心脏移植是终末期心脏病的最终治疗方式，但供体数量不足和免疫排斥等问题限制着移植手术的开展。纳米材料已被用于药物递送、影像学、组织修复等多个医学领域，一些研究者也开始着手开发应用于心脏移植领域的纳米材料。药物递送载体是应用较多的纳米材料类型，使用聚乙二醇、脂肪酸、脂蛋白等作为纳米载体转运免疫抑制药物，可以提高药物利用率，减少药物用量，进而减少不良反应的发生。通过进一步添加特异性抗体如CD3抗体等，可以使得纳米药物具有靶向性。纳米材料如超顺磁性氧化铁纳米粒(superparamagnetic iron oxidenanoparticles，SPION)被用作造影剂来提高MRI等影像学技术的检测能力，辅助监测T细胞、巨噬细胞等免疫细胞对心肌组织的浸润。此外，一些纳米线、纳米复合支架等耗材也被探索用于心脏手术。目前，纳米材料在心脏移植领域具有巨大的应用潜力，但总体处于起步阶段，现就纳米材料在心脏移植中的研究现状和未来前景进行综述。

目的 考察不同有机溶剂纯化对聚苯胺(polyaniline,PANI)纳米材料生物相容性的影响,为开发新型高分子医用材料奠定基础.方法 分别利用二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF)和二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)对化学氧化法合成的PANI纳米线进行纯化处理,比较纯化前后材料的微观形态变化;将纯化前后的PANI材料配制成100％、50％、25％、10％、5％和1％的浸提液,以BV2细胞为研究对象,采用CCK-8法测定各浸提液组的细胞存活率;将纯化前后的PANI材料配制成100、80、64、51和41 mg·mL-1的混悬液,通过灌胃给药考察材料对小鼠口服急性毒性及对肝肾的损伤.结果 所得材料为直径约20 nm的PANI纳米线,经过纯化后其形貌未发生明显改变.未经纯化的100％PANI浸提液具有很强的细胞毒性,但是随着浓度的降低,其毒性逐渐减弱.经DMF和DMSO纯化后,细胞在其浸提液中的存活率均高于同浓度下未纯化材料(P均＜0.01).PANI材料用DMSO纯化后给药,各组小鼠的体质量增长率高于未纯化材料(P＜0.05或P＜0.01),其最大耐受量(MTD)＞3 000 mg·kg-1.解剖后,各组小鼠肾脏无明显变化,但是肝细胞受到不同程度的损伤,材料经纯化后的损伤效应低于未纯化材料.结论 溶剂处理是一种简便可行的PANI纳米材料纯化策略,可在提高材料生物相容性的同时维持其形貌不变.

目的:观察掺锂羟基磷灰石纳米线对地塞米松诱导的斑马鱼骨质疏松模型的骨代谢调控作用.方法:采用水热法合成纯羟基磷灰石纳米线(nHA)和掺杂10％锂离子的羟基磷灰石纳米线(Li-nHA),对其进行表征.选取正常条件下培养3天(3dpf)的斑马鱼幼鱼,加入nHA和Li-nHA浸提液共同培养至7dpf,设阴性对照组(含0.1％DMSO),利用转基因品系Tg(ola.sp7:nlsGFP)斑马鱼筛选出促成骨效果明显的最佳浓度.通过地塞米松诱导,构建斑马鱼骨质疏松模型,加入nHA和Li-nHA浸提液培养,对野生型斑马鱼进行茜素红染色,通过显微荧光分析转基因斑马鱼的成骨分化.采用实时定量PCR检测成骨标志基因,如锌指转录因子(SP7)、碱性磷酸酶(ALP)、骨保护蛋白(OPG)、Runt相关转录因子2(Runx2)和骨钙素(OCN)等的表达.采用GraphPad Prism 9.3软件对数据进行统计学分析.结果:nHA、Li-nHA均能促进骨质疏松斑马鱼的骨形成,上调ALP、OCN、Runx2、SP7和OPG表达水平.与nHA相比,Li-nHA能显著增加斑马鱼骨矿化特异性染色面积及累积吸光度,其成骨标志基因表达较nHA显著增加.结论:在纳米羟基磷灰石中掺杂锂离子可以增强骨诱导性能,与nHA相比,Li-nHA能有效促进骨质疏松斑马鱼的骨形成.

纳米二氧化钛因其具有小尺寸效应、表面效应等纳米颗粒的特点,使其在空气净化、废水处理以及自清洁方面得到广泛应用.近年来,二氧化钛光催化作用作为一种新型钛种植体表面处理方法得到深入的研究.二氧化钛纳米线相对纳米颗粒具有更大的比表面积和表面能,具有较高的电荷载流子传输效率,使其具有较强的电荷收集效率,可使光生载流子在纳米线中沿着一维的长轴方向传递,从而减少了光电子的损失,表现出更好的光催化性能,因此二氧化钛纳米线的研究得到广泛的关注.本文对二氧化钛纳米线的光催化作用原理、制备方法、光催化影响因素、毒性及其光催化应用方面进行综述.

目的 探索纯钛表面纳米结构对细胞的生物活性,对纯钛表面改性研究具有重要意义.本实验通过制备独特的簇状锐钛矿/金红石纳米线(AR@NWs)并进一步探讨是否有利于成骨细胞的早期生物学反应.方法 采用水热法制备独特的AR@NWs.主要通过三步合成过程制备,进一步通过X射线衍射仪验证纳米线表面晶相结构,并通过体外细胞实验探索纳米线的生物活性.结果 本实验制备出的纳米线直径约为200 nm.制备过程阶段可以产生3种形貌相似、极具润湿性但晶相不同的纳米线,体现出不同的生物特性.细胞实验中,相对钛酸钠纳米线(STi@NWs)和钛酸纳米线(HTi@NWs),AR@NWs表面利于细胞粘附,显示出表面化学组成和晶相在细胞的早期反应中起着重要的作用,即一定程度上,锐钛矿和金红石的产生可以补偿纳米线的细胞排斥性.结论 纯钛表面除了表面形貌等物理特性,表面化学特性在促进细胞早期生物活性方面也起到非常重要的作用.

目的 建立一种基于导电聚吡咯和纳米金复合电极的牙周细菌检测电化学免疫传感器.方法 通过电化学聚合方法,在金叉指微电极表面修饰聚吡咯阵列/纳米金颗粒;在修饰微电极表面固定牙龈卟啉单胞菌多抗;利用扫描电镜和拉曼光谱对电极表面修饰过程进行表征;通过阻抗-细菌浓度函数关系分析传感器的线性检测范围和重现性.结果 恒电流法在金叉指电极表面成功获得聚吡咯纳米线,平均直径约80 nm;聚合电流密度10 μA,聚合时间10 min;循环伏安法在聚吡咯表面成功沉积纳米金颗粒,循环电压从-0.1到1.5V,循环速度50 mV/s,循环10次;传感器线性检测范围为103-109 cells/ml,重现性好,检测时间在1h内.结论 基于导电聚吡咯和纳米金复合电极的牙周细菌检测微传感器在一定范围内能够用于牙龈卟啉单胞菌的快速量化.

传染病病原体的现场快速检测是应对各种突发生物安全事件的重大需求.基于硅纳米线场效应管(SiNW-FET)的生物传感器是近10年来兴起的生物检测技术,具有响应快、灵敏度高、特异性强、设备体积小等优点,有发展为细菌、病毒等病原微生物现场检测工具的潜力.该文介绍了SiNW-FET生物传感器的工作原理、制备方法、表面修饰方法和在细菌、病毒检测中的应用,分析现场检测中面临的问题,并展望其在现场检测和便携式POCT设备方面的发展前景.

锂离子电池的电极材料是决定其性能的关键因素之一,电极材料的储锂与失效机制是开发高性能锂离子电池的重要基础科学问题.本文在透射电子显微镜内以目标材料为工作电极搭建锂离子半电池,利用透射电子显微镜的原子结构表征技术对电极材料在锂化动态反应过程中的形貌、成分、结构等进行原位表征,开展锂离子动力学过程和电化学储能机制研究.结果表明,硅负极纳米线的锂化以及能源利用率存在明显的尺寸效应,在二维材料MoS2中首次观察到了锂离子嵌入导致的2H-1T的相转变过程.本研究对理解锂离子电池工作的原子机制和开发新型锂离子电池材料具有重要意义.

肿瘤的早期检测对于肿瘤的早期发现、诊断及治疗具有重要意义.基于硅纳米线、石墨烯、二硫化钼的纳米场效应晶体管生物传感器,由于灵敏度高和特异性好、分析速度快、免标记、廉价、能够微型化和一体化等优点,能够检测肿瘤相关标志物微RNA和蛋白质等,在肿瘤的早期检测中可以发挥重要作用.

硅纳米线场效应管(silicon nanowire field-effect transistor,SiNW-FET)生物传感器已成功用于蛋白质、核酸、糖类等多种生物分子的检测,并且具有超高灵敏度、高特异性、免标记、即时响应等检测优点.但是,半导体器件德拜屏蔽效应的存在严重影响SiNW-FET生物传感器对血液样品中生物分子检测的灵敏度,尤其对于蛋白质分子的检测,并且其在很大程度上阻碍了SiNW-FET生物传感器的实际应用.目前有效克服德拜屏蔽效应并实现血液样品中蛋白质分子检测的方法主要包括稀释法、去盐法、目标蛋白提纯法、应用渗透性生物分子聚合物层法、裁剪抗体法和适配子替代法.