纳米医学论文范文

【摘要】：纳米药物与普通制剂的药物相比，具有较大的表面积、较强的化学活性、较快的吸收速度，在通过生物体的各种屏障、控制药物的释放速度、设定药物的靶向性等许多方面，纳米药物都具有一般药物不可替代的优越性，为药物研究提供了全新的领域。本文从纳米药物的制备、特点、应用等几方面介绍纳米药物的研究进展并展望了纳米药物的前景。

关键词：纳米药物研究进展前景

纳米（nanometer,nm）是一种度量单位，1nm为10-9m，相当于10个氢原子排列起来的长度。药剂学一般将纳米粒的尺寸范围界定为1-1000nm，该范围包括>100nm的亚微米粒子。

1.纳米药物的制备方法及特点

1.1固相法是通过从固相到固相的变化来制造粉体药物。目前很多中药的纳米制剂是固相法获得的。

2.1.2气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚形成纳米微粒的方法。

1.3液相法以均相的溶液为出发点，通过各种途径使溶质与溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，经热解或水解等处理后得到纳米微粒。

2.1.4微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液，从乳液中析出固相。

3.1.5纳米给药系统在纳米药物研究中，近年还发展了一种新型纳米给药系统，是以固态的天然或合成的高分子材料为载体，将药物包裹于高分子材料制成粒径为50～1000nm的固体微粒给药体系。

2.纳米药物的特点

2.1增强药物溶解速率

应用纳米技术的制备工艺，使药物颗粒缩小到纳米级水平，随着单位药物的总表面积增加，而使药物与胃肠道液体的有效接触面积明显增加，药物的溶出速率也随之提高。

2.2扩大药物在过血―脑脊液屏障，实现脑位靶向。

2.3稳定药效有些药物进入消化道或体内后，容易被蛋白酶、酯酶或核酸酶等分解酶降解，失去药效，而制成纳米药物后，可防止被这些分解酶降解，延长药物作用时间。

2.4控制药物在体内的释放纳米药物制剂不但可以增强难溶药物的溶解速率并改善其吸收，而且按载体材料，还可使一些在体内被快速代谢失效的速溶药物减慢溶出度。

2.5增强药物作用靶向性纳米药物制剂与以往药物剂型比较，最突出的优点是具有明显的靶向性。也就是说它能将药按设计途径输送到药物的靶位。这样不仅可提高疗效，而且可降低药物的不良反应。

3.纳米药物的应用

3.1制备智能化药物所谓智能化药物是指能依据病理变化将药物送到指定的病变部位，发挥出药物的最大疗效，而对正常组织的伤害降到最低限度的药物制剂。

3.2在诊断和辅助治疗中的应用目前用于诊断的纳米制剂如造影剂、定位剂、染色剂等发展很快，现已有多种应用于临床。如纳米氧化铁造影剂静脉注射后，只被肝脏和脾脏的网状内皮细胞吸收，恶性肿瘤细胞不能大量吸收氧化铁。利用这种正常细胞和恶性肿瘤细胞之间的功能差异发现病灶。

3.3在中药开发中的应用借助纳米技术，可在纳米中药的制药技术、药效研究等方面建立一系列具有自主知识产权的专利技术和创新方法；纳米技术的应用，可大大提高中医药的现代化和标准化程度，加速中医药与国际医药业发展接轨的步伐，更有利于药物的规范化研究、开发、生产、管理；纳米技术不但可大幅度提高药物的活性和生物利用度，甚至可能产生新的药效及降低毒副作用，并有极强的靶向作用，甚至可以治疗一些疑难绝症；通过纳米技术，可减少病人用药剂量，从而节约有限中药资源。

4.纳米药物的前景展望

纳米医药技术的基础理论及载药纳米粒药物的制备还不完善，应用还处于实验室和动物实验阶段，能在临床应用的还不多。因而，随着纳米制剂技术和新药研究的发展，将有一批作为特殊作用的纳米药物研制成功，如靶向给药，缓释或控释药物，延长药物作用时间，改变作用方式或给药途径，降低或避免不良反应等，将成药物研究提供新的方向。

参考文献

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引言

随着皮肤抗衰老和医学美容等学科的发展和科技进步，各种不同类型的系列皮肤抗衰老制剂和美容化妆品层出不穷；特别是分子生物学理论和基因工程技术及临床医学等学科领域的交叉和相互渗透，使人们不但认识到皮肤衰老表现和发生机制、皮肤衰老疾病过程中相关基因或蛋白组的参与调控、干预或表达缺陷等，也逐渐认识到皮肤老化的发生和发展是一个多因素、多步骤、多元化、多反应和多代谢参与的复杂过程，使得包括基因治疗、干细胞疗法、纳米技术及细胞生长因子、活性肽、生物酶及蛋白质等生物制剂及基因工程技术和分子医学疗法在当今皮肤抗衰老和医学美容领域中开始广泛应用和流行，并成为人类社会关注的焦点和研究的重点。

然而，由于皮肤美容和抗衰老制剂中的某些功效成分、生物活性物质、天然或合成药物、活性多肽分子及功能性蛋白等，具有特殊的分子结构、理化性质、作用特点、代谢反应、生理状态、细胞信号传导及半衰期等，加上人体皮肤独特的解剖学结构和生理功能及转运、吸收通道等诸多因素的影响，大多数抗衰老生物活性物质、天然药物或功效成分等难以通过皮肤外用的自然扩散、穿过、渗透、吸收等途径进入皮肤及皮下组织，从而严重影响或明显削弱了这些天然药物或功效成分应发挥的皮肤抗衰老生物学作用和生理学功能及临床应用效果。特别是由于某些皮肤抗衰老或美容的功效成分是高度亲水的大分子物质，在生理条件下带有较强的负电性，因此难以穿透皮肤屏障进入皮肤细胞。即使有些类脂结构具有皮肤抗衰老或美容作用的小分子天然药物或功效成分部分进入到皮肤组织，但由于未经合适的缓释／控释系统调控，导致某些成分在机体内很容易被酶解、水解和降解，作用半衰期明显缩短，导致其分子结构和理化性质的不稳定性增加，从而使其生物利用度和生理学效应受到一定影响甚至破坏。

要提高外用途径的皮肤美容和抗衰老作用和效果，不仅要选择合适的、确实具有皮肤美容和抗衰老效果的外源性功效成分，并确定能有效接受外源性皮肤美容和抗衰老功效成分作用的皮肤细胞和组织；而且，外源性皮肤抗衰老功效成分经皮传递系统的选择和应用至关重要。只有将这些具有皮肤抗衰老和美容效用的功效成分经皮传递系统以恒定的透皮速度通过皮肤表皮层进入真皮层和皮下组织，甚至进入人体循环，才能产生皮肤、局部组织及全身良好的皮肤抗衰老作用及缓释控释效果，最大限度地延长皮肤抗衰老和美容功效成分或天然药物或生物活性物质在体内的存在时间，使皮肤抗衰老和美容效果更有效、持久、安全。

一、透皮药物传递系统

一直以来，透皮药物传递系统曾指药物通过皮肤渗透而产生全身或局部治疗作用的可粘贴在皮肤表面的薄片状制剂，其基本类型有膜控释型、骨架扩散型、胶粘分散型、微贮库型四种。然而，随着基因工程技术的发展，这种粘贴在皮肤表面的透皮药物传递系统逐渐被一些更新型的载体系统或有机或无机包合物或结合物所取代或补充，并在皮肤表面应用发挥着越来越大的优势，因此，广义透皮药物传递系统具有更加重要的意义。

从基因治疗的角度讲，目前常见的透皮药物传递载体系统中的载体主要分为两大类：病毒和非病毒载体。前者主要用于基因治疗，它能将需要的遗传信息(目的基因)传递到特定的靶细胞以指导其合成特定的蛋白，修正遗传过程中故障基因的影响，用于治疗癌症等重大疾病，也可以通过编码特定抗原成分的基因表达，以疫苗的形式来预防疾病。因为，单纯目的裸基因通常很难进入到靶细胞进行表达，而基因传递系统需要将治疗基因运送到靶细胞以实现基因表达并达到治疗目的。因为病毒载体具有特定的噬细胞性，其基因转导效率较高，因此依然是目前研究和应用最多和最有效的基因传递系统。

但是，病毒载体的基因治疗面临着严峻的生物安全问题，非病毒载体的应用仍然被认为是更安全的TDDS，特别是在一些非基因治疗的应用性产品研制方面，非病毒载体的TDDS更受推崇和欢迎，它们主要有：

(1)脂质体：由脂质双分子层膜包封而成的中空球状体，直径约100－1000nm，主要由磷脂组成，生物相容性较好，对所携带的遗传物质或活性成分及天然药物无分子大小限制，可通过渗透、穿透、内吞和融合等作用方式进入细胞。目前应用较多的是阳离子脂质体，其它新型脂质体还有空间脂质体、长循环脂质体、趋化脂质体、阴离子趋化脂质体等，因其组成成分和结构与生物膜和细胞膜极其相似，更易透过皮肤角质层屏障进入皮内。

(2)传递体：也称柔质体，是常规脂质体经改性的类脂聚集体，即在脂质体的磷脂成分中加入不同的辅助剂如胆酸钠等，亦被称为柔性纳米脂质体。

(3)醇质体：是一种能促进生物活性成分或天然药物经皮传递的囊泡载体，它是卵磷脂在高浓度乙醇中形成的脂质囊泡。

(4)药质体：是具有表面活性的药物(或前体药物)在水溶液中组装形成的有序聚集体，结构类似泡囊或胶束等。药质体不仅载药量大，稳定性高，且药物由于本身存在的两亲性而对生物膜具有良好的亲和性和透过性。

(5)囊泡体：由非离子表面活性剂(加或不加胆固醇)组成、体内外性质与脂质体极其相似的类脂质体。它与生物膜结构类似，细胞亲和性和透过性好'可融入细胞，体内易降解，具有缓释作用，可减少给药频率，提高治疗指数，降低药物剂量和毒副作用。

(6)β－环糊精及其衍生物：是以淀粉为原料，在环糊精葡萄糖基转移酶的作用下形成闭合筒状结构，外部是亲水性表面，内部则是一个具有一定尺寸的手性疏水管腔的特殊包合物。

(7)原位凝胶：又称在位凝胶，是高分子材料以溶液或半固体状态给药后，在用药部位对外界刺激发生响应，发生分散状态或构象的可逆转化，形成的半固体或液体制剂。原位凝胶不仅可以直接作为药物的载体，还可作为中药传递系统的载体。

(8)微胶囊：是把分散的固体、液体和气体等物质完全包封在一层致密的膜中而形成微胶囊。固体的微胶囊形状一般与固体相同，液体或气体的微胶囊的形状则大多为球形。微胶囊大小约为

2-200／μm，其囊壁厚度一般为0.5-150μm。

(9)磁微球：磁微球也称磁性纳米微粒，其粒径为1-100nm，它有很强的表面化学活性，易结合生物大分子，使其成为很好的皮肤靶向性载体，且磁微球能在外磁场作用下快速运动与分离，可提高其皮肤应用的靶向性。除此之外，一些天然高分子及其衍生物，如胶原、去端肽胶原、明胶、纤维蛋白、糖胺多糖、壳聚糖、藻酸盐和琼脂糖等，以及合成的高分子及其衍生物，如聚(丙交酯-co.乙交酯)、聚乳酸、聚原酸酯、聚β－氨基酯、聚酸酐、聚氨酯和聚(乙烯-co-醋酸乙烯酯)等均可作为TDDS的载体。前者由于具有优良的生物相容性，并具有与细胞相互作用的能力和体内可降解的性质；后者的优点在于它们易于改性和加工成型，且降解速率可调控。

然而，还有一种透皮药物传递系统被认为不仅适用基因工程制剂和天然药物及生物活性成分，而且在医学美容和皮肤抗衰老及精细化工(化妆品)等领域也有广阔的应用前景和生命力，它就是纳米乳透皮药物传递系统。

二、纳米乳概述

(一)纳米乳的基本特性

纳米乳(NE)以乳滴纳米级的超微粒径著称，通常纳米乳粒径大约在10―100nm之间。纳米乳有空白纳米乳和载药纳米乳两大类，如按照给药途径又可分为外用纳米乳、口服纳米乳和注射纳米乳。空白纳米乳由油相、水相、乳化剂和助乳化剂四个体系组成。纳米乳油相的选择对药物的增溶和微乳单相区的存在至关重要。水相主要与油相一起在表面活性剂的作用下形成弯曲的油水界面膜包裹药物。表面活性剂在纳米乳中的主要作用则是降低油水界面张力、形成牢固的乳化膜、对难溶性药物的增溶作用。助表面活性剂主要是调节表面活性剂的HLB(亲水亲油平衡值)并降低油水界面张力。而载药纳米乳则增加具有功效作用的药物成分。空白纳米乳粒径大约在10―100nm之间；而载药纳米乳则是由空白纳米乳加上目的药物或功效成分组成，其粒径大约在150nm左右。通常，纳米乳的外观为透明或半透明的流体，因其乳滴分散在另一种液体中形成胶体分散系统，因此具有一定的乳光。在电镜下观察，纳米乳的乳滴多为圆球形，乳滴分布均匀，大小基本一致，且分散性、流动性、稳定性好，即使经过加热或高压灭菌或离心分离也不会使之分层，属热力学稳定系统。而且，纳米乳和一般乳液具有两个根本不同点：第一，普通乳液的形成一般需要外界提供能量，而纳米乳则是自发形成的；第二，普通乳液是热力学不稳定体系，存放过程中容易发生聚结而最终分为油相和水相，而纳米乳则是热力学稳定体系，存放过程中通常不会发生聚结或分为油相和水相。这种特性由表面活性剂与助表面活性剂作为乳化剂与助乳化剂共同起稳定作用，助表面活性剂通常为短链醇、氨或其它较弱的两性化合物。

(二)纳米乳的形成机制

纳米乳的形成机制错综复杂，目前观点众说纷纭，有增溶理论、双重膜理论、穿流理论、负界面张力学说、几何排列理论、内聚作用能比值理论、热力学理论等。目前较为成熟和公认的纳米乳形成机制有如下几种：其一是表面张力理论。该理论认为，纳米乳在形成过程中，由于乳化剂和助乳化剂的加入，使得油水界面的张力大大降低甚至达到负值，从而使油水界面自动扩大而形成纳米乳。其二是界面扩增理论。即由于纳米乳在形成过程中加入的助乳化剂，能在油相和水相二者之间进行合理分配，促进乳化剂在油水两相的界面之间形成稳定的界面膜，并使油水二相界面扩大而形成纳米乳。其三是胶束理论。即在纳米乳形成体系中，由于在乳化剂的溶液中加入助乳化剂，再加入油相，使胶束逐渐变大，当达到10～100nm时便形成纳米乳。除此之外，还有学者利用热力学方法计算出纳米乳形成的自由能及其相变条件，但这些理论尚不能完整地解释纳米乳的形成机制。

(三)纳米乳的制备方法

纳米乳制备的正交设计和星点设计效应方法在纳米乳制备过程中被广泛应用。目前制备纳米乳的方法主要分为三类：高能乳化法、低能乳化法和自动乳化法三种。高能乳化法制备纳米乳主要是通过不同形式产生的高能进行纳米乳制备，通常将其分为三种方法，即剪切搅拌法、高压均质机匀浆法和超声乳化法。低能乳化法制备纳米乳则是利用纳米乳中各系统各自的理化性质，使乳滴自然分散自发形成纳米乳，通常分为相变温度乳化法和相转变乳化法。自动乳化法制备纳米乳则需要先制备油相，因为油相对纳米乳的自动乳化和乳剂的物理化学性质具有极为重要的影响，然后将油相和油溶性表面活性剂溶解在可与水混溶的溶剂中进行磁力搅拌，并把油相加入水相；最后与水混溶的溶剂通过减压蒸馏挥干。当有机相和水相的混溶性较好时，自动乳化的速率即可达到最大。

(四)影响纳米乳的类型及影响因素

纳米乳的类型主要有三种，即水包油(O／W)型、油包水(W／O)型和双连续相纳米乳。O／W型是细小的油滴分散在水相中，表面覆盖一层由表面活性剂与助表面活性剂分子构成的单分子膜，分子极性端朝油滴，非极性端朝向连续的水相。W／O型则是细小的水滴分散在油相中，表面覆盖一层由表面活性剂与助表面活性剂分子构成的单分子膜，分子极性端朝水滴，非极性端朝向连续的油相。当油相和水相两者比例适当时，还会形成一种称之为双连续相纳米乳，即任一部分油相在形成液滴被水连续相包围的同时，亦与其它油滴一起组成油连续相，包围介于油相中水滴，由表面活性剂组成的界面不断波动使双连续相纳米乳具有各向同性。

一般认为选择亲水亲油平衡(HLB)值介于3～7的乳化剂可形成W／O型纳米乳，选择亲水亲油平衡(HLB)值介于7～14的乳化剂可形成转相的纳米乳(0／W型或W／O型)，选择亲水亲油平衡(HLB)值介于14～20的乳化剂可形成O／W型纳米乳

影响纳米乳形成不同类型的主要因素是油相和水相的体积比及两者的粘度差异和表面活性剂的种类。其中，表面活性剂对纳米乳的形成及性质最为重要，它的分子一般由非极性的、亲油的碳氢链和极性的、亲水的基团两部分构成，具有既亲油又亲水的两亲性质，此种分子具有可在各种界面上定向吸附及在溶液内部形成胶团的重要性质，具有降低界面的表面张力，决定纳米乳的类型，产生界面张力梯度，导致静电和位阻排斥效应等。

(五)纳米乳的鉴定及质量评价指标

目前，有关纳米乳的鉴定及质量评价指标主要有：(1)外观性状：可采用肉眼观察，空白纳米乳多为带有乳光的无色透明或半透明的分散体系，颜色受空白纳米乳体系中原料的颜色影响；而载药(功效成分)纳

米乳多为带有乳光的无色透明或半透明的分散体系，颜色则由所含添加剂(功效成分或药物)的颜色决定；(2)PH值测定：可采用PH3C型酸度计测定；(3)液体粘度：可采用乌式粘度计测定，空白纳米乳粘度较低；(4)电导率：O／W型纳米乳剂的导电性比W／O型纳米乳剂导电性强，可采用电导仪测定；(5)折射率：平行光入射后有丁达尔现象'可采用阿贝折光仪测定；(6)粒径大小：空白纳米乳粒径大小均在10―100nm，载药纳米乳大约在lOOnm左右'可采用激光粒径测定仪测定，或用透射电镜和扫描电镜；(7)电位：采用电泳光散射(ELS)法，取纳米乳适量，室温下置Nicomp380／ZLS激光粒度／动电位分析仪测定动电位分布；(8)颗粒分布：纳米乳分布均匀且分布范围较窄，可采用粒度分布分析测试仪测定；(9)包封率：包封率测定可参考文献，或者用透射电镜、扫描电镜等进行检测；O10)界面张力：纳米乳具有超低界面张力'在油相和水相中加入表面活性剂后，油一水相的界面张力可从50毫牛顿／米(mN／m)左右降至几毫牛顿／米(mN／m)或十几毫牛顿／米(mN／m)。此时，再加助表面活性剂，油一水界面张力甚至降到超低界面张力(10―6～10-7毫牛顿／米)；(11)载药(功效成分)量及含量测定：可采用分光光度计，或高效液相色谱仪，或气相色谱仪等仪器测定；(12)稳定性：包括对光稳定性试验，对热稳定性试验及恒温加速试验等。纳米乳通常很稳定，长时间放置亦不分层和破乳；若将纳米乳放在超速离心机中旋转5―10分钟不会分层可采用肉眼观察及分光光度法，离心机分离法等进行；(13)纳米乳类型：利用红色的油溶性染料苏丹红…和蓝色的水溶性染料亚甲兰在纳米乳中扩散的快慢来判断，如果蓝色的扩散速度大于红色，则纳米乳为O／W型，反之则为W／O型，如两者一样快，就是双连续型。同时一些先进的检测设备，如纳米投射电镜、激光粒度测定仪、偏光显微镜、纳米电动色谱仪、冷冻蚀刻电镜等用于纳米制药中，其检测技术，如小角中子衍射(SANS)用于探测油分子向纳米乳表面活性剂界面膜渗透的本质，动态超速离心沉降技术、动态荧光探针、差示扫描量热法(DSC)亦用于纳米乳的研究。

(六)纳米乳的主要特点：

纳米乳透皮传递载体系统具有以下特点：(1)增溶和速溶，提高难溶性药物的溶解度；(2)制备简单，易消毒灭菌处理；(3)物理及热力学稳定性好，具有各相同性的透明液体，可以滤过，易于制备和贮存；(4)包容性强，可同时包容不同脂溶性的药物；(5)提高一些蛋白多肽类药物或功效成分的稳定性；(6)促进大分子水溶性药物在人体内的吸收；(7)提高添加药物或功效成分在体内的利用度；(8)黏度较低，使用舒适；(9)粒径小且均匀，提高包封于其中的药物分散度，促进药物的透皮吸收；(10)对易于水解的药物制成油包水型纳米乳可起到保护作用；(11)具有缓释控释和靶向作用。而且纳米乳作为一种新型经皮传递载体系统在皮肤抗衰老和美容化妆品中应用，具有科学、新颖、先进、实用等高新技术产品的特点。与一般乳剂相比，纳米乳通常只需要在室温条件下制备，这更加有利于生物活性物质和功效成分及天然药物保持其特有的生物学效应和生理学功能；与脂质体等其它靶向药物传递系统相比，纳米乳的乳滴粒径更加微小、细腻、均匀；理化性质更加温和、稳定、适合；使用更加舒适、安全、有效；制备更易工业化、产业化、环保化。而且，纳米乳由于乳滴粒径小，其经皮渗透吸收作用更快，并能促进功效成分增溶和速溶，维持功效成分生物特性稳定，减少功效成分用量，延长功效成分在皮肤表面停留时间，具有被动靶向及缓释控释作用，且能提高功效成分的生物利用度，减少使用副作用，安全性相对提高，实际效果更明显，远期或近期效果也应更好。

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由此可见，纳米乳作为良好新型的经皮传递被动靶向载体系统，在皮肤抗衰老和美容化妆品等方面的应用已展现出广阔的应用前景和强大的生命力。而选用纳米乳经皮传递系统作为皮肤抗衰老和美容功效成分或生物活’性物质或天然药物的微分子载体进行全系列新型皮肤抗衰老美容功效纳米乳的研制，也就成为我们研究团队的方向之一。(待续)

作者简介

丁克祥，男，1958年出生，中华人民共和国国务院政府特殊津贴专家，国家授予的“部级有突出贡献中青年科技专家”，团中央、全国青联授予的“首届中国青年科学家科技创业奖获得者”，美国Baylorcollegeofmedicine细胞和基因治疗中心博士后，南方医科大学(原中国人民第一军医大学科研部)教授，中国海军抗衰老研究中心首任主任(海军大校军衔、副军职待遇)，中山大学医学部(原中山医科大学)研究生导师，博士导师梯队成员。在国内外多家专业机构和学术刊物担任重要职务。

纳米医学论文范文篇3

1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

（1）发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（nni），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

（2）新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。

（3）发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

2、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。

在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占gdp的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。

另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。

3、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。

（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（sci）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。

在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。

（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。

（3）就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

4、纳米技术产业化步伐加快

目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。ibm、惠普、英特尔等一些it公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。