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青島科技大學化學與分子工程學院的前身是1988年成立的應化系。2001年3月更名為化學與分子工程學院，經過20多年的建設，現已形成以應用化學學科為支撐，多學科協調發展的辦學特色，初步發展成為以理工為主的教學研究型學院。羅細亮這次獲得資助也意義非凡，不僅展示了青島科技大學在化學研究方面的實力，而且給青島科技大學帶來了一股青春助力科研的新浪潮。
開啟電分析化學之路
1995年，羅細亮高考失利，面對高出分數線僅一分的高考成績，他很是糾結。一心向往的上海交通大學肯定是無望了，擺在他面前的，只有兩條路：要么復讀，要么去青島化工學院（現為青島科技大學）應用化學系報到。思量再三，羅細亮選擇了后者，進入算不上一級學府的青島化工學院。這樣的決定對于當時那些建議羅細亮復讀的人來說也許不是最好的選擇，但是對于如今的羅細亮來說卻是他當年最正確的選擇。
青島化工學院是最早有碩士點的高校之一，可以繼續深造。從大一報到之日起，羅細亮的目標就是深造，他要靠自己的力量改變人生軌跡。
學校并沒有讓羅細亮失望，他到校后發現，學校里的教授們教學水平很高，很重視學生的動手能力，實驗課時十分充足。不僅如此，青島化工學院的老師們對學生們一向要求嚴格，羅細亮還記得，當時他的畢業設計把實驗做壞了，為此挨了老師的不少批評，直到他把實驗做得完美，才過了老師的那一關。“正是因為我在學校時打下了扎實的基礎，所以日后，當我在南京大學讀博士及國外做博士后時，我的動手能力比其他名校來的學生甚至還要強。”羅細亮回憶道。
大學四年的學習生活很快就過去了，羅細亮不忘初衷，決定考研，這次沒有猶豫，沒有懷疑，他直接考取了本校研究生，跟隨當時的校長、知名的學者焦奎教授，開始從事電分析化學的研究。2002年，碩士研究生學習結束后，他聽取導師的建議考取了南京大學攻讀博士，師從著名的分析化學家陳洪淵教授。從此，羅細亮牢牢的把握著自己的人生軌跡。
接下來的2005～2011年間，羅細亮先后在愛爾蘭都柏林城市大學國家傳感器研究中心、美國亞利桑那州立大學生物設計研究院及匹茲堡大學生物工程系從事博士后研究。2011年2月獲歐盟瑪麗居里學者，同年3月被美國匹茲堡大學聘為研究助理教授。
正當羅細亮在國外的發展順風順水的時候，他接到了母校青島科技大學拋來的橄欖枝，希望他回母校工作，并申請山東省的泰山學者特聘教授。飲水思源，不可忘本，羅細亮當機立斷，放棄了即將到手的綠卡，辭去了國外的工作，帶著妻子和一雙兒女，毅然回到了祖國，回到了青島科技大學。
享受科研之趣
科研路上總是層巒疊嶂，沒有盡頭。作為科研人，如果沒有點執著的勁頭，就意味著終有一天你會在某一個山頭前停滯不前。而對羅細亮來說，他熱愛科研，享受科研的樂趣，在科研的路上，執著地翻過一坐又一坐高山。
在南京大學讀博士期間，羅細亮在導師陳洪淵院士和徐靜娟教授的指導下，開創了利用電沉積殼聚糖固定生物識別分子制備生物傳感器的方法。
在制備生物傳感器的過程中，最關鍵的步驟是生物識別分子的固定。實現生物識別分子簡便、有效的固定，而又同時盡可能地保持其活性，一直是世界上眾多科學家孜孜以求的目標。利用生物聚合物殼聚糖的電沉積特性和良好的生物相容性，羅細亮率先提出了通過電化學沉積殼聚糖，用于同時或依次固定納米材料和生物識別分子制備生物傳感器的方法。通過這種方法制備生物傳感器，簡單有效且條件溫和，普遍能夠得到理想的結果。該方法提出后在國際上廣受關注，目前已經被中、美、日和歐洲等30多個國家和地區的科學家們所廣泛借鑒和采用，成為了比較有代表性的生物分子固定化和生物傳感器制備方法之一。基于這一研究成果發表的3篇主要研究論文至今已被他人引用超過500次。尤其值得指出的是，美國一流大學馬里蘭大學Gregory Payne教授領導的研究組，在他們發表的20余篇高水平論文里，高度評價了羅細亮的研究工作，明確表示羅細亮的研究工作是這方面最早的相關報道。2007年，羅細亮的博士學位論文在被相繼評為南京大學優秀博士學位論文和江蘇省優秀博士學位論文之后，又獲得全國百篇優秀博士學位論文提名獎。
科研永不止步
羅細亮并沒有就此止步，為了進一步提升自己的科研水平，2005年，羅細亮申請了國外的博士后，先后赴愛爾蘭都柏林城市大學和美國亞利桑那州立大學，跟隨愛爾蘭皇家科學院院士Malcolm Smyth教授和世界著名分析化學家Joseph Wang教授，在分析化學領域深造。2008年，考慮到生物化學與分析化學的結合日益緊密，而自己又缺乏生物的研究背景，為了拓展自己的研究方向，羅細亮又申請去了美國匹茲堡大學生物工程系，使自己的研究從化學和材料拓展到生物領域，有利于實現不同學科的相互交叉。
博士后研究期間，羅細亮在化學、材料和生物這幾個學科的交叉領域，開展了一系列研究，并取得了豐碩的研究成果。其中比較突出的貢獻是，構建了新穎的藥物釋放體系，在國際上率先實現了利用碳納米管內腔來儲存和可控釋放藥物。
碳納米管是目前國際上研究的熱點，由于它特殊的物理化學性質，其在藥物可控遞送和釋放方面的應用研究廣受關注。理論上，碳納米管的內腔是儲存藥物的理想納米膠囊，但是如何實現藥物在碳納米管內的儲存和釋放，一直是個沒有解決的難題。羅細亮的研究實現了利用碳納米管的內管來裝載藥物。儲存的藥物，通過簡便的電化學刺激就能夠以可控的方式釋放出來，而且進一步的細胞實驗證實由此釋放出來的藥物仍然保持有藥物活性。這是首次報道利用碳納米管的內管來裝載并可控釋放保持有活性的藥物，研究結果發表在本領域頂尖期刊生物材料上，并被美國能源部的能源技術國家實驗室作為新聞報道，認為這項技術將有效促進神經控制可植入裝置的發展。
羅細亮還發展了新穎的可控合成單根導電聚合物納米線的方法，并研制了超靈敏的單根納米線生物傳感器。
利用單根納米線來構建具有優異性能的納米裝置或器件，是目前世界上眾多科學家所努力的前沿方向，但是單根納米線在可控合成尤其是操控上的困難極大阻礙了這方面研究的進展。羅細亮制備了具有高度選擇性和靈敏度的納米生物傳感器，其檢測限低于1皮克每毫升，遠遠優越于其他類似的生物傳感器。由于該傳感器從合成到檢測都采用可控的電化學技術，非常適合進一步研制超靈敏、集成化的納米傳感系統。
2011年，對于35歲的羅細亮來說，是非常特別的一年。當年2月，羅細亮獲得歐盟第七框架計劃國際合作項目的資助，成為英國牛津大學化學系的高級瑪麗居里學者；3月，羅細亮被美國匹茲堡大學聘為研究助理教授，進入大學的教員系列；8月，羅細亮被山東省人民政府選聘為泰山學者特聘教授。不同的機遇，在短時間內集中出現，通常會讓人難以取舍。然而羅細亮沒有過多的猶豫，他選擇了回國發展。要為祖國貢獻自己的微薄力量，是他很早就形成了的一個樸素的觀念。
2011年9月，羅細亮離開美國匹茲堡大學，回到了母校青島科技大學。環境和條件的改變，不可避免會影響到自己的科研，為了把不利影響降到最小，羅細亮付出了幾倍于別人的辛勞。他克服種種困難，從零開始組建自己的科研團隊，建設自己的實驗室，培養自己的研究生。同時，利用與國外的聯系，羅細亮積極開展對外的合作交流，及時掌握國內外的研究動態。回國后的3年時間里，羅細亮基本上沒有完整的節假日。3年過去，羅細亮自己的實驗室和研究團隊已經初具規模，逐步地發展壯大，并在生化分析領域開展了比較有影響的研究工作。尤其重要的是，羅細亮首次構建了基于電化學阻抗技術的抗污染生物傳感器，推進了可在復雜生物體系中直接測定的實用型傳感器件的發展。
在實際生物樣品中以免標記的方法直接檢測蛋白質，一直是國際上的研究熱點，但是由于生物樣品中其它成分的污染和干擾，多數生物傳感器只能在緩沖溶液或高倍數稀釋的樣品中使用。羅細亮研發的生物傳感器，既可以方便地固定生物識別分子，又可以有效防止蛋白質的非特異性吸附。結合非法拉第型電化學阻抗檢測技術的高靈敏度，該生物傳感器可以對血液中的胰島素進行直接檢測而基本上不受污染和干擾。該生物傳感器的檢測結果與醫院的報告結果偏差相對很小，在疾病標志物的臨床檢測等方面顯示出極大的優越性。相關研究結果發表在分析化學領域的權威期刊美國分析化學上。羅細亮的這一抗污染生物傳感器方面的研究結果，發表后很快就受到美國著名的分析化學家James F. Rusling教授的關注，他在為美國分析化學撰寫的前瞻性評述論文中認為，該成果有望解決眾多生物傳感器所面臨的非特異性吸附的難題。
面對這突如其來的巨大榮譽，鄭詠梅卻異常平靜。她說，這一論文的發表及其飽受重視，證明了中科院化學所及北京航空航天大學化學與環境學院院長江雷院士帶領的科研梯隊開展的向自然學習的仿生科學研究進入世界領先行列，這將為北京航空航天大學新學科的發展奠定堅實的基礎。
這個突破性的研究揭示了篩器蜘蛛（Uloborus Walckenaerius）的捕捉絲的方向集水效應，提出了“多協同效應”機制，為新型仿生集水材料研究提供思想理論基礎。
在微納米各向異性梯度結構方向性憎水效應研究方面，她揭示了Morpho蝴蝶翅膀的特殊浸潤性，發現了蝴蝶翅膀上單方向可調控的斥水特性的機理。傳統上認為同一種結構的超疏水表面，只能具備單一浸潤狀態，而鄭詠梅通過探究蝴蝶翅膀的浸潤特性，發現了由于獨特的取向結構，兩種高/低粘滯的超疏水狀態能夠共存且在同一表面上。這個發現在材料、微流控、生物工程，器件等領域均具有一定的指導和科學意義。
1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃
由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。
（1）發達國家和地區雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。
（2）新興工業化經濟體瞄準先機
意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。
中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。
（3）發展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行指導與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。
2、納米科技研發投入一路攀升
納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。
美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。
日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。
在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。
中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。
另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。
3、世界各國納米科技發展各有千秋
各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下
根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。
另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭
據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。
雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。
在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。
日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。
日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。
歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。
4、納米技術產業化步伐加快
目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。
日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。
歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。
1991年，我國召開納米科技發展戰略研討會，制定了發展戰略對策。十多年來，我國納米材料和納米結構研究取得了引人注目的成就。我國納米材料領域的工作者們也以孜孜不倦的探索，推動著納米材料這門學科不斷地前進。這其中，就有一位年輕的學者――劉飛博士。
科研，瞄準前沿
一位年僅三十幾歲的學者、一連串前沿成果，劉飛博士稱得起“年輕有為”。然而，與大多數年輕人不同，劉飛博士一心一意地埋首于納米材料領域的研究工作，不沾浮躁之風。在這條道路上，他潛心向前，以“學習”的態度行于斯、研于斯，在一維納米材料的制備、表征與物性研究的領域上取得了一系列成績：
首先，在微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)設備中，劉飛使用α―Fe2O3(0001)為基底，以N2和H2為反應氣源，首次制備出垂直于基底生長的Fe3O4納米金字塔陣列。這種新型Fm04納米材料的陣列很可能在垂直方向上的高密度信息存儲中有著潛在的應用，其結果發表在高水平學術雜志AdvMater上。
其次，在單溫管式爐設備中，劉飛使用熱蒸發冷凝沉積技術在較低的生長溫度(
與此同時，劉飛利用真空下高溫碳熱還原法，首次制備出了大面積垂直于si基底生長的單晶的Boron納米線和納米管。掃描電子顯微技術(SEM)研究表明所制備出的硼納米線的長度為5um，平均直徑為30nm。透射電子顯微鏡技術(TEM)和元素維度分布譜技術(ElementMapping)的研究結果都證明所獲得的硼納米材料具有完美的單晶四方結構，它們的生長方向為[001]。電子能量損失譜技術(EELS)研究結果也表明納米線中硼元素的同時使用開爾文探針技術(KelvlnProbe)首次測試出Boron納米材料的功函數為4.4eV。并利用改裝后的SEM系統中的在位物性測試技術對單根硼納米線的電導率和場發射特性進行了一系列系統的研究。研究結果表明：單根硼納米線的電導率為1-8×10-3(n?cm)-1，其開啟電場為5.1v／μm，閾值電場為115V／μm；在保持場發射電流為1.05μA的一小時穩定性測試中，單根硼納米線的電流波動性低于22％并且當電場強度提高到59～74V／μm，單根硼納米線的場發射電流密度更是達到了2X105-4×105A／cm2，這完全可以滿足場發射領域的需要。由于Boron一維納米材料具有高熔點(2300℃)、高電導率，并且具有獨特的“三芯鍵”結構以及優良的物理和化學特性，所以這種新型納米材料的發現以及進一步研究很有可能為納米科學和技術的發展開創了一個嶄新的領域。相關科研成果分別發表在知名科學雜志AdvancedMaterla／sc和Uitramzcroscopy上，并由世界上著名的德國的“Nanowerk”網站和國內知名的“科學網”網站分別進行了“Spotlight”報導和專題報導。
除此以外，劉飛使用化學氣相沉積技術實現了對不同形貌AIN納米結構(納米棒，納米錐和納米火山口)垂直陣列的可控生長。為了研究其納米結構場發射特性的影響因素，劉飛對比了不同形貌氮化鋁陣列的場發射特性。實驗結果表明，氮化鋁火山口陣列具有最好的場發射特性表現，其閾值電場為7.2V／μm，場發射電流的穩定性測試表明其電流波動小于4％。同時，所有三種氮化鋁納米結構陣列都具有和其他很多具有優良冷陰極納米材料相比擬的場發射特性，這表明其在未來的場發射領域具有很大的應用前景，結果已發表在ChinesePhysicsB等雜志上。
未來，戰機握在手中
學習和實踐中，劉飛不僅積累了豐富的經驗，也形成了一套獨特的科研方法和理念，解決了很多工程實際應用的問題，贏得了良好的經濟效益和社會聲譽，并獲得一項國家專利。他是成功的，當然，成功之人自有成功之道。
1995年9月，劉飛邁入吉林大學的校門，考進材料科學與工程專業，四年的本科學習，劉飛以他的聰明和勤奮贏得了老師和同學們的一致認可，連續三年獲得“人民獎學金”，并于1999年獲“系優秀學生”稱號。同年，他以優異的成績畢業，卻并不滿足于自己當時的所學，或許是源于心底的那一份母校情結，劉飛選擇留在吉林大學進行碩士研究，在材料科學學院攻讀材料物理與化學專業。碩士學習期間，劉飛在于文學教授的指導下進行了磁控濺射生長巨磁阻多層膜的研究工作，并于2002年7月完成碩士論文《Cu／Fe多層膜的表面、界面微結構研究》，獲得工學碩士學位，其論文獲得學校研究生論文比賽優勝獎，這位年輕的碩士研究生充分展露了他在科研領域的才華。
2002年9月，劉飛考入中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室，師從于高鴻鈞研究員，攻讀凝聚態物理博士學位，2005年9月獲得理學博士學位，并于2004年獲得“所長優秀獎學金”、2006年獲得中國真空學會優秀博士論文獎學金。
在科學的道路上沒有捷徑，正因為艱難才去登攀，而站得更高才能看得更遠，年輕的劉飛博士沒有止步于一點點的成績，在科學之路上，他選擇一路向前。自2005年9月，劉飛博士在中山大學理工學院的顯示材料與技術國家重點實驗室參加工作以來，包括在中國科學院物理研究所攻讀博士期間，他主持國家自然基金委――廣東省聯合基金重點基金一項、國家自然科學基金青年基金一項、教育部博士點新教師基金一項，并且參與了多項國家“973”和“863”項目，共發表了學術論文(SCI、EI和ISTP收錄)二十余篇。
自此，在外人看來，他的人生似乎已經進入康莊大道了，然而，“人生也有涯，而知也無涯”，國際上風起云涌的科技發展愈來愈強烈地吸引著他的目光，視線的開闊，令他在學術上有了大幅的前進。目前，還有國家自然科學基金青年基金項目等4項國家和地方自然科學基金項目研究，在他的主持下緊鑼密鼓地展開著。
這是一個小型印刷廠車間,面積只有70平方米左右,不到兩節地鐵車廂那么大。車間有七名女性和一名男性工人,每天的工作是將一種白色涂料噴到有機玻璃板上。
不幸很快就降臨在這些工人的身上:七名女工相繼發病,其中兩名女工去世。
在2009年9月號的《歐洲呼吸雜志》(European Respiratory Journal)上,首都醫科大學附屬朝陽醫院(下稱朝陽醫院)醫生宋玉果及其同事發表研究論文稱,上述女工“所患的可能是‘一種與納米材料有關的疾病’”。
這大概是全球首宗關于納米顆粒可能致命的臨床毒理病例報告。論文的發表,在國際學術界引發了一場小型“地震”。無論那些與納米技術有關的學術會議,還是科學新聞網站和科學家博客,中國女工之死和納米安全都是激烈爭論的話題。
噴涂車間悲劇
從研究論文披露的情況看,七位女工的年齡在18歲至47歲之間,平均不到30歲,在車間工作的時間從5個月至13個月不等。患病之前,她們的身體健康狀況良好。
2007年1月至2008年4月期間,這幾位女工被送到朝陽醫院職業病與中毒科救治。這個科室專業水準較高,其醫生經常被派往中國各個地方,協助處理血鉛超標、重金屬污染等職業安全事件。
女工們的癥狀比較類似。所有病人的肺部都受到嚴重損害,并且有胸腔積液,臉上、手上和胳膊也都出現了嚴重的瘙癢皮疹。其中,有四位女工體內的器官組織還面臨缺血缺氧的危險。
無論對于患者,還是對于醫生,治療過程都令人煎熬。胸腔積液反復出現,常用的治療方法均告失效。
最終,一名19歲的病人在接受外科手術16天之后去世;另外一名29歲的病人在癥狀出現后的第21個月,死于呼吸衰竭。
負責診斷和治療這些女工的,是朝陽醫院職業病與中毒科副主任醫師宋玉果。根據醫院網站的介紹,他多年來從事塵肺、有毒化學物中毒的診治和臨床研究。
宋玉果及其同事開始追究女工們患病的原因,并將嫌疑對象鎖定為那個印刷廠車間的工作環境。
該車間所使用的原料是一種象牙白色的聚合物材料――聚丙烯酸酯混合物。聚丙烯酸酯作為一種黏合劑,廣泛運用于建筑、印刷和裝修材料中,被認為毒性很低。不過,為了讓材料更加結實和耐磨,制造商有時會加入硅、鋅氧化物、二氧化鈦等金屬納米顆粒。
1納米等于1米的十億分之一,大致相當于人頭發絲直徑的數萬分之一。通常,粒徑在100納米以下的材料,均被稱為納米材料。
七名女工和一名男工被分為兩組,每天工作8個至12個小時。工人們每天要將大約6000克聚丙烯酸酯混合物,用勺子涂到機器的底盤上;這些混合物隨即被高壓噴射裝置噴涂在聚苯乙烯材質的有機玻璃板上;然后,有機玻璃板在75攝氏度至100攝氏度的溫度下被加熱烘干。
車間只有一扇門,沒有窗戶。噴射裝置附帶有一個燃氣排氣口,對噴涂過程中產生的煙霧起到一定的排除作用。
女工們發病以后,來自中國疾病預防控制中心、北京疾病預防控制中心、當地疾病預防控制中心的流行病學專家,以及朝陽醫院的醫生,對這家印刷廠的工作環境進行了調查。
在噴射裝置燃氣排氣口的吸氣口中,專家們找到了累積的塵埃粒子。女工們發病前五個月,燃氣排氣口發生了故障。由于室外溫度很低,車間的門也經常被關閉。專家們推斷,在這期間,車間內的空氣流動非常緩慢甚至處于靜止。
這些工人都是工廠附近的農民,沒有任何職業安全衛生知識。她們所得到的惟一用來保護自己的工具,就是棉紗口罩。而且,她們工作時只是偶爾戴戴。
據工人們反映,在噴涂過程中,經常會有一些原料噴濺到他們的臉上和胳膊上。惟一的一名男性工人在工作三個多月后離開,并沒有顯示出任何癥狀。在其他車間工作的工人,其中包括女工們的親屬,也沒有出現類似癥狀。
研究論文沒有透露這家印刷廠的名稱及其所在地區。在朝陽醫院的辦公室,宋玉果也謝絕了《財經》記者的采訪。
女工之死謎團
在女工們的肺部和胸液中,均發現了直徑約30納米的顆粒。而這般尺寸和形態的顆粒,同樣存在于她們接觸的噴涂材料之中。
此外,女工們出現了罕見的非特異性間質性肺炎,以及奇特的肺部增生組織――異物肉芽腫等癥狀。這些癥狀與納米材料毒理的動物實驗結果相似。
宋玉果及其同事因此認為,很可能是納米顆粒導致這些女工發病甚至死亡。
但不少專家對這一結論持有保留態度。
9月1日至3日,在北京舉行的中國國際納米科技會議上,多位專家提及宋玉果及其同事的論文。
美國納米健康聯盟(Alliance for NanoHealth)主席、得克薩斯大學醫學中心教授毛羅法?拉利(Mauro Ferrari)告訴《財經》記者,這篇論文非常重要,但他不認同作者關于納米顆粒導致工人患病和死亡的分析。
法拉利說,要確定納米顆粒與疾病之間的關系,首先應該分析納米顆粒的組分,確認這些顆粒來自工作環境;即便病人肺部的納米顆粒來自工作環境,在沒有對照試驗的情況下,也很難證明這些納米顆粒一定是女工患病的罪魁禍首。
他還強調,這家印刷廠的工作環境惡劣而封閉,有毒化學品和氣體充斥其中,工人們又沒有好的保護措施。這些因素對于工人患病和死亡究竟有怎樣的作用,都值得推敲。
對于論文中的一個推論――納米顆粒進入工人身體的途徑是吸入和皮膚接觸,中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮表示,這并不總是正確的。他強調,通過吸入方式進人體內是可能的,但是納米顆粒穿過皮膚直接進入生物體內的證據還很少。
美國麻省大學洛厄爾分校健康與環境學院助理教授迪米特爾?貝羅(Dhimiter Bello)因故取消了行程,未能到北京參加此次學術會議。但他通過電郵對《財經》記者說,在工人肺部和工作環境中都發現納米顆粒,只能說明納米顆粒有可能是一個致病因素。實際上,從論文提供的信息來看,并不能排除其他的可能致病因素。例如,噴涂過程中用到的聚合物材料在高溫下的降解產物,也可能是主要或者惟一造成女工患病的原因。
在貝羅看來,這場悲劇或許不應歸咎于納米顆粒,而應怪罪車間內原始的、不人道的工作條件,“這是一次警醒,無論(悲劇)是否與納米顆粒相關,工作場所的暴露條件都應當被控制在安全范圍內。在這方面,中國還有很長的路要走。”
美國加州大學洛杉磯分校納米毒理研究中心主任安德烈?內奧教授(Andre Nel)也說,在這起事件中,工人們沒有得到應有的生產安全保障,政府部門應該負起監督的責任,以保證生產過程中不會產生對人體和環境有害的物質。
實際上,論文本身也承認了研究存在局限:由于缺乏環境監測數據,無法弄清印刷廠車間納米顆粒的濃度;納米顆粒的組成也不清楚。
此外,令宋玉果及其同事疑惑的是,究竟是特定的納米顆粒,還是所有納米顆粒都有可能致病?如果的確是納米顆粒導致那些女工患病,對其他在工作中也會接觸納米顆粒的工人來說,又意味著什么?
如今,關于女工之死的研究論文已經成為了納米技術研究者們的一個熱點話題。據《財經》記者了解,歐洲和美國還有科學家打算組成一個專家小組,到中國開展調研,并希望取到樣品回去研究。
誘人前景與安全隱患
不管納米顆粒是否被確認為幾位女工悲慘命運的元兇,納米技術的安全性問題都因此再度引發各界關注。
納米技術正在走進人們的生活。從一桶涂料、一瓶防曬霜到一件衣服,都有可能用到納米技術。
納米材料顆粒小、表面積巨大,會顯示出很多獨特的物理化學性質,從而在電子、光學、磁學、能源化工、生物醫學、環境保護等領域有巨大的應用前景。例如,很多納米材料都可用作涂料,替代那些強毒性的化學物質;用碳納米管等納米材料改良電池,可以推動電動汽車的發展,使電力更持久等。
紐約一家名為“盧克斯研究”的市場分析公司稱,2007年銷售的納米技術相關產品,價值約1470億美元。到2015年,這一數字可能突破3萬億美元。
納米技術在展現出誘人前景的同時,其安全性問題也進入了人們的視野。
隨著納米材料的大規模應用,研究人員和工人容易暴露在納米顆粒濃度較大的實驗室或生產車間之中。此外,普通公眾也可能暴露在納米顆粒之下:涂料、化妝品等產品中用到的納米材料,可能在產品損壞或分解時釋放。
這些納米顆粒物可能經過呼吸道吸入、胃腸道攝入、藥物注射等方式進入人體,并經過淋巴和血液循環,轉運到全身各個器官。
根據多項流行病學研究,空氣中的細顆粒物,尤其是納米級別的顆粒物,濃度的大量增加會導致死亡率的增加。倫敦大霧曾經導致居民大量死亡,就是一個被經常引用的案例。
那么,人造的納米材料進入人體后,是否會導致特殊的生物效應,并對人體健康構成危害呢?從理論上說,納米物質由于尺寸小,與常規物質相比更容易透過人體的各道屏障;由于表面積大,也可能有更多毒害人體的方式。
朝陽醫院的宋玉果在8月31日《健康報》發表文章說,相關的動物實驗研究發現,許多納米物質具有明顯的毒性,其中研究較多的為碳納米管、納米二氧化鈦等。一些納米物質還被認為可致動物肺臟、肝臟、腎臟和血液系統等損傷。
對于與納米物質相關的疾病,宋玉果稱之為“納米相關物質疾病”。當然,他也表示,公眾不必為納米物質相關疾病感到恐慌,不是所有納米顆粒物都有毒性。
動物毒理性實驗的結果,也不能簡單地推到人的身上。但由于科學界對納米安全性的研究剛剛開始,幾乎沒有任何相關人體毒理性資料――這也是宋玉果及其同事的論文引起國際科學界高度關注的一個原因。
中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮告訴《財經》記者,目前開展過安全性研究的納米材料只有十幾種,還非常有限。但他相信,隨著研究隊伍的壯大和研究投入的加大,將來必定可以從大量的數據積累中尋找到一些規律。
在國際上,納米安全性研究的熱潮大約始于2003年。《科學》和《自然》等著名學術雜志紛紛發表文章,探討納米材料與納米技術的安全問題:納米顆粒對人體健康、自然環境和社會安全等是否有潛在的負面影響。
這之后,各國明顯增加了納米安全性方面的研究。美國的國家納米技術計劃(NNI)將總預算的11%投入納米健康與環境研究。歐盟每年支持三個左右與此相關的項目,每個項目的經費規模在300萬至500萬歐元之間,而歐盟各個國家還有自己國內支持的納米安全性項目。
中國在極力推進納米技術研究和產業化的同時,也開展了納米安全性的研究。其中,中國科學院在2001年就開始籌建納米生物效應與安全性實驗室。科技部在2006年啟動了為期五年的國家重點基礎研究發展計劃(即“973”計劃)項目“人造納米材料的生物安全性研究及解決方案探索”,經費2500萬元,首席科學家由趙宇亮擔任。
不過,趙宇亮告訴《財經》記者,與美國和歐盟相比,中國在納米安全性研究上的投入只是“一個零頭”。
政治決策與公共參與
中國科學家在納米安全性方面的研究工作,得到了國際同行的認可。其中,在每年召開的與納米毒理學相關的國際會議上,幾乎都會邀請中國科學家作大會報告。趙宇亮還與其他科學家共同主編了第一本納米毒理學英文專著。美國納米健康聯盟主席法拉利稱,中國科學家是納米毒理學研究領域的領導者之一。
不過,令趙宇亮感到尷尬的是,美國國家納米技術協調辦公室的官員曾經問他,包括美國、歐盟、英國、日本等很多國家的相關管理部門,都發表了對于納米技術安全性的調研報告、方針和策略,為什么中國沒有?對此,趙宇亮不知如何回答是好。
在美國和歐盟,納米技術及其安全性已經成為政治家們關心的話題之一。它們的環保部門、國家科學與技術委員會,以及其他政府研究機構,會通過白皮書等文件形式,發表政府層面對于納米安全性問題的見解。
其中,2001年,美國在國家科學技術委員會之下建立了國家納米技術協調辦公室,負責協調政府層面之間的納米研究計劃。而納米研究項目的成果,會通過這個辦公室反饋給其他政府機構,幫助科學研究去影響政府決策。
2009年3月,美國食品藥品監督管理局(FDA)還了一份有關納米技術的合作倡議。該局將與納米健康聯盟旗下的八個研究機構合作,以加快建立保障納米醫療產品安全可靠的有效體系。法拉利告訴《財經》記者,在實驗室研究結果與安全性評估的關聯,以及納米技術相關藥物的審批等方面,美國食品藥品監督管理局都做了很多工作。
相比之下,納米安全性在中國似乎局限于科學研究的階段,政府部門仍然保持沉默。
對于納米技術的研究和產業化,各國都在積極支持。其原因正如美國《環境健康展望》雜志所稱,科學界普遍認為,納米材料和納米技術對于社會是十分有益的,能夠提供更好的藥物、更強更輕的產品、對環境更友好的能源和環境技術。
與此同時,為了獲得公眾對于納米技術發展的支持,各國也需要在納米安全性方面進行更多的研究,同時鼓勵公眾參與。在中國納米國際科技會議的閉幕式上,法拉利也特地呼吁加大公眾在納米安全性研究上的參與程度。
實際上,關于納米技術發展的“風險預防”原則,在歐洲和美國等地正深入人心――人們希望在納米技術等新技術的風險出現之前,盡可能地提前進行防范和干預。而公眾及早參與到納米技術研究和政策的討論,是“風險預防”實踐的關鍵環節之一。
英國杜倫大學風險研究所負責人菲爾?麥克納頓(Phil Macnaghten)教授告訴《財經》記者,要想避免納米技術重蹈轉基因技術的覆轍,讓公眾從“上游”參與討論影響納米技術的研究和政策,或許是一個有效的辦法。如果等到技術發展之后再讓公眾在“下游”參與,可能為時已晚,“很難改變公眾業已形成的印象和認識”。
英文名稱：Nanotechnology and Precision Engineering
主管單位：教育部
主辦單位：天津大學
出版周期：雙月刊
出版地址：天津市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1672-6030
國內刊號：12-1351/O3
郵發代號：6-177
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：2003
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
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期刊簡介
生物界面是指細胞與固體材料表面接觸所形成的有生物和化學活性的界面，所進行的研究是化學、生物學、材料科學與醫學等交叉的前沿學科。有科學家指出，“與細胞相互作用的材料的表面化學工程是一個極具挑戰且迫切的世界性難題”。細胞與人造材料之間的生物界面科學的發展將密切關系著人類的健康和持續發展，將能夠顯著的降低與生物技術、組織工程及細胞基診療相關的醫學應用中的危險。
近年來中科院化學研究所王樹濤教授一直從事細胞粘附生物界面化學的研究，在生物界面的構筑原理與方法、細胞與固體表面特異性識別與可控粘附取得了一系列有影響的成果，并在惡性腫瘤診斷上的應用研究方面獲得了重大突破。
出奇制勝――界面的構筑
循環腫瘤細胞作為重要的癌癥標志物之一，它的識別檢測近年來倍受關注，然而其在血液中極低的含量（億分之一），因此通常用于細胞分選的流式細胞分選儀的靈敏度（萬分之一）遠遠不能滿足檢測的需求。當前的領先技術是基于免疫磁珠的細胞分離技術，但是其靈敏度低，設備昂貴，費時等缺陷，仍然不能滿足惡性腫瘤血液檢查的需求，因此細胞檢測新材料與技術的出現顯得尤為迫切。
基于硅納米線陣列
通過制備識別抗體修飾的硅納米線陣列，以乳腺癌細胞作為靶向細胞，王樹濤開發了特異性識別、粘附腫瘤細胞的三維微納米界面。識別抗體使得硅納米線陣列對目標癌細胞具有特異性的識別功能，同時納米線能與細胞表面的微納米偽足相互作用，二者具有相似的尺度，從而獲得了比平面結構更強的作用力。這一工作利用微納米尺度效應對生物界面上的細胞粘附特性進行調控，結合特異性抗體和界面納米結構，大幅提高了界面對循環腫瘤細胞識別粘附的有效性，實現了腫瘤細胞的高靈敏的特異性捕獲。后來，受生物界中免疫系統的高選擇性識別粘附現象的啟發，王樹濤進一步提出了納米尺寸選擇和生物分子的識別協同效應，建立了結構選擇和分子識別的新的生物界面識別粘附模型。
王樹濤在此方面的研究是國際上第一個利用多尺度粘附可控的功能界面識別捕獲腫瘤細胞的例子，選擇性得到了3―4個數量級的提高。自2009年發表在Angew. Chem. Int. Ed.雜志以來，得到國內外同行的廣泛關注，被Science Daily及國內多家媒體進行專題新聞報道，同時被Nanomedicine做了題為“硅芯片上的納米柱增加了檢測靈敏性”專題新聞評述，指出“該技術在癌癥診斷上很有潛力，它能給醫生提供患者病情的相關信息和檢測治療的效果”。王樹濤因此獲得了2010年世界科技獎材料類提名，這在之前中國只有兩位教授獲此殊榮。
基于聚合物納米簇
自2010年回國后，與日本理研及美國加州大學的合作者合作制備了腫瘤細胞特異性抗體修飾的導電聚合物納米簇表面代替相對硬的硅納米線表面。研究結構表明，相對較矮的聚合物納米簇（1―2微米）仍然取得了與較高的硅納米線（8―10微米）相當的細胞特異性識別粘附的結果。結果發表之后，被Science Daily等以“診斷工具：負載抗體的聚合物薄膜能捕獲腫瘤細胞”為題作了亮點介紹。
重磅出擊――粘附的研究
血液中的痕量循環腫瘤細胞的捕獲問題通過我們發展的細胞粘附界面可以解決，而如何在捕獲后將痕量的腫瘤細胞無損的釋放是難題的關鍵。通常，生物實驗室用胰蛋白酶將細胞與基底間的蛋白水解，使細胞從基底上去粘附。但是這個過程，不可避免對這些痕量的腫瘤細胞造成損壞。
針對以上問題，王樹濤設計了一個用核酸外切酶來完成高效快速釋放的細胞粘附去粘附三維納米生物界面。研究中選擇了對癌變淋巴細胞特異性識別的核酸適配體作為細胞識別和捕獲分子，將之修飾到硅納米線陣列表面。與平的表面相比，這個界面提供了一個三維的細胞接觸模式（多點接觸），酶可以多點同時切斷核酸適配體，細胞去粘附的過程變得更容易、更快速，且不對細胞本身產生傷害。相關結果在Adv. Mater.上發表并選為封面文章。審稿人高度評價“這一結果是非常振奮人心的，……，將引起細胞材料的相互作用領域的研究者極大的興趣”。之后又被Wiley出版社的MaterialViews中國等新聞報道，稱該研究提供了一個“高粘附易釋放”的細胞檢測平臺。因此，王樹濤也受到Science Publishers出版社邀請為納米醫學專著《Nanomedicine in Diagnostics》上撰寫題為“Emerging Nanotechnology for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells”的章節。
美妙福音――腫瘤的檢測
研究表明，惡性腫瘤的死亡率與各國的國民收入成反比，低收入國家的惡性腫瘤患者死亡率一直高居不下。一個重要的原因，是癌癥診療的費用非常高，除了藥物外，其中很大一部分是檢測的費用。如何發展一個高效、便宜、簡單的腫瘤細胞檢測器件成為世界各國的關注熱點。
鑒于以上的問題，王樹濤發展了廉價、易操作的第一代基于細胞粘附界面的腫瘤細胞檢測器件――將細胞特異粘附硅納米線界面，做成尺寸規范化的檢測芯片試劑盒。操作流程非常簡單，不需要另外昂貴的設備，絕大多數的生物實驗室或醫院的檢測中心都具備檢測條件；這種簡單的檢測器件在全血中的細胞識別捕獲效率在有40%左右；重要的是其細胞識別檢測時間從4―6小時縮短到2小時左右。這些優點基本上可以滿足發展中國家普通患者做細胞基的癌癥檢測和術后監測的需求。該成果已申請國際專利。因為其特異高效的細胞粘附特點，被Science Daily等稱作“捕蠅紙”式腫瘤細胞檢測器件。
為了進一步實現惡性腫瘤早期預警的目標，在第一代器件的基礎之上，王樹濤將微流控技術與硅納米線細胞粘附界面結合，構筑了第二代腫瘤細胞檢測器件，實現了高于97%的細胞識別捕獲效率。該成果被選為當期的封面文章，同時被Nature Medicine做了題為“將癌癥從人體循環中取出的新技術”的新聞評述。目前，這種新型芯片已開始癌癥病人的臨床血液檢測嘗試，有望為癌癥早期診療提供參考。
關鍵詞：納米材料,化工,應用
1前言
納米材料（又稱超細微粒、超細粉未）由表面（界面）結構組元構成，是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區域的一種典型系統，粒徑介于原子團簇與常規粉體之間，一般不超過100nm，而且界面組元中含有相當量的不飽和配位鍵、端鍵及懸鍵。其結構既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結構層次使它在眾多領域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應用價值。近年來，納米材料在化工生產領域也得到了一定的應用，并顯示出它的獨特魅力。
2納米材料特性
2.1具有很強的表面活性
納米超微顆粒很高的“比表面積”決定了其表面具有很高的活性。免費論文參考網。在空氣中，納米金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑、貯氣材料和低熔點材料。將納米微粒用做催化劑，將使納米材料大顯身手。如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細銀粉可以成為乙烯氧化的催化劑；超細的鎳粉、銀粉的輕燒結效率，超細微顆粒的輕燒結體可以生成微孔過濾器，作為吸咐氫氣等氣體的儲藏材料，還可作為陶瓷的著色劑，用于工藝品的美術圖案中。免費論文參考網。
2.2具有特殊的光學性質
所有的金屬在超微顆粒狀態時都呈現為黑色。尺寸越小，顏色越黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低于l％，大約幾微米厚度的膜就能起到完全消光的作用。利用這個特性可以制造高效率的光熱、光電轉換材料，以很高的效率將太陽能轉變為熱能、電能。另外還有可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身材料等。
2.3具有特殊的熱學性質
大尺寸的固態物質其熔點往往是固定的，超細微化的固態物質其熔點卻顯著降低，當顆粒小于10納米量級時尤為突出。例如，金的常規熔點為1064℃，當其顆粒的尺寸減小到10納米時，熔點會降低27℃，而減小到2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低于100℃。因此，超細銀粉制成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，完全可采用塑料。采用超細銀粉漿料，可使片基上的膜厚均勻，覆蓋面積大，既省材料又提高質量。
2.4具有特殊的磁學性質
小尺寸磁性超微顆粒與大塊磁性材料有顯著不同，大塊純鐵的磁矯頑力約為80安／米，而當顆粒尺寸減小到2×10-2微米以下時，其矯頑力可增加1000倍。若進一步減小其尺寸，大約小于6×10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已制成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等;利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成了用途廣泛的磁流體。
2.5具有特殊的力學性質
因為納米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性和一定的延展性，這樣就使納米陶瓷材料具有了新奇的力學性質。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，就是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的，這也足以說明大自然是納米材料的成功制造者。納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬——陶瓷復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。
2.6宏觀量子隧道效應
由于電子既具有粒子性又具有波動性，因此它存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者說它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。目前研制的量子共振隧道晶體管就是利用量子效應制成的新一代電子器件。
3納米材料在化工生中應用
由于納米材料的特殊結構和特殊性能，使納米材料在化工生產中得到了廣泛的應用，主要應用在以下幾方面。
3.1橡膠改性
炭黑納米粒子加入到橡膠中后可顯著提高橡膠的強度、耐磨性、抗老化性，這一技術早已在橡膠工業中運用。
納米技術在制造彩色橡膠中也發揮了獨特的作用，過去的橡膠制品一般為黑色（納米級的炭黑較易得到）。若要制造彩色橡膠可選用白色納米級的粒子（如白炭黑）作補強劑，使用納米粒子級著色劑，此時橡膠制品的性能優異。
3.2塑料改性
3.2.1對塑料增韌作用
納米粒子添加到塑料中，對增加塑料韌性有較大的作用。用納米級SiC/Si3N4粒子經鈦酸酯處理后填充LDPE，當添加量為5％時沖擊強度最大，缺口沖擊強度為55.7kj/m2，是純LDPE的2倍多；斷裂伸長率到625 ％時仍未斷裂，為純LDPE的5倍。用納米級CaCO3，改性HDPE，當納米級CaCO3含量為25％時，沖擊強度達到最大值，最大沖擊強度為純HDPE的1.7倍，斷裂伸長率在CaCO3含量為16％時最大，約為660％超過純HDPE的值。
3.2.2塑料功能化
塑料在家用電器及日用品中的應用非常廣泛，在塑料中添加具有抗菌性的納米粒子，可使塑料具有抗菌性，且其抗菌性保持持久。現已應用此技術生產了抗菌冰箱，實際上就是在制造冰箱塑件時，使用的塑料原料中添加了某種納米粒子，利用該納米粒子的抗菌特性，使塑料具有抗菌殺菌的功能，國內某公司采用該項技術率先開發出無菌塑料餐具、無菌塑料撲克等產品，受到市場的歡迎。
3.2.3通用塑料的工程化
通用塑料具有產量大、應用廣、價格低等特點，但其性能不如工程塑料，而工程塑料雖性能優越，但價格較高。在通用塑料中加入納米粒子能使其達到工程塑料的性能，用納米技術對通用聚丙烯進行改性，其性能達到了尼龍6的性能指標，而成本卻降低1／3。
3.3化學纖維改性
近年來出現了各種新型的功能性化學纖維，其中不少是應用了納米技術，如日本帝人公司將納米ZnO和納米SiO2混入化學纖維， 得到具有除臭及靜化空氣功能的化學纖維，這種化學纖維被廣泛用于制造長期臥床病人和醫院的消臭敷料、繃帶、睡衣等；日本倉螺公司將納米ZnO加入到聚酯纖維中，制得了防紫外線纖維， 該纖維除了具有防紫外線功能外，還具有抗菌、消毒、除臭的功能。
3.4涂料改性
在各類涂料中添加納米材料，如納米TiO2，可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，廣泛應用于醫院和家庭內墻涂飾。可制造出防紫外線涂料，應用于需要紫外線屏蔽的場所，例如涂在陽傘的布料上，制成防紫外線陽傘。還可以制造出吸波隱身涂料，用于隱形飛機、隱形軍艦等國防工業領域及其他需要電磁波屏蔽場所的涂敷。在涂料中添加納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍提高，涂料的質量和檔次大大升級，據稱，納米改性外墻涂料的耐洗刷性可由原來的1000多次提高到1萬多次，老化時間延長2倍多。納米ZnO 添加到汽車金屬閃光面漆中，可制造出汽車專用變色漆。
3.5在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒子作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。
3.6在其它精細化工方面的應用
納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。如在橡膠中加入納米SiO 2 ，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。免費論文參考網。國外已將納米SiO 2 ，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。在有機玻璃中加入Al 2 O 3 ，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO 2 具有優良的紫外線屏蔽性能，而且質地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。納米SiO 2 能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
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