纳米作用范文

纳米作用范文（精选10篇）

纳米作用 第1篇

对病人来说, 就一口水吞下一粒药片或许是最方便的服药方式, 但不一定是最适宜的方式。有些药物通过体内的代谢被分解, 而其他一些药物, 比如抗癌药, 当被直接输送到病变组织所在的位置时疗效更好。这种给药方式既能提高治疗效果, 对减少副作用也可能有帮助。

新加坡科技研究局生物工程与纳米科技研究院研究中心和美国斯坦福大学的研究人员共同合作, 已经研制出了可装载抗癌药紫杉醇的生物可降解水溶性共聚物, 可将药物直接注入肿瘤组织中。 当温度达到体温时, 聚合物所装载的抗癌药将会被释放出来。这一用药机制相比单一的药物治疗对癌细胞的杀伤力更强。 这一机制通过构成共聚物的不同单体块, 在亲水 (俗称“喜水”) 和疏水 (俗称“厌水”) 特性上达到纳米级的精确平衡, 从而发挥作用。

科研人员通过纳米工程方法还研制出了分子量分布狭窄的共聚物, 分子量分布狭窄是使整个样本的特性保持一致的重要因素。

纳米作用 第2篇

邻甲苯胺在银纳米棒生长中作用的探讨

探讨了邻甲苯胺在制备银纳米棒中的作用.在邻甲苯胺存在下利用乙醇还原硝酸银制备了银纳米棒.产物经过XRD、TEM表征.对比实验表明不加邻甲苯胺或当邻甲苯胺形成配合物 (2-(2-甲基苯基)氨基-4-(2-甲基苯基)亚氨基-2-戊烯)后,在类似条件下得到银纳米粒子.

作 者：周剑平朱鹏 吴为亚 马有红 张武 ZHOU Jian-ping ZHU Peng WU Wei-ya MA You-hong ZHANG Wu  作者单位：安徽师范大学,化学与材料科学学院,安徽省功能性分子固体重点实验室,安徽,芜湖,241000 刊 名：安徽师范大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ANHUI NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE） 年，卷(期)： 30(4) 分类号：O614.81 关键词：银纳米棒   邻甲苯胺   软模板   溶剂热  

碳纳米管——纳米时代的弄潮儿 第3篇

关键词：碳纳米管；性质；用途

文章编号：1005－6629(2009)03－0052－03中图分类号：O635.1文献标识码：E

碳纳米管是由一层或多层石墨按照一定方式卷曲而成的具有管状结构的纳米材料。自从1991年日本科学家Sumio Iijima发现碳纳米管以来，碳纳米管以其优异的热学、力学以及光电特性受到了化学、物理、生物、医学、材料等多个领域研究者的广关注[1]。其中单壁碳纳米管的发现和应用曾被国际权威杂志《Science》评为1997年度十大科学发现之一。碳纳米管给物理学家提供了研究毛细现象机理最细的毛细管，给化学家提供了进行纳米化学反应最细的试管。诺贝尔化学奖得主Smalley教授认为，基于碳纳米管的新技术，将有可能解决人类目前所面临的能源危机、水资源缺乏以及太空旅游等问题。本文就碳纳米管的基本性质、用途及生物安全性等方面做一简要介绍。

1 碳纳米管的分类及性质

按照石墨层数分类，碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管；按手性可分为非手性管和手性管，其中非手性管又可分为扶手椅型管和锯齿型管；按导电性能可分为导体管和半导体管；按照排列状况又可分为定性排列型和无序排列型[2]。碳纳米管具有优良的力学性能，它的拉伸强度是钢的100倍，而密度却只有钢的六分之一，其强度及韧性均远优于其他纤维材料；它还具有独特的电学性能，在一定条件下，它可作为半导体、导体乃至超导体；在电场作用下，碳纳米管还可以产生电致发光现象。

2碳纳米管的应用

2.1纳米温度计

2002年，日本物质材料研究所科学家Yihua Cao及Yoshio Bando发明了一种“碳纳米温度计”，他们在长约10μm，直径仅为75nm的碳纳米管中充入呈液态的金属镓。当温度升高时，管中的液态镓就会膨胀，通过电子显微镜就能读取温度值。当温度从50℃升高到500℃时，碳纳米管中的液体镓的体积随着温度的上升而成比例地膨胀。这种新型温度计被认定为世界上最小的温度计，并被列入了吉尼斯大全[3]。然而，这种温度计相当于把传统汞柱温度计缩小十亿倍，需要依靠透射电子显微镜来校正及读取数据，使用上很不方便。最近英国科学家Lozovik等人设计了一种机电式纳米温度计，这个组件的操作机制是利用双壁式纳米碳管在接触或被待测样品覆盖时，热振动会造成管壁位置产生纳米级的改变，进而导致碳管导电率的变化，从而测定样品温度。这项成果将有机会应用在半导体工业中，用来监控单一芯片的局部温度，也可应用在生物医学领域[4]。

2.2新型储氢材料

当前，由于能源危机和环境污染已经成为一个国际关注的重大问题，而开发氢气这种新型清洁能源，对于解决世界性能源危机，实现可持续发展具有重大的现实意义。在氢能源的利用过程中，经济有效的储存手段已成为氢能实现规模应用急需解决的关键问题之一。自从1997年美国国家可再生能源实验室Dillon AC等人在《Nature》杂志首次报道碳纳米管可储存氢气以来，碳纳米管作为储氢材料已经引起了人们广泛的研究[5]。世界各国很多研究者纷纷在这一领域开展研究工作。我国科学家也作出了一定的成绩，例如武汉理工大学木士春教授等人制备了一种储氢金属或储氢合金与碳纲米管掺杂的一种复合材料，其储氢容量可达3.5-5.5wt%[6]。美国Stanford同步加速辐射实验室研究者于2006公布了一项振奋人心的研究结果，他们发现单壁碳纳米管的储氢效率竟然可达到65%，这预示着氢能源的储存及利用在未来几年将可能取得技术上的重大突破[7]。

2.3癌细胞的克星

癌症是各类恶性肿瘤的总称，已经成为危害人类健康的第二大杀手，目前还没有完全治愈的方法。据世界卫生组织统计，2007年全世界总共有760万人死于癌症。英国Surrey大学McFadden教授研究小组将特定序列的RNA修饰到碳纳米管表面，这些功能化碳纳米管可以特异性结合到癌细胞表面，在一定小波长激光的照射下，这种RNA功能化碳纳米管就可以特异地杀死癌细胞[8]。美国德州大学的Gannon等人最近研究发现，在无线电场的作用下，碳纳米管可在48小时成功杀死兔子的肝脏肿瘤细胞，而对附近的健康细胞伤害较小[9]。这些研究预示着碳纳米管在未来可能作为新一代抗癌药物，从而取代目前使用的副作用较大的抗癌药物。

2.4纳米秤

1999年，美国佐治亚理工学院王中林率领的科研小组研制出可称单个病毒质量的“纳米秤”，被称为“世界上最小的秤”。该秤利用单根纳米碳管的弹性和电磁共振作用来称重，其精度可达10-17kg。可以称量单个病毒的质量，该成果在《Science》发表后，立即引起世界上一些主要媒体的极大关注[10]。随后，德国开姆尼兹技术大学的科学家宣布研制出世界上可称单个原子的重量的秤，打破了早些时候美国和巴西等国科学家联合研制的纳米秤创造的纪录，这一成果被评为1999年世界十大科技成果之一[11]。

2.5在其他领域中的应用

除以上用途外，碳纳米管还用于扫描探针显微镜针尖、透射电子显微镜场发射电子枪、新型生化传感器、防弹衣、高强度纤维以及超微型计算机晶体管等。研究人员还根据碳纳米管在电场下的发光特性制备出新一代液晶显示器，这种新型液晶显示器具有低功能耗、低电压、薄型化、平板化和能在恶劣条件下工作等优点，预计不久将投放市场。如果碳纳米管真正进入我们的生活，它将给我们带来翻天覆地的变化。

3碳纳米管的生物安全性

由于碳纳米管在人们的生活中具有十分广泛的应用前景，其生物安全性自然受到了研究者的高度关注。从目前的研究结果来看，科学家对碳纳米管的生物毒理效应持截然不同的两种观点。美国休斯顿宇航局太空中心小组的研究发现，当向小鼠的肺部喷洒含有碳纳米管的溶液，碳纳米管会进入小鼠肺泡，并形成肉芽瘤[12]。法国国家科研中心Dumortier等人研究了功能化壁碳纳米管对免疫细胞的影响，他们将碳纳米管静脉注射到小鼠体内，结果表明，碳纳米管没有停留在肝或脾中，而是通过肾处理后完全进入排泄物中，其在小鼠体内的半衰期大约3小时[13]。2006年6月德国科学的研究显示，碳纳米管所表现出的毒理效应与所采取的细胞活性分析方法有关，这主要是由于碳纳米管可能会与某些细胞活性试剂发生作用。这项工作可以解释为什么有些研究认为碳纳米管对人体有害，而有的认为无害。

4 前景与展望

作为纳米的时代的弄潮儿，碳纳米管以其独特的性质受到了多个领域研究者的广泛关注。我们有理由相信，在不远的将来，基于碳纳米管的多种现代化产品将会真正进入我们的生活，对社会的发展将起到极大的推动作用。让我们拭目以待这一天的早日到来吧！

参考文献：

[1]Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon, Nature [J]. 1991, 354: 56-58.

[2]韦进全，张先锋，王昆林.碳纳米管宏观体[M].清华大学出版社，北京: 1-15.

[3]Gao Y., Bando Y., Carbon nanothermometer containing gallium [J]. Nature, 2002, 415:599.

[4]Bichoutskaiaa E., popovb A. M., Lozovika Y.E., Electromechanical nanothermometer [J]. Physics Letters A, 2007, 366: 480-486.

[5]Dillon, A. C., Jones, K. M., Bekkedahl, T.A., Storage of hydrogen in single walled carbon nanotubes [J]. Nature, 1997, 386: 377-379.

[6]木士春，潘牧，袁润章，钱胜浩.储氢金属或储氢合金修饰的一维纳米碳储氢材料，专利，公开号：CN1398664.

[7]http://www.physorg.com/news 10940 html, Carbon Nanotubes Store Hydrogen in Step Toward Hydrogen Vehicles.

[8]http://www.ee.surrey.ac.uk/news?storvid=516, Bio-nanotechnology to kill cancer cells.

[9]Gannon C.J., Cherukuri P., Yakobson B. I., Cognet L., Kanzius J. S., Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a nonivasive radiofrequency field, Cance [J]. 2007, 110: 2654-2665.

[10]Poncharal P., Wang Z. L., Electrostatic Deections and Electromechanical Resonances of Carbon Nanotubes, Science [J]. 1999, 283: 1513-1516.

[11]http://www.hongen.com/edu/kxdt/kjdt/kd011301.htm, 1999年世界十大科技进展.

[12]Lam C.W.,James J.T., McCluskey R., Hunter R.L. Pulmonary toxicity of single-wall carbon nanotubes in mice 7 and 90 days after intratracheal instillation. Toxicol Sci[J].2004, 77(1):126-134.

纳米作用 第4篇

关键词：辣椒,纳米材料,活化水,浸种时间,萌发

纳米材料是晶体尺寸小于100 nm的单晶体或多晶体。水经纳米材料处理(活化)后,可改变水分子的排列方式和能态,产生许多特殊的物理、化学和生物效应,改变水与其它物质和生物体的作用行为,如增加水的溶解能力、提高水的细胞生物透性等[1]。纳米材料处理水的吸收光谱和核磁共振谱说明,水用纳米材料处理后,分子的缔合结构发生了变化;17O-NMR半峰宽和化学位移变小,表明水的分子团变小,活性提高[2]。目前,纳米材料在农业领域的保鲜[3]、肥料增效[4]、动物遗传育种[5]和饲料开发[6,7]等已经开始应用。纳米技术在作物浸种中的应用已有一些研究[8]。吴文林等用纳米涂片活化水浸种后有使辣椒种子发芽快而整齐,并使幼苗生长健壮的效果[9]。该试验是在前期研究的基础上,探讨纳米材料不同时间处理活化水及其不同浸种时间对辣椒种子萌发的影响,以期找出促进辣椒种子发芽的最优参数(活化水时间和浸种时间),为将纳米技术应用于蔬菜种子催芽提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试辣椒种子为中国农业科学院蔬菜研究所选育的金田3号线椒。试验所用的纳米材料为纳米胶片,由广州市晟源环境生态科技有限公司和华南农业大学新肥料资源研究中心共同研制,每片大小13.5 cm×13.5 cm,主要成分为20%的纳米氧化镍(NiO)、纳米二氧化钛(TiO2)、纳米氧化银(Ag2O)、氧化钴(CoO)和氧化锌(ZnO)等氧化物,80%为其它矿物类添加剂等。

仪器设备主要有光照培养箱、培养皿(直径9 cm和15 cm)、天平和直尺。

1.2 方法

试验在华南农业大学园艺学院设施系实验室分两阶段进行。第一阶段筛选适宜的活化时间范围,活化方法以将纳米涂片每次每片放入15 L水为准,设置0(对照)、0.5、1.0、3.0、5.0、9.0和15.0 h共7个处理,每处理设3个重复,每重复100粒种子。处理结束后,取纳米涂片活化水(以下简称活化水)浸种。8 h[10]后将种子均匀排放在铺有两层滤纸直径15 cm的培养皿中,加适量水保持种子湿润。于2011年3月11日放入25℃恒温气候箱培养,保持湿度75%,每天统计种子发芽数,发芽完毕称量发芽苗的重量和测量胚根长。

参考第一阶段试验结果,第二阶段进行双因素交互试验。活化时间设3个处理,分别为A1(60 min)、A2(70 min)和A3(80 min);浸种时间设5个处理B1(5 h)、B2(6 h)、B3(7 h)、B4(8 h)和B5(9 h),处理后于2011年4月10日早上放进培养箱。其余步骤同阶段一。

培养6 d后测定发芽势和发芽指数,培养8 d后测定发芽率。

发芽率(GR)/%=Gt/T×100

发芽势(GE)/%=指定某天的发芽数/T×100

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt

式中,Gt表示t时间内的发芽数,Dt表示相应的发芽天数,T表示种子总数。

数据用Excel和SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同活化时间对辣椒种子萌发的影响

从表1可以看出,不同活化时间处理的辣椒种子发芽势、发芽率和发芽指数均比对照高,其中,活化1 h处理的发芽势、发芽率和发芽指数均为最高,比对照分别提高156.7%,18.9%和116.4%,且差异均达到显著水平。0.5、3.0和15.0 h处理均略小于活化1.0 h处理,与对照相比,发芽势和发芽指数差异也达到显著水平。不同活化时间处理的胚芽鲜重和胚芽长与对照相比差异不显著,但活化0.5、1.0和3.0 h处理均比对照高。由此看出,活化1.0 h左右为较适宜的活化时间范围。

2.2 不同活化时间及浸种时间处理对辣椒种子萌发的影响

活化时间不同的水对辣椒种子萌发的影响不同,甚至达到显著差异水平(见表1)。而当活化时间相近时,多项指标差异不显著。由表2可知,对A处理和B处理进行处理间方差分析可知:A处理间(不同活化时间)除胚芽长这一指标达到显著差异水平外,其余4项指标均差异不显著;B处理(浸种时间不同)的辣椒种子的发芽势、发芽率、发芽指数和胚芽鲜重差异显著,胚芽长不显著;A与B交互作用对发芽势、发芽率、发芽指数、胚芽鲜重和胚芽长差异显著。由表2可知,发芽势、发芽率和发芽指数3项指标均较好的组合有A2B5和A3B5。其中,A2B5三项指标分别为59.0%、88.0%、9.22,其胚芽鲜重与A1B5差异不显著,其综合表现最好,且A2B5各项指标与A3B5的差异均不显著。A2B5与综合表现最差的组合A2B4相比,发芽势、发芽率、发芽指数3项指标分别增加73.5%,28.8%,65.8%,且均达到显著水平,胚芽鲜重和胚芽长也均有不同程度增加,但差异不显著。

注:-代表差异不显著;*代表差异显著。

Note:-indicate no significant difference;*indicate significant difference.

3 结论与讨论

试验结果表明,用活化水浸种,在促进种子萌发方面效果显著。这表明纳米涂片活化了水分子,增强了水的活性与能量,促进了种子代谢,提高了种子发芽势,与刘安勋等[11]的研究结论一致。第一阶段试验中,6个处理综合表现均比对照好,且部分处理达到显著水平。其中以活化1.0 h处理的综合表现最好,主要表现在显著提高了发芽势、发芽率和发芽指数,这说明活化时间对种子萌发影响差异显著,且活化时间范围在1.0 h左右最佳。

第二阶段试验以一阶段试验结果为依据,增加浸种时间因素,进行双因素交互试验。在15个处理组合中,部分组合对种子萌发的影响达到显著水平。部分组合的单项指标最好,但综合表现以A2B5(活化70 min,浸种9 h)组合最好,其次为A3B5(活化80 min,浸种9 h),但两组合间各项指标均未达到显著差异水平。这说明活化时间以70或80 min为宜,辣椒最佳浸种时间则为9 h。活化时间三处理间的多项指标差异均不显著,这可能与第一阶段试验中对活化时间范围的筛选有关。而浸种处理的5个处理间则多项指标都达到显著差异。由此可见,经过第一阶段试验筛选出的活化时间对种子萌发影响不显著,此时浸种时间成为主要影响因素。由此可知,将纳米涂片用于辣椒种子催芽的优化参数为活化时间70 min,浸种时间9 h。将纳米材料用于浸种,操作简单,经济有效,该方法可在生产上进行大面积推广[12]。但建议生产上大面积推广前,先对不同作物种子进行活化时间和浸种时间交互试验,找到优化作用参数后,再行应用。

参考文献

[1]周述波,贺立静,贺立红.纳米材料处理水对糯玉米生长及其生理变化的影响[J].玉米科学,2010,18(1):87-89,95.

[2]刘安勋,廖宗文.纳米材料对水团簇的影响[J].安徽农业科学,2008,36(36):15780-15781.

[3]杨燕婷,杨芹,杨方美,等.纳米包装材料对金针菇的保鲜作用[J].中国农业科学,2009,42(9):3250-3258.

[4]刘键,张阳德,张志明.纳米增效肥料对冬小麦产量及品质影响的研究[J].安徽农业科学,2009,36(35):15578-15580.

[5]Hu Jun,Zhang Yi,Gao Haibin,et al.Artificial DNA pat-terns by mechanical nanomanipulation[J].Nano Letters,2002,208(1):25-28.

[6]付亮剑,孙建义,陈艳.纳米技术在畜牧业中的应用[J].饲料研究,2003(10):13-15.

[7]李振.纳米技术在现代家禽生产中的应用[J].养禽与禽病防治,2004(4):4-5.

[8]黎永洪,刘安勋,曹玉江,等.几种纳米器件对种子发芽的影响[J].纳米材料与应用,2006,3(5):22-25.

[9]吴文林,唐银宗,朱菲,等.不同浸种方式对辣椒种子萌发及幼苗生长的影响[J].长江蔬菜,2011(12):29-30.

[10]李晓梅.钾+赤霉素组合处理对辣椒种子萌发的影响[J].长江蔬菜,2009(18):53-55.

[11]刘安勋,曹玉江,廖宗文,等.纳米产品对玉米生长发育的影响[J].纳米科技,2006(2):21-25.

纳米作用 第5篇

PbO2纳米粉体的固相合成及其对MnO2电极材料的改性作用

利用固相氧化反应制备了PbO2纳米粉体样品.借助XRD,TEM以及循环伏安测试对其性质进行了表征.同时,对反应条件的选择进行了讨论.将所得样品用于改性MnO2电极.恒流放电测试结果表明,样品掺杂量在1.25%～5.00%间对MnO2有良好的改性效果,可使改性MnO2的`放电容量得到极大提高.循环伏安测试结果表明,铅的掺入改变了MnO2的放电机理.在循环扫描过程中,掺杂物与MnO2均不再以单纯氧化物的形式存在,而是形成了一系列Pb(X)(X=O,Ⅱ)Mn(Y)(Y=Ⅳ,Ⅲ,Ⅱ)复合物的共氧化与共还原,抑制了电化学惰性物质Mn3O4的生成和积累,从而有望改善MnO2的可充性能.纳米PbO2与常粒径PbO2(标记为S)对MnO2的改性机理类似.但前者对MnO2的改性效果明显优于后者.当恒流放电至-1.0 V时,其放电容量较S样改性MnO2的放电容量平均高出约30%.

作 者：夏熙 龚良玉 作者单位：新疆大学应用化学研究所,乌鲁木齐,830046刊 名：化学学报 ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA CHIMICA SINICA年，卷(期)：60(1)分类号：O6关键词：纳米PbO2 固相氧化反应 放电机理 放电容量

纳米作用 第6篇

关键词：纳米雄黄,肺癌,细胞凋亡,诱导作用

肺癌是常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率居各种恶性肿瘤之首,70%~80%的肺癌患者确诊时已丧失了最佳的根治性切除机会,因此,化疗是治疗肺癌不可或缺的手段。但由于细胞的毒性作用,同时也损伤了宿主机体的免疫系统,所以在肿瘤的治疗过程中,杀伤肿瘤细胞与保护机体的免疫功能具有同等重要的作用。高效低毒或无毒的治疗方法一直是肿瘤治疗的难点。中药具有长效、持久、不良反应少等特点,因此,肺癌患者先进行以化疗为主的综合治疗,再用中药调节,已成为肿瘤治疗的一条新途径[1]。雄黄具有良好的抗肿瘤作用,但其存在潜在毒性大、难溶等缺点。纳米级雄黄的生物利用度和药效要优于传统雄黄制剂,且毒副作用较小[2,3]。有关雄黄及纳米雄黄对实体肿瘤作用差异的研究报道较为少见,笔者主要观察雄黄、纳米雄黄对人肺癌A549细胞的诱导凋亡作用,现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验药物

雄黄原药粉为西安中药集团公司生产;纳米雄黄采用行星式球磨机(QM-3SP2型,南京大学仪器厂)球磨法[3]自行制备,制备的雄黄纳米颗粒呈圆形,大小基本均匀,电镜下测量的平均粒径为(72.72±22.18)nm,符合纳米药物制剂的要求。纳米雄黄用KCl饱和硝酸溶液溶解,Na OH溶液的p H值调至7.0,PBS定容,配成2mg/m L的储备液,过滤除菌,4℃保存备用。

1.2 材料

RPMI 1640(美国Gibco公司);新生小牛血清(兰州荣晔生物科技有限责任公司);PE标记的鼠抗人CD133抗体购自e Bioscience公司;PE标记的鼠抗人Ig G1为Caltag公司产品;FITC标记的抗乳腺耐药蛋白(BCRP)抗体购自Biovision公司;AnnexinⅤ/PI凋亡检测试剂盒购自e Bioscience公司;多药耐药蛋白(P-gp)单抗(MRK16,Kamiya Biomedical公司),PE标记的羊抗鼠Ig G2a(Caltag公司)。雄黄原药购自西安中药集团公司。

1.3 方法

1.3.1 靶细胞和细胞培养

肺癌A549细胞由兰州大学医学实验中心保存。细胞接种于含15%新生牛血清(兰州荣晔生物科技有限责任公司)的RPMI 1640培养液(美国Gibco BRL公司)中,置37℃、5%CO2和全湿条件下培养,取对数生长期细胞用于实验。

1.3.2 MTT比色法测A549细胞增殖活性

A549细胞(0.8×105/mL)接种于96孔培养板(Costar)中,分别加入终浓度为10~100μg/mL的雄黄和纳米雄黄,培养24h、48h和72h后MTT法检测。自动酶标仪(Bio-Tek Power wave X)于570nm处测吸光度(A)值,计算细胞增殖抑制率(inhibition rate)和半数抑制浓度(50%inhibitory concentration,IC50)[4]。

1.3.2 Annexin v/PI双标记检测凋亡细胞

A549细胞经不同浓度的雄黄、纳米雄黄处理48h后,收集细胞,PBS洗涤,重悬于Binding Buffer中,加入Annexin V和PI,室温避光染色15min,流式细胞仪(FCM,Beckman-Coulter Epics XL)检测正常、早期凋亡和晚期凋亡细胞[5]。

1.3.4 Caspase-3活性的检测

收集纳米雄黄处理24h的A549细胞,PBS洗涤。加入FITC荧光标记的活化Caspase-3特异性抑制物DEVD-FMK,37℃孵育1h,离心去上清,wash buffer 0.5m L洗2次,重悬于500L的wash buffer中,FCM检测活化Caspase-3的含量。检测重复3次。

1.3.5 P53蛋白表达水平测定

收集不同浓度纳米雄黄处理48h后的细胞,PBS洗涤,加入细胞固定剂和通透剂,再加入鼠抗人P53单抗避光孵育30min,PBS洗涤;然后加入FITC标记的羊抗鼠Ig G二抗避光孵育30min,PBS洗涤。FCM检测P53蛋白的阳性率和平均荧光强度。检测重复3次。

1.3.6 BAX蛋白表达水平测定

收集20μg/m 和50μg/mL纳米雄黄处理48h后的细胞,PBS洗涤。加入细胞固定剂和通透剂,再加入PE标记的鼠抗人BAX单抗,PE标记的鼠Ig G1为对照,FCM检测BAX蛋白的阳性率和平均荧光强度。检测重复3次。

1.3.7 Bcl-2蛋白表达水平测定

收集20μg/mL和50μg/mL纳米雄黄处理48h后的细胞,PBS洗涤。加入细胞固定剂和通透剂,再加入FITC标记的鼠抗人Bcl-2单抗,FITC标记的鼠Ig G1为对照,FCM检测Bcl-2蛋白的阳性率和平均荧光强度。检测重复3次。

1.4 统计学处理

计量资料结果采用表示,应用SPSS 13.0统计软件进行分析。

2 结果

2.1 纳米雄黄抑制肺癌A549细胞的增殖活性

纳米雄黄呈时间浓度依赖性抑制A549细胞增殖,24h、48h和72h的IC50值分别为81.82μg/mL、49.92μg/mL和32.99μg/mL,(P<0.01)。见表1。

雄黄原药也呈时间浓度依赖性抑制A549细胞增殖,24h、48h和72h的IC50值分别为401.32μg/mL、255.72μg/mL和84.64μg/mL,但其抑制作用明显小于纳米雄黄对A549细胞增殖的抑制作用(P<0.01),见表2。

2.2 雄黄原药和纳米雄黄诱导A549细胞凋亡

用50μg/mL和100μg/mL纳米雄黄作用48h后,Annexin V/PI染色显示凋亡细胞明显增高,凋亡率分别为12.53%和69.19%,100g/mL凋亡以晚期凋亡为主,见图1。用50μg/mL和100μg/mL的雄黄作用A549细胞48h后,细胞的凋亡率也随着时间的延长和浓度增加而增高,凋亡率分别为11.18%和45.6%,见图2。用非纳米雄黄处理的A549细胞的凋亡率明显低于用纳米雄黄处理的A549细胞的凋亡率。

2.3 纳米雄黄增强A549细胞中Caspase-3的活性

20μg/mL、50μg/mL纳米雄黄处理细胞24h,细胞Caspase-3活性增强,活化Caspase-3增高了1.67倍、3.19倍,见表3。说明纳米雄黄主要通过caspases依赖途径诱导A549细胞凋亡。

2.4 纳米雄黄对A549细胞P53蛋白的影响

分别用50g/mL、100g/mL、150g/mL的纳米雄黄处理A549细胞24h后,A549细胞表达的P53蛋白的阳性率升高分别为10.9%、14.3%、23.7%和16.8%,150g/mL的P53阳性率虽略有降低,但较之于正常对照细胞仍升高。处理48h的细胞P53阳性率分别为18.4%、32.2%、5.18%和2.20%,100g/mL、150g/mL处理的A549细胞的P53阳性率降低,见图3。

2.5 纳米雄黄对A549细胞Bax蛋白与Bcl-2蛋白表达的影响

20μg/mL和50μg/mL的纳米雄黄处理A549细胞48h,BAX蛋白表达增高,见表4。表达阳性率由对照的(79.50±0.50)%增高到(92.45±0.35)%和(96.90±0.00)%;表达强度增高1.16倍和1.22倍。

注:与对照(0μg/mL)比较,aP<0.01,bP<0.05,cP>0.05。

3 讨论

细胞凋亡(apoptosis)指的是细胞在发育和形态建成中,出现的一种不同于细胞坏死的正常生理死亡过程。细胞凋亡具有高度的保守性,可以通过死亡受体、线粒体、凋亡抑制蛋白和Caspase酶等多个水平实现,其中caspase家族蛋白、Bcl-2家族蛋白和P53蛋白等在调控的信号转导中扮演着非常重要的角色。近年来,众多的研究表明,肿瘤的发生、发展不仅与肿瘤细胞分化异常、细胞增殖过度有关,而且与细胞凋亡减少有关。目前,临床上应用较多的抗肿瘤药被发现均可诱导肿瘤细胞凋亡,诱导凋亡是其抗肿瘤的重要机制之一。是否能引起肿瘤细胞凋亡已成为评价化疗药物优劣的一个重要指标,利用相关的凋亡诱导、调控机制诱导肿瘤细胞凋亡已成为治疗肿瘤的一个重要的途径[6]。

近年来,关于中草药抗癌作用机制的研究不断发展[7],雄黄是传统中医药中常用的硫化物矿物类中药,主要活性化学成分为As4S4或As2S2。现代药理学研究表明,雄黄具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤的作用,雄黄制备成纳米级超细颗粒后,其生物利用度和药效均明显提高,毒副作用也较小[2,3]。我们的研究表明,纳米雄黄可有效抑制肺癌A549细胞的增殖,并诱导其凋亡,从而激活Caspase-3活性,通过Caspases依赖途径诱导肺癌细胞凋亡,促进P53和BAX的表达,A549细胞高表达Bcl-2蛋白,经纳米雄黄作用后Bcl-2表达的阳性率不仅没有降低,反而还有略微升高,推测这与纳米雄黄作用后细胞群中癌干细胞的含量(比例)增高有关。AnnexinⅤ/PI双染色显示,雄黄处理的A549中的凋亡细胞数会随着药物浓度的增高而急剧增高,但凋亡率低于纳米雄黄A549群体细胞,这提示雄黄、纳米雄黄均能诱导A549群体细胞凋亡,但雄黄对A549细胞的凋亡诱导作用要低于纳米雄黄。我们的初步研究结果对采用纳米雄黄来治疗临床实体肿瘤具有重要的意义。

参考文献

[1]徐辉碧,杨祥良,谢长生,等.纳米技术在中药研究中的应用[J].中国药科大学学报,2001,32(3):161.

[2]李方.砷剂的生物学作用及应用前景[J].国外医学:中医中药分册,2001,23(3):134.

[3]王晓波,袭荣刚,李忠亮,等.纳米级雄黄粉体的制备[J].解放军药学学报,2002,18(3):129-133.

[4]WANG DH,WEI HL,ZHAO HS,et al.Arsenictrioxide overcomesapoptosis inhibition in K562/ADM cells by regulating vitalcomponents in apoptotic pathway[J].Pharmacol Res,2005,52(5):376-378.

[5]易娟,陈静,孙静,等.小白菊内酯对白血病K562细胞及其干细胞的作用[J].中国中药杂志,2010,35(2):219-222.

[6]汤睿,朱正纲.凋亡途径与肿瘤治疗[J].世界华人消化杂志,2005,13(20):2469.

纳米作用 第7篇

纳米银作为无机抗菌材料,由于其原子排列表现为介于固体和分子之间的“介态”,表现出量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积,具有其他载银无机抗菌材料无法比拟的抗菌活性,可以有效地杀灭细菌、真菌、支原体等致病微生物[5,6]。但是,在纳米银抗菌材料得以发展和应用的同时,相关基础研究明显滞后,纳米银对细菌的作用机理尚未认识清楚,这将影响纳米银抗菌材料的进一步发展和更为广泛的应用。

本工作以大肠杆菌(Escherichia coli)为模式菌,研究了纳米银对大肠杆菌的抗菌作用,并对其抗菌机制做了初步的探讨,为纳米银抗菌材料的广泛应用奠定科学基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

纳米银溶液,浓度为1000μg/mL,纳米银粒径≤15nm,上海沪正纳米科技有限公司提供;大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC8739购自美国菌种保藏中心,由本实验室保存;MH(MuellerHinton)肉汤和琼脂培养基由本实验室配制。

1.2 实验方法

1.2.1 纳米银的抗菌琼脂培养实验

配制纳米银浓度分别为0,2.5,5,10,15 μg/mL和20 μg/mL的MH琼脂,每个浓度各倒3个平皿,待琼脂凝固,用多点接种器吸取2 μL制备好的107 cfu/mL大肠杆菌稀释液接种到琼脂表面,每点菌数约为104 cfu/mL,置于(37±2)℃恒温培养48 h,观察结果。

1.2.2 纳米银的抗菌肉汤培养实验

将6个50 mL三角瓶中分别加入20 mL灭菌的LB肉汤培养基、纳米银溶液和大肠杆菌,使纳米银浓度分别为0,2.5,5,10,15 μg/mL和20 μg/mL,大肠杆菌浓度为106 cfu/mL,放入(37±2)℃培养箱中恒温振荡培养。每隔一段时间取样,用分光光度计(DU640,BECKMAN公司)测定OD600,以培养时间为横坐标,OD600为纵坐标,绘制生长曲线。

1.2.3 纳米银对细菌细胞形态和结构的影响

将10 μg/mL纳米银处理的大肠杆菌和未经处理的对照组大肠杆菌培养12 h进行切片,用透射电镜(日本日历H-600)观察处理组的细菌形态变化。

1.2.4 纳米银对细菌总DNA的影响

经10,20 μg/mL纳米银处理和未经处理的大肠杆菌在(37±1)℃培养箱中恒温振荡培养12 h后取样,提取总DNA[7],然后进行琼脂糖DNA凝胶电泳。

2 结果

2.1 纳米银对大肠杆菌的抑菌效果

纳米银抗菌琼脂培养实验结果如表1所示,从表1可以看出纳米银对大肠杆菌的最低抑菌浓度为10μg/mL。

由纳米银抗菌肉汤培养实验结果绘制了纳米银对大肠杆菌的抑制生长曲线,如图1所示。从图1可以看出,对照组(0μg/mL)以及2.5,5,10,15μg/mL纳米银处理组的大肠杆菌样品的生长都呈现典型的生长曲线,包括生长延滞期、指数期、稳定期和衰亡期几个典型阶段。将处理组与对照组相比较,可以看出纳米银能够延长大肠杆菌的延滞期,纳米银浓度越高延滞期越长。由于OD600测得的是活菌和死菌的总数,所以衰亡期不明显。当纳米银浓度达到20 μg/mL时完全抑制大肠杆菌的生长,液体培养至48 h后取样进行平皿培养48 h,没有长出菌落。

2.2 抗菌作用机制

采用透射电镜观察了经纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞的形态变化过程,结果如图2所示。2a,b是培养12 h的对照组大肠杆菌细胞,2c,d,e和2f是经纳米银处理12 h的大肠杆菌细胞的内部结构。从2a,b可以看出,对照组大肠杆菌细胞的电子密度一致,是没有受到任何环境因素干扰的大肠杆菌细胞的典型形态特征。细胞中的电子明亮物质是DNA分子,它们随机分布在大肠杆菌细胞的核区。而处理组大肠杆菌细胞的内部构造出现很大的变化,如图2c,d所示,细胞的中心有一个很明显的电子明亮区域,区域的中心有浓缩很紧密的物质,呈线性状态,明亮区域的周围也有很多电子致密的颗粒。这可能是纳米银使大肠杆菌的细胞壁与细胞膜脱离,使DNA分子浓缩呈紧张态。大肠杆菌电子明亮区域周围的电子致密颗粒可能是纳米银粒子;而在电子明亮区域内部却没有电子致密颗粒,显然是电子明亮区域阻止了纳米银粒子的进入。图2f是图2e中的大肠杆菌细胞的局部放大电镜照片,这个细胞非常特殊,细胞内布满了电子致密的颗粒,而没有电子明亮的区域,这是经纳米银处理的大肠杆菌细胞晚期的典型形态特征,此时细胞没有了

明显的核区,细胞壁已经破损。

图3为纳米银对大肠杆菌总DNA的影响。可以看出,对照组与两个处理组(经过浓度分别为10 μg/mL和20 μg/mL的纳米银处理)的大肠杆菌培养12 h后的总DNA呈现相同的条带,但处理组的DNA量减少。条带下方的明亮区域是降解的DNA。与对照组相比,处理组的DNA样品有更大程度的降解,且随着纳米银浓度的增高,大肠杆菌总DNA样品降解的程度增大。

3 讨论

目前,关于纳米银的抗菌机制还没有系统的认识。虽然文献报道认为[9,10]是带负电荷的细菌细胞和带正电荷的纳米银粒子之间的静电相互作用引起的。但是,纳米银与细菌接触后对细菌细胞的损害过程、以及对细菌总DNA的影响等方面,系统的研究报道较少。

从本工作对经纳米银处理过的大肠杆菌细胞形态影响的电镜结果可以看出,经纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞形态变化过程是循序渐进的,纳米银粒子先在细胞壁上产生小的孔洞,通过这些孔洞进入周质空间,导致细胞膜成分渗漏和破坏细胞膜,进而进入细胞内部。进入细胞内部的纳米银粒子使DNA浓缩呈紧张态,并与破损细菌的细胞质结合积聚,最后引起胞内物质流失。Sondi等[8]通过扫描电镜也观察到纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞出现了较大的损伤,细

胞壁上有很多的孔洞,并观察到纳米银粒子和死亡的细胞形成了聚集体;X射线能谱(EDAX)分析也表明,大肠杆菌细胞膜中有很多纳米银粒子[8]。Amro等[12]在研究大肠杆菌细胞渗透性的结构基础时,也发现细胞膜上出现孔洞是由于细胞膜成分的流失,主要是脂多糖和膜蛋白。

此外,本工作采用透射电镜观察的纳米银对大肠杆菌细胞形态影响的实验结果和采用琼脂糖凝胶电泳观察的纳米银对大肠杆菌总DNA的影响实验结果都表明,纳米银也可能通过作用于细胞DNA而抑制大肠杆菌的生长。DNA是细胞中最重要的基因信息,DNA的任何损伤都会引起生物体的变异或死亡。DNA分子在松弛状态下才能有效地进行复制,呈紧张状态的DNA分子失去复制的能力。因此,纳米银粒子也可能通过浓缩DNA使之失去复制能力和引起DNA降解来抑制细菌的生长繁殖。本工作通过电镜观察到经纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞,DNA不再随机分布在细胞的核区,而是在核区浓缩呈紧张态的现象,还有研究工作者有同样的发现。Feng等[11]在研究硝酸银对大肠杆菌的抑菌作用时,发现经硝酸银处理过的大肠杆菌细胞与本工作用纳米银处理过的大肠杆菌细胞具有同样的特征:细胞中心有一个电子明亮的区域,其中心是浓缩的DNA分子。

4 结论

(1)纳米银使大肠杆菌的生长延滞期加长,并且纳米银浓度越高,生长延滞期越长。

(2)经纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞形态变化过程是循序渐进的,纳米银粒子先在细胞壁上产生小的孔洞,通过这些孔洞进入周质空间,导致细胞膜成分渗漏和破坏细胞膜,进而进入细胞内部。进入细胞内部的纳米银粒子使DNA浓缩呈紧张态,并与破损细菌的细胞质结合积聚,最后引起胞内物质流失。

(3)纳米银使大肠杆菌DNA不再随机分布在细胞的核区,而是在核区浓缩呈紧张态,且能够增加大肠杆菌总DNA样品的降解程度, 故纳米银通过浓缩DNA使之失去复制能力和引起DNA降解可能是其抑制细菌生长繁殖的作用机制之一。

摘要：以大肠杆菌为研究对象,对纳米银的抗菌效果进行了研究,并对其抗菌机制做了初步探讨。纳米银对大肠杆菌的抑制生长曲线的结果表明,20μg/mL的纳米银能够完全抑制106cfu/mL的大肠杆菌细胞生长,纳米银使大肠杆菌的延滞期加长,并且纳米银浓度越高,延滞期越长。采用透射电镜观察了经纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞形态变化过程,结果显示纳米银粒子先在细胞壁上产生小的孔洞,通过这些孔洞进入周质空间,导致细胞膜成分渗漏和破坏细胞膜,进而进入细胞内部。进入细胞内部的纳米银粒子使DNA浓缩呈紧张态,并与破损细菌的细胞质结合积聚,最后引起胞内物质流失。另外,纳米银对大肠杆菌总DNA影响的分析表明,随着纳米银浓度的增高,大肠杆菌总DNA样品降解的程度增大。

关键词：纳米银,大肠杆菌,抗菌作用

参考文献

[1]夏金兰,王春,刘新星.抗菌剂及其抗菌机理[J].中南大学学报,2004,35(1):31-38.

[2]刘康时,江显异,赵英.银系无机抗菌剂作用机理的研究进展[J].佛山陶瓷,2001,11(56):1-5.

[3]BERGER TJ,SPADARO JA,CHAPIN SE,et al.Electricallygenerated silver ions:quantitative effects on bacterial and mam-malian cells[J].Anti Microb Agents,1976,9(2):357-358.

[4]ZHAO GJ,STEVENS SE.Multiple parameters for comprehen-sive evaluation of the susceptibility ofEscherichia colito the sil-ver ion[J].Bio Metals,1998,11:27-32.

[5]林爱红,秦彦珉,饶健,等.纳米抗菌剂抑菌杀菌性能研究[J].实用预防医学,2003,10(2):168-170.

[6]杨玉旺,刘敬利.纳米银研究和应用新进展[J].工业催化,2003,11(12):7-12.

[7]SAMBROOK J,FRITSCH EF,MANISTIS T.Molecular clo-ning:a laboratory manual[M].3rd ed,New York:Cold SpringHarbor Laboratory Press,2001.

[8]SONDI I,SALOPEKAl-SONDI B.Silver nanoparticles as antimi-crobial agent:a case study on E.coli as a model for Gram-nega-tive bacteria[J].Journal of Colloid and Interface Science,2004,275:177-182.

[9]HAMOUDA T,BAKER JR.Antimicrobial mechanism of actionof surfactant lipid preparations in enteric gram-negative bacilli[J].Journal of Applied Microbiology,2000,89:397-403.

[10]STOIMENOV PK,KLINGER RL,MARCHIN GL,et al.Metal oxide nanoparticles as bactericidal agents[J].Langmuir,2002,18:6679-6686.

[11]FENG QL,WU J,CHEN GQ,et al.A mechanistic study of theantibacterial effect of silver ions onEscherichia coliandStaphylo-coccus aureus[J].J Biomed Mater Res,2000,52:662-668.

纳米作用 第8篇

1 材料与方法

1.1 原理 光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物的方法,TiO2的带隙能为3.0~3.2 eV,相当于波长为387.5 nm的光子的能量。在水和空气体系中,当能量超过其禁带宽度的光照射TiO2表面时,处于价带的电子就会被激发到导带,分别在价带和导带上产生高活性自由移动的光生电子(e-)和空穴(+)。纳米级分散的TiO2光激发产生的电子、空穴可迅速从内部迁移到表面,空穴有强氧化性,可将TiO2表面的羟基(OH-)和水(H2O)氧化为羟基自由基(·OH);导带电子有强还原性,被TiO2表面的溶解氧俘获而形成超氧阴离子自由基undefined;部分undefined可通过链式反应继续生成(·OH)。生成的undefined和·OH具有强的氧化性,可攻击污染物的不饱和键,或抽取氢原子产生新自由基,激发链式反应,对它们进行矿化氧化,最终致使污染物降解为无害物质[2]。

1.2 材料 市售SPF-4复合光触酶喷雾剂,11 W紫外线灯,空气泵,喷枪,美国Interscan 4160型甲醛测定仪。

1.3 方法

1.3.1 试验住房的选择 从安阳市区装修房中选取具有2户相同装修材料、标准、时间、面积和结构的20户住房,将其2间房随机分成2组。一组用市售某品牌纳米TiO2复合光触酶进行治理,一组作对照。

1.3.2 治理方法 施涂复合光触酶前应使被涂面清洁、干燥。清除表面灰尘。按照产品使用说明书,使用雾化良好喷枪,均匀喷涂,喷涂距离为30~40 cm,复合光触酶喷雾剂用量约为150~200 m2/L。一般喷涂1遍即可。喷涂后打开11 W紫外线灯照射。

1.3.3 测定方法 24 h后测定。测定前关闭门窗1 h,在房间内中间距地面30 cm处测3个数据,取其平均值。

2 结果与讨论

使用复合光触酶治理24 h后,用美国Interscan 4160型甲醛测定仪进行测定,见表1。

2.1 纳米TiO2对室内空气中甲醛降解效果明显

按照统计学上配对设计2个样本比较的假设检验,设2种处理的效应相同,即μ1=μ2,则μ1-μ2=0(即已知总体μ0)。故配对t检验可看成是差值d的样本均数所代表的未知总体均数与已知总体均数μ0=0的比较[3]。在α=0.10检验水准下,治理24 h后治理组和对照组房间甲醛含量服从正态分布(W检验:P=0.616),采用配对样本的t检验:t=7.417,v=9,P=0.000。结果表明,治理24 h后,治理组房间甲醛含量低于对照组(双侧,α=0.05)。用纳米TiO2为主体原料配制的喷雾剂对甲醛降解有明显效果。

2.2 甲醛初始浓度不同对甲醛降解有一定影响

随着甲醛初始浓度的增加,光催化速度变快,若甲醛初始浓度继续增加,光催化速度又会减慢,但变化不明显。

参考文献

[1]Lakshmi S,Renganathan R,Fujita S.Study on TiO2-mediatedphotocat-alytic degradation of methylene blue.J Photo-Chemistry Photobiol A:Chemistry,1995,88:163.

[2]Liao DL,Xiao XY,Deng Q,et al.Study on kinetics of formaldehyde pho-tocatalytic degradation of titanium dioxode.Envio Protec of Chemi Ind,2003,23:191.

纳米作用 第9篇

1 单独高铁氧化效果研究

1.1 单独高铁氧化氨氮效果研究

1.1.1 高铁投加量对氨氮去除率的影响

氧化试验在锥形瓶中进行, 向氨氮水样中加入一定质量的高铁酸盐, 磁力搅拌均匀, 反应液经蒸馏处理后测定其剩余氨氮的浓度。实验条件:氨氮浓度为50mg/L, 体积100ml, pH=7.0, 室温下反应90min, 如图1。

实验证明高铁在不同投加量氧化水中氨氮时, 当氨氮与高铁酸钾的质量比为1∶14时, 高铁酸钾的去除氨氮的效果最好, 最高去除率61.1%。

1.1.2 pH值对高铁氧化氨氮的效果影响, 见表1

1.1.3 氧化时间对高铁氧化氨氮的效果影响

如图2, 氨氮的去除率随时间的延长逐渐递增。在反应10min, 氨氮去除率仅为8.0%, 当反应时间从20增加到50min时, 氨氮去除率由26.2%逐渐增加到56.8%, 当反应时间增加到60min以后, 氨氮去除率的增加不是很明显, 特别是在90min和120min时去除率分别是64.2%和65.0%, 所以, 当反应时间为90min时高铁基本上与氨氮反应完全。故反应时间90min-120min为最佳。

1.2 单独高铁氧化苯酚效果研究

1.2.1 高铁投加量对苯酚去除率的影响

取一定量的高铁去除浓度为10mg/L的苯酚溶液100mL, pH=6.0 室温下反应30min后, 反应液经蒸馏处理后用直接光度法测定其吸光度, 如图3。

高铁对苯酚的氧化效果比较明显, 苯酚去除率随着高铁加入量的增大而提高。针对10mg/L的苯酚溶液, 高铁与苯酚质量比为30∶1时去除率为95.32%, 50∶1时高铁为96.63%。提高不大, 所以选高铁与苯酚质量比为30∶1作为最佳投加量。

1.2.2 反应时间对高铁氧化苯酚的效果影响, 见表2

1.2.3 苯酚初始浓度对高铁氧化苯酚的效果影响

高铁在最佳投加量 (高铁与苯酚质量比为30∶1) 以及最佳反应时间下氧化不同浓度的苯酚溶液100mL, 反应结束后取出反应液经蒸馏处理后用直接光度法测定其吸光度, 如图4。

在最佳高铁投加量以及最佳反应时间下, 高铁对浓度为10mg/L的苯酚溶液处理效果最好, 可达95.32%。

1.2.4 pH值对高铁氧化苯酚的效果影响

高铁在最佳投加量 (高铁与苯酚质量比为30∶1) 以及最佳反应时间下氧化处于不同pH值的苯酚溶液浓度为 (10mg/L) 100mL, 反应结束后, 取出反应液经蒸馏处理后用直接光度法测定其吸光度, 如图5。

高铁的氧化性与反应液的pH值有很大的关系, 在酸性条件下其氧化电位高, 但是反应时间短, 容易分解;碱性条件下, 氧化电位低, 但是不容易分解。经过实验验证, 在pH=4左右的条件下, 它对苯酚的去除率最高。

2 单独纳米二氧化钛光催化氧化效果研究

2.1 单独纳米二氧化钛光催化氧化氨氮效果研究

向50mg/L的100mL氨氮溶液中加入一定量的TiO2和一定量的高铁, 然后一起注入到反应器中, 反应30min后, 取出反应液经蒸馏处理后直接光度法测定其吸光度, 发现氨氮去除率, 见表3。

高铁加入量较大时对水样中氨氮的去除率效果不佳, 当高铁加入量较小时, 对水样中氨氮的去除率却有大幅度的提高, 因此说, 少量的高铁与纳米二氧化钛联用时对氨氮有较好的去除效果, 可以有效的阻止电子和电子穴的复合, 从而提高对氨氮的氧化效果, 如图6。

2.2 单独纳米二氧化钛光催化氧化苯酚效果研究

纳米二氧化钛在紫外光作用下, 对有机物苯酚的氧化作用比较明显, 从图中可知, 纳米二氧化钛投加量在20mg时苯酚有最佳去除效果。投加量较小时, 可能是由于光催化产生的电子空穴过少, 从而导致氧化能力不够;投加量较大时, 可能是纳米二氧化钛颗粒过于密集, 一定程度上阻碍了对紫外光的吸收, 使得纳米二氧化钛不能充分发挥作用, 氧化效果如图7。

3 高铁与二氧化钛光催化联用对氨氮的氧化效果研究, 如图8

1) 单独高铁:

氨氮溶液浓度为50mg/L, 高铁氨氮质量比为14∶1, pH=9, 室温下反应90min, 去除率为75%。

2) 单独纳米二氧化钛:

氨氮溶液浓度为50mg/L, 纳米二氧化钛40mg, pH=9, 室温下反应30min, 去除率为82.8%。

3) 高铁与纳米二氧化钛光催化联用:

氨氮溶液浓度为50mg/L, pH=9, 纳米二氧化钛20mg与高铁2mg, 在紫外光催化下, 室温反应30min, 去除率为97.5%。

纳米作用 第10篇

SEBS热塑性弹性体共混改性PP虽然可以提高PP的韧性, 但在低温条件下冲击强度却得不到明显的改善[10]。而无机纳米粒子的纳米效应, 使之对聚丙烯具有一定的增韧作用[11,12]。故在PP基体中同时加入弹性体SEBS与纳米SiO2以望同时发挥两者的增韧作用, 从而获得高低温冲击强度较好的聚丙烯复合材料。

1 实验部分

1.1 原料及试剂

等规聚丙烯 (T30S) , 新疆独山子石化有限公司;氢化苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物 (6152) , 中国台湾台橡;纳米二氧化硅 (DM30, 二甲基二氯硅烷表面处理) , 日本德山化工。

1.2 主要设备

同向双螺杆挤出机 (TSE-30A型) , 南京瑞亚弗斯特有限公司;直射塑料注塑机 (TT1-90Φ35型) , 台湾东华机械有限公司;偏光显微镜 (XP-203型) , 上海立光精密仪器公司;扫描电镜 (S-3400N型) , 日本Hitachi公司;缺口制样机 (XQS-V型) , 承德精密试验机有限公司;冲击试验机 (GP-7045-MDL型) , 台湾高铁检测仪器有限公司;微机控制电子万能试验机 (CMT6104型) , 深圳市新三思计量技术有限公司;差式扫描热量仪 (Netzsch DSC 200F3型) , 德国耐驰公司。

1.3 试样制备

按照不同比例 (纳米SiO2比例为0%、2%、4%、6%、8%) 将纳米SiO2加入PP/SEBS (SEBS比例固定为10%) 混合物中采用熔融共混挤出切粒, 将所得的粒料放入80℃真空烘箱中干燥4h, 干燥后的粒料通过注塑机进行注塑成型, 得到复合材料。

1.4 性能测试

取少量试样放在玻片上, 使其加热熔融, 压片, 然后在135℃下保温1h后放置偏光显微镜下观察PP晶体的形貌;将试样的断面置于环己烷溶液中, 室温保持3d, 观察弹性体在PP基体中的分散情况;按GB/T 1843-1996在常温和低温 (-30℃) 下对复合材料进行冲击试验拉伸性能;按GB/T 1040-92进行拉伸测试, 拉伸速度为50mm/min;DSC测试, 先快速升温至200℃, 熔融保温10min后, 按10℃/min的速率降温至50℃, 再按10℃/min的速率升温至200℃, 氮气为保护气。

2 结果与讨论

图1是复合材料经冷冻脆断用正己烷刻蚀掉SEBS后的SEM断口形貌图。

2.1 SEM对断口形貌分析

从图1可知, 纳米SiO2含量从0%到4%时, SEBS孔洞明显减小, 而且分布变得均匀。这是因为加入的纳米SiO2促进了SEBS与PP基体的相互作用。纳米SiO2的含量从4%增加到8%时, SEBS孔洞继续减小、分布更加均匀, 但是变化的程度不大。另外, 纳米SiO2没有出现较大尺寸团聚现象, 这是因为经过表面处理的纳米SiO2与PP基体界面作用强, 能在基体中均匀分散。

2.2 偏光显微图片分析

由图2可知, 随着体系中纳米SiO2含量的增加, PP球晶尺寸逐渐减小, 晶粒细化程度增加。当纳米SiO2的含量为6%时, 球晶的形态产生了严重的扭曲, 此时已观察不到完整的球晶。纳米SiO2在PP基体中起到了异相成核剂的作用[13]。同时, SEBS和纳米SiO2的均匀分布也有利于PP晶核的形成, 在相同时间内PP的晶核密度增大, 大量PP分子得以在较多的晶核周围生长, 球晶挤压和碰撞, 致使完整的球晶难以形成。

2.3 DSC图谱分析

从图3和表1可知, 复合材料的结晶度下降, 纳米SiO2含量从0%到4%结晶温度下降, 从4%到8%结晶温度几乎不变。

结合SEM图可知, 加入纳米SiO2后, SEBS以更小尺寸的均匀分散在PP基体中, 即SEBS与PP基体界面的相互作用加强, 因此PP需要更大的过冷度才能使PP结晶, 导致结晶温度下降;随着纳米SiO2含量的增加, 其异相成核作用大大高于SEBS与PP的缠结作用, 故纳米SiO2含量增加到8%时其结晶温度较4%时相差不大。结晶度的降低是因为SEBS和纳米SiO2都与基体PP有较强的相互作用, 对PP重排结晶起到阻碍作用, 使能够有效结晶的PP链段减少, 并且随着纳米SiO2含量的增加阻碍作用有所增加。

2.4 冲击性能测试

由图4和图5分析:体系中只加入10%SEBS时, 低温冲击强度提高了14%, 加入10%SEBS和纳米SiO2后低温冲击强度呈上升趋势, 而且在纳米SiO2含量为8%时低温冲击强度提高了54.5%。在低温时, SEBS弹性体链段被冻结[10], 橡塑增韧作用大大减弱。当加入纳米SiO2, 其比表面积大, 而且在基体中均匀分布, 在受到冲击时, 会引发基体产生大量的微裂纹和塑性变形, 从而吸收更多的能量来增韧复合材料[14]。故可见低温下冲击强度的改善主要是纳米SiO2的增韧作用。

从常温冲击变化可知, 当体系中只加入10%SEBS时常温冲击强度提高了68%, 加入纳米SiO2后常温冲击强度呈上升趋势, 在纳米SiO2含量为8%时提高了115%。结合SEM图分析, 加入纳米SiO2后SEBS以更小的尺寸更均匀的分布在PP基体中, 有利于提高冲击韧性。而且加入纳米SiO2后球晶尺寸减小, 晶粒细化, 并且随着纳米SiO2含量的增加复合材料的结晶度下降, 非晶区部分增多, 破坏晶体结构与晶粒的细化也都是导致PP塑性韧性得到提高的原因[15]。所以在常温时, SEBS与纳米SiO2协同作用使冲击性能大幅度提高。

2.5 复合材料拉伸性能分析

不同含量纳米SiO2对复合材料拉伸性能的影响曲线见图6。

由图6可知, 随着纳米SiO2含量的增加, 复合材料的拉伸强度逐渐降低, 但是降低的幅度不大。SEBS的屈服强度低于PP, 加入到PP基体中会影响体系的屈服强度, 但纳米SiO2本身有一定的强度, 所以二者协同作用使体系的拉伸强度降低不大。

3 结论