东南大学纳米材料课程总结_东南大学课程

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什么是量子点

Ⅱ-Ⅵ族量子点有什么独特的荧光特性？

与传统有机染料相比，量子荧光点有什么优势？ 表征荧光量子点的步骤或注意点？

什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用 斑块的形成，POCT试纸的机制

靶向药物按照作用机制可以分为几类？P157 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？

纳米材料、一维、二维纳米材料定义？纳米颗粒？

简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制 胶体金与蛋白质的结合方式？环境pH对二者的结合有何影响? 为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体？原理。纳米颗粒的粒径？ 胶体金聚集使溶液变色的原因

纳米颗粒进行磁感应热疗时，肿瘤的散热方式 列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点 高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点？ 如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒

简述在成核扩散控制模型中，过饱和度对成和速度和生长速度的影响 影响纳米颗粒制备的重要因素、条件

哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子

Ostwald熟化机制？如何制备粒径均匀的纳米颗粒 使纳米颗粒粒径变大的两种机制

剩磁，矫顽力，超顺磁性，量子尺寸效应 超顺磁性与尺寸温度的关系

能级？比较分子能级和半导体颗粒的能级 表面效应？纳米结构？

纳米材料的研究意义？特性？（表，小尺，量，宏）纳米粒子的表面修饰有哪些方法？ *lamer成核扩散控制模型p54 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？

在半导体中，如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去，则在价带内产生一个空穴，而在导带内产生一个电子，从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑互相吸引作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起，这样形成的复合体称为激子。

四、表征荧光量子点的步骤或注意点？ 然后表征的注意事项就是 1.测紫外吸收光谱

2.选用最大吸收峰位置的波长的光为激发光 3.注意区分倍频光与真正的荧光

五、什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用

ERP(enhanced permeability and retention effect)效应就是增强渗透滞留效应（增强透过性与保留效应）相对于正常组织，某些尺寸的分子或颗粒更趋向于聚集在肿瘤组织的性质。实体瘤的高通透性和滞留效应（enhanced permeability and retention effect，EPR）

正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整,大分子和脂质颗粒不易透过血管壁,而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差,导致渗透增强，造成大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性

淋巴回流缺失,淋巴循环受限，导致滞留增强

EPR效应促进了大分子类物质在肿瘤组织的选择性分布,可以增加药效并减少系统副作用。这种现象现在最多的是用来解释纳米颗粒作为肿瘤治疗载体的优势。

EPR效应要求分子量大于2万，而为了防止体内蛋白从肾排出，肾的截留分子量是3万到5万。所以分子量大于3万，且为中性电荷的聚合物在血浆内半衰期长。肿瘤对药物的吸收主要取决于分子量，电荷，构象，疏水性，免疫性。

肿瘤细胞内的一些特性，如内涵体、溶酶体的低PH值，及溶酶体酶均可有助于聚合物偶联药物在肿瘤细胞的定点释放。斑块的形成斑块：血液运输流动剪切力损伤血管内皮细胞，从而粘附巨噬细胞，而巨噬细胞吞噬易氧化的低密度脂蛋白，脂蛋白刺激斑块变软，使斑块破裂，形成血管堵塞。低密度蛋白胆固醇增高是导致斑块形成的最主要原因。这类胆固醇被氧化以后会损伤血管内皮，使内皮细胞变性、坏死并脱落，从而影响血管内皮的功能。血管内皮损伤以后，内皮下层组织暴露出来，血液中增高的甘油三酯和低密度蛋白胆固醇等脂质就会通过受损的内皮进入到血管壁，沉积于血管内皮下，使血管内皮增厚、变硬。与此同时，在人体发挥止血功能的血小板也会迅速黏附、聚集于受损处，逐渐形成粥样硬化斑块。

斑块在逐渐形成的过程：脂质条纹，纤维斑块，造成动脉管腔狭窄，血流不畅，粥样斑块，面临诸多危害巨大的继发性病变。比如斑块内出血，在斑块内形成血肿，血肿会使斑块的体积进一步变大隆起，严重时会将动脉管腔完全堵塞，无法输送血液，导致相应部位的组织器官急性缺血，功能受损；斑块破裂形成血栓是更为严重的一种继发性病变，斑块一旦破裂，斑块内的脂质等内容物质就会从破裂处流出进入血液，形成血栓，引起栓塞，甚至导致人体器官比如心、脑的梗死，另外，斑块破裂后，斑块处会形成溃疡，溃疡表面很粗糙又极易促进新的血栓形成，所以说斑块破裂的危害巨大；斑块的另一继发病变是钙化，会导致动脉血管变硬、变脆，易于破裂；严重的粥样硬化斑块还会继发动脉瘤，动脉瘤如果破裂的话会引发大出血。

POCT试纸的机制

即时检验技术（POTC）。POTC又称床边检验技术，能让患者在第一时间、第一地点内迅速了解自己的病症状况，具有“便捷化”、“床边化”等特点。医用试纸就是一种典型的POTC技术。医疗模式的发展与演化，从最初的家庭医生、赤脚医生，逐渐发展成目前的大型综合性医院的治病医疗模式；而人类进入21世纪以来，人们普遍对健康、预防与诊治的需求不断扩大，医疗模式也有回归家庭保健的趋势。检验技术的发展也是与医疗模式的发展相适应的，POCT技术的不断发展正好适合这种回归家庭的趋势，迎来了发展的最好时机。POCT的基本原理是：把传统方法中的相关液体试剂浸润于滤纸和各种微孔膜的吸水材料中，成为整合的干燥试剂块，然后将其固定于硬质型基质上，成为各种形式的诊断试剂条； 或把传统分析仪器微型化，操作方法简单化，使之成为便携式和手掌式的设备；或将上述两者整合为统一的系统。主要特点就是，可以迅速地获得可靠的检验结果，从而提高病人的临床医疗效果。简单的说，实验仪器小型化，操作方法简单化，结果报告即时化。POCT主要技术包括：（1）简单显色（干化学法测定）技术颜色反应，用肉眼观察定性或仪器检测(半定量)。（2）多层涂膜（干化学法测定）技术片基上，制成干片，用仪器检测，可以准确定量。（3）免疫金标记技术胶体金颗粒具有高电子密度的特性，金标蛋白结合处，在显微镜下可见黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的标记处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，这一反应可以通过银颗粒的沉积被放大。该类技术主要有斑点免疫渗滤法（DIGFA）和免疫层析法（ICA）。（4）免疫荧光技术通过检测板条上激光激发的荧光，定量检测=（5）生物传感器技术利用离子选择电极，底物特异性电极，电导传感器等特定的生物检测器进行分析检测。（6）生物芯片技术（7）红外和远红外分光光度技术此类技术常用于经皮检测仪器，用于检测血液中血红蛋白、胆红素、葡萄糖等成分。这类床边检验仪器可连续监测病人血液中的目的成分，无需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液标本的污染。简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制 美罗华是一种人鼠结合的单抗，FC端人源，Fab端鼠源 1.ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用），美罗华将CD20标记，FC端招募免疫细胞，如NK（天然杀伤细胞）杀伤肿瘤细胞

2.补体效应：一旦两个抗体特异性结合到CD20，补体将两个抗体形成桥联，桥联爆发形成毒素

3.直接形成凋亡效应。

（美罗华为一种单克隆抗体，该抗体与CD20抗原特异性结合。该抗原在95%以上的B淋巴细胞型的非何杰氏淋巴瘤中表达。美罗华在与抗体结合后，CD20不被内在化或从细胞膜上脱落,也不以游离抗原形式在血浆中循环，不会与抗体竞争性结合。

美罗华与B淋巴细胞上的CD20结合，从而引起B细胞溶解。细胞溶解的可能机制包括补体依赖性细胞毒性(CDC)和抗体依赖性细胞的细胞毒性(ADCC)。此外，体外研究证明，美罗华可使药物抵抗性的人体淋巴细胞对一些化疗药的细胞毒性敏感。）

十一、胶体金与蛋白质的结合方式？环境pH对二者的结合有何影响? 金纳米粒子，称为胶体金，1-100nm，随粒径的不同呈现不同颜色。能够稳定迅速地吸附蛋白质，且蛋白质的生物活性不变，可作为探针进行细胞表面和内部多糖、蛋白质、多肽、抗原、激素等大分子的精确定位。胶体金在弱碱环境下带负电荷，可与蛋白质分子的正电荷基团形成牢固的结合，由于这种结合是静电结合。

胶体金对蛋白的吸附主要取决于pH值，在接近蛋白质的等电点或偏碱的条件下，二者容易形成牢固的结合物。（此时蛋白质成电中性，二者的静电作用较小，然而蛋白质分子的表面张力最大，出于微弱的水化状态，较易吸附在纳米金表面）如果胶体金的pH值低于蛋白质的等电点时，则会聚集而失去结合能力。除此以外胶体金颗粒的大小、离子强度、蛋白质的分子量等都影响胶体金与蛋白质的结合。

若使溶液正点，则胶体金会聚沉，因此使蛋白质带微弱的负电 胶体金聚集使溶液变色的原因

胶体金显色是由于表面等离子体共振频率与某个可见光的频率相同，当胶体金发生聚集时，在有多个金原子的共振方向上会出现等离子共轭，频率改变，显色改变。波长红移，显示蓝色。

为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体？原理。纳米颗粒的粒径？ 柠檬酸的还原性并不强，因此要加热沸腾。

柠檬酸钠要一次快速加入，且搅拌，使反应体系均一。反应浓度，相对浓度，稳定剂，pH 柠檬酸三钠是还原剂也可作保护剂，但该方法值得的纳米金表面吸附柠檬酸根带负电，限制进一步应用。

柠檬酸钠加入得越多，还原法制备的纳米金颗粒粒径越小。出现这个情况的原因可以用胶体金的生长方式来解释，柠檬酸钠多时，由于AuCl4是一定的，爆发性成核的AU越多，剩余用来生长的Au3+的就越少，粒径就会越小。柠檬酸钠分批加时，成核和生长叠加，颗粒不均一。不均一，则大小、表面内部缺陷不同。单分散是指尺寸相对均一，尺寸越小，允许的相对偏差越大。

十四、纳米颗粒进行磁感应热疗时，肿瘤的散热方式 1，通过组织向环境散热 2，血管循环散热

十五、列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点 物理法：机械球磨法，易操作，尺寸分布宽，耗时长

生物法：细菌、蜜蜂、蚂蚁等，粒径均一，形貌规整，细菌培养难，粒子提取较繁琐，粒径受限制

化学法：均相制备法，共沉淀法均高温分解法

非均相制备法微乳液法溶胶-凝胶法超声化学法激光分解法电化学沉积法 共沉淀法：常采用碱液如NaOH和氨水溶液和二价铁三价铁的盐溶液中加入还原剂，Na2SO3,还原出二价铁，形成二价三价共存的平衡体系再与碱液发生共沉淀反应生成Fe4O3纳米粒子

高温分解法：将反应原料快速注入含有表面活性剂的高温溶剂实现纳米粒子的快速成核，再通过反应温度和时间的控制得到不同的尺寸的同时具有债粒度分布的纳米粒子；另一种方式是将反应原料在低温条件下预先混合，然后缓慢加热至反应开始，在粒子生长过程中通过不断地补加反应材料维持体系中恒定的过饱和浓度，最后得到窄粒度分布的粒子。

特点：粒度分布窄，尺寸形貌可控，在密封，储存，阻尼方面有广阔应用前景，但是疏水性影响应用。

溶胶凝胶法：二价铁与碱液形成Fe(OH)2凝胶，再在胶体陈华过程中用氧化剂如硝酸钾缓慢氧化

超声化学法：利用超声波的空化作用瞬间产生的高温，高压，以及极高的冷却速率等极端条件促使氧化，还原，分解，和水解等反应进行制备纳米粒子。

特点：操作简单，但是由于是非均相方法，粒子的成核和生长过程受活性物种的生成和扩散等因素的影响，因此在纳米粒子的尺寸和形貌控制方面仍有待于进一步提高。

微乳液和反向胶束法：利用水，油，和表面活性剂三元油包水体系形成的微乳液或反相胶束作为微型反应器。再在胶束中发生共沉淀。表面活性剂一方面可以有效地组织纳米粒子聚集和进一步生长，从而实现对粒子尺寸的有效控制；另一方面，可以为粒子提供可溶解性或可分散性。

结晶度，磁响应等方面有待于提高。

高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点？

粒度分布窄，尺寸形貌可控等特点，在密封，阻尼，存储等方面有广阔的应用前景，但是疏水性限制了其应用。

十七、如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒

控制溶液浓度、反应温度、表面活性剂、PH值、反应时间。

为了得到粒径小的粒子, 认为应采取以下措施:(l)提高溶液浓度;(2)降低反应温度;(3)选择添加适当品种和用量的表面活性剂;(4)控制适当的p H 值和反应时间。

十八、简述在成核扩散控制模型中，过饱和度对成和速度和生长速度的影响 在均相反应体系中，纳米粒子的形成过程主要包括成核过程和生长过程。过饱和度即组成粒子物质的浓度c与溶解度s之差。当过饱和度较小时，生长速度大于成核速度，有利于粒子生长；当过饱和度较大时，成核将占主导。影响纳米颗粒制备的重要因素、条件

1、反应物浓度；

2、相对浓度（如：氯金酸与还原剂的比）；

3、稳定剂

二十、哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子 局部过饱和：对于两种物质反应生成的纳米粒子，可以将一种物质的溶液滴加到另一种中造成局部过饱和，促进晶核的快速形成，由于在整个溶液中过饱和度远小于成核浓度因此在晶核生长过程中不再有新的晶核生成2.引入晶种：在过饱和浓度小于成核浓度的情况下引入晶种，随后的生长中没有晶核生成3.补加反应原料以维持稳定：在过饱和度很小的情况下，一般粒子的生长均匀缓慢，不断补加反应原料以维持恒定的过饱和度。

二十一、Ostwald熟化机制？如何制备粒径均匀的纳米颗粒

过饱和固溶体析出沉淀相的后期,沉淀相颗粒大小并不相同,由于较小颗粒消溶而较大颗粒继续长大因而颗粒平均尺寸增大,这样一种长大机制,称为Ostwald成熟,或称Ostwald长大.。要制备较小粒径的纳米颗粒,就应该尽量避免晶体生长过度.在晶体长得太大之前停止反应.以遏制Ostwald熟化过程。

需要控制的条件就是：在保证晶体生长的情况下使用尽量低的生长温度；足够快的搅拌；在保证晶体生长的情况下尽量缩短生长时间。二

十二、使纳米颗粒粒径变大的两种机制 聚集熟化

生长的机制：原子在晶格表面的沉积使得晶格不断增大（成核生长）1，聚集：纳米颗粒有很高的表面能 保持聚集体

纳米颗粒之间融合2，熟化：小颗粒消失，大颗粒生长 Ostward熟化 二

十五、能级？比较分子能级和半导体颗粒的能级

能级指分子或原子的各个能量量子化状态通常是指原子核外电子的量子化能量状态 分子能级包括了转动振动和电子运动所导致的能级比原子能级结构要复杂。二

十三、剩磁，矫顽力，超顺磁性，量子尺寸效应

剩磁：磁化过的物体不再受外部磁场影响时保留的磁化强度。永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后所保留的表面场Br, 称为剩余磁感感应强度。

矫顽力：矫顽力（coercive force）是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。超顺磁性：是指铁磁物质的颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构，在较高温度下表现为顺磁性特点，但在外磁场作用下其顺磁性磁化率比一般顺磁材料的大好几十倍，称为超顺磁性。临界尺寸与温度有关，铁磁性转变成超顺磁性的温度常记为TB，称为转变温度。量子尺寸效应：是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。

饱和磁化强度（saturation magnetization）指磁性材料在外加磁场中被磁化时所能够达到的最大磁化强度叫做饱和磁化强度。二

十四、超顺磁性与尺寸温度的关系

对于磁性集合体来说，有两个量很重要：一是出现超顺磁性的临界尺寸（直径）Dp。如果颗粒系统的温度保持恒定，则只有当颗粒尺寸D≤Dp才有可能呈现超顺磁性，该直径小于单畴颗粒的临界直径。二是截止温度TB，对于足够小的磁性颗粒，存在一特征温度TB，当温度T

1.40nm左右的四氧化三铁是单畴的颗粒，磁矩被固定在晶格的某一个方向，矫顽力巨大，容易留剩磁，团聚

2.

磁各向异性能：磁矩翻转所克服的能量E=kV(k各向异性能常数，V体积)，随着粒子减小，让他们翻转更加容易，常温下的热能kT(k玻尔兹曼常数)就能让他翻转 二

十六、表面效应？纳米结构？

表面效应：微球的表面积增大和所包含的表面原数增多的现象。（球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。）纳米结构：是尺寸介于分子和微米尺度间的物体的结构；有一，二，三维物质。如这些物质的线度都在0.1-100nm范围内，则称为纳米物体。这些物体的结构则称为纳米结构。二

十七、纳米材料的研究意义？特性？（表，小尺，量，宏）（1）表面与界面效应

这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。（2）小尺寸效应

当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。（3）量子尺寸效应

当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。（4）宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。二

十八、纳米粒子的表面修饰有哪些方法？ 方法：书P64 效果：书P79 纳米粒子有强烈的聚集倾向，可以通过表面修饰降低纳米粒子的表面能，可得到具有可溶性或者可分散性的纳米粒子。同时，适当的表面修饰还可以调节磁性纳米粒子与其他材料的相容性和反应特性，从而赋予特殊功能。

常见方法有：1.采用有机小分子修饰粒子表面；2.采用有机高分子修饰粒子表面。3；采用SiO2修饰粒子表面；4.采用其他无机纳米材料修饰粒子表面 二

十九、*lamer成核扩散控制模型p54