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纳米技术举十个例子 纳米技术的案例(精选8篇)

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问学必有师,讲习必有友,下面是www.jingyou.net敬业的小编征途帮助大家收集的8篇纳米技术举十个例子的相关范文,希望对大家有所启发。

纳米技术的案例 篇一

1996~2003年,NASA在纳米技术发展早期扮演了重要角色。NASA认为纳米技术在减小航天器质量、提高传感器精度、缩小飞行器载设备尺寸等方面有巨大潜力。因此NASA早在1996年即开始纳米技术研究,先后在艾姆斯(Ames)研究中心、格伦(Glenn)研究中心、兰利(Langley)研究中心和约翰逊航天中心(JSC)开展了纳米技术研究。同时还与大学开展合作,共同研究前沿纳米技术。

受2003年“哥伦比亚”号航天飞机失事和2004年开始“星座”计划的影响,NASA在国会未给予足额研发资金的情况下,被迫削减了包括纳米技术在内的许多其他项目的资金预算,导致2003~2010年期间的纳米技术研究规模大幅缩减、进展缓慢,大部分研究项目被中断。

2009年奥巴马上台后调整了NASA发展方向。纳米技术的发展重新受到重视。2010年NASA首席技术官办公室(OCT)《纳米技术路线图(草案)》,认为纳米技术在减小飞行器质量、增强器件功能和延长寿命、提升能源产生/存储/推进能力、改进宇航人员健康管理等四方面具有重要潜力;同时列出了当前纳米技术研究要解决“五大难题”:(1)纳米增强推进剂;(2)用于功率检测和高速电子学的纳米尺度集成电路;(3)基于纳米技术的能量收集和存储系统;(4)可制作轻质量、高强度第二级航天器部件的纳米复合材料;(5)可用于抗辐照高速纳米器件的石墨烯材料。由此在NASA在2010~2012年期间大大加强了对纳米技术研究的支持力度。

NASA发展纳米技术所面临的问题

尽管从2010年起,NASA再次重视纳米技术的发展并给予相应资金支持,但NASA还面临着一系列问题:

(1)无法保证对高风险、高回报、长周期项目的持续资金投入。

NASA的项目通常需要长期的投资和持续的技术研发,但从目前NASA资金的投入情况可以看出,当每个预算周期或总统任期的工作重心发生转移时,项目可能会被突然启动或停止,常常导致研究项目的一再重复和资源浪费。计划的重复起止和美国对载人航天能力的放弃,显示出美国航天政策无法保证研究和计划的可持续性。

(2)分散的资助模式阻碍研究机构间交流合作,导致无序竞争。

NASA的项目由多个分散的资金提供支持,NASA多个研究团队同时开展对纳米技术的研发。分散开发易导致各研究中心之间及中心内部的无序竞争和重复。例如,同属JSC的“微机电系统(MEMS)和纳米技术计划”与“应用纳米技术项目”在研究相似的内容。

针对需求进行的开发,无法普遍提升纳米技术的研究水平,还易导致纳米技术的研究因项目停止而中断或受阻。多个研究中心对纳米技术达成共识不仅困难,而且费时费力,不利于取长补短和成果共享。

(3)技术成熟度不高,积极性不够,成果转化效率低。

尽管从F-35用纳米复合材料到卫星用抗辐照存储器再到木星探测器“朱诺”用碳纳米结构浸渍纤维,纳米技术已在航空航天领域表现出巨大应用前景,但NASA应用自研的纳米技术到天上的实例仅有一个:2009年1月将纳米传感器技术集成到国际太空站上,用于在太空舱中探测空气品质。2005年后,NASA一部分纳米技术研究项目被终止,另一部分则停留在技术成熟度初级阶段。新技术由于在开发与应用中遇到困难而被忽视和遗弃,或者转而由其他机构接手研究,如Smalley小组的量子线项目,就转交给了空军研究实验室。

(4)纳米技术路线图缺乏具体的预算和合作建议。

尽管2010年出台的《纳米技术路线图(草案)》明确列出了详细的纳米技术的应用领域和航天亟需解决的问题,希望使用“推动”和“拉动”两种体制共同促进纳米技术发展,但在资金分配和合作开展方面缺乏具体指导和建议,难以改变技术研究和技术应用方案不匹配的问题。

对NASA发展纳米技术的建议

纳米技术的案例 篇二

经过4年的翘首以盼,当终于在drupa 2016见到Landa纳米印刷真容、且宣布测试用户的时候,你是否再一次觉得热血沸腾?

没错,当2017年4月Landa公司宣布将于7月安装第一台S10纳米印刷机的时候,激动人心的时刻终于来了!

Landa纳米印刷机真的要陆续安装投产了,绝不再“爽约”!

为了深入了解其中的始末,本刊记者在CHINA PRINT 2017期间特地采访了Landa公司副总裁、先进技术及策略合伙人Nir Zarmi先生,听听这位在产品开发、管理和营销方面有超过25年的经验,其中在印刷行业的工作经历有15年的资深人士到底是怎么说的。

记者:请问您是什么时候加入兰达公司的?您目前主要负责的工作是什么内容?

Nir先生:2010年,我加入Landa公司成为首席运营官,负责领导Landa数字印刷的研究与开发工作,并成立了运营部门。就是在那段时间,我们研发出了核心技术――纳米印刷,并且为drupa 2012展览会制造出了概念机,后来又在drupa 2016展出了S10和W10两款纳米印刷机的实体机。

目前,我主要负责Landa纳米印刷技术的不断创新和持续发展,重点关注公司的市场发展策略、印刷行业面临的新机遇以及管理与合作伙伴之间的关系。

记者:回顾Landa纳米印刷机这几年的发展,从drupa 2012展出概念机,到drupa 2016宣布多家测试用户,再到最近公布首批安装客户名单,一直以来在业内可谓万众瞩目。那么,经过这一年的测试,结果如何,是否达到了预期?

Nir先生:自从在drupa 2012展示了纳米印刷技术及其概念机以来,我们一直在稳步前进。也就是从那个时候开始,在与第一批客户进行了密切沟通之后,我们的纳米印刷机又有了重要改进,大大增强了机器功能和提高了机器质量。因此,在4年之后的drupa 2016我们才能携多款实体机进行现场演示。自此,我们的纳米印刷机在久经改进之后,产品的可靠性和稳定性得到了进一步提高,最终也准备好了在多家客户进行测试。

其实自drupa 2016以来,我们邀请很多客户到Landa公司在以色列的总部,他们可以亲眼目睹我们在所有领域取得的惊人进展。这些进展在我们纳米印刷机卓越的印刷质量和完美的印刷样张上都得到了验证。这些客户不仅参观了我们的生产设施,也见证了Landa工厂的组装、测试以及商业化准备等一系列内容。此外,他们还了解了我们的本地化解决方案,为客户提供领先的现场技术支持。

记者:近几年,Landa纳米印刷机将要上市的消息一直不断,但却屡次“爽约”,不免让急切盼望的大家有些失望。据说,Landa纳米印刷机目前已准备就绪了,请您简单介绍一下具体准备情况。

Nir先生:的确,Landa纳米印刷机的研发过程比我们预期的时间要长,幸好现在都准备就绪了。很高兴在今年4月初,我们公布了S10纳米印刷机的3家测试客户,分别是:以色列的Graphica Bezalel公司,全球第一个Landa S10测试用户;德国的Edelmann公司,欧洲首个Landa S10测试用户;美国Imagine!公司,是在drupa 2016上宣布的北美第一个Landa S10测试用户。

这些公司都是印刷市场上的领导者、创新者,并且极具远见卓识,我们很高兴能与他们合作。作为应用纳米印刷技术的先驱,他们将成为第一批受益于这一主流技术应用的公司。此外,更值得期待的是,第一台设备也将于今年7月安装投产。

记者:正如您所说,Landa公司宣布首台landa S10将于7月交付给Graphica Bezalel。这是否意味着Landa纳米印刷机已经到达一个新的里程碑――开始量产,并且从今年下半年开始陆续交付装机了呢?

Nir先生:我们最近宣布的消息,是想告诉大家我们已经进入用户测试阶段,以及让业界了解Landa S10的测试阵容。当然,这些印刷机都正在我们的印刷机制造车间生产,并且将陆续完成安装调试。同时,我们也做好了未来的生产计划,以便在2018年交付给客户。

记者:在drupa 2016上,有几家中国客户订购了Landa纳米印刷机,请问主要有哪几家客户?主要采购的设备是哪些?准备何时交货?

Nir先生:在drupa 2016,我们很高兴能与中国用户签署两位数的订单,他们采购的设备主要是用于折叠纸盒印刷的S10,以及用于商业印刷和出版印刷的S10P,然,还有针对软包装印刷的W10。目前我们还没有宣布Landa S10的首位中国用户,但预计2018年会实现这个目标。

记者:如今即将装机投产的Landa纳米印刷机,与当时的概念机有何不同,有哪些重要的突破或创新之处?以及还有哪些有待改进之处?

Nir先生:最初我们推出纳米印刷技术的市场反应是非常惊人的,很明显,行业迫切需要这样一个主流的数字印刷解决方案。

现在我们的首要任务是提高印刷质量。与此同时,我们的产品经理和销售人员拜访了10多个国家的120多家客户,收集对我们印刷机的反馈,我们了解到他们对自动化、联线上光等更多需求。我们也收到关于Landa的触屏不在正确位置的反馈,因此我们将其从印刷机中间位置转移到了操作人员所处时间最长的前端位置。

最重要的是,我们打样出来的产品已经达到了接近胶印高质量的印刷标准。我们已经实现了自己的目标,自2016年6月起,有大量来自世界各地顶尖印刷企业来访。他们对印刷质量和色彩呈现的反馈非常好,几乎所有人都说,我们的纳米印刷机在drupa 2016之后将很快就能生产出非常畅销的样品。

我们最早的测试用户Graphica Bezalel、Edelmann和Imagine!几家公司,也非常激动能在今年安装我们的设备。我们也非常高兴能与他们合作,一起测试我们产品功能和质量,从而不断改进。总之,我们非常兴奋Landa纳米印刷机将很快进入市场,甚至已经看到了其未来在行业的影响力。

记者:您在C H I N A PRINT 2017期间来到中国,主要目的是什么?为何此次没有参展,是不是因为还没有准备好进入中国市场?

Nir先生:基于我们对全球部署路线的仔细考虑,我们目前将所有精力都集中在了第一批测试设备上。我们在中国上海有一位中国区销售总经理――邓松,他负责定期与订购Landa设备的客户进行沟通,并且帮助我们做好中国市场运营,以及为2018年完成第一个客户的安装提供支持。

我这次来到中国的主要目的是,继续与中国客户进行定期沟通。从我们的角度来看,不仅是让客户了解我们的最新进展,更重要的是听取他们的意见、要求及其发展规划和机遇。

记者:Landa公司作为全球印刷业最受瞩目的企业,一直引领着印刷技术的革新,您认为Landa纳米印刷机将给主流印刷市场带来怎样的颠覆性变化?

Nir先生:当前市场上最迫切需要的是将数字印刷技术应用到主流印刷市场中,不仅利用数字印刷的灵活性优势,更重要的是取得更高的利润。纳米印刷这一解决方案,最大的改变在于,让印刷企业满足客户中长版的印刷需求,如今这也是市场上最普遍、最常见的需求。例如,在彩盒批量印刷或需要在盒上添加可变条码时,Landa S10的盈利平衡点可达3万个彩盒左右甚至更高,可以为50%以上包装印刷活件提供灵活的数字印刷解决方案。Landa S10P的盈利平衡点可达5000张左右,可以为世界上50%以上的商业印刷应用提供数字印刷解决方案。

自从班尼・兰达先生在1993年首次推出Indigo,数字印刷的数量已经大幅增长,但仍然只占印刷总量的2.7%。每一种技术都有其自身的局限性,目前还没有哪种数字印刷技术能够将数字印刷带向主流。而纳米印刷突破了所有局限,将全部优点结合起来,实现了高品质印刷,扩展印刷材料范围,无须对承印物进行预涂等处理,大幅面印刷,高速生a且低成本。因此,Landa纳米印刷技术有能力填补胶印和数字印刷都无法实现的空白。

记者:最后,请您简单介绍一下,Landa公司在技术研发方面有何规划?以及针对全球市场和中国市场分别制定了哪些市场拓展策略和发展目标?

Nir先生:Landa纳米印刷机专门为满足现代印刷企业不断变化的需求而设计,我们正在将数字印刷带入到主流印刷市场,以满足更广泛的市场需求。Landa纳米印刷机的优点包括:

■ 大幅面:B1幅面,匹敌主流传统设备幅面

■ 水性油墨:环保

■ 高印刷质量:媲美胶印品质

■ 广泛的色域:完美实现96%潘通色

■ 数字印刷:无须制版,无须准备时间,短版可变,一键即可

纳米技术的案例 篇三

自从2008经济危机以来,绿色经济和可持续发展战略得到了空前的关注。绿色经济能够保证自然环境和资源的可持续性,同时保证经济增长和发展。当前流行的凯恩斯主义和相关刺激经济的方案可以实现经济的绿色增长,这些方案依赖于低碳科技的发展。很多国家以此为契机调整国家战略及相关的政策,从而实现向低碳经济的转型,同时以绿色经济为手段来解决环境、经济、社会等各方面的挑战。然而,在技术发展层面之外,政策上的努力和期望依然不清晰。协调绿色经济、能源系统、社会制度依然是当前的主要挑战。如何评价绿色经济的政策效果依然存在争议。

向绿色能源经济的转型需要更大的动力和对经济结构的彻底转变。尽管在一些领域有了进展,现有的政策和战略仍然不足以解决绿色能源经济面临的世界性问题。这些问题说明人类社会产生了过多无用的绿色能源政策和低碳科技,但同时也加强了我们对绿色能源经济转变相关政策的效果、用途、复杂性的理解。

总的来说,我们需要更强的领导力、更积极的政治环境、缜密的评估、有效的多层管理、国内国外合作、经济与能源系统整合等来应对向绿色能源经济转型遇到的众多难题。本文研究的目的是总结绿色能源技术的最新进展,为国家绿色能源经济和可持续发展转型提供最新的技术支持。

2纳米技术在能量储存方面的应用

能量储存无疑是21世纪最大的挑战之一。为了应对现代社会的需要和日益突出的生态问题,对于新型的、低廉的、环保的能量转换和储存设备需求紧迫,促使了这个领域研究发展迅速。这些设备的性能与其本身使用材料的性质密切相关。而近几年,纳米结构的材料因其非同寻常的机械、电学、光学性质而备受瞩目。认识到纳米材料在能量转换和储存中的优缺点,以及如何控制它们的性质和合成同样至关重要。锂离子电池是当今材料电化学的一大成功。然而,依靠现有的电极和电解质材料,电池的性能已经达到极限。为了突破这个极限,其中一条可行的思路就是运用纳米材料。

使用纳米级的传统阴极材料有很多缺点,但是阴极依然有进步的空间。一种有关硅纳米柱的方法已经在阴极材料中运用;另一种由五氧化二钒或者LiMn2O4形成的微纤维纳米结构也有上述硅材料的优点:兼顾体积改变并允许高的反应速度。再者,二级纳米阳极材料与二级纳米阴极材料的研究工作也在同时进行。传统观念认为,为了使可充电锂离子电池中可以快速而可逆地充上电,必须在电极上使用嵌入化合物,并且嵌入过程必须是单相的。但是现在出现了很多反例:即使反应中有相转变,锂离子的嵌入反应仍然很快。除此之外,LiFePO4的例子也表明了纳米电极材料的优势。纳米结构扩展了阴极材料的范围。

锂离子电池的进步也同样依赖于电解质的发展。固体聚合物电解质是目前最有前景的材料,因为它们生产过程简单、形状和大小可控、能量密度高,并且可以实现电池全固态。然而其在室温下很低的离子电导性依然是技术的瓶颈。晶化的聚合物电解质以前被认为是绝缘体,但是最近的研究表明有些复合物有显著增加的导电性。现有材料的电导性还不足以达到实际应用的水平,但是这些材料为进一步的提高开拓了新思路。

总的来说,把材料从正常大小变为纳米级会显著改变它们的性质,自然也就会改变它们作为能量储存和转换设备材料的性能。有时唯一的影响就是简单改变粒子大小而产生;而对于具有特殊结构的纳米材料,情况可能更为复杂。由粒子更小引起的空间限制和表面积改变会影响材料的很多性质,这使我们更迫切地需要发展新的理论或者改进现有体相材料的理论。这是材料化学和表面科学的交叉学科,这两个学科对于研究纳米材料都很重要。

3高效太阳能电池的商业化前景

利用太阳能来生产电能是解决世界能源问题最好的办法之一。然而,为了与传统能源竞争,太阳能电池本身必须足够可靠和价格相对低廉。有几种类型的太阳能电池被广泛研究,包括晶圆、薄膜、有机太阳能电池,并在太阳能电池的可靠性、成本效益方面取得了巨大成功。成本效益可以理解为更少的材料和更高的转化效率。

图12014年光伏产业各材料占比情况

在光伏产业中,薄膜电池公司发展迅速;2001~2009年,100家公司进入了此领域,能量产值从14MW上升到2141MW。在长期发展中,如果薄膜光伏技术的效率和可靠性够高,它被预测会超过晶体硅技术。然而与之相对的情况是,投资者担心晶体硅的发展会压制薄膜技术(如图1所示)。薄膜技术在2009年开始衰落,因为它比晶体硅更贵,效率和可靠性更低。在其市场占额减小的情况下,一个不争的事实是:目前薄膜技术没有成功替代晶体硅,但是它在炎热的阳光地带仍然有很大的优势。具有更好温度系数和合适转化效率的薄膜电池在一些极端环境下确实好于晶体硅电池。

4生物能和废物处理系统

由于全球性的污染和人为活动,水在某些地区非常稀缺。对清洁水源的需求和人们对环境的重视导致了循环水的使用量增加。因此,混合废水处理系统等先进有效的处理技术在近些年得到了广泛关注。由于对全球的环境和能源问题的持续关注,可持续和环保的新型废水处理技术都得到了发展。因此,很多机构的工作重心都放在了研究高效节能的混合处理系统上。某些先进的混合技术,例如微生物燃料电池,甚至可以从废水中生产能量。

一个混合能源系统通常有两个或两个以上的能量源一起使用来节省燃料和提高系统效率。而在混合废水处理系统中,大多数可以被概括为两种或两种以上单元的组合:生物处理单元、化学处理单元、物理处理单元。选择何种混合系统取决于废水中的成分。生物处理经常用于清除有机物、氮化物和磷化物;物理处理通常用于除去悬浮物一类的物质;化学处理一般处理金属离子。大多数废水含有多种物质,因此需要用混合系统来彻底的净化。

(1)物理-生物混合系统可以在含有悬浮物、油污、有机和无机杂质的废水中运用。最常见的例子包括膜生物反应器(MBR):一种结合生物降解法和膜过滤法的反应器。这种反应器可以降低化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮含量(NH3-N)。MBR的優势有:可以处理有机物含量大的废水,提高净水效率,延长固体停留时间使硝化反应更完全。

(2)物理-化学混合系统用于富含悬浮物、油污、浑浊、有害离子的污水中。常见的物理-化学混合系统包括:

1)化学凝聚和沉降——用药品来使废水中的微小颗粒凝聚为大颗粒,然后用物理方法除去。

2)吸附——大比表面积的活性炭可以吸附很多物质。例如,吸附-絮凝-溶气气浮混合法可以除去水中大部分的油污。

3)臭氧化——种常见的用臭氧来杀菌和氧化有机物的方法。例如,将臭氧化-吸附混合系统加入自养除氮步骤中可以显著提高除氮效率。

4)混合除盐法——它将可逆电渗析(RED)和可逆渗透法(RO)结合在一起。在除盐过程中,RED利用盐浓度梯度发电,两者的结合可以大大减少能量消耗。

(3)化学-生物系统通常用于除去氮、磷、难处理的毒性有机物等。带有氧化功能的混合系统可以在短时间内降低废水毒性,并且增加其生物可降解性。而微生物燃料电池可以把有机废物转化为电能,在处理系统中使用它可以增加净水效率并降低处理成本。

(4)当废水中的污染物种类很多时,就要用到物理-化学-生物混合系统。例如,薄膜-絮凝-吸附-生物反应器(MCABR)可以有效除去有机物。其中有四种机理:膜过滤、微生物降解、聚氯化铝沉降、活性炭吸附。

5结语

总的来说,绿色能源技术已经得到长足发展,但仍有很大提高空间。固氧燃料电池是一种较成熟的能源轉换技术,其转换效率比热机高并且污染小。出于对成本和运行环境的考虑,某些情况下的固氧燃料电池需要相对低的运行温度。在不懈的研究工作下,某些电池的运行温度已经可以达到600℃以下,而且通过改进加工工艺和研究新的电解质材料可以进一步降低运行温度,从而达到400℃~500℃的更低温。未来几年内,低温固氧燃料电池及其材料仍会备受瞩目,并且其商业化的趋势会更显著。

除了能量转换,研究低廉环保的能量储存装置也是绿色能源的一大重点。锂离子电池是一大成功,然而为了突破现有性能的瓶颈,人们开始关注纳米材料。纳米材料具有非同寻常的性质,它在某些情况下被证明可以提高电池性能,而且扩展了可用材料的范围。然而人们对纳米反应动力学机理的了解还是很少,这个领域仍然有很多工作要做。为了实现更大的发展,我们需要发展新的材料和反应理论。

从长远来看,解决能源危机的最好方案之一是使用太阳能。对于薄膜太阳能电池,其中的CIGS和碲化镉电池都已经达到了很好的转化效率,然而相关元素低产量仍然限制了大规模商业化。有关新型薄膜光伏电池的研究也在进行中。尽管薄膜太阳能电池可能在市场配额上可能无法超过晶体硅电池,但是在特殊环境下薄膜太阳能电池有着无与伦比的优势。

出于对水资源稀缺的考虑,节能高效的混合污水处理技术近年来得到了广泛关注。由于成本和能源问题,未来的混合系统趋势将是从废水中提取生物能或者通过盐梯发电,因此我们需要在微生物燃料电池与RED研究方面付出更大努力。

纳米技术的案例 篇四

(一)根据气味特征进行人身的同一认定气味是人身上挥发的一种味道,因为人的体质和饮食习惯的不同,每个人身上散发出的气味是不同的,利用人体的气味是人身同一认定的主要方式之一。

(二)根据手印和指纹进行人身的同一认定手印和指纹进行人身的同一认定已经广泛的运用在刑事案件侦查中,而且在科技发达的今天,通过指纹的人身同一认定已经相当成熟。在大部分刑事案件中,犯罪嫌疑人在实施犯罪行为时,很难在犯罪地点不留下任何线索,所以在大部分犯罪现场经常会有犯罪人遗留下来的手印和指纹,这就要侦查人员在现场勘查时进行仔细地勘查。世界没有两片相同的叶子,同样,世界上也没有两只相同的手,每个人的手都是不一样的。首先,每个人的手的外形都是不一样的,有的人的手上有缺陷,有的人的手粗壮,有的人的手很纤细等等,通过对手的外形判断,能够进行人身认定。其次,每个人的掌纹和指纹也是不一样的,通过对掌纹和指纹的提取进行鉴定,能够对人进行统一认定。

二、昆虫学在刑事科学技术中的应用

在杀人案件侦查中,昆虫对尸体的作用是判断死亡时间的重要标准之一。在人死亡之后,尸体会发生一系列的变化,首先是肌肉松弛、出现尸斑等一系列反应之后,尸体会出现各种各样的昆虫。尸体上常见的昆虫有5目67科之多,尸体上的昆虫不仅仅是蚕食尸体,而且还能带入更多微生物进入尸体内,这在有很大创口的尸体上表现的尤为严重。蝇类是尸体上最为常见的昆虫,通过对蝇类在尸体上的繁殖程度可以判断人的死亡时间。比如,在常温下,卵期的发育时间是1-2天,蝇类幼虫可分为三个成长期,一般要6-10天。当然,不同种类的苍蝇的发育情况也不一样,不能一概而论。而且在判断尸体死亡时间,要根据周围的环境、温度、湿度等情况判断,不然的话,盲目判断就会存在偏差,给侦查案件来带困恼。对于一些死亡时间很长才发现的尸体,用昆虫来判断死亡时间更显得重要。因为尸体在死亡超过3天,法医很难通过普通的病理学知识来判断准确的死亡时间。而通过昆虫的繁殖等情况却可以判断超过一个月,甚至几个月的尸体的死亡时间。所以,昆虫学的发展给刑事案件侦查提供了更加科学可靠的依据。

三、分析技术在刑事科学技术中的应用

物证是证据学里面的最重要的证据之一,在中国封建社会就讲究在人证物证俱全的情况下才能定罪。而现代化学、物理学、仪器分析技术的出现,更是广泛引用在物证的检验鉴定上。

(一)在司法化学里面,运用薄层分析,紫外光谱等分析仪器,可以检验各种成为的化学物质,为提取有机物质提供了方便。

(二)物理和化学在刑事技术上也广泛应用,例如提取指纹的方法——硝酸银法,就是利用硝酸银与潜伏在指纹中的氨化钠发生反应,从而让指纹显现的更加清晰。

(三)仪器分析法对科学技术的要求很高,现在很多勘查车上都配备了很多分析仪器,这在一定程度上提高了工作效率,而且充分体现了现代科学技术运用到刑事案件侦查中。

四、高新科学技术在刑事技术中的应用

(一)DNA指纹技术对人身的同一认定自上世纪末发现可以检验DNA以来,DNA检验指纹的技术不仅已经广泛的应用在刑事案件侦查,而且范围不断扩大,现在DNA检验技术已经具有了很大的权威性。DNA检验的范围非常广泛,比如通过DNA我们可以检验人体的唾液、头发、精斑、尿液等,然后通过检验的结果进行人身的同一认定。不仅如此,DNA检验还具有非常大的可靠性,其检验的出错率非常低,基本上可以忽略不计。现在DNA已经广泛的应用在侦查案件中了,这对侦查犯罪案件的起到了不可估量的作用,而且DNA检测的出现,还对犯罪分子起到了威慑作用。因为在案件中,犯罪现场都留有犯罪分子的DNA,而案件中累犯很多,很多犯都是多次作案,这在减少犯罪起到了很大的威慑作用。

(二)自动化技术在刑事技术中的应用随着近年来我国的经济迅速发展,未来产业自动化已经不仅仅是节约劳动资源,降低成本这样的简单了。“科技创安”是我国建设新型警察队伍的重要要求,在最大限度预防犯罪活动的情况下,警力资源也越来越紧张,警察队伍的压力也越来越大,利用先进的自动化科学技术来实现社会的和谐稳定已经成为了当前的不二之选。

(三)纳米技术在刑事科学技术中的应用纳米是一种长度单位,纳米技术在我们的科技领域起到了指导作用,曾经有人大胆预言,未来很多高端的科学技术都要需要依靠纳米技术来革新和发展,具有很广阔的发展前景。纳米技术的发展给科学发展带来很多便利,纳米技术的发展方向是把各种仪器设备小型化,在欧美很多发达国家已经开始让纳米技术为科学技术服务,比如用纳米技术生产抗菌、抗水等仪器。然后又通过纳米技术制造出小型仪器,把这种仪器设备利用在证据的检验上,不仅使得在侦查案件中携带方便,而且有很大的灵敏性,便于侦查人员的操作,从而减少了人力物力,提高了侦查效率。

五、结语

纳米技术的案例 篇五

1资料与方法

1.1一般资料选取2013年12月~2014年11月我院收治的70例行腹腔镜结直肠癌根治术的病例纳入研究,病例的选取标准为:(1)术前结直肠镜检查及病理活检示结、直肠癌,且CT、胸片等影像学检查排除远处转移;(2)单发肿瘤;(3)术前无放疗或化疗病史;(4)既往无腹部手术史。将这些患者随机分成试验组和对照组,各35例。两组患者一般资料无统计学差异,见表1。

1.2方法

1.2.1纳米炭的注射方法试验组患者术前一天在肠镜的引导下于癌灶周缘1cm~2cm处选取4~5个点,用内镜注射针刺入黏膜并在黏膜下层潜行0.5cm后缓慢注入纳米炭混悬注射液(重庆莱美药业生产,1mL/50mg),每点0.20mL~0.25mL,见图1。

1.2.2手术方法70例手术由同一组腹腔镜胃肠手术经验丰富医师完成,遵循结直肠癌根治术原则。

1.2.3术后淋巴结检出术后由手术组的医生对标本进行解剖,采用视觉辨认与挤压触摸相结合方法寻找淋巴结,并记录淋巴结检出数量、淋巴结大小;试验组还需记录淋巴结是否黑染,黑染淋巴结如图2。标本送病理检查,常规行HE染色明确淋巴结转移情况。

1.3统计学方法用SPSSl3.0统计软件包对数据进行分析,计量资料以均数±标准差表示,比较采用t检验;计量资料以频数表示,比较采用χ2检验和Fisher确切概率法。检验水准取α=0.05。

2结果

2.1淋巴结检出情况试验组检出756枚淋巴结,平均21.6枚/例;其中黑染淋巴结544枚,黑染率为72.0%(544/756)。对照组检出434枚淋巴结,平均12.4枚/例。两组比较,差异有统计学意义(P<0.01)。试验组检出<5mm淋巴结平均12.5枚/例,多于对照组的4.5枚/例(P<0.01)。两组淋巴结检出情况见表2。

2.2转移淋巴结检出率试验组检出转移淋巴结122枚,转移率为16.1%(122/756),其中黑染的转移淋巴结108枚,转移率为19.9%(108/544)。对照组检出63枚转移淋巴结,转移率为14.5%(63/434)。两组总的淋巴结转移率比较,差异无统计学意义;但试验组中黑染淋巴结转移率19.9%高于未黑染淋巴结的7.1%和对照组的14.5%,差异均有统计学意义(P<0.05)。

2.3小于5mm转移淋巴结检出率试验组共检出小于5mm转移淋巴结27枚,占试验组转移淋巴结的22.1%,其中黑染淋巴结23枚。对照组共检出小于5mm转移淋巴结6枚,占对照组转移淋巴结的9.5%,差异有统计学意义(P<0.05)。

2.4两组手术时间、术后并发症和药物不良反应情况试验组和对照组手术时间分别(131.4±30.0)min和(127.1±28.6)min,差异无统计学意义(P>0.05)。两组共有7例发生术后并发症:试验组术后出现吻合口瘘2例、吻合口出血1例、切口感染1例;对照组出现吻合口瘘1例,切口脂肪液化1例,尿路感染1例,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。围手术期未见有纳米炭注射引发的不良反应。

3讨论

结直肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一,手术仍然是其主要的治疗方式。而淋巴结转移是影响结直肠癌患者预后的一个独立因素,5年生存率随着转移淋巴结数目的增多而呈现下降趋势。因此,尽量多的淋巴结检出有利于准确病理分期和术后辅助治疗方案的制定,从而达到最佳治疗效果,延长患者生存时间。纳米炭混悬注射液是一种较为理想的淋巴示踪剂,有较高的淋巴趋向性,其直径为150nm,而毛细血管内皮间隙为30nm~50nm,毛细淋巴管内皮间隙为500nm左右,且基膜发育不全,所以肿瘤周围局部注射后纳米炭不进入血管而迅速进入毛细淋巴管,并滞留、集聚于淋巴组织中,使淋巴结染成黑色,达到示踪效果。本研究试验组淋巴结黑染率为72%,黑染淋巴结在术野中清晰可见,不影响手术操作,没有增加手术并发症,说明肿瘤周围黏膜下层注射纳米炭能有效实现结直肠癌淋巴结示踪,其应用是安全可行的。

本研究结果显示:试验组平均每例患者检出的淋巴结数目多于对照组,主要体现为微小淋巴结(<5mm)检出数目明显多于对照组;试验组检出大于或等于12枚淋巴结的病例数也显著多于对照组,原因为试验组中染色淋巴结在结直肠系膜中呈现为黑点状,提高了淋巴结与周围组织的对比度,使肉眼更容易识别,从而让医生更多、更快地检出标本中淋巴结,特别是小淋巴结的检出。另外,试验组中黑染淋巴结转移率比未黑染及对照组淋巴结转移率高,提示淋巴结黑染与转移可能存在有一定关联性,纳米炭淋巴示踪的应用可提高转移性淋巴结的检出。

纳米技术的案例 篇六

20世纪末至本世纪初,纳米技术的发展给传统艺术带来了巨大冲击。其中,一个重要的特征就是艺术作品的小型化与微型化。这一特征在微纳米人物艺术创作方面尤为突出。以人物雕塑为例,陕西乾陵武则天无字碑前的参拜石像,高度和普通人相当;清朝张潮的《核舟记》中记载的桃核小船长不盈寸;英国当代微雕大师威拉德借助显微镜,在大头针上仿照法国艺术大师罗丹的著名雕塑“思想者”,成功雕刻出人物身高约1毫米的微缩版“思想者”;2007年,两位意大利纳米艺术家采用“光刻”技术制作了硅自由女神像雕塑,这位自由女神像的身高仅为0.5毫米;比上述自由女神像还小的“纳米”雕塑(图1)来自美国伯明翰大学纳米研究实验室,这是一个真正意义上的“纳米人”(1纳米=10-9米=10-6毫米=10-3微米),身高只有0.0004毫米,即400纳米左右,和病毒的尺寸相当;但伯明翰大学的“纳米人”还不是最小的,目前世界上最小的雕像来自美国IBM公司的科学家(图2)。它是一个“分子人”,塑像共由28个一氧化碳分子组成。两相比较,陕西乾陵的参拜石像高度足足为“分子人”身高的3000万倍。

对于一般人来说,微纳观世界是极其细微的。但在显微镜下,微纳观世界却为纳米艺术家提供了极大的艺术创作舞台。借助显微镜和先进的微纳技术,一些科学艺术家已经可以在微观世界里进行创作,充分彰显了微纳科技与艺术的高度结合。

微纳米人物艺术的种类

微纳米人物艺术是近些年来才出现的一种微型艺术形式。基于不同的视角,微纳米人物艺术有不同的分类。从表现形式来讲,微纳米人物作品可分为人物塑像、人物绘画、人物雕刻等。图3是当代华人微雕艺术家金银华的作品――“一根头发丝上彩绘的40位美国总统”;图4显示的则是德国卡尔蔡司纳米技术公司的科学家采用所谓的“聚焦离子束”刻蚀工艺,在硅表面雕刻的具有立体感的美国前总统林肯像。

从制作工艺上来看,微纳米人物艺术作品可分为基于传统手工的作品和基于微纳技术的作品。基于传统手工的作品如图3所示,其创作过程和我们在正常环境中进行创作的过程相似,靠手工完成,只是在创作或欣赏过程中需要借助于高倍显微镜,同时,对雕刻及绘画的工具也有很高要求。基于微纳技术的作品如图4所示,还有图5所示的日本学者千秋南和松井真二采用聚焦离子束-化学气相沉积技术(FIB-CVD)在半导体表面上构造的“做瑜伽的纳米小人”。基于微纳技术的作品创作通常需要使用能够产生高能量聚焦离子束或光束的设备,有时甚至还要求苛刻的实验环境。

从微纳米人物艺术的创作机理来看,又可分为基于物理方法和基于化学方法的作品。一般来说,物理法仅涉及材料的舍弃、搬移或水彩的黏附。化学方法则往往要涉及到材料表面成分的变化或新物质的产生。

从作品的尺度来讲,微纳米人物艺术作品可分为百微米量级、微纳米量级以及纳米级三大类。一般来说,传统手工创作的人物微雕或微画大都属于百微米量级的,图3“发丝上的美国总统”,其特征尺寸都在几百微米附近。基于微纳技术的雕刻或塑像,则大多属于微纳米量级,如图5所示,这些做瑜伽的小人,仅高2微米左右,但小人的胳膊及腿的粗细为数百个纳米。百微米量级的作品在高倍光学显微镜下可以看得很清楚;但要欣赏微纳米量级的作品,通常需要分辨率更高的电子显微镜。值得一提的是,近年来,有机化学中人形分子的发现将人物艺术带入了分子尺度。一个高几十余纳米的分子就是一个人物形象,还真是神奇。

微纳米人物艺术的创作技术

传统的手工创作工艺

上面讲到的金银华,是当代微纳米艺术的杰出代表。他的作品通常要借助光学显微镜来完成。以图3为例,为了在发丝表面完成作品,金银华专门用老鼠的胡须和鸡毛杆制作了“鼠须笔”,同时又将普通国画的颜料精研磨成极其细微的微型画颜料;接着,在数百倍的光学显微镜下在发丝表面涂抹,并绘制出一个个鲜活的美国总统形象。可见,传统的手工微雕和微画创作,不仅要求艺术家具有娴熟的技艺,同时也在考验艺术家的耐心和毅力。

离子束(FIB)刻蚀技术

FIB刻蚀技术采用电磁场加速和聚焦带电离子,进而对硅等材质的表面进行刻蚀,如图4所示。FIB刻蚀原理与目前市场上流行的光刻技术相似,但由于离子的德布罗意(物质波)波长很短,因而刻蚀精度更高。遗憾的是,FIB刻蚀技术效率低下,很难在实际中得到应用,但这并不妨碍艺术家用它来开展纳米雕刻艺术创作。如图5所示,“做瑜伽的纳米小人”在2004年国际电子束/离子束/光束技术与纳米加工微观大赛中荣获了一等奖。作品中,每个小人身高2微米左右,立体程度很高,各个小人姿态的相似性极高。

离子束-化学气相沉积技术

离子束-化学气相沉积(FIB-CVD)技术最早是由日本学者松井真二提出的。该技术需要将一根头发置于芳烃的实验环境中,并采用3万电子伏特的聚焦镓离子束在材料表面进行化学气相诱导沉积。目前,利用该项技术,科学家们已经制作了多个三维的纳米结构(雕塑)。图5就是这项技术的代表作。

双光束聚合技术

近年来,一种被称作“双光束聚合”的技术已经发展到三维纳米构型加工领域,并被用于材料表面塑像的构建。这里,最为典型的当数韩国研究人员的雕刻作品――“思想者”,见图6。该塑像高度仅为4个红血球大小,即只有五万分之一米高。然而,这个即便只能用显微镜才能看清楚的思想者,其肌肉、甚至脚趾仍清晰可见。

在作品的制造过程中,科研人员使用两股激光射线照射浸在合成树脂溶液中的材料表面,溶液中只有被两股激光射线交叉照射到的那部分树脂才会凝固,形成雕塑件的“部件”,这样的部件精度为120纳米。

DNA折叠术

2006年,美国加州工学院纳米科学家罗斯曼博士创造出了世界上最小的人脸(图7):DNA纳米笑脸,同时这也是世界上最“有分量”的笑脸图案。该图案由若干条平行的DNA链折叠组成,相邻的DNA之间在端部串接。DNA链是生命的遗传物质,链的粗细为几个纳米,整个笑脸的直径只有几十个纳米。

该笑脸制作所采用的工艺为“DNA折纸术”,有关研究发表于2006年英国《自然》杂志。为此,罗斯曼博士也被尊称为“DNA笑脸之父”。

纳米粒子打印技术

图8所示的“人脸形纳米太阳徽章”为IBM公司苏伊士实验室的托比亚斯博士所绘制。该徽章采用了一种被称作“纳米粒子打印技术”的手法绘制而成,即通过使用与喷墨打印机类似的原理,让纳米颗粒在材料表面有序堆积。整个图形由大约两万个60纳米的金纳米颗粒拼成。太阳的形象采用拟人手法,整个徽章的直径为几十微米,人的眼睛、鼻子及嘴巴均为十几微米,纵向厚度为几百纳米。

微接触印刷技术

先通过光学或电子束光刻得到进行微接触印刷所要求的压模。压模常用材料为PDMS(聚二甲基硅氧烷)。接着,将PDMS压模浸入含有硫醇的墨溶液中。然后将浸过墨的压模压到镀金的衬底上。最后,采用湿法刻蚀(一种在溶液中进行的刻蚀方法),或通过金膜上的单层硫醇分子来自动链接某些有机分子,并在衬底上得到所需的纳米图案。

2008年,奥运会在北京隆重召开。此时,美国西北大学的纳米科学家为奥运会送来了一份大礼,那就是1.5万枚奥运会会徽。不要觉得这没什么了不起的,要知道,这1.5万枚奥运会会徽个个尺寸都仅有几十微米左右,所有会徽被印在一块金箔表面,只占了1平方厘米的空间,而印制这些会徽所采用的技术就是“微接触印刷”。

这种会徽如此之小,以至于一粒大米上就能放2500个会徽。会徽中的字母和数字――“Beijing 2008”是由大约两万个直径为90纳米的点组成的;写意的人形以及奥林匹克五环由大约4000个直径为600纳米的点构成。

STM分子搬动技术

扫描探针显微镜(STM)是20世纪80年代由IBM两位科学家发明的一种仪器。STM也被称作是纳米科学家的“手”和“眼”。通过扫描探针显微镜,科学家利用该仪器的探针,不仅可以观察原子、分子,还可以搬动一个个原子、分子,亲手绘制出想要的原子或分子图案。如图2“一氧化碳分子人”,它是科学家通过扫描探针显微镜操纵一氧化碳分子在金表面上拼成的小人,28个分子组成的“人”,这下你知道什么是真正的“小人”了吧!

纳米技术的案例 篇七

关键词:EPC项目;风险评估;风险防范

中图分类号:F426 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)24-0163-02

1 项目概况

纳米比亚埃龙戈燃煤电站(ERONGO COAL-FIRED POWER STATION)EPC项目是由纳米比亚共和国国家电力公司投资建设,拟建4×150MW燃煤机组。该项目位于纳米比亚埃龙戈区(Erongo)的西部阿伦迪斯(Arandis)行政区。

2 项目外部风险分析

2.1 政治和社会风险

纳米比亚的政局较稳定,与中国的关系较好,虽然有不同的、社会习俗,给施工会带来一定的影响,但总的政治风险最近3年内估计较小。

2.2 经济和市场风险

(1)宏观经济政策和产业政策的影响。纳米比亚目前缺电严重,该项目符合该国宏观经济政策和产业政策,项目被取消或中途终止的可能性较小。(2)通货膨胀的影响。纳米比亚目前国内的通货膨胀较小,项目在当地的成本急剧增加的可能性不大,但我国目前国内通货膨胀较大。项目设备和大部分材料在国内采购,国内的通货膨胀引起的风险较大。同时考虑到纳米比亚工业基础较薄,建筑材料在其邻国采购的可能性很大,也存在一定的通货膨胀引起的风险。(3)汇率变动的影响。由于该项目以当地货币和美元两种货币支付,汇率的波动将给项目带来较大风险,将严重影响项目的利润。(4)由于该项目实施过程达3年,存在资金短缺的风险。特别是在项目启动阶段和政府延期支付工程款时,资金短缺的风险较大。

2.3 政策和法律风险

对于一些第一次做EPC项目的公司来说,对纳米比亚的法律、财政、外汇、税收、环保、劳工、各项强制性标准、资源政策将会给项目的实施带来风险。

2.4 自然条件风险

虽然该项目地处非洲,时有流行性疾病发生,但当地气候条件较好,所以自然因素引起的风险不大。

3 项目内部风险分析

3.1 技术风险

技术风险包括设计技术风险、施工技术风险和技术标准风险三个方面:(1)设计技术风险对整个电站项目尤为重要,关系到整个项目的进度和成本。由于该项目的设计是国内分包,设计进度的不确定性和设计深度、设计缺陷对整个工程的进度和造价影响非常大。(2)施工技术风险主要来源于设计方案确定后,由于业主的特殊需要、设计方案不科学或者地勘的不准确、地质条件的变化,导致施工方案在技术上或经济上不可行或者发生大的变更。同时,在施工过程中采用的新工艺、新技术,也可能会带来一定的风险。(3)技术标准风险主要存在于机组启动、验收、性能考核等环节。

3.2 物资、设备供应风险

(1)物资材料、设备供应滞后,造成延误工期形成的索赔风险较大。(2)材料、设备质量不合格或者性能考核不过关造成索赔风险。(3)国内采购的价格变化、国内通货膨胀引起的成本显著增加的风险较大。(4)部分建筑材料(沙石、水泥等地材或者钢筋)在当地采购或者第三国采购的成本不受控。(5)运输成本和出关、清关成本的变动以及运输的安全性引起的风险,特别是大件陆路运输和转运环节、散件小件在海运和清关环节有损坏、遗失的

可能。

3.3 施工风险

主要包括质量风险、安全风险、进度风险、成本风险:(1)质量风险。主要是施工的效果达不到设计要求,设备的制造质量没有达到性能考核的要求,导致工程不能通过验收或者造成工程推迟的风险。(2)安全风险。主要是现场安全管理、文明施工管理没有到位,给员工自身安全、设备安全、财产等带来的风险。海外EPC项目的安全风险化解成本一般都较高。(3)进度风险。工期的不合理安排、不可抗力的天气原因、业主要求的频繁更换等导致。(4)成本风险。主要成本风险来自于材料及设备采购费、运输费、施工费等。

3.4 管理风险

主要包括组织协调、人力资源和合同管理三个方面的风险:(1)组织协调风险。主要包括与业主方的协调,与当地政府部门(外交、使领馆、财政、税务、海关、警察、交通、劳动部门等)的关系处理,与国内相关部门(海关、港口、运输部门等)的关系处理,和设计单位、设备厂家、材料供应商的协调风险。(2)人力资源风险。主要来源于国内劳动力调动和签证以及当地劳工、帮办的分包问题。(3)合同管理风险。主要是范围界限的划分,价款支付方式、银行保函、税收与保险条款、法律适用条款和争议解决条款等带来的风险因素,特别是工程尾款的收回存在不可控的风险。

根据项目风险分析和预评估提出的较大风险因素,做出风险防范措施。

4 项目外部风险的防范措施

4.1 政治和社会风险的防范

根据现场考察大纲,做好投标前的实地考察。

4.2 经济和市场风险的防范

(1)做好市场调研,按照考察大纲要求详细了解纳米比亚的经济政策、物价指数,在报价时合理考虑各种相关因素。(2)合理确定币种支付比例(当地货币与美元的比例),尽可能选择有利的货币结算方式。争取合理补偿,把汇率变动的负面影响降到最低。(3)根据项目整体进度计划,合理安排材料设备供货时间,并制定科学合理的资金使用计划,防范资金风险。

4.3 政策和法律风险的防范

做好市场调研和实地考察,详尽了解纳米比亚的相关法律以及税收、劳工政策。依托业主方处理与当地的一些争议问题。

4.4 自然条件风险的防范

(1)通过购买商业保险,规避或转嫁项目所面临的自然条件风险。(2)制定合理的施工方案,最大可能地减少气候带来的不利影响。(3)完善项目的医疗保障机制,做好与当地医疗机构的定点联系服务,包括应急事项的紧急处理、流行疾病的防控等。

5 项目内部风险的防范措施

5.1 技术风险的防范

(1)设计技术风险的防范措施。在投标前做好项目设计方案和重大设备选型、大宗材料的选定,在保证质量和性能指标的前提下,优化设计,降低工程造价。(2)施工技术风险的防范措施。重视合同要求和当地的施工资源(包括人力资源、机具配置等),优化施工方案。(3)技术标准风险的防范措施。在施工图初步设计阶段,尽可能地消除合同技术条款的不合理性,完全响应招标文件和合同条款。

5.2 物资、设备供应风险的防范

(1)在投标前做好主要设备和材料的选型和询价工作,并对分供方进行评价对比。在采购合同中,尽可能考虑资金的周转,以减少建设成本。在合同执行过程中,协调处理好物资、设备到货时间,并聘请当地服务机构协助完成货物清关工作。(2)加强设备外包装的管理,包括设备的有效标识、设备配件缺件、不配套问题的解决,做好备件的管理和移交工作。(3)重点做好在纳米比亚本地及邻国采购的市场调研工作,做好建筑材料本土化或者最近供应化,在项目投标报价时充分考虑地材价格和国内的

差异。

5.3 施工风险的防范

做好施工质量管控、安全管控、进度管控、成本

管控。

5.4 管理风险的防范

(1)组织协调风险的防范。在设计咨询、行政审批、物资清关、公共关系等涉及当地环境因素的重点环节充分利用当地中介服务资源及当地承包商的优势,将具备当地分包条件的项目内容尽可能分包给当地承包商承担。(2)人力资源风险的防范。尽量减少从国内大规模引入低层次劳务工人。主动规避劳工签证审批风险,采取一次性审批劳动用工签证指标、分批次办理劳动用工签证的做法。(3)合同管理风险的防范。按国际惯例解决项目争议问题,引入工程担保和工程保险,以最大限度地转移合同

纳米技术的案例 篇八

1.1纳米材料的鉴别和表征

目前,由于不断有研究工作揭示出与纳米材料相关的风险。企业为规避监管,可能不会宣称其产品使用了纳米材料或者在产品的生产过程中应用了纳米技术。因为国家食品药品监督管理总局早在2006年就将纳米产品从Ⅱ类升级为Ⅲ类,并对其安全性和有效性进行审慎的考察。因此,企业并不以纳米技术作为其产品的主要宣传点,在这类情况中,由于纳米物质具有某些优异性能,或者在生产工艺中需要采用纳米技术,从而可能产生一批没有贴纳米标签的,实质上的纳米产品。对于此类产品,在技术审评工作中,首先要求审评人员具备一定的专业知识,能够从企业递交的注册资料中准确判断产品中是否有纳米物质成分,或者在生产中采用了纳米技术。为了准确鉴别医疗器械中是否使用了纳米材料,证明等同性非常重要。化学成分的相似性并不足以证明纳米材料的等同性,因为纳米材料是否呈现出特定性质可能取决于纳米材料的化学成分和形状,和(或)纳米材料的来源(供货方)。当判定了产品确实是纳米产品之后,对于其安全性和有效性的把握,需要具备必要的纳米表征手段知识。对含有纳米材料的医疗器械的生物学效应的试验和评价要求对纳米材料进行全面表征。因为纳米材料的毒性,不仅取决于其化学成分,也与其粒度(粒度分布)、长径比、形状、表面形貌、表面电势、表面化学、亲水(疏水性)、团聚(聚集)态等因素密切相关。因此,对于某些产品,可能需要根据扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、电感耦合等离子质谱等表征手段所获得的图像和数据来判断其安全性和有效性。应该根据纳米材料的类型和形式,以及器械的预期用途来选取表征方法。对特定物理化学参数的表征通常可采取多种方法。单一的表征方法可能无法提供对于参数的准确评估(例如:粒度分布、表面成分)。在该类情况下,如果可行,可能需要采取补充方法来对需要表征的性质进行充分评估,即采用两种独立的表征方法。需要特别注意的是,用不同的方法获取的有关特定性质的结果不能直接进行对比。例如,正如指导性文件所指出的,对于粒径测定,应至少采用两种显微镜技术(例如:透射电镜和激光扫描共聚焦显微镜)。为了对使用纳米技术的医疗器械进行可靠的表征,需要毒理学、物理学、化学、工程学和其他专业领域的专家之间的跨专业合作。

1.2纳米材料剂量

用于毒理学研究的剂量水平通常是以质量浓度为基础。然而,纳米材料的多个属性可能会影响其毒理性质。普遍认为,除了质量浓度以外,还应使用包括表面积和数量浓度在内的其他参数来充分表征纳米材料剂量。在确定用于纳米材料体外研究的毒理学相关的剂量时,应该考虑可分沉淀物的可能性。小纳米颗粒(例如:水动力学直径<40nm)与培养细胞层之间的接触主要取决于扩散和对流力。由于沉降力的额外影响,在细胞培养基中形成的稍大的纳米材料和纳米材料聚集体的沉淀速度更快。这些因素,以及与蛋白质和培养基其他成分的相互作用,可能会影响直接接触培养细胞的颗粒的数量。应该根据具体情况评价可分沉淀物出现的可能性。若有必要,应开展对于体外细胞剂量的分析性或计算性评估。目前,对介质中的剂量(分散/溶液浓度)或实际的纳米颗粒细胞摄入/接触量是否应该被用于剂量本身的表达还存在争议。

1.3纳米材料参照样品

试验结果的可靠性在一定程度上取决于是否可获得适合的参照样品。参照样品指拥有一项或多项特性参数、具有足够可重复性的已经确认的材料。可利用该材料或物质对仪器进行校准,评估测量方法或为材料赋值。纳米尺度参照样品的最初研发重点在于将其用于校准试验仪器,而不是作为生物响应基准进行参照样品研发。开发一种广泛接受的参照样品,包括在适合不同的试验系统的阳性对照与阴性对照纳米颗粒方面达成共识,已经成为纳米材料风险评估的一个关键性要求。虽然参照样品对于评估医疗器械中应用的纳米材料至关重要,但是因为存在实际困难,研发进度还是很慢。认识到纳米材料代表性样本的可用性对于纳米物质安全试验的可重复性和可靠性至关重要。ISO/TC229nm技术委员会已提出使用“代表性试验材料”,并且正对其进行讨论。代表性试验材料的拟议定义为“来自同一批的物质,在其一个或多个特定性质方面具有同质性和稳定性,被认为适合于开发用于针对除已表现出的同质性和稳定性以外的性质的试验方法”。目前这种方法已被应用于OECD人造纳米材料工作组的纳米材料安全性试验合作项目,该项目使用欧洲委员会联合研究中心代表性纳米材料库中的代表性纳米材料来进行。

1.4纳米材料样品制备

纳米材料体积小,并且其物理化学特性可能发生改变,这使得与宏观(非纳米尺度)颗粒或化学物质的试验相比,纳米材料的样品制备会遇到重大的挑战。带来挑战的因素包括能加强纳米材料反应性的表面性质;聚集或团聚颗粒的形成;纳米颗粒在通过水合作用,部分溶解或其他过程的分散中发生的转变;以及低浓度水平污染物对纳米材料的物理化学性质和毒理性质的强烈潜在影响。如同其他类型的试验样品,纳米物体有可能吸附到容器表面。因此,确认标称浓度非常重要。对于研发针对含有纳米材料的医疗器械的可靠的样品制备方案来说,必须认识到这些问题。相比于使用常规材料的医疗器械,解决这些问题也许需要极大提高直接针对样品制备的研发力度,并制定处理策略。由于其独特的表面性质,纳米材料对用于样品制备的技术表现出极强的敏感性。颗粒之间以及颗粒与周围环境之间的相互作用会影响颗粒的分散。分散的纳米材料不一定呈现单分散颗粒的形式。呈聚集形式的单分散颗粒(由强结合或强融合的颗粒组成的颗粒)和呈团聚形式的非单分散颗粒(弱结合颗粒,聚集体,或两者的混合体)可以出现在以液体、粉末和气溶胶形式出现的纳米材料中,除非通过表面电荷或立体效应进行稳定化处理。因此,样品中纳米材料的分散状态和粒度分布可能随时间变化。这一属性对于制备浸提液和(或)储存溶液和剂量分散溶液有着非常重要的意义,pH值、离子强度或分子成分的轻微调整就可能显著改变颗粒分散度。基于该原因,受试品的稳定性对于在生物评价中获取具有代表性的和可重复性的结果来说显得尤为重要。纳米材料的样品制备可能包含对于制造商生产的或供应商提供的材料的表征,以及制备用于动物试验或体外实验的储存溶液和剂量溶液。制备细节可能根据给药途径和递送方法的不同而有所差别。

1.5纳米材料对于生物相容性研究试验的影响

将纳米材料用于试验系统时,必须认识到需要测定的一些性质可能会受到周围环境的影响,并且在很大程度上依赖于周围环境(例如:组织培养基、血液/血清、蛋白质存在)。与环境的相互作用可能导致纳米材料本身发生暂时性改变,如通过获得/脱落蛋白涂层,形成纳米颗粒团聚/聚集,或纳米材料其它方面的变化。由于这样的变化可能会影响纳米材料的特性,因此会影响纳米材料的毒性特征。因此,纳米材料应完全根据制造出来的形态/组成,以及最终用户所接收的形式(如果该形式包含自由纳米材料)进行表征。最后,还应该对最终产品中的纳米材料进行评价。对于生物安全性评价,需要将纳米材料分散在适当的介质中进行评价。这些介质与纳米材料之间的相互作用可严重影响到纳米材料在试验系统中的表现。应该在试验过程和试验结果评价过程中考虑该因素。纳米物体在生物环境中很容易将蛋白质迅速吸附在其表面,形成所谓的蛋白质“冕晕”。据报道,冕晕是由两层结构组成,内层是由强结合的蛋白质组成,而外层是由快速交换的分子组成。蛋白质冕晕并不是静态的,可能根据纳米材料所处环境的不同而发生改变。作为有机体内的异物,纳米材料的归宿为从被吸收、分布、代谢到排泄/消除。众所周知,纳米材料表现出与其对应的常规材料不同的物理化学特性(力学、化学、磁学、光学或电学特性),因此,可以合理的期望纳米尺度材料会影响生物学行为,并且生物学行为会引发在细胞、亚细胞和生物分子层面(例如:基因和蛋白质)包括细胞摄取的各种不同反应。因此,与由常规材料引发的毒理学反应所不同的各种毒理学反应可能在接触到纳米材料后才会显现。应该注意的是,不仅蛋白质会以冕晕形式参与这个过程,而且脂质也会参与这个过程。因此,毒物动力学研究应被视作针对含有纳米材料的医疗器械开展的毒理学风险评估的一个部分。当接触到生物环境的时候,纳米材料会与蛋白质发生相互作用,这种相互作用的定量和定性水平取决于生理环境的性质(例如,血液、血浆、细胞质等)和纳米材料的特性。同样,当接触到试验介质的时候,纳米材料也会与周围环境发生相互作用并且/或者也会对环境产生干扰,这取决于其本身的性质和所接触的条件;跟相应的常规材料相比,它们可能会有不同的表现。因此,对于任何被设计用来对医疗器械进行生物学评价的试验方法,对其进行专门的验证是十分有必要的。试验方法的选择将取决于纳米材料的特性。在纳米材料的毒性试验中,有几个已知的风险因素应该避免。对纳米材料的毒性和最终结局了解的还不多,所以一些未知的隐患还会在将来逐渐显露出来。由于纳米材料的毒性试验存在许多不确定性,所以公开透明变得至关重要。潜在的生物相互作用不是直接取决于分子的浓度或数量,而是取决于纳米颗粒本身。在纳米毒理学中,剂量反应关系的单位可能不是传统意义的质量单位,而可能是以纳米颗粒的数量或者他们的总表面积来表示剂量。除了表征以外,还应该以文件的形式记录下实验条件的详细情况。

2纳米材料标准化工作

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