纳米技术优缺点
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纳米技术优缺点范文第1篇
【关键词】计算机技术 信息化 发展趋势
一、计算机科学与技术的历史步伐
已去的20 世纪，是计算机飞速发展的一个时期。世界上第一台电子计算机“ENIAC”诞生于1946年，至此计算机的发展才不过60年的光阴。现代计算机体系结构的形成及其技术实现的有关发明，主要归功于两位数学家，与四位物理学家，由于他们的不懈努力奠定了计算机科学与技术发展的基石。
英国数学家布里顿.艾伦.图灵和美国数学家冯.诺依曼在计算机体系结构方面做出了巨大的贡献。1935 年到1936年间由图灵设计的抽象计算机“图灵机”成为计算机发展历史中的里程碑，因此，图灵被人们公认为计算机科学之父。冯.诺依曼在1945年总结了ENIAC计算机的优缺点， 提出了基于存储程序的通用电子计算机EDVAC逻辑设计方案，1952年成功设计建造，它在体系结构设计中实现了数字化的计算过程、存储程序控制并按电子学原理工作，这三点奠定了现代计算机体系结构的基础，因此，人们又把现代计算机称之为“冯.诺依曼计算机”。
1947美国贝尔实验室的物理学家威廉.肖克莱、约翰.巴丁和沃尔特.布莱顿共同发明了晶体管，他们一起成为了晶体管之父。11年之后，美国物理学家杰克.基尔比研制出第一块集成电路（IC），从此，以晶体管为基础的芯片按照摩尔预言的速度发展，带来了今天计算机的普及，基尔也成为了电子学革命之父。
大规模集成电路的发展和微处理器的出现，其直接成果就是带来了计算机的高性能和快速小型化，1971年，世界上第一款微处理器—Intel4004问世，1978年，英特尔公司开发出了8086，首次用于IBM PC机中，电脑走入家庭。一个全新的概念“个人电脑（PC）”取代了“微电脑”的概念，
二、计算机科学与技术得到发展的原因
（一）日新月异的时代需求
起初对计算机的时代需求为“二战”时期，有着对各种信息进行处理加工的欲求，这样促使进算计的研发运用。随后信息化时代的快速发展，计算机的运算速度也在不断的提高，存储功能不断强大，使其在教育、经济等领域迅速发展普及。市场激烈的竞争之下，计算机要顺应社会需求，不断的研发变化着，无形的竞争很大程度上促进了计算机科学技术的发展进步。
（二）稳定的选择机制基于计算机技术
对于相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这种不确定因素可能最后影响选择机制。大多数，同时发挥作用的围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。
在实践中，最强的技术性创新，把经济之间的激烈竞争转化为了技术性的较量。其计算机的发展在工程学科和应用学科也给我们许多启发。这使计算机的选择机制判断更加稳定明显，这样就更容易解决计算机在生产生活的运用中所存在的各种问题。同时，计算机选择机制的发展与计算机的发展是一种双向促进的关系，一种技术的发展可以促进另一种技术的进步。
（三）科学技术的发展离不开计算机技术的支持
新一代的技术与其他领域结合，又为了满足其需求不断的研发更新，慢慢计算机技术成为生活生产中的重要工具，并成为其他行业生产中重要的工具，直接与间接的促进了各个行业科学技术的发展，最终提高了社会的经济水平。
三、计算机科学与技术的发展趋势
计算机的具体发展趋势主要分为两大部分：
（一）智能化
智能化计算机是指设计结构独特并采用平行的处理技术，对计算机中的多个数据及多种指令可进行同时处理和分析的一种超级计算机。超级计算机相对于普通的计算机来说有着更高的运算速度。这些更智能化的计算机跟接近与人类大脑的性能，可以为人们生活和工作提供方便。更可以在某些高端行业，帮忙处理大量繁杂数据，提高工作效率，节省时间与成本。这也就是计算机发展的趋势是更人性化，更智能化。
（二）新型计算机
计算机的发展是基于硅芯片技术的不断更新，但由于需求的不断加强，硅芯片的研发潜力已近极限。所以很多新型计算机就成为了计算机技术的发展趋势。
（1）纳米计算机。计算机技术与纳米技术相结合，便有了纳米计算机。纳米元件与电子元件相比，其体积较小，质地优良且导电性能较高，完全可以取代传统的硅芯片。纳米技术兴起于20世纪80年代初，纳米作为一种计量单位，它的目标是使人类可以自由的操作原子。使用纳米级芯片组成的纳米计算机的能耗非常小，几乎可以忽略不计，性能上远远高于现有的计算机，所以纳米计算会是计算机技术的发展趋势之一。
（2）量子计算机。量子力学的原理来对大量数据进行运算以及存储和分析处理的源自可逆计算机的一种物理装置，而量子计算机就是基于这个。量子效应是量子计算机研发的基础，这种计算机中，开与关的状态是通过激光脉冲来改变一种链状分子聚合物的特性来决定的。由于量子的叠加效应，与传统计算机对比而言，量子计算机存储的数据量要大得多，还有就是，其运算速度是传统计算机的十亿倍。除了其存储性能及运算速度方面的优势外，其在安全性及安保体系等方面的优良性能也远远高于传统计算机。这也成为了计算机发展的另一趋势。
（3）光子计算机。光子计算机是利用光子进行计算，用光子代替传统的计算机通过电子进行数据计算、传输和储存。并把传统计算机的导线互联转变成了光互联。传统的计算机硬件结构复杂，多数为电子硬件，而光子计算机则为光子硬件，并为光运算，不同的数据是由光的不同波长表现出来的，对于复杂的任务可以进行快速处理。成为新型计算机一员。
四、总结
以上为对计算机科学与技术发展趋势的探究，从其发展趋势到发展其必要原因到未来计算机从智能化到新型化的发展态势的必然进行了探究阐述。
纳米技术优缺点范文第2篇
【摘要】
氧化铁纳米粒子是一种新型的磁功能材料，被广泛应用于生物、材料以及环境等众多领域。本文介绍了超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法，比较了各种方法的优缺点；评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离及生物检测中的应用，对多功能复合磁性氧化铁纳米粒子的构建， 在生物医学领域中的应用具有的指导意义。
【关键词】 超顺磁性氧化铁纳米粒子； 制备； 生物分离； 生物检测； 评述
Abstract Superparamagnetic iron oxide nanomaterials have been widely used in the biotechnology， materials and environmental chemistry， etc. In this review， the synthesis methods of superparamagnetic iron oxide， the merits and defects of these methods， and their application in cell， protein， nucleic acid separation and bioassay were reviewed.
Keywords Superparamagnetic iron oxide nanoparticles; Synthesis; Bioseparation； Bioassay; Review
1 引 言
磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料，因其具有独特的磁学特性，如超顺磁性和高矫顽力，在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景[1]。同时，因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点[2～4]， 在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景[5～7]。但由于其较高的比表面积，强烈的聚集倾向，所以通常对其表面进行修饰，降低粒子的表面，能得到分散性好、多功能的磁性纳米粒子。对磁性纳米粒子的表面进行特定修饰，如果在修饰后的粒子上引入靶向剂、药物分子、抗体、荧光素等多种生物分子，可以改善其分散稳定性和生物相容性， 以实现特定的生物医学应用。此外，适当的表面修饰或表面功能化还可以调节磁性纳米粒子表面的反应活性[8]，从而使其应用在细胞分离、蛋白质纯化、核酸分离和生物检测等领域。本文介绍了磁性氧化铁纳米粒子的制备方法， 比较了各种制备方法的优缺点，并对其在生物分离及检测中应用的最新进展进行了评述。
2 磁性氧化铁纳米粒子的合成方法
磁性纳米粒子的制备是其应用的基础。目前已发展了多种合成和制备方法，如共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法和微乳液法等，上述方法均可制备高分散、粒度分布均匀的纳米粒子，并能方便地对其表面进行化学修饰，这些方法的优点和缺点见表1。
在这些合成方法当中，共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小，分散均匀，高度生物相容性等优点，但制得的颗粒存在形状不规则，结晶差等缺点。通过在反应体系中加入柠檬酸，可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。利用这种方法合成的磁性纳米材料被广泛应用在生物化学及生物医学等领域[9]。微乳液法制备纳米粒子，产物均匀、单分散，可长期保持稳定，通过控制胶束、结构、极性等，可望从分子规模来控制粒子的大小、结构、特异性等。微乳液合成的磁性纳米粒子仅溶于有机溶剂，其应用受到限制。通常需要在磁性纳米粒子的表面修饰上亲水分子，使其溶于水，从而能应用于生物、医学等领域。
热分解法是有机相合成氧化铁纳米粒子最多也是最稳定的方法。利用热分解法制备的纳米Fe3O4颗粒产物具有好的单分散性，且呈疏水性，可以长期稳定地分散于非极性有机溶剂中。该方法合成的氧化铁纳米粒子虽然具有粒径均一的特点，但必须在其表面偶联亲水性及生物相容性好的生物分子或制备成核壳结构，才可用于生物医学领域。表1 磁性氧化铁纳米粒子的制备方法（略）
此外，绿色化学和生物方法合成氧化铁纳米粒子也备受关注[28，29]。磁性氧化铁纳米粒子除具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应等纳米粒子基本特性外，它同时还具有超顺磁特性、类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，因此在医学和生物技术领域中的应用引起了人们的广泛兴趣。
3 磁性氧化铁纳米材料在生物分离与生物检测的应用
3.1 磁性氧化铁纳米材料在生物分离的应用
磁性氧化铁纳米粒子可以通过外界磁场来控制纳米粒子的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离[30，31]、蛋白分离[32] 和核酸分离[33]等。此外磁性氧化铁纳米粒子由于兼有纳米、磁学和类酶催化活性等性能，不仅能够实现被检测物的分离和富集，而且能够使检测信号放大，在生物分析领域也都具有很好的应用前景[34，35]。磁性纳米粒子（MNP）能够应用于这些领域主要基于它的表面化学修饰，包括非聚合物有机固定、聚合物有机固定、无机分子固定及靶向配体修饰等[36]（图1）。纳米粒子表面功能化修饰是目前研究的热点。
3.1.1 磁性氧化铁纳米材料在细胞分离方面的应用
细胞分离技术的目的是快速获得所需目标细胞。传统细胞分离技术主要根据细胞的大小、形态以及密度的差异进行分离，如采用微滤、超滤以及超离心等方法。这些方法操作简单，但是特异性差，而且存在纯度不高、制备量偏小、影响细胞活性等缺点，因此未能被广泛地用于细胞的纯化研究[37]。近年来，随着对磁性纳米粒子研究的深入，人们开始利用磁性纳米粒子来分离细胞[38，39]。如磁性氧化铁纳米粒子在其表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质、外源凝结素等），利用它们与目标细胞的特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对其种类、数量分布进行研究。张春明等[40]运用化学连接方法将单克隆抗体CD133连接到SiO2/Fe3O4复合粒子的表面得到免疫磁性Fe3O4纳米粒子，利用它分离出单核细胞和CD133细胞。经培养后可以看出，分离出来的CD133细胞与单核细胞一样，具有很好的活性，能够正常增殖形成集落，并且在整个分离过程中对细胞的形态以及活性没有明显的毒副作用，这与Kuhara等[30]]报道的采用磁分离技术分离CD19+和CD20+细胞的结果一致。Chatterjee等[39]采用外源凝结素分别修饰聚苯乙烯包被的磁性Fe3O4微球和白蛋白磁性微球，利用凝结素与红细胞良好的结合能力，快速、高效的分离了红细胞。此外，磁性粒子在分离癌细胞和正常细胞方面的动物实验也已获得成功。
3.1.2 磁性氧化铁纳米材料在蛋白质和核酸分离中的应用
利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术等）来分离蛋白质和核酸程序非常繁杂，而磁分离技术是分离蛋白、核酸及其他生物分子便捷而有效的方法。目前在外磁场作用下，超顺磁性氧化铁纳米粒子已广泛应用于蛋白质和核酸的分离。
Liu等[41]利用聚乙烯醇等表面活性剂存在下制备出共聚磁性高分子微球，表面用乙二胺修饰后用于分离鼠腹水抗体，得到很好的分离效果。Xu等[42]在磁性氧化铁纳米粒子表面偶联多巴胺分子，用于多种蛋白质的分离纯化。多巴胺分子具有二齿烯二醇配体，它可以与氧化铁纳米粒子表面配位不饱和的Fe原子配位，形成纳米颗粒多巴胺复合物，此复合物可以进一步偶联次氨基三乙酸分子（NTA），NTA分子可特异螯合Ni＋，对于具有6×His标签的蛋白质的分离纯化方面表现出很高的专一性。Liu等[43]用硅烷偶联剂（AEAPS）对核壳结构的SiO2/Fe2O3复合粒子的表面进行处理，研究复合磁性粒子对牛血清白蛋白（BSA）的吸附情况，结果表明BSA与磁性复合粒子之间是通过化学键作用被吸附的，复合粒子对BSA的最大吸附量达86 mg/g，显示出在白蛋白的分离和固定上有很大的应用潜力。Herdt等[44]利用羧基修饰的吸附/解离速度快的核壳型（Fe3O4/PAA）磁性纳米颗粒与Cu2+亚氨基二乙酸（IDA）共价交联，通过Cu2+与组氨酸较强的亲和能力实现了组氨酸标记蛋白的选择性分离，分离过程如图2所示。
磁性纳米粒子也是核酸分子分离的理想载体[45]。DNA/mRNA含有单一碱基错位，它们的富集和分离在人类疾病诊断学、基因表达研究方面有着至关重要的作用。Zhao等[46]合成了一种磁性纳米基因捕获器，用于富集、分离、检测痕量的DNA/mRNA分子。这种材料以磁性纳米粒子为核，包覆一层具有生物相容性的SiO2保护层，表面再偶联抗生素蛋白维生素H分子作为DNA分子的探针，可以将10－15 mol/L DNA/mRNA有效地富集，并能实时监控产物。Tayor等[47]用硅酸钠水解法、正硅酸乙酯水解法制备SiO2/Fe2O3磁性纳米粒子并对DNA进行了分离。结果表明，SiO2功能化的Fe2O3磁性纳米粒子对DNA的吸附分离效果明显好于单独Fe2O3磁性纳米粒子的分离效果，但是其吸附机理有待进一步研究。
3.2 磁性氧化铁纳米材料在生物检测中的应用
3.2.1 基于磁学性能的生物检测
磁性氧化铁纳米粒子因其特有的磁导向性、小尺寸效应及其偶联基团的活性，兼有分离和富集地作用，使其在生物检测领域有广泛的应用。当检测目标为低含量的蛋白分子时，不能通过聚合酶链反应（PCR）对其信号进行放大，而磁微球与有机染料或量子点荧光微球结合可以对某些特异性蛋白、细胞因子、抗原和核酸等进行多元化检测，实现信号放大的作用。Yang等[48]采用一对分子探针分别连接荧光光学条码（彩色）和磁珠（棕色），对DNA（顶端镶板）和蛋白质（底截镶板）生物分子进行目标分析（图3）。如果目标DNA序列或蛋白存在，它将与两个磁珠结合一起，形成了一个三明治结构，经过磁选，光学条码可以在单磁珠识别目标水平下，通过分光光度计或是在流式细胞仪读出。通过此方法检测目标分子是基于数百万个荧光基团组成的微米尺寸光学条码信号的扩增而检测出来，其基因和蛋白的检出限可达到amol/L量级，甚至更低。
Nam等［49］利用多孔微粒法（每个微粒可填充大量条形码DNA）和金纳米微粒为基础的比色法生物条形码检测技术检测了人白细胞介素2（IL2），检出限可达到30 amol/L，比普通的酶联免疫分析技术的灵敏度高3个数量级。Oh等 [50]利用荧光为基础的生物条形码放大方法检测了前列腺特异性抗原（PSA）的水平，其检出限也低于300 amol/L，而且实现了快速检测。
在免疫检测中，磁性纳米粒子作为抗体的固相载体，粒子上的抗体与特性抗原结合，形成抗原抗体复合物，在磁力作用下，使特异性抗原与其它物质分离，克服了放免和酶联免疫测定方法的缺点。这种分离具有灵敏度高、检测速度快、特异性高、重复性好等优点。Yang等[51]通过反相微乳液法制备了粒径很小的SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米粒子，生物分子通过诱导这些高单分散的磁性纳米粒子可用于酶的固定和免疫检测。Lange等[52]采用直接或三明治固相免疫法（生物素基化抗IgG抗体和共轭连接链霉素的磁性纳米粒子组成三明治结构）和超导量子干涉法（SQUID），研究它们在确定抗原、抗体相互作用免疫检测中的应用，结果表明特异性键合的磁性纳米颗粒的驰豫信号大小依赖于抗原（人免疫球蛋白G，IgG）的用量，这种磁弛豫(Magnetic relaxation)免疫检测方法得到的结果与广泛使用的ELISA方法的结果相当。
因磁性纳米粒子独特的性能，在生物传感器上也有潜在的应用前景。Fan等［53］在磁珠上偶联被检测物的一级抗体，在金纳米颗粒上连接二级抗体，两者反应后，利用HClNaClBr2将Au氧化为Au3+，催化发光胺（Luminol）化学发光，人免疫球蛋白G（IgG）的检出限可达2 × 10－10 mol/L ，实现了磁性纳米颗粒化学发光免疫结合的方法对IgG进行生物传感分析（图4）。
3.2.2 类酶催化特性在生物检测中的应用
Cao等[54]发现Fe3O4磁性纳米粒子能够催化H2O2氧化3，3'，5，5'四甲基联苯胺（TMB）、3，3'二氨基联苯胺四盐酸盐（DAB）和邻苯二胺（OPD），使其发生显色反应，具有类辣根过氧化物酶（HRP）活性（图5），而且其催化活性比相同浓度的辣根过氧化物酶高40倍。并且Fe3O4磁性纳米粒子可以运用磁分离手段进行重复性利用，显著降低了生物检测的实验成本，利用此特性可进行多种生物分子的检测。
利用葡萄糖氧化酶（GOx）与Fe3O4磁性纳米粒子催化葡萄糖的反应(见式（1）和(2))，通过比色法检测葡萄糖，其检测的灵敏度达到5×10－5 ～ 1×10－3 mol/L 。由于Fe3O4磁性纳米粒子制备简单、稳定性好、活性高，成本低，因而比普通酶更有竞争优势，这也为葡萄糖的检测提供了高灵敏度和选择性的分析方法，在生物传感领域的应用上展现了巨大的潜能，为糖尿病人疾病的诊断提供了快速、灵敏的检测方法。然而要提高检测灵敏度，合成催化效率高的Fe3O4磁性纳米粒子及多功能磁性纳米粒子是关键。Peng等[56]用电化学方法比较了不同尺寸Fe3O4纳米粒子的催化活性发现，随着尺寸的变小，磁性纳米粒子的催化活性变高。Wang等[57]制备的单分散哑铃型PtFe3O4纳米粒子，由于本身尺寸和结构特点，可更大限度地提高催化活性。本研究组已经合成了分散性好和磁性高的氧化铁纳米粒子并对其进行了表征，利用其磁学和催化特性，已开展了葡萄糖等生物分子的检测，该方法的检出限达到1 μmol/L，具有灵敏度高、操作简便和成本低等优点[58]。
总之，Fe3O4磁性氧化铁纳米粒子不但具有显著的超顺磁性，而且具有类辣根过氧化物酶催化特性，可通过使用过氧化物敏感染料，设计了一系列（如乙肝病毒表面抗原等）的免疫检测模型[59]，因此超顺磁性纳米粒子在生物分离和免疫检测领域具有广阔的应用前景。
4 结 语
随着纳米技术的迅速发展，磁性氧化铁纳米粒子的开发及其在生物医学、生物分析、生物检测等领域的潜在应用已经越来越受到重视，但同时也面临很多挑战和问题。（1）构建并制备尺寸小、粒径均一、分散性和生物相容性好及催化性能高的多功能磁性纳米粒子；（2）根据被检测生物分子的特点设计多功能磁性氧化铁纳米粒子，实现高灵敏度、特异性检测；（3）利用纳米氧化铁颗粒作为分子探针进行实时、在线、原位、活体和细胞内生物分子的检测。这些问题不仅是纳米材料在生物分子检测领域应用需要解决的难点，也是目前其进行生物分子检测研究的热点和重点。
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纳米技术优缺点范文第3篇
关键词：活性包装；肉产品；研究现状；生态环保性
Abstract： Active packaging technology continues to emerge from the development of modern material science and biotechnology. Active packaging can extend the shelf life of foods contained therein by changing the interior environment to maintain or even improve their properties， thereby enhancing their safety and sensory attributes. This paper provides a clear and definitive understanding of active packaging for meat products by describing classification by functions and the advantages and shortcomings of various classes as well as reviewing the current status of their development and application. From this review conclusions are drawn as follows： scarce attention has been paid to odor-removing aroma-holding packaging； cyclodextrin will have promising applications in active packaging for meat products due to its special cavity structure； and the future development of active packaging for meat products tends to be more eco-friendly.
Key words： active packaging； meat product； research status； eco-friendly
中图分类号：TQ050.4 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）12-0023-05
随着人们对肉产品质量安全意识的不断提高，利用科学材料与生物技术包装肉类制品，使其营养流失小、保障安全，已成为食品包装界关注的焦点。活性包装的诞生提高了肉产品的质量安全性、健康性，同时又控制了食品包装带来的污染。
活性包装技术是结合先进的食品包装和材料科学技术，通过调节包装材料与包装内部气体及食品之间的相互作用，最大程度地保持包装食品品质或改善食品安全性，有效地延长商品货架期的一种新型包装技术。
活性包装系统主要有2种形式：一是先将活性物质装于特制小袋中，再与食品一同于包装中，发挥其作用；二是将活性物质直接通过共混、填充或涂覆等方式融入包装材料的体系中（薄膜、瓶盖、衬垫等），再缓慢释放起作用[1]。目前用于肉产品的活性包装主要包括以下功能：脱/抑氧、抗菌、除味保香、控水等。本文按照肉产品活性包装的功能分类，从其定义、特性及研究应用现状来分别述析。
1 应用于肉产品的活性包装
1.1 脱/抑氧活性包装
1.1.1 脱氧活性包装
脱氧活性包装主要指在密封包装容器内，加入脱氧剂，通过与氧气相互作用，来降低包装环境中的氧气浓度，使食品在低氧条件下保存的一种包装形式[2]。封入脱氧剂包装常与真空或充气包装结合使用，能有效弥补充氮包装气体置换率低的缺陷，且效果更佳[3]。
在肉产品包装中，高含氧量不仅会加速微生物生长繁殖，而且会导致肉产品氧化变色，使其食品安全性及商品价值都受到直接损害。脱氧活性包装则能通过化学脱氧技术，控制酶褐变及抑制需氧微生物的生长繁殖，有效地保持其营养和风味，同时，抑制肌红蛋白的氧化，起到脱氧护色的作用[4]。目前通常使用的脱氧剂有铁粉系列、酶类如乙醇氧化酶、葡萄糖氧化酶等。
1.1.2 抑氧活性包装
CO2具有抑氧作用，可以通过抑制肉禽表面微生物的呼吸作用，来抑制其生长繁殖。但由于CO2对塑料薄膜的透过率是O2的3～5倍，包装内大部分CO2易穿透薄膜流失。抑氧活性包装通过注入CO2释放或生成剂来维持包装内较高的CO2浓度，一般CO2的体积分数在10%～80%有利于保持肉产品（尤其是高度易腐肉）的良好品质，抑制微生物生长繁殖，降低pH值，延长货架期[5]。
能产生CO2的体系有很多，如亚硫酸盐系脱氧剂与碳酸氢钠混合体系等[6]。
1.2 抗菌活性包装
抗菌包装是将抗菌剂以小包、膜或涂层的形式加入到一种或几种高聚物包装材料内。在食品贮藏运销过程中，抗菌剂透过包装物释放到食品表面，直接接触细菌，抑制其生长繁殖甚至杀灭它，进而延长食品的货架期[7]。抗菌包装根据作用方式可分为固化型、吸收型和释放型。根据其来源可分为天然抗菌剂、无机抗菌剂和有机抗菌剂。
对于肉产品来说，其表面很容易受微生物污染，从而加速腐败并影响感官品质。使用抗菌剂活性包装，能有效抑制甚至杀死肉产品表面微生物，提高食品安全性。目前，国际上主要使用乙醇、耐高温的银锌无机抗菌剂等释放型抗菌剂来抑制有害菌的生长繁殖，乙醇对霉菌、酵母菌和细菌生长繁殖具有明显抑制作用，常使用Freund乙醇释放剂[8]。
1.3 控水活性包装
肉产品的包装在流通过程中对干燥是很敏感的，一般包装材料会散失过多的水分，过高的水分活度会加速微生物生长繁殖，造成肉产品快速腐败，缩短其货架期及降低其食用价值。干燥剂有降低水分活度、抑制霉菌、酵母和腐败菌的生长等作用。目前，可通过选择水分透过率适当的包装材料或放入装有水分控制剂的小包，在肉产品附近形成合理的相对湿度来解决这一问题。除此之外，也通过在包装材料中融入吸水物质来控制食品的包装环境[5]。
1.4 除异味保香活性包装
食品的气味和香味与包装之间的互相作用非常重要，但是一般的包装材料会使人们所需风味物质透过包装材料散失掉，食品的香味、口感和外观发生改变。而且有的肉产品会产生难闻的异味，如鱼肉蛋白形成的胺，肉类中的脂肪和油脂氧化后形成的醛，这些异味都会使其发生变质并严重影响其感官。除异味保香活性包装则能除去难闻的胺类及醛类异味等，目前，一种含铁盐和有机酸的包装已得到使用，能将胺氧化，使食品保持良好的气味和风味，延长其货架期[9]。在包装材料内加入具有空腔结构（可包合香味物质）的物质也亟待研究。
1.5 其他类型的活性包装
1.5.1 纳米包装技术
纳米材料已成为近年来最热门的研究领域，有其特殊的力学、热学、光学、磁性、化学等性质，用于食品包装的纳米复合高分子材料具有排列紧密有序的微观结构。它在肉产品等食品包装工业中已得到广泛使用[2]。用添加0.1%～0.5%纳米TiO2制成的塑料薄膜来包装肉产品，在防止肉品被紫外线破坏的同时，又能使其保持新鲜。采用纳米复合技术制成的新型包装材料聚酶铵-6塑料（NPA6）与传统的尼龙塑料相比，具有更多的先进性[10]。
1.5.2 抗氧化剂活性包装
抗氧化剂是一种必不可少的食品添加剂，能阻止或延缓油脂的自动氧化，防止食品在贮藏中因氧化导致的营养破坏、变色等现象，提高其商品价值，延长货架期。抗氧化剂活性包装主要是将一种或多种天然（蜂胶、茶多酚、迷迭香提取物等）或人工抗氧化剂融合到聚丙烯薄膜中，防止肉品氧化腐败的包装形式[11]。其中复合抗氧化剂活性包装对冷却肉的保鲜效果更佳，不仅提高了其保鲜度，而且有效延长其保鲜时间[12]，是一种优良的包装材料。抗氧化剂活性包装如与其他活性包装联合使用，其效果会更好。另外，一些天然物质可同时起到抗氧和抗菌的作用。
2 各活性包装的优缺点分析
2.1 脱氧或抑氧活性包装
2.1.1 脱氧活性包装
脱氧剂能够通过清除氧以减弱新陈代谢，降低氧化腐败，抑制活性色素和维生素氧化，控制酶的褐变以及抑制需氧微生物生长，从而保持肉类的品质，并且其在肉产品的保鲜方面也具有除氧护色的作用。
2.1.2 抑氧活性包装
在肉产品的保藏中，能抑制肉产品表面需氧菌的生长，促进二氧化碳释放材料释放CO2。二氧化碳生成剂可以和脱氧包装结合，避免脱氧包装引起的包装坍塌情况的发生[13]。
2.2 抗菌包装（抗菌防腐释放剂）
鲜肉的表面易受微生物侵染，高温加热、干制、盐腌、冷冻和冷藏等方法并不适于其保藏，而直接将抗菌剂添加于肉品表面又容易产生负面效果：抗菌剂会快速向肉品内部扩散而被中和失去作用，并且可能会导致肉品品质改变。使用抗菌活性包装能够克服这些缺点，从而在肉产品的保藏中取得更好的效果。与其他抗菌方法结合使用，效果加倍，如和辐照杀菌结合，食品表面的微生物受到抗菌物质的抑制，易对辐照敏感，此时采用较低剂量的照射，即可起到杀菌作用[16]。
2.3 控水活性包装（潮气吸收剂）
水分活度过高会促进微生物的生长繁殖，进而加速肉产品的腐败，因此需要控水活性包装来保持肉产品中的水分活度[5]。此类活性包装大多以干燥剂为主要吸湿材料，干燥剂分为无机干燥剂和有机干燥剂两类。
把控水材料融入到肉产品包装材料中能够防止干燥袋破裂带来的中毒。部分新型控水活性包装可防止因传统干燥剂造成的吸湿速度过快而造成食品严重脱水[17]的弊端。
2.4 除异味保香活性包装
目前这种活性包装研究很少，用于肉类的发展方向上更是少之又少。
2.5 其他
2.5.1 纳米包装材料
近年来，纳米包装材料已成为食品行业中肉产品保鲜技术中热门的研究领域，其优点有：1）具有显著的抗菌特性，且抗菌持续时间长， 稳定性高[4]；2）纳米TiO2粉体可以有效地屏蔽紫外线， 抑制肉产品因氧化而导致的变色作用[15]；3）纳米材料能阻止微小有机体进入肉产品。在可塑性、阻隔性、稳定性、抗菌性、保鲜性方面比传统材料显示出更大的优越性[14]；4）催化促进作用：纯天然的基础包装材料在纳米技术的改造下，能够发挥出更大的杀菌效果，一旦遇到水，便会对细菌发挥更强的杀伤力；5）吸附能力、渗透力很强，多次洗涤后仍有较强的抗菌能力。但是其制造成本高，一般应用于高端产品的包装，不适合普通肉产品的包装[18]。
2.5.2 乙醇释放剂
乙醇能抑制霉菌和病原体生长，用其包装某些新鲜肉产品（如鲜肉、鲜鱼、禽类等产品），乙醇蒸气可抑制10 种不同霉菌、15种细菌及3 种致腐败菌的生长，使保存期延长5～20倍。但是乙醇释放剂可能给食品带来异味，影响食品风味[19]。各类活性包装优缺点见表1。
3 活性包装在肉产品的研究与应用
活性包装技术具有高端的技术先进性及惊艳的呈现效果，近几年以来被日本、美国、西欧等国家广泛研究和发展，我国相关学者和企业也在着手这一领域的研制与开发（表2）。
3.1 脱氧或抑氧型
包装内的氧气能加速肉产品氧化，促使大多数细菌生长繁殖进而肉类变质。脱氧包装技术有效解决了这个问题，并且克服了机械除氧（气体置换或真空包装等）不彻底的缺点，使包装内氧气体积分数降至0.01%，保证了肉产品的品质，有效延长其货架期。
传统的氧气吸收体系是利用化学方法使铁粉氧化（1977年发明）或是利用酶来吸收氧气，有被消费者误食可能性及氧化不稳定。2000年瑞士汽巴公司/Ciba利用Shelfplus O2系列抑氧剂生产出Combitherm 23115/408牌号薄膜等多层吸氧薄膜，这种薄膜由外到内依次：印刷层、被动阻隔层、主动吸氧层、食品接触层。阻隔层可阻止外界氧进入，吸氧层可经食品接触层清除包装内的氧气，最适合用在包装物内湿度饱和的环境中。类似于除氧剂，利用CO2抑氧也不失为一种好发展方向。法国Codimer公司研发的Verifrais将亚硫酸盐脱氧剂与碳酸氢钠混合的二氧化碳释放剂，可以同时起到除氧和抑氧的作用，可用于新鲜肉产品保藏[20]。其他文献将二氧化碳气体和柠檬酸、乙酸、肉桂醛等配合用于鲜大马哈鱼的保鲜，结果很令人满意[5]。也可以用SO2来抑氧，但CO2更环保更价廉无毒[5]。
3.2 抗菌型
早期加入抗菌剂的方法是直接将抗菌剂添加入到肉产品中，这样不仅效果不佳[11]，抗菌活性降低很快，而且可能会导致肉品成分中某些活性物质部分失活。因此，使用含有抗菌剂的包装膜或涂层更为有效，既可减缓抗菌剂从包装材料向肉品表面的迁移，还可使其维持所需的高浓度[5]。2011年第十一届“挑战杯”华南理工大学在校研究生将天然无毒的抗菌剂壳聚糖混入一种或几种高聚物包装材料中，通过抗菌剂的缓慢溶出，释放产生抗菌活性，在包装内部维持长期稳定的抗菌剂浓度，从而达到抗菌防腐的目的。Neetoo等[22]通过敏感性测试研究了含乳酸链球菌素（nisin）的抗菌涂层对不同的Listeria monocytogenes菌株的抑制效果，结果表明，4℃下nisin剂量为2000 IU/cm2时能显著抑制真空包装熏鲑鱼中Listeria monocytogenes的生长。另一种抗菌膜正在测试中，将病原体的抗体与包装材料结合，用以检测病原体。这是抗菌活性包装的创新突破点，但同时它也存在一些限制：这种抗菌膜无法检测出每克检样中菌落数低于104CFU/g的病原体[23]。还有一些研究将具有抗菌作用的基团通过化学修饰，引入并固定于包装物表面来发挥抗菌作用[17]。
3.3 控水型
肉产品在贮藏运销中，会因为各种生理生化反应，导致内部水分分离出来，造成营养物质流失、微生物繁殖，最终产品腐败变质、感官变劣。可以通过放入装有干燥剂的小包，来去除包装内部过量的水分。Murat[24]在小袋中装入胶体，利用胶体特有的理化性质，来逐步吸收肉品组织在消费流通中渗透流出的水分，这是早期的控水活性包装形式。另外在单层或双层聚乙烯醇（PAV）薄膜中融入吸湿材料也在进一步研究中。日本Showa Denko公司开发了一种可重复使用的薄膜：在2层PAV薄膜中镶嵌一层丙二醇，丙二醇具有极佳的吸湿性能，与食品的水分活度分别是0.0和0.99，当与新鲜的肉类或鱼类接触时，它能很快的吸收食品表面的水分，避免微生物繁殖，再经PAV薄膜 排出水分或水汽，这种活性包装可使鱼类的货架寿命延长3～4d。
3.4 除异味保香型
这类活性包装主要是吸除食品包装中对产品品质不利的气体：食品本身的不愉悦气味、与包装环境相互作用所产生的不良挥发物质、食品由于自身生理失调产生的异味[1]等。在日本，Anico公司已经开始销售这样一种包装：在包装袋内放入混合物：铁盐和有机酸，这种混合物能够将难闻的胺类物质氧化，从而保持产品的良好感官品质。 除此之外，环糊精[1]因其特有的结构在这方面大有发展前景。Kimmele等[25]用环糊精来包合
D-柠檬烯、α-蒎烯等香料，并将其加入到包装材料中从而使其持久放香。据此研究也可以猜想，可否将肉品特有的香味包合在环糊精中来提高肉品感官品质。专利US5177129[26]将空载环糊精涂覆在罐的内表面，可以清除对啤酒口感造成不良影响的乙醛，其在肉产品中的研究应用也令人期待。
4 结 语
活性包装技术近几年迅猛发展，它的市场需求在2014年预计超过17亿美元[27]，但在我肉产品市场中应用尚未普及，大多数仍以冷藏方式延长货架期[4]，这可能是成本方面原因。除异味保香型的研究也较少，建议充分发挥利用物质的结构功能（如环糊精等）来探究发展。活性包装的发展趋势应为：在不断提升其专业性及科学先进性的同时，更应注重其生态环保性。尽量避免活性物质直接接触食品，防止二者之间深层次的复杂相互影响；尽量使用天然活性物质，更安全健康；另外，趋向使用生物降解/合成的包装材料，虽然生产成本较高，但其总成本尚未很高，且保藏效果较好，更具有生态环保意义[28-30]。
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纳米技术优缺点范文第4篇
摘要：
本文从凝胶贴膏在儿童用药的应用情况、作用机制、基质组成与配比以及儿童用凝胶贴膏的特点等方面，综述了近年凝胶贴膏在儿童用药的研究与应用情况，并对开发应用前景提出展望，以期为进一步的研究提供参考。
关键词：
凝胶贴膏；新剂型；儿童用药；作用机制；基质组成
凝胶贴膏（原巴布膏剂）[1-3]系指原料药物与适宜的亲水性基质混匀后涂布于背衬材料上制成的贴膏剂。水凝胶巴布剂[4]（hydrogelcataplasm）为透皮给药制剂的新剂型，属于缓控释制剂的范畴。具有载药量大、与皮肤生物相容性好、药物释放性能好、使用方便、不污染衣物以及适合于各种类型的药物分子、药效显著等优点[5]，特别适合于儿童使用。本文在应用、作用机制、基质组成与配比方面，综述了近年来国内外科研工作者对儿童用凝胶贴膏的研究成果，并对其优缺点以及开发应用前景展开讨论。
1凝胶贴膏在儿童辅助用药的应用情况
目前凝胶贴膏（巴布剂）在治疗儿童胃肠道疾病、呼吸道感染、哮喘、鼻炎等方面、具有显著优势，甚至在治疗儿童过敏性紫癜等方面也有一定的应用。且凝胶贴膏往往与西医的常规治疗或中药汤剂、颗粒剂、糖浆剂联合治疗儿童疾病，给药形式大多为穴位贴敷。
1.1胃肠道疾病
徐沙沙等[6]采用复方丁香开胃贴结合微生态制剂及肠粘膜保护剂治疗50例小儿腹泻，22例治愈，11例显效，9例有效，治疗组总有效率为95.45％，高于对照组的83.72％，差异有统计学意义。张春华等[7]采用自拟中药贴剂联合利巴韦林，双八面蒙脱石粉等常规对症治疗法治疗100例婴幼儿轮状病毒肠炎，治疗组总有效率85%，对照组总有效率76%，说明中药贴剂对婴幼儿轮状病毒肠炎具有很好的辅助治疗作用。周源等[8]研究得出中药巴布剂FXN能显著降低小鼠腹泻指数，降低小鼠血清IL-1β、TNF-α的含量，使低浓度醋酸所致的腹腔毛细血管通透性的增加，并能上调结肠上皮细胞中AQP4的表达，说明该中药巴布剂FXN具有良好的抗腹泻、抗炎及镇痛作用。
1.2呼吸道感染
1.2.1上呼吸道感染
急性上呼吸道感染（AURI）系由各种病原引起的上呼吸道炎症，是小儿最常见的疾病[9]。胡丹[10]使用兵兵退热贴治疗50例小儿发热，对照组采取常规方法（冰袋擦敷等）退热，治疗组在常规治疗基础上贴敷兵兵退热贴，结果对照组的总有效率为76.00％，明显低于治疗组的88.00％，且差异具有统计学意义，说明该凝胶贴膏剂具有良好的退热效果。吴宏图[11]使用小儿退热贴敷脐治疗122例小儿外感发热，对照组予口服布洛芬混悬液3mL，观察组予印堂、曲池或大椎穴敷小儿退热贴，观察组退热总有效率明显优于对照组，说明小儿退热贴治疗效果优于口服的布洛芬混悬液。
1.2.2下呼吸道感染
（1）肺炎
南春红等[12]采用敷胸巴布剂治疗40例肺炎患者，治疗组及对照组均在常规治疗、护理基础上，治疗组于病灶部位贴敷胸巴布剂（大黄、玄明粉=1∶1），对照组于病灶部位敷等量的敷胸散（大黄、玄明粉=1∶1），结果治疗组总疗效为90%，对照组80%，两组在治疗肺炎患儿咳嗽、痰壅症状以及肺部啰音消失天数上有统计学差异，就止咳、化痰方面疗效敷胸巴布剂明显优于敷胸散。徐睿霞[13]采用妥洛特罗贴剂治疗120小儿喘息性肺炎，对照组采取常规治疗，观察组在常规治疗基础上于背部、胸部或上臂贴1片妥洛特罗贴剂（0.5mg/贴），结果对照组呼吸困难消失时间和血氧饱和度回复至正常时间均长于观察组，说明该凝胶贴膏剂对小儿喘息性肺炎具有一定的治疗作用。
（2）支气管炎
何丽芸[14]应用小儿清热宣肺贴膏治疗108例儿童急性支气管炎，对照组给予抗感染及常规治疗，治疗组在此基础上于胸背贴小儿清热宣肺贴膏，治疗组总有效率（93.5%）高于对照组（84.3%），差异有显著性统计学意义，而且治疗组在退热、咳嗽、咯痰改善及肺部罗音吸收方面均早于对照组，且无明显不良反应。说明小儿清热宣肺贴膏对儿童急性支气管炎具有良好的治疗作用。徐赛红等[15]应用平喘止咳贴联合穴位揉贴对小儿喘息性支气管炎进行护理，对照穴位揉贴护理组疗效优于常规护理组，差异具有统计学意义。
1.3哮喘
对于哮喘，吸入给药因为直接进入靶部位，疗效更好、不良反应少。但吸入制剂给药时要求患者有较高的协同性，故常用于成人及12岁以上儿童[16]。而外用制剂在婴幼儿哮喘方面具有使用方便、顺应性高等无法取代的优势。林舜娜等[17]采用纳米穴位贴结合雾化吸入糖皮质激素治疗42例小儿哮喘，观察组的哮喘日间症状评分、夜间症状评分显著低于对照组日间症状评分及夜间症状评分，差异有统计学意义，且在腧穴部位贴上纳米穴位贴可减少糖皮质激素的使用剂量，可减少过量应用糖皮质激素而引起患儿的不适，说明纳米穴位贴不仅疗效确切，而且不良反应较少。
1.4鼻炎
韩建新等[18]采用温鼻巴布剂治疗60例小儿过敏性鼻炎，对照组在常规治疗基础上采用汤剂（黄芪、葛根、白术、桂枝、防风）治疗，治疗组在对照组基础上于脾俞、大椎等穴位贴温鼻巴布剂，治疗组显效30例，有效25例，总有效率91.7%，明显高于对照组的66.7%，且差异有统计学意义，说明温鼻巴布剂对小儿过敏性鼻炎具有很好的治疗作用。
1.5过敏性紫癜
董薇薇[19]在清紫巴布剂的药学研究中提到，该方具有清热凉血、化瘀消斑的作用，主治过敏性紫癜。且在过敏性试验中，清紫巴布剂皮肤激发接触后未观察到豚鼠出现流涕、喷嚏、哮喘、站立不稳或休克等现象，72h内未出现皮肤红斑、水肿；在局部刺激性试验中，清紫巴布剂对豚鼠的致敏率为0%，说明清紫巴布剂几乎无致敏性。
1.6联合用药
李荣[20]用补肾健脾方联合中药穴位贴敷法治疗小儿哮喘；丁倩[21]使用对乙酰氨基酚栓与退热贴联合治疗小儿发热；唐进[22]采用平喘止咳贴佐治小儿支气管哮喘；罗世杰等[23]应用小儿清热宣肺贴膏联合桑菊饮加减方口服治疗小儿急性支气管炎；张霞等[24]在应用抗生素（青霉素或先锋霉素）的基础上采用红外止咳贴治疗60例小儿肺炎等，均疗效确切，适合儿童用药。
2儿童用凝胶贴膏的作用机制研究
儿科生物药剂学中，凝胶贴膏剂中药物的透皮吸收过程分为：释放、穿透及吸收进入血液循环3个阶段[4]，即药物从基质中脱离出来并扩散释放到皮肤表面；药物穿透角质层屏障；药物通过表皮和真皮被血管吸收（主要途径）3个步骤[25-26]。其中主要研究促进药物的经皮渗透和体内外经皮渗透。凝胶贴膏中有效成分首先从以水溶性高分子聚合物作为主要基质的骨架中以一级或近零级速率释放出来，使药物始终处于活性状态，延长有效作用时间，提高药物活性成分渗透而发挥作用并维持最佳血药浓度。促进药物经皮吸收的方法有3种：药剂学方法、物理方法、化学方法。常用的物理方法[27-29]：离子导入法、电致孔法、无针喷射给药、微针法、超声波法、磁导入技术等；常用的化学方法：加入一些透皮促进剂，如月桂氮卓酮类、二甲基亚砜、中药挥发油类等；常用的药剂学方法：将制剂制成微乳、脂质体、纳米粒（固体脂质纳米粒）等。对各方法的作用机制进行阐述如下。
2.1物理方法
主要是通过改变皮肤的通透性[27-29]而影响药物的透皮吸收。
2.2化学方法
通过透皮促进剂以改善皮肤的通透性增加药物的透皮吸收[30-31]。它是增加药物透皮吸收最经济、最简单的方法。比如透皮促进吸收剂氮酮、二甲基亚砜[32-35]，其作用机制包括：（1）作用于角质层的脂质双分子层，干扰破坏脂质分子的有序排列，增加脂质的流动性，从而有助于药物分子的扩散；（2）促进剂溶解角质层的类脂，影响药物在皮肤的分配或促进皮肤的水化而提高药物的透皮速率，使药物有效成分更好的渗透并到达病灶；（3）使角质层细胞蛋白质变形而打开其密集的结构，增加其通透性；（4）作为药物的助溶剂以提高药物在角质层的热力学活性；（5）增加药物在水性介质中向角质层的分配。中药芳香性挥发油作为天然透皮促进吸收剂，其促进药物透皮吸收的机理可能是因其性味芳香，行散走窜，透达经络，开宣毛窍，不仅具有促渗透作用而且还有一定的治疗作用。
2.3药剂学方法
以脂质体为例，其作用机制包括：（1）穿透机制：脂质体作为转运药物的载体，由于其自身粒径大小和结构决定其靶向性和淋巴定向性，其穿透皮肤浓度不一样，把药物带入的深度也不一样；（2）水合作用：脂质体提供外源性脂质双层膜而使角质细胞间的结构改变，脂质双层中疏水性尾部排列紊乱而使脂溶性药物可以通过扩散和毛细血管的作用进入细胞间隙，使角质层湿化和水合作用加强；（3）融合：脂质体的膜插入细胞膜的脂质层中而释放出水相内容物到细胞内，在多层脂质体存在的情况下，脂质体内膜层与胞浆接触，脂质体与亚细胞器之间相互作用[36]。目前，关于凝胶贴膏剂的作用机制虽有一部分研究报道，但是体内外药动学和药代学还缺乏实验数据，需进一步研究。
3儿童用凝胶贴膏的组成与配比
凝胶贴膏基质用材料主要有骨架基质、粘合剂、填充剂、保湿剂、透皮促进吸收剂等。其次有pH值调节剂、交联调节剂、抑菌剂以及表面活性剂等。儿童用凝胶贴膏与普通凝胶贴膏在基质组成上最大的不同，是要针对儿童皮肤较薄、透皮吸收率较成人高等本身生理特点，结合儿童的代谢能力及过敏程度选择安全的辅料。如保湿剂中的聚乙二醇对皮肤有一定的刺激性，长时间使用可致皮肤脱水干燥，故儿童用凝胶贴膏中的保湿剂常用甘油；渗透促进剂中二甲基亚砜有异臭及对皮肤的刺激性，长时间及大量使用可引起肝损坏或神经毒性，而月桂氮卓酮对皮肤刺激性小，更适合儿童。表面活性剂中非离子型对皮肤的刺激性最小，如吐温。
3.1骨架及粘合剂
常用的骨架有聚丙烯酸及其纳盐、卡波姆等，常用量3%～10％。粘合剂有天然高分子材料及其衍生物，如明胶、西黄蓍胶、羧甲基纤维素纳。合成高分子材料如聚维酮、聚乙烯醇，常用量约10%～20％[37-38]。如吉小欣等[39]在妥洛特罗亲水型贴剂处方中选用卡波姆作和聚丙烯酸钠的交联物作为骨架基质。
3.2保湿剂及填充剂
常用的保湿剂有甘油、聚乙二醇、丙二醇或者甘油与丙二醇的混合物等，常用量30％～50％。填充剂有高岭土、二氧化钛、微粉硅胶、氧化锌等，常用量约5％。王文忠等[40]在紫草巴布剂基质处方的优化一文中选用甘油和丙二醇的混合物作为保湿剂，其保湿效果比单用甘油更佳。
3.3渗透
促进剂目前使用较多的渗透促进剂为氮酮、二甲亚砜、丙二醇以及芳香精油（如薄荷油、桉叶油）等，常用量为1%～6％[41-42]。3.4其他抑菌剂[43-44]：尼泊金酯类、苯甲酸等；其中交联型凝胶贴膏剂基质还包括交联剂：高价金属盐，主要为铝盐，如：结晶氯化铝、甘氨酸铝、硫酸铝，常用量0.1％～0.5％；pH值调节剂：枸橼酸、酒石酸等。
3.5配比
凝胶贴膏基质由多种物质组成，其性质与作用也各有不同，加上药物本身的性质差异，使基质处方对其成型具有决定性的作用。儿童用凝胶贴膏其常用的基质有聚丙烯酸钠、聚维酮、羧甲基纤维素钠、卡波姆、明胶、甘油和微粉硅胶、氮酮等。吉小欣等[39]在妥洛特罗亲水型贴剂处方的优化中采用卡波姆∶PANA∶甘油∶高岭土∶柠檬酸为0.5∶6∶37.5∶0.8∶0.2；王文忠等[40]在紫草巴布剂基质处方的优化一文中处方配比为明胶∶阿拉伯胶∶PVA∶CMC-Na∶聚维酮∶甘油∶1,2-丙二醇为1.0∶1.0∶1.0∶0.4∶0.4∶5.2∶3.92（质量比）。优化后的处方质量更稳定，载药量更大、粘附性和感官更佳。
4小结
4.1凝胶贴膏儿童用药的优势
凝胶贴膏作为一种经皮给药系统，优势如下[45-49]：
（1）可避免首过消除和胃肠道不良反应，适合治疗窗窄的药物给药；
（2）有效避免针头恐惧症以及儿童对口服药的不顺从性[44]，适合儿童给药；
（3）凝胶贴膏与其他外用制剂一样具有疗效显著、用量少、相对安全、副作用少、易透皮吸收等优点，尤其作为发挥全身作用的新型外用制剂，弥补了起局部作用（如气雾剂、喷雾剂、滴剂等）的外用制剂局限性的缺点；
（4）更突出的是使用方便，不适感较小，患者顺应性强，在减少用药次数的同时取得较好的疗效[50]；
（5）具有背衬材料，避免了软膏等制剂由于儿童好动导致的药物被衣物擦除，从而影响疗效、污染衣物等问题；
（6）其带有适度的粘附性，基质毒性以及过敏性较小，避免了黑膏药制剂与橡胶膏剂等黏附性过大，或是含有毒性、皮肤刺激性成分，从而引起皮肤不适的缺点。正因为凝胶膏剂在儿童用药方面具有显著优点，所以其应用十分广泛。
4.2凝胶贴膏的安全性要求与处方基质的优选趋势
儿童处于生长发育的重要阶段，特别是婴幼儿时期，肝肾功能、中枢神经系统及内分泌系统的发育尚不健全，药物在其体内呈现的药动学和药效学特点与成人有较大差别，儿童皮肤较薄，透皮吸收率较成人高[51-52]；对许多药物的代谢、排泄和耐受性较差，药品不良反应发生率比较高，因此，儿童用凝胶贴膏基质应选用无毒或低毒、无致敏性的辅料。如选择甘油作为保湿剂；月桂氮卓酮作为促渗透剂。
4.3其他制剂制成凝胶贴膏剂型的趋势
儿童对药品的可接受性会影响药物治疗的安全性和有效性[53]。从制剂的适用性、安全性、方便性、合理性、生物利用度等角度来看，敷贴型散剂、穴位贴、橡皮膏、软膏等都更适合制成凝胶贴膏剂[54-55]。
4.4凝胶贴膏儿童用药的展望
凝胶贴膏与新型技术和新方法的结合，如柔性脂质体、微乳、微针以及超声波、离子导入法或电致孔、纳米技术等，不仅可进一步提高其透皮给药效果，起到缓释或控释作用，而且大大的提高了安全性，扩大药物给药范围，特别适合儿童。但对于早产儿，由于其未成熟和迅速生成的皮肤障碍功能等特点，使微针和超声波导入该类技术也具有一定的挑战性。虽然如此，凝胶贴膏与新技术的结合必将成为研究的热点和未来凝胶贴膏制剂的发展方向。凝胶贴膏剂能同单液儿科制剂[49]一样（其给药体积改变药物剂量），通过特定方法有效且方便地调节给药剂量使之适用于婴幼儿，如通过给药量折算成贴膏面积，建立时效、量效曲线方程，从而确定给药量、时间与儿童年龄、体重之间的方程，同时也考虑特殊儿童皮肤的状况－部分儿童皮肤异于常人或皮肤屏障功能受损（如皮肤湿疹、溃疡或烫伤），这无疑将扩大凝胶贴膏在儿童用药的应用。设立小儿个性化用药系统[56]，使疗效确切，因人而异，因地制宜。
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纳米技术优缺点范文第5篇
关键词： 高中物理教学 开放式教学 教学过程 教学方法 教学内容
新课程改革对物理教学提出了新的要求，《普通高中物理课程标准》明确指出，物理课程在目标上要注重提高全体学生的科学素养；在结构上要重视基础，体现课程的选择性；在内容上要体现时代性、基础性、选择性；在实施上要注重自主学习，提倡教学方式多样化；在课程评价上要强调更新观念，促进学生发展。要将新课程理念变成现实，就必须改变传统的物理教学和学习方式，构建开放式的物理课程教学模式。
在教学中，笔者尝试过多种教学模式，进行了多方面的探索实践。通过对不同教学模式的教学比较，笔者认为“开放式教学”更契合新课程理念，更适合于我校学生实际。开放式教学是日本教育家岛田茂等在20世纪70年代提出来的。开放式教学的基本指导思想主要是：①开放教育对象，开放教学时间，开放教学方法，开放教育观念；②以学生为中心而不是以教师为中心；③应用多种多样的教与学的方式、方法；④努力排除对学习的种种障碍，特别是传统教育的固有障碍。通过开放式的教学方式能着力发挥学生的自主性、能动性，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识和创新能力。
一、教学思想和策略的开放
教学观念决定教学意识，教学意识决定教学行为。开放式教学要求教师正确定位自我角色。教学中教师的角色是设计引导者、参与合作者、服务参谋者、倾听欣赏者。学科教学中，教师要营造一个良好的、开放式的、平等的氛围，构建一个师生和谐、积极探索、平等民主的课堂教学环境。教师平时要经常深入学生中了解学生的学习态度、兴趣和愿望，并主动帮助学生解决困难。同时教师要提倡教学相长，师生互相学习，把自己融于学生之中，使学生感到老师是良师益友。课堂上允许学生相互轻声讨论，允许学生打断教师的讲话，允许学生对教师的观点提出质疑。在进行评价时，对学生要多表扬、多鼓励，保持学生的心理自由和学习积极性。
在长期的教学实践过程中，教师形成了自己容易驾驭的教学策略。但是，在实际教学过程中，由于教学内容、教学目标、教学对象等因素的不同，一种固定的教学策略并不一定是最适合于学生的教学策略，也就是说不一定是最有效的教学策略。因此，教师在教学策略的选择上不能一成不变，而要根据具体的情况灵活地选择教学策略，灵活地运用教学策略，使教学效益最大化。特别是在开放式教学中，教师要将多种教学策略有机地整合，让教学策略为教学很好地服务。
二、教学过程和方法的开放
（一）开放的教学过程
教学过程的开放就是在课堂教学中始终确立以学生为主体，以学生为中心的观念。课堂教学的设计和组织形式都必须向学生的实际需要开放，向教学的实际开放。如教学计划的适时调整，空间位置的随机调整，教学时间的适度调整，以及师生角色的不断互换，活动内容的多样选择，等等。对物理学科来说，还可充分发挥物理实验的优势，教师应尽可能开放实验室让学生主动地进行实验探索。
比如，在物理复习教学中，以开放性的问题为抓手设计开放性的教学过程。例如，在复习动量守恒时，可以以实验为主线复习整个动量守恒的内容。如：首先，让学生利用两个钢性小球设计验证动量守恒定律的实验，引导学生讨论设计方案。要解决速度的测定问题，学生可能设计出不同的方案：①用闪光照片法测定速度；②用秒表定位求平均速度法测定速度；③用摆的机械能守恒求得速度，等等。开放实验室，让学生充分地体验、享受实验的过程，引导学生根据不同方案确定实验的具体装置及具体的实验步骤。同时，在学生实验时，给学生操作的时间，给学生思考的时间，给学生发问的机会，给学生批判的机会，比较实验方案的优缺点。其次，让学生计算，体验规律的应用。习题的设计就以实验为基础，确立模型，采集数据，设计问题，等等。
（二）开放的教学方法
开放式物理教学应采取以“问题”为核心，以“讨论”为手段，以“试验”为途径，以“发现”为目的策略。教师要精心设计问题，引发学生强烈的发现动机和求知欲，充分调动学生的积极思维，让学生亲身经历对新定义、新结论、新解题思路及新实验方法的探究，在探究中进行观察、分析、归纳等，在学生独立思考的基础上进行讨论，发挥物理实验的优势，进行实验，验证假说。对发现的结论进行应用、总结等。下面是以自感为例实施开放式教学，培养学生创新能力的尝试。
第一步：组织学生演示“干人震”，体验自感现象。先按图1所示连接好线路，组织全班学生参与演示。在闭合开关、断开开关时，全班同学强烈地感到“自感”的存在。接着教师提出问题：接通电源时为什么感觉不到自感的存在？
第二步：引导学生主动参与“通电自感”实验电路的设计。
要观察到“电磁感应现象”，你将采取何种措施？让学生通过讨论确定如图2所示的实验方案。学生通过实验，发现不能通过发光情况，判断线圈中是否产生电磁感应。实验结果与学生的思维发生冲突，待学生思考后，教师进一步设问：是电磁感应没有产生，还是小灯泡发光变化不明显而观察不清楚？怎样鉴别是否产生了电磁感应？教师的这一系列设问犹如给学生“干枯的思维”下了一场“及时雨”，他们创造性思维的火花被顺利点燃。学生经过分析、讨论后得出：设计“对比电路”来鉴别是否产生电磁感应，如图3所示。
第三步：引导学生对“断电自感”的实验电路进行设计。由于有第一步的体验及被引发的探索欲望，创造性活动开始了。
（1）断开图3中开关S瞬间，线圈有感应电动势产生吗？
（2）实验演并没有观察到延时效果，是什么原因？
学生经过讨论后认为：由于断开图5中开关S的瞬间，流过灯泡LL的电流与断开开关S前一样大，至此学生找到了解决问题的突破点。
（3）要观察到明显的延时效果，你将采取什么措施？从哪里入手？
学生经过思考和讨论后得出：通过改变图3中对比电路的电阻，以改变断开开关S前后流过小灯泡的电流，只要将L改接到L支路就行了，如图4所示。
通过问题情境的创设，教师引导学生自主探索、思考、发现，使每一位学生都实时体验知识的发现和“创造”过程，在学生体验成功的过程中不断引发他们的探索欲望，培养他们的创新意识和创新思维。
总之，课堂教学的目标不能僵化，一切都应该满足学生的实际和教学的实际。
三、教学内容的开放
（一）开放的配置教学内容
1.教学内容要具有选择性、广泛性和层次性，要向学生的生活实际和生活经验靠拢，要挖掘教材中的创新因素，使教材内容成为学生乐于探索的“活材料”。教师必须创造性地处理教材，以适合开放式课堂教学的要求。例如，在课堂教学中介绍物理科学的发展成果：如在讲分子时，可介绍纳米技术；光现象中可介绍哈勃望远镜、光缆通讯；电磁现象中可介绍磁流体发电机、等离子电视机等。在“神州八号”发射成功后的当天中午，组织学生观看中央电视台的“特别新闻”报道，并结合高三学生的实际情况，组织讨论：宇航员在超、失重时的姿势、在太空作业的操作姿势；根据已知小球质量要测出另一小球的质量如何设计实验方案；如何变轨；对我国有什么重大的政治、经济、军事意义，等等。对于有些无法用实验展示出来的物理现象，比如高二物理“电磁感应”这一章中涉及的磁感线、磁通量的变化可以用多媒体模拟实验。
2.教师在教学中既要基于教材，又要跳出教材，组织一些学生感兴趣的，有利于启迪和开发智力，有利于个性培养、创造性思维发展的内容。例如，在高三综合复习中，可结合学生已具备的电磁学基础知识，要求学生设计开放性作业——给大杭州的未来设计一条环形磁悬浮线路。围绕磁悬浮列车的电磁学原理及动力来源，一个班级的学生可在教师的指导下分成多个研究小组，有磁悬浮原理组、市政规划组、电脑课件制作组、模型组等。同学们通过参阅有关书籍，上网查询，实地考察，采访专家等方式，获取大量的一手资料和信息，分别对磁悬浮电磁学原理，力学原理等深入研究；同时对磁悬浮线路有了初步规划；最后制作电脑课件及磁悬浮列车模型，并把研究成果制作网页，让更多的人关心和了解磁悬浮。
教师在处理教材内容时，应根据实际情况联系社会生活，增设探究性和开放性的物理问题，有意识地培养学生的创新意识和创新能力。
（二）开放的设计问题
在物理课堂教学中根据教学内容设计一些策略开放型习题，通过引导学生广开思路，用多个物理规律去分析思考问题，化集中思维为发散思维，逐步引导学生步入发散思维的空间。如例题教学中，教师要透过题中物理情景的表面现象，善于抓住物理问题的本质特征进行开放式教学：对物理解题思路发散（一题多解）；对物理情景发散（一题多联）；对物理问题发散（一题多变）。
例如：质量为M的一列火车在水平轨道上匀速行驶，质量为m的最后一节车厢突然脱钩，行驶了一段距离L后司机才发现，并立即关闭动力。若火车运动时所受阻力与车重成正比，机车牵引力恒定，则两者都静止时相距多远？
对于上题的分析、讨论，教师可组织学生从审题开始，画好示意图分析、找到解题思路，重点在讨论解题的多种方法上。学生提出了用牛顿运动定律结合运动学知识的解题方法（需8个方程才能解），用动能定理的解题方法（需5个方程才能解）。在此基础上，教师提出是否有更简捷的求解方法，经过讨论得到了从能量守恒角度分析的最佳解题方法（只需3个方程就可以求解）。对于该习题，教师还可以进行改编：将“行驶了一段距离L后司机才发现”改为“行驶了一段时间t后司机才发现”，让学生进行讨论。
开放性问题使不同能力的学生从不同的角度、不同的侧面、不同的范围、不同的层次去分析、去优化、去选择解决问题的方法和途径。学生的解答过程就是一个创新过程，结论有多种可能性，给学生提供了多角度考虑问题的机会，学生在解决问题的过程中体验乐趣，领悟知识，感受成功，激发求知欲和创新精神。
（三）开放的选择习题
习题训练是学生进一步理解知识、巩固知识的重要手段。布置练习，应承认和看到学生之间存在着的差异性，允许他们在练习数量和难度上体现开放性。首先，在作业的量上有一定自由度。其次，设计分层次作业，让学生根据自己不同程度自由选择练习，布置一些研究性、探索性学习活动，实现作业内容开放。如学习了波长、频率、波速的关系后，对于基础较好的学生，可布置测速仪根据反射波如何具体测出速度的大小的题目；而对于准备报考艺术类的学生，则要求用八只相同的杯子，通过调节杯中的水量，用细棒敲打出一段简单的曲子。
四、教学检测和评价的开放
教学检测是教学过程中的一个基本环节，是教学评价的基本依据。教学检测除了常规的模拟考试外，还有多种方式。因此，在教学检测时，教师要糅合多种方式，采用多种方法进行检测，让检测真实有效，既达到检测的目的，又激发学生的学习兴趣。
