適用于生物體系的納米技術(shù)研究

　　隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的植入式醫(yī)療器件被應(yīng)用到臨床中。植入式醫(yī)療器件需要持續(xù)穩(wěn)定的能源供給才能有效運(yùn)行，一旦能源耗盡，植入式醫(yī)療器件便失去功效，因此能量供給系統(tǒng)是限制植入式器件使用壽命的關(guān)鍵因素。目前比較成熟的供能技術(shù)主要有鋰電池和磁感應(yīng)技術(shù)。鋰電池因安全可靠、能量密度高、密封性好等特點(diǎn)被廣泛使用，但當(dāng)鋰電池電能耗盡后，必須通過外科手術(shù)進(jìn)行更換。此外，鋰電池巨大的體積占比阻礙了植入式器件的微納化。使用磁感應(yīng)技術(shù)雖然可將體外的電能通過皮膚傳遞到體內(nèi)，但其能量傳遞效率較低，并且會(huì)對(duì)周圍的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生射頻干擾，應(yīng)用前景不明朗。

　　更為關(guān)鍵的是，隨著納米科技的快速發(fā)展，植入式納米器件發(fā)展迅速釘。未來如納米傳感器、納米藥物載體和納米機(jī)器人等納米器件將在疾病的監(jiān)控、診斷、治療、藥物靶向傳遞、人體器官修復(fù)等方面發(fā)揮重要作用。而植入式納米器件的驅(qū)動(dòng)功率非常小，只需要毫瓦甚至微瓦級(jí)的功率就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果使用鋰電池給納米器件供能的話，將會(huì)導(dǎo)致納米器件的質(zhì)量和尺寸大大增加，阻礙了植入式器件的臨床應(yīng)用。因此，如何給植入式納米器件提供長(zhǎng)期、持續(xù)、穩(wěn)定的能源成為器件實(shí)用化的主要技術(shù)瓶頸。開發(fā)長(zhǎng)效穩(wěn)走的能源供給系統(tǒng)對(duì)于植入式納米器件意義重大。

　　佐治亞理工學(xué)院（ Georgia Institute of Technology）的王中林教授在2006年提出了自驅(qū)動(dòng)納米技術(shù)的概念。自驅(qū)動(dòng)納米技術(shù)可以從環(huán)境中收集能量，然后轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)能量自給。如果將自驅(qū)動(dòng)納米技術(shù)與植入式納米器件相匹配，即使沒有外部的能源供給，植入式納米器件也可正常運(yùn)轉(zhuǎn)釘。因而，近年來國內(nèi)外展開了大量關(guān)于自驅(qū)動(dòng)納米技術(shù)的研究，主要包括：納米發(fā)電機(jī)、生物燃料電池、太陽能電池等。本文系統(tǒng)地綜述了現(xiàn)階段自驅(qū)動(dòng)納米技術(shù)的研究進(jìn)展，以期為自驅(qū)動(dòng)納米技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供技術(shù)參考和理論借鑒。