向相反的方向迁移，电荷分离效率提高，从而提高光催化性能。例如，Al2O3模板制备出TiO2纳米管并在其表面沉积Pt层，然后除去Al2O3模板获得TiO2-Pt纳米管阵列异质结，其光催化降解空气中甲苯的动力学常数是TiO2纳米管的7倍。纳米材料在污染物催化降解中的应用——纳米光催化材料122)光子晶体:介电常数不同的两种介质按一定周期排列而成的结构，具有光学禁带。光子晶体具有全反射效应和慢光效应，这是光子晶体能够提高光吸收效率进行提高光催化性能的原因。纳米材料在污染物催化降解中的应用——纳米光催化材料在TiO2反蛋白光子晶体内负载纳米Pt层，调整光学禁带红边缘至365nm与TiO2吸收峰重合，其对苯酚的光催化分解速率常数相对无序反蛋白结构TiO2-Pt提高3.3倍。光子晶体利用慢光效应示意图（实线：光子晶体反射曲线；虚线：光催化材料吸收曲线）123)金属有机框架（MOF），本质上是多孔结构的配位聚合物晶体，由链状有机分子通过共价键连接中心原子组成。MOF材料具有光催化功能是因为其具有类似半导体的能带结构。例如，MOF-5（中心为Zn基金属簇，周围连接6个对苯二甲酸二甲酯）的带隙为3.4eV，导带底在0.2eV，光生空穴氧化能力比TiO2更强。MOF除了直接作为光催化材料，还可作为光催化材料的前驱体，光催化分解污染物的性能高于相同化学成分的纳米粉末光催化材料。MOF与金属或半导体复合也可以作为光催化材料。纳米材料在污染物催化降解中的应用——纳米光催化材料12臭氧能够氧化多种有机污染物并具有杀菌能力，分解后产生氧气对人体无害，但臭氧在水中自身分解速度较快而氧化分解污染物的速度很慢，因此大部分臭氧没有用于分解污染物，利用率很低。非均相臭氧催化氧化是解决上述问题的有效途径。常见的固体催化剂包括活性炭、金属氧化物、负载型金属氧化物等。由于纳米尺度的催化剂具有分散性好、比表面积大、活性位多、表面羟基密度大等诸多优点，利用纳米尺度的催化剂有望提高催化活性，解决块体催化剂面临的主要问题。纳米材料在污染物催化降解中的应用——臭氧催化材料12碳纳米材料也被用作臭氧催化材料，与CNTs类似，也能产生羟基自由基矿化难降解有机污染物。

例如，有报道把碳纳米纤维固定在多孔道陶瓷膜上，利用孔道内的泰勒湍流水力条件，改善臭氧、污染物、催化剂三者的接触条件，能有效提高了臭氧催化氧化过程中农药类污染物的矿化效率。介孔材料（如分子筛、介孔Al2O3）由于具有比表面积大、孔道有序、孔径分布范围窄等特点，特别适合利用其孔道作为反应“容器”，把臭氧、催化剂和污染物限制在狭小空间里，形成有利的传质条件。例如，污染物分解产生的副产物需要通过孔道向外迁移，在此过程中，接触催化剂和臭氧的机会仍较多，继续降解甚至矿化的机会也比非介孔催化材料高。纳米材料在污染物催化降解中的应用——臭氧催化材料12环境污染物的分离分析方法是十分必不可少的，样品预处理新技术的开发和创新也是现代分析化学研究的热门话题之一。在分析之前，通常要对样品进行萃取和分离、富集等前处理操作。这些处理过程十分繁琐，易受干扰，耗时较长，严重影响检测效率和可靠性。针对复杂环境基质的痕量污染物开发高效率和高选择性的吸附材料是样品前处理的关键问题和研究热点。纳米材料凭借其骨架密度低、比表面积大、孔径尺寸可调控、表面可修饰、化学和物理性质稳定等优点，为其在固相萃取、分散固相萃取、固相微萃取、磁固相萃取、基质固相分散萃取等样品前处理领域提供了更多可能。纳米材料在环境分析方面的应用——样本前处理12利用纳米材料作为吸附剂的确大大提高了分析技术的选择性和灵敏度。现纳米材料已成为开发环境基质中痕量化合物预富集技术的首选方案。1985年富勒烯C60的发现，纳米结构的含碳材料在提取和预浓缩痕量有机污染物方面表现出了优异的性能和广阔的前景。纳米材料在环境分析方面的应用——样本前处理在g-C3N4的基础上以廉价的绿色葡萄糖为碳源，三聚氰胺和三聚氰酸为前驱体，可实现无模板合成多孔石墨相碳氮化物/碳（g-C3N4/C）复合微球。制备的g-C3N4/C复合材料呈多孔微球状，由相互连接的三维（3D）纳米片组成。所得复合材料比表面积大，具有多尺度微孔等特点，提供了丰富的ORR活性位点，有利于电荷转移；赋予其高效的吸附/解吸能力，以提取和预浓缩痕量化学品。12聚合物基纳米材料如金属有机框架（MOF）、干凝胶和核壳层等，具有优良的性能，如大的比表面积、可调控性和开放的金属孔径，使其比其他材料更有前景。分子印迹聚合物（MIPs）主要通过乙烯基单体的自由基聚合产生。MIP已被证明在分离、传感、免疫测定、药物递送、生物成像、催化和样品制备中均具有广泛的应用。由于其高选择性和负载能力，MIP可以作为样品制备中的吸附剂，用于痕量化学物质的萃取/预浓缩。磁性纳米材料中以磁铁矿（Fe3O4）为最常用于复合材料。为增强它们的物理化学性质，将各种化学复合物（如氧化铝，二氧化硅，氧化锰，碳纳米材料和分子印迹聚合物，壳聚糖和表面活性剂等）涂覆在磁铁矿颗粒的表面上，可以极大地增强它们的吸附性能。纳米材料在环境分析方面的应用——样本前处理121）纳米材料在毛细管电泳中的应用毛细管电泳（CE）是指溶质以电场为推动力，在毛细管中按淌度差别而实现高效、快速分离的新型电泳技术。和传统电泳及现代色谱技术相比，CE具有仪器简单方便、分离效率高、速度快和样品用量少等诸多优点，广泛应用于生命科学、化学和环境科学等各领域，现已经成为一种相当普遍的微量分离分析方法。纳米材料在毛细管电泳中的应用有不同方式，可以通过化学键合静态涂敷和通过静电作用动态涂渍的方法制成毛细管涂层，或者被直接添加到电泳缓冲溶液中发挥作用。例如，将纳米金应用于毛细管电泳中的毛细管壁内。纳米金通过与巯基、氨基和氰基等化学基团共价作用连接到毛细管壁基质表面。纳米材料在环境分析方面的应用——分离分析121）纳米材料在毛细管电泳中的应用随着纳米组装技术的发展，人们发明了layer-by-layer多层纳米颗粒的固载新方法。使用该技术构建多层金纳米结构可以分离杀虫剂和类固醇药物等物质，其中的毛细管内壁预先经过硅烷化处理，并通过连接臂（硫醇）将多层纳米金逐层沉积在毛细管中。多层纳米材料的引入大大增加了毛细管内的比表面积，提高分离效率。

纳米材料涂敷在毛细管内壁作为色谱固定相是一种开管电色谱柱技术，涂敷尤其是静态涂敷的方法虽然能够制备稳定的涂层，但通常需要繁琐的制备过程。由于纳米材料具有比表面积大的突出特点，若将纳米材料直接作为缓冲液添加剂，样品的迁移速度将发生变化，电渗流也随之改变，分离选择性得到了提高。纳米材料在环境分析方面的应用——分离分析121）纳米材料在毛细管电泳中的应用在毛细管电泳中使用纳米材料的主要缺点是纳米材料会对紫外检测造成干扰，部分填充方法在一定程度上可以克服干扰，但这些方法的优化过程比较耗时，并且有时体系的分离分辨率不如纳米材料持续全柱装填。使用荧光或者电化学检测可以在一定程度上克服检测干扰问题，进而全柱装填使用纳米材料。纳米材料应用于毛细管电泳中（即作为假固定相）应满足相应条件：纳米材料的表面理化性质以及孔洞大小适合,不仅能提高分离的选择性,同时表面吸附特性不会造成峰展宽；通过涂渍或者化学键合的方法使纳米粒子表面带上适当电荷，纳米粒子在改善分离的同时，又与样品有足够大的迁移时间差，不会对样品的检测造成干扰等。纳米材料在环境分析方面的应用——分离分析122)纳米材料在微流控芯片电泳中的应用在芯片的微通道中进行电泳，具有速度快、分离柱效高以及可灵活组合和规模集成等突出优点。通过运用先进的光刻和化学刻蚀技术，可以在微流控芯片上制作各种结构和尺寸可控的纳米结构，结合外加电场的灵活使用，有望建立和整合不同分离机制，实现各种对象的分离。此外，纳米材料可以通过化学键合静态涂敷的方法为芯片制备涂层。纳米材料涂敷到微通道内壁，可以增大被检测物与填料之间的接触面积，提高分离塔板数，从而提高分离效率；纳米材料的表面基团的优化也能提高分离的选择性。例如，研究者通过静电作用力将PVP、PEO和13nm的纳米金逐次涂敷在PMMA通道内壁上，同时梯度改变溴化乙锭的浓度，能高效完成UGT1A7的多聚酶链式反应产物的分离。纳米材料在环境分析方面的应用——分离分析122)纳米材料在微流控芯片电泳中的应用纳米材料也作为缓冲溶液添加剂材料应用在芯片电泳中。纳米材料的结构和尺寸等对电泳分离起到不同的作用。有研究采用微流控芯片电泳实现了高速高分辨的宽分子量DNA片段（1-15kbp）的分离，其中便添加了聚合物纳米材料。纳米SiO2材料也作为缓冲溶液添加到dsDNA（100-1500pb）分离，有研究发现DNA分离速度和分辨率由于受到纳米颗粒的排斥作用而得到提高。纳米材料在环境分析方面的应用——分离分析12纳米材料具有比表面积大、反应活性和催化效率高、吸附能力强等特点，这些特性使之成为最有前途的传感材料；对温度、光、湿气等环境因素非常敏感，响应速度快、灵敏度高、选择性优良,与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸小，精度、灵敏度、响应时间等性能更佳。碳纳米管具有良好的导电性，其修饰电极可以大大促进电极和电活性物质之间的电子转移，因此基于其构建的电化学生物传感器应用于环境分析中具有灵敏度高、稳定性好等优点。石墨烯纳米材料是制备电化学生物传感器的一种理想电极材料，但由于石墨烯容易发生团聚，往往需要对其进行功能化修饰，提高其溶解性和分散性。纳米材料在环境分析方面的应用——纳米传感器12金属纳米粒子，尤其是金纳米粒子或银纳米粒子，具有很的消光系数和依赖大小、形状的光电性质，比表面积大，体积比大，且表面可以修饰多种功能基团，可以作为纳米传感器应用于环境污染物分析。某个靶标分析物或一个生物过程直接或间接引起纳米金的聚集都可以通过纳米金溶液颜色的改变而被检测。纳米材料在环境分析方面的应用——纳米传感器基于纳米金标记DNA探针的比色法Hg2+检测传感器示意图基于待测物于DNA的特异性反应导致纳米聚集而引起颜色变化，研究者实现了环境污染物Hg2+的选择性检测。12硅纳米线的表面积大、表面活性高，对外界环境因素的敏感度高，具有响应速度快、灵敏度高、选择性好等特点，可以构建硅纳米线场效应晶体管传感器。例如，研究人员制备了基于硅纳米线阵列的场效应晶体管传感器，用于爆炸物三硝基甲苯（TNT）的高灵敏度、快速、免标记在线检测。纳米材料在环境分析方面的应用——纳米传感器第四节纳米机械1熟悉了解微纳米材料的应用领域。教学目的6.4纳米机械重点内容掌握各典型应用的概念掌握微纳米材料如何在各应用中发挥作用了解应用的不同类型微纳米马达（mirco-nanomotors），微纳米马达是一类能将环境中其他形式的能量转化为自身驱动力，进行自主运动的微型机器，其尺寸大约在10nm-10μm之间。微纳米马达能自己产生局部外部梯度，克服布朗运动，最终实现将环境中的能量（化学能、光能、电能等）转换成动能。6.4.1微纳米马达动能化学能、电能、磁能、光能微纳米马达能量转化除了化学驱动这一驱动方式外，微纳米马达还可以通过外场驱动，外场驱动是指通过施加外场，为微纳米马达提供前进的动力。6.4.1微纳马达的驱动机理超声驱动磁驱动光驱动常见的外场驱动光驱动是往马达上引入光活性材料，这些材料能够吸收光能，引发光催化或者光热反应，进而生成不对称场推动马达。磁驱动的机理是基于静磁相互作用，通过施加外加磁场可以实现马达的控制。超声驱动是利用超声波的高频特性，作为微纳米马达的能量源，为微纳米马达提供驱动力。根据驱动能源的不同，我们可以分为化学驱动、外场驱动以及混合驱动。化学驱动是指马达依靠自身的材料与溶液发生催化反应，将燃料中的化学能转化成自身的动能，从而得到有效的驱动力。化学驱动根据不同的机制，可以分为自扩散电泳驱动、自电泳驱动和气泡驱动6.4.1微纳马达的制备方法制备微纳米马达的方法比较多，目前较为主流的制备方法有四种，电化学制备法、物理气相沉积、自卷曲与自组装等等：电化学制备法是指通过电镀过程，将电解液中的金属离子或者聚合物通过外部电流的作用沉积在模板上，一般使用这种方法制备的微纳米马达是由金属或聚合物构成；物理气相沉积，物理气相沉积一般是在高温或等离子体等条件下，将靶材从固态转化成气态，在真空条件下运送到基底材料表面，通过冷凝重新固化成薄膜覆盖在基底表面。A电化学制备法，B物理气相沉积法6.4.1微纳米马达的应用微纳米马达由于其运动能力和装载能力，在生物和环境方面有着很大的应用前景。在应用方面主要可以分为生物应用与环境应用。货物运输生物传感微芯片装置生物应用水体环境的传感与监测水体除菌有机污染物的降解重金属离子的吸附环境应用生物应用货物运输：纳米马达拥有自主运动性能，能自主可控地将药物运送到病变部位，减少药物在健康组织的富集，因此运用纳米马达进行货物的运输和投递是一种重要的应用。生物传感：微纳米马达具有微纳米级的尺寸和自主的运动性能，可以依靠它的运动速度、距离等作为传感信号，制备成独立的马达式微型传感器，实现对目标分子的识别、富集和检测。另外，由于形式多样的可控运动模式，微/纳米马达为发展智能型纳米生物传感器提供了可能纳米发电机（Triboelectricnanogenerator），简称TENG，是利用摩擦起电和静电感应的原理，将外界的机械能转化为电能的装置。TENG利用两种极性不同的材料接触所产生的表面静电荷产生随时间变化的电场来驱动电子在外电路中流动形成电流，其典型结构是两种不同聚合物的一面贴上或镀上一层金属电极，这两个电极即为电能输出电极，聚合物另一面则为摩擦面，6.4.2纳米发电机根据摩擦纳米发电机的工作模式的不同分为四类:垂直接触－分离模式、水平滑动式、单电极模式和独立层模式TENG四种工作模式：(a)垂直接触－分离模式；(b)水平滑动式；(c)单电极模式和(d)独立层模式垂直接触－分离式摩擦纳米发电机，利用两种材料摩擦电极性的不同，外接负载使电子得以循环流动。始态两种材料在外力下接触产生等量的异种电荷，撤去外力，摩擦层分离，两电极间形成电势差；当两极板回到始态时，两极间的电压差最大；再施加外力，电势逐渐降低；当两极再接触时，电势归0。如此循环，如果外接电路，电势差会在增大时使电子从上极板流向下极板，在减小时相反，产生交流电流。水平滑动模式的摩擦纳米发电机，始态为两极接触，产生等量异种电荷，当施加外力，两极发生相对滑动，产生电势差；随着运动的进行，电势差变大，当两极接触面为0时，电势差最大；当运动方向转向时，电势差降低，回到始态时电势差为0。如此循环，如果外接电路，电势差会在增大时使电子从下极板流向上极板，在减小时相反，产生交流电流。6.4.2纳米发电机的运行机理6.4.2纳米发电机的运行机理单电极模式的摩擦发电机，不需要垫片来分隔两个摩擦电层，由单个电介质层和不带间隔的电极组成，该模式可以独立、自由地工作。独立层模式摩擦发电机由一层绝缘体薄膜层和两个彼此相连的平行金属电极构成。金属电极作为摩擦材料和导电电极。两电极用导线相连，当摩擦层从左往右运动时，由于摩擦起电效应，在摩擦层和左电极的接触表面产生等量异种电荷。当摩擦层向右电极移动时，由于静电感应，右电极上产生与摩擦层带电相反的电荷，电子由右电极板流向左电极板；当摩擦层运动方向相反时，电子流动方向也发生换向。如此循环，便产生了交流电流。

TENG的应用主要可以分为两类:能源供应和自供电传感器。TENG的输出电能可以提供给小型电子设备。对于自供电传感器，通过跟踪TENG输出信号的变化，可以量化来自环境的各种类型的刺激。此外，由于TENG的输出信号本身是传感信号，不需要外部电源。6.4.2纳米发电机的应用纳米发电机由高度稳定和化学惰性的材料制成时，生物可降解摩擦电装置实现生物兼容电源的消失而不产生对生命有害的物质，消除危险废物的潜在健康风险。摩擦电纳米发电机在外部刺激可降解，具有可溶性、可循环、可降解，甚至可植入操作的特点，应用于各种行业，如机器人、医疗保健和体育。摩擦纳米发电机的高电压输出可以将外界机械信号转化为明显的高电压信号，用作自供能传感器。将机械输入与其它参数关联，发展了TENG为原型器件的各种自供电传感系统用于检测多种物理变量，如压力检测、运动检测和声学感测等。纳米传感器（nanosensor），是纳米技术和传感技术的结合，即测量物理量并将这些量转换为可以检测和分析的信号的纳米级设备。所以纳米传感器并不一定要减小到纳米级的尺寸，而是可以利用纳米材料的独特特性来检测和测量纳米级事件的大型设备。6.4.3纳米传感器信号输出体积、浓度、磁力、压力、温度纳米传感器信号转化一、主要可分为纳米化学和生物传感器、纳米气敏传感器和其他类型的纳米传感器（压力、温度和流量）等。1、纳米化学和生物传感器

原理：利用纳米材料制成极为灵敏的生物和化学传感器，将纳米材料作为新型的生物传感介质，与特异性分子识别物质。如霉、抗原、抗体、DNA等相结合，转换成一定电信号输出识别。纳米生物传感器有纳米粒子、纳米线、纳米微管和多孔纳米结构、光纤纳米生物传感、纳米级微加工等结构。6.4.3纳米传感器分类6.4.3纳米传感器分类2、纳米气敏传感器原理：利用各种物理效应将气体成分、浓度按一定规律先转换成电信号输出的纳米传感器件，是化学传感器中最活跃的一种，广泛应用于化工、机械等各领域。3、其他类型的纳米传感器（压力、温度和流量二、还可以分为电化学纳米传感器、光子纳米传感器和比色法纳米传感器。1、电化学纳米传感器原理：电化学纳米传感器基于检测由于散射的变化或电荷载流子的耗尽或积累而导致的分析物结合后纳米材料中的电阻变化。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。6.4.3纳米传感器分类2、光子纳米传感器

原理：光子设备也可用作纳米传感器，以量化临床相关样品的浓度。光子纳米传感器的工作原理基于结合了布拉格光栅的水凝胶膜体积的化学调制。当水凝胶在化学刺激下膨胀或收缩时，布拉格光栅会改变颜色并使不同波长的光发生衍射。衍射光可以与目标分析物的浓度相关。3、比色法纳米传感器

原理：这一类纳米传感器是通过比色法工作的纳米传感器。其工作原理是，分析物的存在引起化学反应或形态变化，从而发生可见的颜色变化。典型的应用是金纳米颗粒可用于检测重金属，也可以通过比色变化检测到许多有害气体。纳米反应器是指在纳米限域内进行反应的设备或者场所。纳米反应器的概念最早出现在上世纪90年代后期。近年来，研究人员受到自然界高效的化学反应的启发，对设计反应空间以提高反应效率的兴趣越来越高。因其尺寸是纳米级别具有限域效应且带有活性化合物，所以将其称为纳米反应器。6.4.4纳米反应器reaction无机纳米反应器无机纳米反应器一般具有下面的几个特点：（1）结构多样性：比如球状、管状、棒状以及核壳结构等，而且稳定性优异，不会受到外界刺激而改变自身结构；（2）尺寸大小比较容易调控；（3）易于负载并输送物品。无机纳米反应器一种是无机材料，包括介孔二氧化硅、合成沸石和金属氧化物等，另一种是有机-无机杂化轨道，包括带有基团的沸石和硅铝磷酸盐等。6.4.4纳米反应器生物纳米反应器研究人员受到生物体内的高效反应的启发，将传统的生物分子组装成具有独立空间的反应环境，这种独立空间易于改造，具有高度的组织性，在很多方面都具有应用潜力，被称之为生物纳米反应器。生物纳米反应器一般包括蛋白笼，DNA,细菌S层和脂质体等。自组装纳米反应器是通过非共价相互作用形成的三维空间结构，具有制备简单、绿色环保的优点。这种纳米反应器一般可以通过主客体复合、氢键、亲疏水相互作用，π-π堆积以及配位相互作用等形成自组装结构，主要包括胶束、囊泡等。6.4.4纳米反应器性质将纳米反应器设计成带有特殊的刺激响应性，例如引入带有特定官能团的分子，可以解决控制纳米反应器壁垒物质传输的问题。在纳米反应器表面修饰靶向分子，可以使其具有靶向性，进一步提高反应效率。在生物医学应用方面，也可以降低材料或者药品对正常组织或者细胞的伤害。由于纳米反应器具有独立的、有限的内部空腔，可以将其他物质封装在这个空间内达到隔绝保护的效果，使其更加稳定。6.4.4纳米反应器

6.4.5纳米开关概念：通过给予纳米材料一个相应的刺激响应，使得纳米材料能够做出一个类似“开启”或“关闭”的状态变化，利用这种对相应的刺激响应，做出不同的反应的纳米材料就被称为纳米开关。纳米开关光响应纳米开关pH值响应纳米开关络合响应纳米开关温度响应纳米开关DNA纳米开关氧化还原纳米开关6.4.5纳米开关原理及应用一、光响应纳米开关原理：通过控制可见光来直接或间接的控制纳米材料内部反应的开启和终止，具有这种性质的纳米材料称为光响应纳米开关。应用：

Shang,S等人以Fe为活性中心，光敏剂卟啉为配体制备出一种利用可见光来控制着开启和关闭的光催化固氮金属有机框架纳米开关。二、pH值响应纳米开关原理：纳米材料周围环境的pH值达到某一特定值的时候，纳米材料因为pH值的改变产生一个相应的化学行为，这种纳米材料就称为pH值响应纳米开关。应用：

Terzopoulou,A等人通过一步法合成磁性MOF材料Fe@ZIF-8，然后通过物理吸附的方法让磁性MOF负载抗癌药物阿霉素(DOX),制备出装载药物的pH值响应DOX@Fe@ZIF-8纳米开关。DOX@Fe@ZIF-8DOXpH=6Fe2+Zn2+++6.4.5纳米开关原理及应用三、络合响应纳米开关原理：在纳米材料中通过加入特定的化学物质，使纳米材料与化学物质发生络合反应，从而达到类似开启或关闭的化学行为。这种性质的纳米材料被称为络合响应纳米开关。应用：Zhuo等人以对苯二胺为前体，利用乙醇为溶剂，通过羟基与氨基在高温下反应聚合生成可发射明亮的红色荧光碳纳米点，由于Cu2+对这种碳点荧光的猝灭作用，建立了一种络合响应纳米开关，来实现焦磷酸盐(PPi)的定量检测。四、温度响应纳米开关原理：由纳米材料周围温度的改变而引起纳米材料性质的改变，让纳米材料产生一个类似开启或关闭的状态，这种纳米材料就可以称为温度响应纳米开关。应用：

Lee,H等人使用黑色素-全氟己烷-甲氨蝶呤-聚乳酸(MEL@PFH@MTX-PLA)纳米粒子，通过近红外介导产生光热气泡来进行位点特异性药物释放应用于肿瘤的治疗。6.4.5纳米开关原理及应用五、DNA纳米开关原理：运用DNA独特的识别能力、结构特征、响应应答速率快、精确度高以及能够与各种物质响应等特点来制备出动态装置的DNA纳米材料，称为DNA纳米开关。应用：andrasekaran,A等人将DNA纳米开关与RNA锁链预杂交，形成一个锁定的纳米开关。可以使用核糖核酸酶消化RNA锁，让DNA锁释放，从而打开纳米开关，应用于生物传感。六、氧化还原纳米开关原理：纳米材料参与氧化还原反应，材料中的某些化学物质发生氧化态与还原态的改变，从而使纳米材料具有开启与关闭的性质，这类材料就称为氧化还原纳米开关。应用：

Iamsaard,S等人开发了一种多用途氧化还原反应共聚物与二硫键结合的氧化还原纳米开关。利用新型的氧化还原反应性聚合物侧链中包含的自消灭性连接基。通过快速的还原反应由硫交换反应裂解成二硫键，从而使色胺快速释放。第五节

纳米材料典型生物医学应用掌握纳米材料典型的生物医学应用及优势教学目的6.5纳米材料典型生物医学应用重点内容掌握纳米材料用于药物递送载体的原理及优势掌握纳米材料用于疾病诊断的优势掌握纳米材料用于组织工程的优势纳米生物材料是指应用于生物领域的纳米材料与纳米结构，包括纳米生物医用材料、纳米药物及药物的纳米化技术。从狭义上讲，纳米生物材料即为纳米生物医用材料，是指对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的具有纳米尺度的材料。基本概念：什么是纳米生物材料生命体自身含有的“纳米生物材料”蛋白质、DNA、RNA、病毒，都在1~100nm的范围光合作用在“纳米车间”进行细胞中的一些结构单元都是执行某种功能的“纳米机械”，细胞象一个“纳米工厂”红血球冠状病毒DNA分子氢原子100纳米1000纳米1纳米0.1纳米小分子抗癌药物能够自由穿透正常组织和病灶组织的血管壁，导致抗癌药物在全身给药时，选择性差、毒副作用较大，在肿瘤组织中的积累量下降，产生低的疗效。6.5.1药物递送纳米材料系统给药到达肿瘤组织极少（<1‰），毒副作用大6.5.1药物递送纳米材料-增强的滞留和渗透（EPR）效应正常组织中的血管结构完整，血管内皮细胞的间隙致密，纳米颗粒不易透过血管壁，而实体瘤中，血管丰富，血管内皮细胞的间隙较大，结构完整性较差，并且淋巴回流缺失，造成纳米颗粒在肿瘤组织具有选择性高通透性和滞留性，这种现象称为增强的滞留和渗透（EPR）效应。肿瘤组织血管内皮细胞的间隙可达数百纳米。6.5.1药物递送纳米材料-被动靶向纳米颗粒在肿瘤组织的被动靶向小分子药物由于尺寸小，可在全身血管内外自由出入，造成肿瘤中的有效浓度较低；纳米药物由于尺寸较大，只能在肿瘤血管出渗出，并被滞留在肿瘤组织，实现被动靶向6.5.1药物递送纳米材料-主动靶向纳米颗粒在肿瘤组织的主动靶向肿瘤细胞表面会过量表达某些特征的标志物（如抗原或受体等），以利于吸收更多营养物质满足其迅速增殖的需要；通过在纳米材料表面接枝与这些标志物有特异性作用的配体等靶向分子，增强纳米材料对肿瘤细胞的识别和作用，这种手段称为主动靶向；常用的配体分子主要包括两大类：一类是小分子配体，包括叶酸、半乳糖残基等；另一类是抗体等大分子配体，比如多肽、单抗等6.5.1药物递送纳米材料-纳米材料种类常用于药物递送的纳米材料主要包括以下几大类：聚合物纳米颗粒、脂基纳米颗粒及无机纳米颗粒等。6.5.1药物递送纳米材料-临床转化举例☆盐酸阿霉素脂质体（Doxil）临床上使用的第1个纳米制剂;1995年美国FDA批准上市，适应症为铂类治疗失败的卵巢癌、艾滋病相关的卡波氏肉瘤及多发性骨髓瘤;1996年获得了欧洲EMA批准上市，商品名Caelyx（楷莱），适应症为转移性乳腺癌、铂类治疗失败后的卵巢癌、艾滋病相关的卡波氏肉瘤及多发性骨髓瘤6.5.1药物递送纳米材料-临床转化举例☆盐酸阿霉素脂质体（Doxil）处方组成摩尔比为：氢化大豆磷脂(HSPC)：胆固醇（CHOL）：二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇（DSPE-mPEG2000）=56：39：5；硫酸铵梯度法主动载药6.5.1药物递送纳米材料-临床转化举例☆紫杉醇白蛋白（Abraxane）Abraxane是美国生物制药公司赛尔基因(Celgene)研制的一种新型紫杉醇纳米制剂。2005年由FDA批准上市,先后批准用于治疗乳腺癌、非小细胞肺癌和胰腺癌。近期在日本获批用于胃癌。该产品2009年后进口中国，CFDA批准其用于联合化疗失败的转移性乳腺癌或辅助化疗后复发的乳腺癌。6.5.1药物递送纳米材料-临床转化举例☆紫杉醇白蛋白（Abraxane）将人血白蛋白与紫杉醇通过高压振动技术制成的纳米冻干粉剂，外观为白色至淡黄色固体。白蛋白（BSA）6.5.1药物递送纳米材料-临床转化举例☆siRNA纳米药物Onpattro

2018年，全球首款siRNA药物Onpattro（Patisiran）由FDA批准上市；Onpattro®的主要构成是利用阳离子脂质纳米颗粒作为载体负载了可沉默肝细胞中野生型和突变型转甲状腺素蛋白（TTR）mRNA的小干扰RNA（siRNA）序列，用于治疗遗传性转甲状腺素介导的淀粉样变性（hATTR）引起的多发性神经病6.5.2诊断