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——国家863计划纳米生物技术主题专家张阳德教授访谈录编者按:岁末年初,我国纳米生物领域出现了几件大事:2007年12月31日,中国医药生物技术协会纳米生物技术分会在深圳宣告成立。工程院院士何继善、科学院院士姚开泰等全国近百名专家参加。2008年2月,中国纳米生物技术分会在北京举行第一届委员大会,卫生部纳米生物技术重点实验室主任、卫生部肝胆肠外科研究中心主任、中南大学生物医学工程研究院院长张阳德教授,选举为首届主任委员。大会选举了中国工程院陈志南院士、中国科学院曾益新、魏于全、姚开泰院士、江雷教授5位专家为副主任委员。郭应禄院士等35名业内专家为常务委员。这个汇集我国纳米生物领域的医学、化学、微电子、精密机械加工的专家组成的强大团队,将整合科技界、产业界纳米生物技术的资源,开展国家“863计划”纳米生物技术研究的攻关和实施。为此,我们邀请张阳德教授阐述了我国开发纳米生物技术尤其是在医学应用的战略和关键问题。先发制人,后发制于人记者:科学的交叉与融合,产生了一些新兴的领域。其中纳米生物技术与医用材料,就属于这样的领域。作为国家863计划纳米生物技术的主题专家,你如何看待当今纳米生物技术的发展现状?张阳德:即使你比刘翔跑得还要快,你也得与对手站在同一条起跑线上。我们在现代科技与产业的一些方面,落后于西方发达国家,这并不是我们跑得不够快,而是因为没能站在同一个起点。纳米生物技术是纳米科技与当代生物医学多学科结合的产物,是当代生物技术的前沿和热点。尤其在医药卫生领域有着广泛的应用和巨大的产业化前景。当今国际,由纳米药物载体,纳米生物传感器,纳米生物临床检测诊疗手段引发的新技术革命方兴未艾。据预测,到2010年,纳米生物技术对美国GDP的贡献将达到万亿美元,在日本的市场规模也将达到30万亿日元。在中国这样的人口大国,市场前景更加不可限量。纳米生物技术在医学临床应用,将成为我国重要的战略高技术领域,直接影响着国民经济和社会发展,关系到国家安全和人民健康。记者:目前这一领域中各国的竞争趋势如何?张阳德:先发制人,后发制于人。抢占战略制高点,向来是发达国家发展战略高技术的一个原则。从2000年开始的美国国家纳米技术行动计划,将纳米生物医疗列为突破重点。美国国家卫生研究院(NIH)2001年专门组织了“纳米科技与生物医学”的研讨会,提出了“纳米科技将导致新的生物学和生物工程”的结论。美国NIH在2002年度科研项目计划中,超过50%%的经费是针对生物反恐怖的,其中多数项目的完成希望借助纳米科学技术。美国国家癌症研究所(NIC)的计划是希望借助纳米科学技术,主要包括纳米颗粒材料技术以及纳米传感器技术,形成一些新的、针对恶性肿瘤的早期诊断与治疗技术。欧盟2002年正式推出了第6框架计划(2002~2006年),旨在将科学发展的成果转化为产业界的实际竞争优势。纳米生物技术的研究重点包括先进的药物传递方式、具有生物实体的纳米电子学、生物实体的界面、生物实体的电子探测、生物分子或复合物的处理操纵和探测。
最近出版的联合国环境规划署(UNEP)全球环境展望(GEO)2007年度报告 - The GEO Year Book 2007 - 以篇名“新的挑战: 纳米技术与环境”概括介绍了纳米技术对改善环境所起的积极作用及不利影响,并主张相关政策制定人员、工业界、非政府组织、科学家等通力合作开展这方面的研究。 这份报告不仅总结了纳米技术对环境检测、降低污染排放、节约能源、能源生产和效率转换等带来的促进作用,而且概要论述了纳米技术给大气、水体、土壤、生物圈及人类等带来的潜在危险和不利影响等。报告认为纳米产品已经进入到人们的日常生活,所以有必要认真研究纳米技术对环境和人类健康产生的长期影响,并制定相关纳米产品的风险评价标准等。 全球环境展望(GEO)2007年度报告是联合国环境规划署出版的的第四个同类年度报告,前三个报告分别在2003、2004及2005年出版。这个系列报告的主题是:全球环境变化,它是由UNEP联合世界各地的专家合作完成的。详细介绍可参阅览下面的PDF文档:[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=42525]新的挑战:纳米技术与环境[/url]
纳米表征技术的新突破 在“纳米”技术愈来愈广泛地开发应用的同时,人们可能会提出这样的问题∶如此微小的“纳米”是用何种科学手段检测的?北京科技大学方克明教授经过20多年的研究,探索出了一种新的方法——— “纳米”这个名词越来越引起人们的兴趣。大家知道“纳米”是一个非常微小的长度单位。具体地说,一纳米约一根头发粗细的万分之一。纳米技术应用到传统产品中,会极大地改善产品的性能。例如,碳纳米管是由一层或若干层碳原子卷曲而成的管状“纤维”,直径只有几到几十纳米。比重只有钢的六分之一,而强度却是钢的100倍。如果把碳纳米管制成绳索,是从月球上挂到地球表面而惟一不被自身重量所拉断的绳索。 在“纳米”技术愈来愈广泛地开发应用的同时,人们可能会提出这样的问题∶如此微小的“纳米”是用何种科学手段检测的?据了解,目前我国用来检测纳米的纳米表征技术正日趋成熟并取得了新的突破。 记者日前在采访中了解到,北京科技大学冶金学院博士生导师方克明教授经过20多年的研究,在纳米表征技术方面取得了新的突破,探索出了用透射电镜或高分辨电镜对纳米材料进行表征的新方法。该技术采用金属包埋法可以从纳米材料中切取纳米尺度的薄膜,然后用透射电镜或高分辨电镜研究纳米材料的微观形貌和微观结构。该技术的成功为我国纳米技术的发展提供了一种重要的检测手段,它荣获第十二届全国发明展览会金牌奖并取得了国家专利,目前在国内外处于该领域的领先水平。 纳米材料包括纳米颗粒及其以纳米颗粒为基础的材料;纳米纤维及其含有纳米纤维的材料;纳米界面及其含有纳米界面的材料。纳米材料的性能与其微观结构有着重要的关系。因此研究纳米材料微观结构的表征对认识纳米材料的特性,推动纳米材料的应用有着重要的意义。 透射电镜是研究材料的重要仪器之一,在纳米技术的基础研究及开发应用中也不例外。但是用透射电镜研究材料微观结构时,试样必须是透射电镜电子束可以穿透的纳米厚度的薄膜。单体的纳米颗粒或纳米纤维一般是透射电镜电子束可以直接穿透的。研究者通常把试样直接放在微栅上进行透射电镜观察。但是由于纳米颗粒或纳米纤维容易团聚,因此,用这种方法常常得不到理想的结果,有些研究内容也难以实施。比如∶纳米颗粒的表面改性的研究,纳米纤维的横切面研究都比较困难,研究界面问题则有更大的难度。因此,纳米材料的透射电镜研究,其样品制备问题是一个值得探讨的重要课题。对此,方克明教授进行了研究,探索了一种比较适用的制样方法。该方法可以从纳米颗粒或微米颗粒中直接切取可以进行透射电镜研究的薄膜,对进行纳米纤维横切面观察或纳米界面观察的制样也有很高的效率。 这一技术的特点是从纳米或微米尺度的试样中直接切取可供透射电镜或高分辨电镜研究的薄膜。试样可以为简单颗粒或表面改性后的包覆颗粒,对于纤维状试样,既可以切取横切面薄膜也可以切取纵切面薄膜。对含有界面的试样或纳米多层膜,该技术可以制备研究界面结构的透射电镜试样。技术的另一重要特点是不损伤试样的原始组织。制膜过程中不使用高温,不接触酸碱,必要时也可以不接触水或水溶液。 目前上述技术已应用于多项课题研究,如:沸石颗粒中半导体纳米团簇组装过程的研究;纳米碳纤维微观结构的高分辨电镜研究;纳米颗粒微观结构与尺寸的表征;多层膜层间结构的透射电镜研究;粉体颗粒表面改性的研究;电容钽粉颗粒渗氧层及介质膜的研究;铸铁中各种石墨微观结构的研究等。 该技术在全国已经获得了广泛应用,为北大、清华、中科院等上百个新材料科研课题组和企业提供了技术支持。为我国高新材料的深入研究提供了一种重要方法,引起了国内外的关注。 纳米表征技术是高新材料基础理论研究与实际应用交叉融合的技术。对我国高新材料产业的发展有着重要的推动作用。我们希望这项新技术能得到有关部门的关注并在全国更广泛地推广应用,以加速我国高新材料研究的进程,为我国高新技术产业的发展作出更大的贡献