醫用納米粒子可為農作物輸送營養 納米粒子到底是什么？

• 2018年5月23日 WuYaNan來源：中新網 370 17
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  2018-2023年中國預冷保鮮蔬菜市場深度全景調研及“十三五”發展前景預測報告

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根據英國《自然》雜志旗下《科學報告》近日發表的一項納米科學研究，除了人體外，用于遞送藥物的醫用納米粒子也可以幫助治療農作物的營養缺乏癥，其將在農業生產領域幫助大幅提高作物產量。

根據英國《自然》雜志旗下《科學報告》近日發表的一項納米科學研究，除了人體外，用于遞送藥物的醫用納米粒子也可以幫助治療農作物的營養缺乏癥，其將在農業生產領域幫助大幅提高作物產量。

在過去幾十年中，脂質體作為一種先進的納米藥物傳遞系統，其優勢已經被越來越多的人所承認。實際上，脂質體是指將藥物包封于類脂質雙分子層內而形成的微型泡囊體，這種納米粒子可以穿過生物屏障，將填充在其內部的藥物或其他物質遞送至目標組織。它們已被證明可以有效地遞送用來治療癌癥等疾病的藥物。

由于這種納米粒子的生物相容性良好，甚至可以被正常代謝，因此其作為載體的開發潛力巨大。此次，以色列理工學院研究人員艾維·施羅德及其同事，測試了納米粒子向幼苗和完全長成的櫻桃番茄植株遞送營養素的能力。研究團隊分別采用兩種方式對缺鎂和缺鐵的植株進行處理，一種是載有鎂鐵元素的納米粒子，一種是不包含在納米粒子內的工業鎂和工業鐵。

實驗表明，經納米粒子處理的植株克服了無法通過標準農業營養素治療的急性營養缺乏癥;施用14天后，經納米粒子處理的營養缺乏植株恢復了健康，而用標準農業營養素處理的植株則沒有。

研究人員表示，納米粒子會遍布植株的葉子和根部，之后被植株細胞攝取，并在那里釋放出營養物質。該研究結果表明，納米粒子不但改變了許多疾病診斷、治療和預防方法，將納米技術應用于農業生產，同樣有望提高作物產量。

據估計，到2050年全球人口將達到98億。人口在增長，耕地在減少，未來的地球如何養活如此多的人口令人擔憂。對越來越多的人而言，饑餓的陰影正在遠去，但它也很可能卷土重來。科學家們提出了多種多樣的應對方案，比如學會食用蛋白含量豐富的昆蟲或者在實驗室培養人造肉。不過，這樣的食物恐怕會讓不少人反胃。依靠科技手段提高農作物產量，大概是最靠譜也最容易被接受的途徑。

納米粒子是指粒度在1-100nm之間的粒子(納米粒子又稱超細微粒)。屬于膠體粒子大小的范疇。它們處于原子簇和宏觀物體之間的過度區，處于微觀體系和宏觀體系之間，是由數目不多的原子或分子組成的集團，因此它們既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統。

1959年末，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼在一次演講中首次提出納米概念，但真正有效地研究納米粒子開始于二十世紀六十年代。1963年U yeda等人用氣體冷凝法制備了金納米粒子。自從1984年德國科學家Gleiter等人首次用惰性氣體凝聚法成功地制得鐵納米微粒以來，標志著納米科學技術正式誕生。近十多年，越來越多的科學家致力于納米材料的相關研究中并在制備、性質和應用方面都取得了豐碩的研究成果。

可以預見，納米粒子應具有一些新異的物理化學特性。 納米粒子區別于宏觀物體結構的特點是，它表面積占很大比重，而表面原子既無長程序又無短程序的非晶層。可以認為納米粒子表面原子的狀態更接近氣態，而粒子內部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒徑小，表面曲率大，內部產生很高的Gilibs壓力，能導致內部結構的某種變形。納米粒子的這種結構特征使它具有下列四個方面的效應。1.體積效應2.表面效應3.量子尺寸效應4.宏觀量子隧道效應

法制備納米粒子

氣相沉積法--利用金屬化合物蒸汽的化學反應合成納米材料。其特點是產品純度高，粒度分布窄。

沉淀法--把沉淀劑加入到鹽溶液中反應后，將沉淀熱處理得到納米材料。其特點是簡單易行，但純度低，顆粒半徑大。

水熱合成法--高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經分離和熱處理得到納米粒子。其特點是純度高，分散性好，粒度易控制。

溶膠凝膠法--金屬化合物經溶液、溶膠、凝膠而固化，再經低沮熱處理而生成納米粒子。其特點是反應物種多，產物顆粒均一，過程易控制。

微乳液法--兩互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經成核、聚結、團聚、熱處理后得納米粒子。其特點是粒子的單分散和接口性好。

應用：

納米粒子表面活化中心多，這就提供了納米粒子做催化劑的必要條件。目前，用納米粒子進行催化反應可以直接用納米微粒如鉑黑、銀、氧化鋁、氧化鐵等在高分子聚合物氧化、還原及合成反應中做催化劑，可大大提高反應效率，利用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應觸媒，燃燒效率可提高100倍;催化反應還表現出選擇性，如用硅載體鎳催化劑對丙醛的氧化反應表明，鎳粒徑在5nm以下時選擇性急劇變化，醛分解得到控制，生成酒精的選擇性急劇上升。

在磁性材料方面有許多應用，例如:可以用納米粒子作為永久磁體材料，磁記錄材料和磁流體材料。

納米粒子體積效應使得通常在高溫燒結的材料如SiC、WC、BC等在納米狀態下在較低溫度下可進行燒結，獲得高密度的燒結體。另一方面，由于納米粒子具有低溫燒結、流動性大、燒結吸縮大的燒結特征，可作為燒結過程的活性劑使用，加速燒結過程降低燒結溫度，縮短燒結時間。例如，普通鎢絲粉須在3000℃的高溫下燒結，而在摻入0.1~0.5%的納米鎳粉后，燒結溫度可降到1200至1311℃。

復相材料的燒結:復相材料由于不同的熔點及相變溫度不同使得燒結較困難。納米粒子的體積效應和表面效應，不僅使其熔點降低，相轉變溫度也降低，在低溫下就能進行固相反應，因此可得到燒結性能很好的復相材料。

高純度納米粉可作為精細陶瓷材料。它具有堅硬、耐磨、耐高溫、耐腐蝕的能力，并且有些陶瓷材料具有能量轉換，信息傳遞功能。

可作為紅外吸收材料，如Cr系合金納米粒子對紅外線有良好的吸收作用。

納米材料在醫學和生物工程也有許多應用。已成功開發了以納米磁性材料為藥物載體的靶向藥物，稱為"生物導彈"。即在磁性Fe3O4納米微粒包敷的蛋白質表面攜帶藥物，注射進入人體血管，通過磁場導航輸送到病變部位釋放藥物，可減少肝、脾、腎等所受由于藥物產生的副作用。利用納米傳感器可獲取各種生化反應的信息和電化學信息。還可以利用納米粒子研制成納米機器人，注入人身的血液，對人體進行全身健康檢查，疏通腦血管中血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物，甚至還能吞噬病毒，殺死癌細胞等，可以預言，隨著制備納米材料技術的發展和功能開發，會有越來越多的新型納米材料在眾多的高科技領域中得到廣泛的應用。

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