“納米碳管”(carbon nanotube)系日本NEC公司研究人員于1991年利用電子顯微鏡觀察石墨電弧設(shè)備產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)意外發(fā)現(xiàn)的一種由管狀同軸納米管組成的碳分子材料,。納米碳管分為單層碳管和多層碳管兩類。研究表明,,納米碳管具有超強(qiáng)抗拉強(qiáng)度,、抗疲勞性及良好的導(dǎo)電性。近年來(lái),,以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)納米碳管這一新材料的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了大量探索性研究,,并發(fā)現(xiàn)它在醫(yī)療器械領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
納米碳管永久性假體
假體(如假肢,、義齒等)產(chǎn)品的使用已相當(dāng)普遍,。但是,絕大多數(shù)假體只能使用10~15年,。此后,,患者又要接受二次手術(shù)更換假體。西班牙國(guó)家醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所的兩位博士開(kāi)發(fā)出一種以二氧化鋯為基材,,表面涂有納米碳管的系列新型假體,,包括人工膝關(guān)節(jié)、人工髖關(guān)節(jié),、義齒等,,其使用壽命長(zhǎng)達(dá)150年。也就是說(shuō),,一旦植入這種假體,,患者無(wú)需再次更換。
二氧化鋯是多種人工陶瓷材料的主要成分,,其缺點(diǎn)是易磨損,。西班牙科研人員利用特種噴涂技術(shù)將納米碳管噴涂在生物陶瓷制假體表面,等于為其穿上了一身耐磨的“緊身衣”,。
納米碳管生物傳感器
目前,,世界很多國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)都在積極開(kāi)發(fā)可快速檢測(cè)體內(nèi)是否存在腫瘤細(xì)胞的新型生物傳感器。有一種生物傳感器的外表面涂有一層納米碳管,,它事先吸附了癌細(xì)胞特定抗體,,將病人的一滴血滴在這種生物傳感器上,癌細(xì)胞會(huì)迅速與抗體反應(yīng),。醫(yī)生通過(guò)特制光學(xué)儀器可觀察到這一反應(yīng),,從而確定病人體內(nèi)是否有癌細(xì)胞及癌細(xì)胞數(shù)量。這種新型納米碳管生物傳感器靈敏度極高,,可診斷出多種早期癌癥,。
納米碳管絲網(wǎng)材料
美國(guó)密歇根州立大學(xué)先進(jìn)材料研究所研制出一種中性納米碳管絲網(wǎng)新材料。這種網(wǎng)狀材料可將集成電路等與神經(jīng)細(xì)胞連接在一起,,可用于控制病痛,,例如用于晚期癌癥病人、燒傷及嚴(yán)重車禍傷者等用常規(guī)止痛藥難以起到作用的劇烈疼痛患者,。
研究人員說(shuō),,利用納米碳管絲網(wǎng)不僅可制造植入式器械和電子止痛器,甚至可測(cè)知神經(jīng)細(xì)胞發(fā)出的極微弱電流,,因此采用這種新材料還可生產(chǎn)控制癲癇發(fā)作和控制肌肉收縮的一些新型電子醫(yī)療器械產(chǎn)品,,如老年婦女尿失禁和帕金森病等的治療器械。
納米碳管涂層植入式電極
利用植入式電極發(fā)出的電脈沖信號(hào),,可治療多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神疾病,,如抑郁癥、帕金森病,、癲癇等,。但現(xiàn)有的植入式電極多為金屬制品,其工作壽命較短,。為了攻克這一技術(shù)難題,,美國(guó)得克薩斯州立大學(xué)的研究人員進(jìn)行了深入的研究。他們發(fā)現(xiàn),,在植入式電極表面涂上一層納米碳管材料后,,植入式電極的工作壽命得到顯著延長(zhǎng)。新研制的納米碳管涂膜植入式電極在靈長(zhǎng)目動(dòng)物身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已取得令人滿意的結(jié)果,。
納米碳管涂層專用噴嘴
美國(guó)科學(xué)家經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn),,在市場(chǎng)上現(xiàn)有的各種植入式或外科用醫(yī)療器械產(chǎn)品(如血管支架、導(dǎo)管,、微囊,、心臟起搏器、內(nèi)窺鏡,、心臟瓣膜,、血糖檢測(cè)儀,、傳感器、醫(yī)用紡織品,、輸血管/抽血管,、整形外科器械、假肢或假體,、診斷設(shè)備等)的表面涂上一薄層納米碳管外膜,,就能大大改善它們的工作性能,并使其更好地與人體組織相容,。但是,,這在技術(shù)上存在一定難度。不過(guò),,美國(guó)Sono-Tek’s超聲儀器公司不久前開(kāi)發(fā)上市了一種新型噴嘴“Accumist”,。這種產(chǎn)品可在瞬間將納米碳管材料噴涂在多種植入式器械產(chǎn)品或外科器械產(chǎn)品表面,而且涂層非常牢固,,不易脫落,。它較傳統(tǒng)噴涂技術(shù)能降低80%的納米碳管材料用量。這種納米碳管涂膜專用噴嘴也是全球第一臺(tái)低壓超聲原子單層噴嘴,,該產(chǎn)品已投入批量化生產(chǎn),。
多功能納米碳管線
美國(guó)辛辛那提大學(xué)的納米碳管實(shí)驗(yàn)室在材料學(xué)界非常有名。該實(shí)驗(yàn)室利用特種技術(shù)將納米碳管紡成線,。這種碳管線在軍事通訊和民用產(chǎn)品領(lǐng)域有著廣泛的用途,。
據(jù)介紹,辛辛那提大學(xué)科研人員研制的納米碳管線的直徑僅有25微米,,肉眼基本看不見(jiàn),,其可被加工成可降解的植入式醫(yī)療器械產(chǎn)品,從而改變現(xiàn)有植入式器械產(chǎn)品在失效后必須手術(shù)取出的麻煩,。
技術(shù)外延
納米碳管 一把“雙刃劍”
盡管納米碳管作為21世紀(jì)的一種新興材料被歐,、美發(fā)達(dá)國(guó)家看好,但是,,一些西方國(guó)家衛(wèi)生部門也提出了不同的意見(jiàn)——納米碳管非常纖細(xì),,肉眼難以辨認(rèn),實(shí)驗(yàn)表明,,一旦它被無(wú)意中吸入肺部并達(dá)到一定含量,,將會(huì)像石棉纖維那樣誘發(fā)肺癌和間質(zhì)細(xì)胞瘤等惡性腫瘤。
英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)科研人員在2008年出版的《自然納米碳管》雜志中刊登的一篇報(bào)道說(shuō),,實(shí)驗(yàn)證實(shí),,小白鼠在吸入一定量的納米碳管氣體后最終出現(xiàn)間質(zhì)細(xì)胞瘤癥狀。
世界上最早發(fā)現(xiàn)納米碳管新材料的日本,,最近也發(fā)出相同的警告,。該國(guó)厚生勞動(dòng)省官員告誡日本研究人員在納米碳管實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要注意室內(nèi)通風(fēng),,防止大量吸入納米碳管。由此可見(jiàn),,納米碳管雖為一種前景光明,、用途廣泛的新材料,但它也是一把“雙刃劍”,。如何防范其對(duì)人體的潛在危害,仍有待于科學(xué)家的探索,。
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