納米技術(shù)優(yōu)缺點
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納米技術(shù)優(yōu)缺點范文第1篇
【關(guān)鍵詞】計算機技術(shù) 信息化 發(fā)展趨勢
一、計算機科學(xué)與技術(shù)的歷史步伐
已去的20 世紀，是計算機飛速發(fā)展的一個時期。世界上第一臺電子計算機“ENIAC”誕生于1946年，至此計算機的發(fā)展才不過60年的光陰。現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的形成及其技術(shù)實現(xiàn)的有關(guān)發(fā)明，主要歸功于兩位數(shù)學(xué)家，與四位物理學(xué)家，由于他們的不懈努力奠定了計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的基石。
英國數(shù)學(xué)家布里頓.艾倫.圖靈和美國數(shù)學(xué)家馮.諾依曼在計算機體系結(jié)構(gòu)方面做出了巨大的貢獻。1935 年到1936年間由圖靈設(shè)計的抽象計算機“圖靈機”成為計算機發(fā)展歷史中的里程碑，因此，圖靈被人們公認為計算機科學(xué)之父。馮.諾依曼在1945年總結(jié)了ENIAC計算機的優(yōu)缺點， 提出了基于存儲程序的通用電子計算機EDVAC邏輯設(shè)計方案，1952年成功設(shè)計建造，它在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計中實現(xiàn)了數(shù)字化的計算過程、存儲程序控制并按電子學(xué)原理工作，這三點奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，因此，人們又把現(xiàn)代計算機稱之為“馮.諾依曼計算機”。
1947美國貝爾實驗室的物理學(xué)家威廉.肖克萊、約翰.巴丁和沃爾特.布萊頓共同發(fā)明了晶體管，他們一起成為了晶體管之父。11年之后，美國物理學(xué)家杰克.基爾比研制出第一塊集成電路（IC），從此，以晶體管為基礎(chǔ)的芯片按照摩爾預(yù)言的速度發(fā)展，帶來了今天計算機的普及，基爾也成為了電子學(xué)革命之父。
大規(guī)模集成電路的發(fā)展和微處理器的出現(xiàn)，其直接成果就是帶來了計算機的高性能和快速小型化，1971年，世界上第一款微處理器—Intel4004問世，1978年，英特爾公司開發(fā)出了8086，首次用于IBM PC機中，電腦走入家庭。一個全新的概念“個人電腦（PC）”取代了“微電腦”的概念，
二、計算機科學(xué)與技術(shù)得到發(fā)展的原因
（一）日新月異的時代需求
起初對計算機的時代需求為“二戰(zhàn)”時期，有著對各種信息進行處理加工的欲求，這樣促使進算計的研發(fā)運用。隨后信息化時代的快速發(fā)展，計算機的運算速度也在不斷的提高，存儲功能不斷強大，使其在教育、經(jīng)濟等領(lǐng)域迅速發(fā)展普及。市場激烈的競爭之下，計算機要順應(yīng)社會需求，不斷的研發(fā)變化著，無形的競爭很大程度上促進了計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步。
（二）穩(wěn)定的選擇機制基于計算機技術(shù)
對于相互競爭的技術(shù)價值做出一個共識性判斷之前需要一段時間，這種不確定因素可能最后影響選擇機制。大多數(shù)，同時發(fā)揮作用的圍繞計算機技術(shù)的若干選擇判據(jù)和機制及其影響要素，選擇的環(huán)境常常是非常敏銳和穩(wěn)定的，這是計算機技術(shù)迅速發(fā)展的一個重要原因。
在實踐中，最強的技術(shù)性創(chuàng)新，把經(jīng)濟之間的激烈競爭轉(zhuǎn)化為了技術(shù)性的較量。其計算機的發(fā)展在工程學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科也給我們許多啟發(fā)。這使計算機的選擇機制判斷更加穩(wěn)定明顯，這樣就更容易解決計算機在生產(chǎn)生活的運用中所存在的各種問題。同時，計算機選擇機制的發(fā)展與計算機的發(fā)展是一種雙向促進的關(guān)系，一種技術(shù)的發(fā)展可以促進另一種技術(shù)的進步。
（三）科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開計算機技術(shù)的支持
新一代的技術(shù)與其他領(lǐng)域結(jié)合，又為了滿足其需求不斷的研發(fā)更新，慢慢計算機技術(shù)成為生活生產(chǎn)中的重要工具，并成為其他行業(yè)生產(chǎn)中重要的工具，直接與間接的促進了各個行業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，最終提高了社會的經(jīng)濟水平。
三、計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢
計算機的具體發(fā)展趨勢主要分為兩大部分：
（一）智能化
智能化計算機是指設(shè)計結(jié)構(gòu)獨特并采用平行的處理技術(shù)，對計算機中的多個數(shù)據(jù)及多種指令可進行同時處理和分析的一種超級計算機。超級計算機相對于普通的計算機來說有著更高的運算速度。這些更智能化的計算機跟接近與人類大腦的性能，可以為人們生活和工作提供方便。更可以在某些高端行業(yè)，幫忙處理大量繁雜數(shù)據(jù)，提高工作效率，節(jié)省時間與成本。這也就是計算機發(fā)展的趨勢是更人性化，更智能化。
（二）新型計算機
計算機的發(fā)展是基于硅芯片技術(shù)的不斷更新，但由于需求的不斷加強，硅芯片的研發(fā)潛力已近極限。所以很多新型計算機就成為了計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢。
（1）納米計算機。計算機技術(shù)與納米技術(shù)相結(jié)合，便有了納米計算機。納米元件與電子元件相比，其體積較小，質(zhì)地優(yōu)良且導(dǎo)電性能較高，完全可以取代傳統(tǒng)的硅芯片。納米技術(shù)興起于20世紀80年代初，納米作為一種計量單位，它的目標是使人類可以自由的操作原子。使用納米級芯片組成的納米計算機的能耗非常小，幾乎可以忽略不計，性能上遠遠高于現(xiàn)有的計算機，所以納米計算會是計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。
（2）量子計算機。量子力學(xué)的原理來對大量數(shù)據(jù)進行運算以及存儲和分析處理的源自可逆計算機的一種物理裝置，而量子計算機就是基于這個。量子效應(yīng)是量子計算機研發(fā)的基礎(chǔ)，這種計算機中，開與關(guān)的狀態(tài)是通過激光脈沖來改變一種鏈狀分子聚合物的特性來決定的。由于量子的疊加效應(yīng)，與傳統(tǒng)計算機對比而言，量子計算機存儲的數(shù)據(jù)量要大得多，還有就是，其運算速度是傳統(tǒng)計算機的十億倍。除了其存儲性能及運算速度方面的優(yōu)勢外，其在安全性及安保體系等方面的優(yōu)良性能也遠遠高于傳統(tǒng)計算機。這也成為了計算機發(fā)展的另一趨勢。
（3）光子計算機。光子計算機是利用光子進行計算，用光子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計算機通過電子進行數(shù)據(jù)計算、傳輸和儲存。并把傳統(tǒng)計算機的導(dǎo)線互聯(lián)轉(zhuǎn)變成了光互聯(lián)。傳統(tǒng)的計算機硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多數(shù)為電子硬件，而光子計算機則為光子硬件，并為光運算，不同的數(shù)據(jù)是由光的不同波長表現(xiàn)出來的，對于復(fù)雜的任務(wù)可以進行快速處理。成為新型計算機一員。
四、總結(jié)
以上為對計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展趨勢的探究，從其發(fā)展趨勢到發(fā)展其必要原因到未來計算機從智能化到新型化的發(fā)展態(tài)勢的必然進行了探究闡述。
納米技術(shù)優(yōu)缺點范文第2篇
【摘要】
氧化鐵納米粒子是一種新型的磁功能材料，被廣泛應(yīng)用于生物、材料以及環(huán)境等眾多領(lǐng)域。本文介紹了超順磁氧化鐵納米粒子的制備方法，比較了各種方法的優(yōu)缺點；評述了磁性氧化鐵納米粒子在細胞、蛋白質(zhì)和核酸分離及生物檢測中的應(yīng)用，對多功能復(fù)合磁性氧化鐵納米粒子的構(gòu)建， 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】 超順磁性氧化鐵納米粒子； 制備； 生物分離； 生物檢測； 評述
Abstract Superparamagnetic iron oxide nanomaterials have been widely used in the biotechnology， materials and environmental chemistry， etc. In this review， the synthesis methods of superparamagnetic iron oxide， the merits and defects of these methods， and their application in cell， protein， nucleic acid separation and bioassay were reviewed.
Keywords Superparamagnetic iron oxide nanoparticles; Synthesis; Bioseparation； Bioassay; Review
1 引 言
磁性納米粒子是近年來發(fā)展起來的一種新型材料，因其具有獨特的磁學(xué)特性，如超順磁性和高矯頑力，在生物分離和檢測領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景[1]。同時，因磁性氧化鐵納米粒子具有小尺寸效應(yīng)、良好的磁導(dǎo)向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基團等特點[2～4]， 在核磁共振成像、靶向藥物、酶的固定、免疫測定等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景[5～7]。但由于其較高的比表面積，強烈的聚集傾向，所以通常對其表面進行修飾，降低粒子的表面，能得到分散性好、多功能的磁性納米粒子。對磁性納米粒子的表面進行特定修飾，如果在修飾后的粒子上引入靶向劑、藥物分子、抗體、熒光素等多種生物分子，可以改善其分散穩(wěn)定性和生物相容性， 以實現(xiàn)特定的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。此外，適當?shù)谋砻嫘揎椈虮砻婀δ芑€可以調(diào)節(jié)磁性納米粒子表面的反應(yīng)活性[8]，從而使其應(yīng)用在細胞分離、蛋白質(zhì)純化、核酸分離和生物檢測等領(lǐng)域。本文介紹了磁性氧化鐵納米粒子的制備方法， 比較了各種制備方法的優(yōu)缺點，并對其在生物分離及檢測中應(yīng)用的最新進展進行了評述。
2 磁性氧化鐵納米粒子的合成方法
磁性納米粒子的制備是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前已發(fā)展了多種合成和制備方法，如共沉淀法、水熱合成法、溶膠凝膠法和微乳液法等，上述方法均可制備高分散、粒度分布均勻的納米粒子，并能方便地對其表面進行化學(xué)修飾，這些方法的優(yōu)點和缺點見表1。
在這些合成方法當中，共沉淀法是水相合成氧化鐵納米粒子最常用的方法。該方法制備的磁性納米顆粒具有粒徑小，分散均勻，高度生物相容性等優(yōu)點，但制得的顆粒存在形狀不規(guī)則，結(jié)晶差等缺點。通過在反應(yīng)體系中加入檸檬酸，可得到形狀規(guī)則、分散性好的納米粒子。利用這種方法合成的磁性納米材料被廣泛應(yīng)用在生物化學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[9]。微乳液法制備納米粒子，產(chǎn)物均勻、單分散，可長期保持穩(wěn)定，通過控制膠束、結(jié)構(gòu)、極性等，可望從分子規(guī)模來控制粒子的大小、結(jié)構(gòu)、特異性等。微乳液合成的磁性納米粒子僅溶于有機溶劑，其應(yīng)用受到限制。通常需要在磁性納米粒子的表面修飾上親水分子，使其溶于水，從而能應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
熱分解法是有機相合成氧化鐵納米粒子最多也是最穩(wěn)定的方法。利用熱分解法制備的納米Fe3O4顆粒產(chǎn)物具有好的單分散性，且呈疏水性，可以長期穩(wěn)定地分散于非極性有機溶劑中。該方法合成的氧化鐵納米粒子雖然具有粒徑均一的特點，但必須在其表面偶聯(lián)親水性及生物相容性好的生物分子或制備成核殼結(jié)構(gòu)，才可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。表1 磁性氧化鐵納米粒子的制備方法（略）
此外，綠色化學(xué)和生物方法合成氧化鐵納米粒子也備受關(guān)注[28，29]。磁性氧化鐵納米粒子除具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等納米粒子基本特性外，它同時還具有超順磁特性、類酶催化特性和生物相容性等特殊性質(zhì)，因此在醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用引起了人們的廣泛興趣。
3 磁性氧化鐵納米材料在生物分離與生物檢測的應(yīng)用
3.1 磁性氧化鐵納米材料在生物分離的應(yīng)用
磁性氧化鐵納米粒子可以通過外界磁場來控制納米粒子的磁性能，從而達到分離的目的，如細胞分離[30，31]、蛋白分離[32] 和核酸分離[33]等。此外磁性氧化鐵納米粒子由于兼有納米、磁學(xué)和類酶催化活性等性能，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)被檢測物的分離和富集，而且能夠使檢測信號放大，在生物分析領(lǐng)域也都具有很好的應(yīng)用前景[34，35]。磁性納米粒子（MNP）能夠應(yīng)用于這些領(lǐng)域主要基于它的表面化學(xué)修飾，包括非聚合物有機固定、聚合物有機固定、無機分子固定及靶向配體修飾等[36]（圖1）。納米粒子表面功能化修飾是目前研究的熱點。
3.1.1 磁性氧化鐵納米材料在細胞分離方面的應(yīng)用
細胞分離技術(shù)的目的是快速獲得所需目標細胞。傳統(tǒng)細胞分離技術(shù)主要根據(jù)細胞的大小、形態(tài)以及密度的差異進行分離，如采用微濾、超濾以及超離心等方法。這些方法操作簡單，但是特異性差，而且存在純度不高、制備量偏小、影響細胞活性等缺點，因此未能被廣泛地用于細胞的純化研究[37]。近年來，隨著對磁性納米粒子研究的深入，人們開始利用磁性納米粒子來分離細胞[38，39]。如磁性氧化鐵納米粒子在其表面接上具有生物活性的吸附劑或配體（如抗體、熒光物質(zhì)、外源凝結(jié)素等），利用它們與目標細胞的特異性結(jié)合，在外加磁場的作用下將細胞分離、分類以及對其種類、數(shù)量分布進行研究。張春明等[40]運用化學(xué)連接方法將單克隆抗體CD133連接到SiO2/Fe3O4復(fù)合粒子的表面得到免疫磁性Fe3O4納米粒子，利用它分離出單核細胞和CD133細胞。經(jīng)培養(yǎng)后可以看出，分離出來的CD133細胞與單核細胞一樣，具有很好的活性，能夠正常增殖形成集落，并且在整個分離過程中對細胞的形態(tài)以及活性沒有明顯的毒副作用，這與Kuhara等[30]]報道的采用磁分離技術(shù)分離CD19+和CD20+細胞的結(jié)果一致。Chatterjee等[39]采用外源凝結(jié)素分別修飾聚苯乙烯包被的磁性Fe3O4微球和白蛋白磁性微球，利用凝結(jié)素與紅細胞良好的結(jié)合能力，快速、高效的分離了紅細胞。此外，磁性粒子在分離癌細胞和正常細胞方面的動物實驗也已獲得成功。
3.1.2 磁性氧化鐵納米材料在蛋白質(zhì)和核酸分離中的應(yīng)用
利用傳統(tǒng)的生物學(xué)技術(shù)（如溶劑萃取技術(shù)等）來分離蛋白質(zhì)和核酸程序非常繁雜，而磁分離技術(shù)是分離蛋白、核酸及其他生物分子便捷而有效的方法。目前在外磁場作用下，超順磁性氧化鐵納米粒子已廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)和核酸的分離。
Liu等[41]利用聚乙烯醇等表面活性劑存在下制備出共聚磁性高分子微球，表面用乙二胺修飾后用于分離鼠腹水抗體，得到很好的分離效果。Xu等[42]在磁性氧化鐵納米粒子表面偶聯(lián)多巴胺分子，用于多種蛋白質(zhì)的分離純化。多巴胺分子具有二齒烯二醇配體，它可以與氧化鐵納米粒子表面配位不飽和的Fe原子配位，形成納米顆粒多巴胺復(fù)合物，此復(fù)合物可以進一步偶聯(lián)次氨基三乙酸分子（NTA），NTA分子可特異螯合Ni＋，對于具有6×His標簽的蛋白質(zhì)的分離純化方面表現(xiàn)出很高的專一性。Liu等[43]用硅烷偶聯(lián)劑（AEAPS）對核殼結(jié)構(gòu)的SiO2/Fe2O3復(fù)合粒子的表面進行處理，研究復(fù)合磁性粒子對牛血清白蛋白（BSA）的吸附情況，結(jié)果表明BSA與磁性復(fù)合粒子之間是通過化學(xué)鍵作用被吸附的，復(fù)合粒子對BSA的最大吸附量達86 mg/g，顯示出在白蛋白的分離和固定上有很大的應(yīng)用潛力。Herdt等[44]利用羧基修飾的吸附/解離速度快的核殼型（Fe3O4/PAA）磁性納米顆粒與Cu2+亞氨基二乙酸（IDA）共價交聯(lián)，通過Cu2+與組氨酸較強的親和能力實現(xiàn)了組氨酸標記蛋白的選擇性分離，分離過程如圖2所示。
磁性納米粒子也是核酸分子分離的理想載體[45]。DNA/mRNA含有單一堿基錯位，它們的富集和分離在人類疾病診斷學(xué)、基因表達研究方面有著至關(guān)重要的作用。Zhao等[46]合成了一種磁性納米基因捕獲器，用于富集、分離、檢測痕量的DNA/mRNA分子。這種材料以磁性納米粒子為核，包覆一層具有生物相容性的SiO2保護層，表面再偶聯(lián)抗生素蛋白維生素H分子作為DNA分子的探針，可以將10－15 mol/L DNA/mRNA有效地富集，并能實時監(jiān)控產(chǎn)物。Tayor等[47]用硅酸鈉水解法、正硅酸乙酯水解法制備SiO2/Fe2O3磁性納米粒子并對DNA進行了分離。結(jié)果表明，SiO2功能化的Fe2O3磁性納米粒子對DNA的吸附分離效果明顯好于單獨Fe2O3磁性納米粒子的分離效果，但是其吸附機理有待進一步研究。
3.2 磁性氧化鐵納米材料在生物檢測中的應(yīng)用
3.2.1 基于磁學(xué)性能的生物檢測
磁性氧化鐵納米粒子因其特有的磁導(dǎo)向性、小尺寸效應(yīng)及其偶聯(lián)基團的活性，兼有分離和富集地作用，使其在生物檢測領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。當檢測目標為低含量的蛋白分子時，不能通過聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）對其信號進行放大，而磁微球與有機染料或量子點熒光微球結(jié)合可以對某些特異性蛋白、細胞因子、抗原和核酸等進行多元化檢測，實現(xiàn)信號放大的作用。Yang等[48]采用一對分子探針分別連接熒光光學(xué)條碼（彩色）和磁珠（棕色），對DNA（頂端鑲板）和蛋白質(zhì)（底截鑲板）生物分子進行目標分析（圖3）。如果目標DNA序列或蛋白存在，它將與兩個磁珠結(jié)合一起，形成了一個三明治結(jié)構(gòu)，經(jīng)過磁選，光學(xué)條碼可以在單磁珠識別目標水平下，通過分光光度計或是在流式細胞儀讀出。通過此方法檢測目標分子是基于數(shù)百萬個熒光基團組成的微米尺寸光學(xué)條碼信號的擴增而檢測出來，其基因和蛋白的檢出限可達到amol/L量級，甚至更低。
Nam等［49］利用多孔微粒法（每個微粒可填充大量條形碼DNA）和金納米微粒為基礎(chǔ)的比色法生物條形碼檢測技術(shù)檢測了人白細胞介素2（IL2），檢出限可達到30 amol/L，比普通的酶聯(lián)免疫分析技術(shù)的靈敏度高3個數(shù)量級。Oh等 [50]利用熒光為基礎(chǔ)的生物條形碼放大方法檢測了前列腺特異性抗原（PSA）的水平，其檢出限也低于300 amol/L，而且實現(xiàn)了快速檢測。
在免疫檢測中，磁性納米粒子作為抗體的固相載體，粒子上的抗體與特性抗原結(jié)合，形成抗原抗體復(fù)合物，在磁力作用下，使特異性抗原與其它物質(zhì)分離，克服了放免和酶聯(lián)免疫測定方法的缺點。這種分離具有靈敏度高、檢測速度快、特異性高、重復(fù)性好等優(yōu)點。Yang等[51]通過反相微乳液法制備了粒徑很小的SiO2包覆的Fe3O4磁性納米粒子，生物分子通過誘導(dǎo)這些高單分散的磁性納米粒子可用于酶的固定和免疫檢測。Lange等[52]采用直接或三明治固相免疫法（生物素基化抗IgG抗體和共軛連接鏈霉素的磁性納米粒子組成三明治結(jié)構(gòu)）和超導(dǎo)量子干涉法（SQUID），研究它們在確定抗原、抗體相互作用免疫檢測中的應(yīng)用，結(jié)果表明特異性鍵合的磁性納米顆粒的馳豫信號大小依賴于抗原（人免疫球蛋白G，IgG）的用量，這種磁弛豫(Magnetic relaxation)免疫檢測方法得到的結(jié)果與廣泛使用的ELISA方法的結(jié)果相當。
因磁性納米粒子獨特的性能，在生物傳感器上也有潛在的應(yīng)用前景。Fan等［53］在磁珠上偶聯(lián)被檢測物的一級抗體，在金納米顆粒上連接二級抗體，兩者反應(yīng)后，利用HClNaClBr2將Au氧化為Au3+，催化發(fā)光胺（Luminol）化學(xué)發(fā)光，人免疫球蛋白G（IgG）的檢出限可達2 × 10－10 mol/L ，實現(xiàn)了磁性納米顆粒化學(xué)發(fā)光免疫結(jié)合的方法對IgG進行生物傳感分析（圖4）。
3.2.2 類酶催化特性在生物檢測中的應(yīng)用
Cao等[54]發(fā)現(xiàn)Fe3O4磁性納米粒子能夠催化H2O2氧化3，3'，5，5'四甲基聯(lián)苯胺（TMB）、3，3'二氨基聯(lián)苯胺四鹽酸鹽（DAB）和鄰苯二胺（OPD），使其發(fā)生顯色反應(yīng)，具有類辣根過氧化物酶（HRP）活性（圖5），而且其催化活性比相同濃度的辣根過氧化物酶高40倍。并且Fe3O4磁性納米粒子可以運用磁分離手段進行重復(fù)性利用，顯著降低了生物檢測的實驗成本，利用此特性可進行多種生物分子的檢測。
利用葡萄糖氧化酶（GOx）與Fe3O4磁性納米粒子催化葡萄糖的反應(yīng)(見式（1）和(2))，通過比色法檢測葡萄糖，其檢測的靈敏度達到5×10－5 ～ 1×10－3 mol/L 。由于Fe3O4磁性納米粒子制備簡單、穩(wěn)定性好、活性高，成本低，因而比普通酶更有競爭優(yōu)勢，這也為葡萄糖的檢測提供了高靈敏度和選擇性的分析方法，在生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用上展現(xiàn)了巨大的潛能，為糖尿病人疾病的診斷提供了快速、靈敏的檢測方法。然而要提高檢測靈敏度，合成催化效率高的Fe3O4磁性納米粒子及多功能磁性納米粒子是關(guān)鍵。Peng等[56]用電化學(xué)方法比較了不同尺寸Fe3O4納米粒子的催化活性發(fā)現(xiàn)，隨著尺寸的變小，磁性納米粒子的催化活性變高。Wang等[57]制備的單分散啞鈴型PtFe3O4納米粒子，由于本身尺寸和結(jié)構(gòu)特點，可更大限度地提高催化活性。本研究組已經(jīng)合成了分散性好和磁性高的氧化鐵納米粒子并對其進行了表征，利用其磁學(xué)和催化特性，已開展了葡萄糖等生物分子的檢測，該方法的檢出限達到1 μmol/L，具有靈敏度高、操作簡便和成本低等優(yōu)點[58]。
總之，F(xiàn)e3O4磁性氧化鐵納米粒子不但具有顯著的超順磁性，而且具有類辣根過氧化物酶催化特性，可通過使用過氧化物敏感染料，設(shè)計了一系列（如乙肝病毒表面抗原等）的免疫檢測模型[59]，因此超順磁性納米粒子在生物分離和免疫檢測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
4 結(jié) 語
隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，磁性氧化鐵納米粒子的開發(fā)及其在生物醫(yī)學(xué)、生物分析、生物檢測等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用已經(jīng)越來越受到重視，但同時也面臨很多挑戰(zhàn)和問題。（1）構(gòu)建并制備尺寸小、粒徑均一、分散性和生物相容性好及催化性能高的多功能磁性納米粒子；（2）根據(jù)被檢測生物分子的特點設(shè)計多功能磁性氧化鐵納米粒子，實現(xiàn)高靈敏度、特異性檢測；（3）利用納米氧化鐵顆粒作為分子探針進行實時、在線、原位、活體和細胞內(nèi)生物分子的檢測。這些問題不僅是納米材料在生物分子檢測領(lǐng)域應(yīng)用需要解決的難點，也是目前其進行生物分子檢測研究的熱點和重點。
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納米技術(shù)優(yōu)缺點范文第3篇
關(guān)鍵詞：活性包裝；肉產(chǎn)品；研究現(xiàn)狀；生態(tài)環(huán)保性
Abstract： Active packaging technology continues to emerge from the development of modern material science and biotechnology. Active packaging can extend the shelf life of foods contained therein by changing the interior environment to maintain or even improve their properties， thereby enhancing their safety and sensory attributes. This paper provides a clear and definitive understanding of active packaging for meat products by describing classification by functions and the advantages and shortcomings of various classes as well as reviewing the current status of their development and application. From this review conclusions are drawn as follows： scarce attention has been paid to odor-removing aroma-holding packaging； cyclodextrin will have promising applications in active packaging for meat products due to its special cavity structure； and the future development of active packaging for meat products tends to be more eco-friendly.
Key words： active packaging； meat product； research status； eco-friendly
中圖分類號：TQ050.4 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）12-0023-05
隨著人們對肉產(chǎn)品質(zhì)量安全意識的不斷提高，利用科學(xué)材料與生物技術(shù)包裝肉類制品，使其營養(yǎng)流失小、保障安全，已成為食品包裝界關(guān)注的焦點。活性包裝的誕生提高了肉產(chǎn)品的質(zhì)量安全性、健康性，同時又控制了食品包裝帶來的污染。
活性包裝技術(shù)是結(jié)合先進的食品包裝和材料科學(xué)技術(shù)，通過調(diào)節(jié)包裝材料與包裝內(nèi)部氣體及食品之間的相互作用，最大程度地保持包裝食品品質(zhì)或改善食品安全性，有效地延長商品貨架期的一種新型包裝技術(shù)。
活性包裝系統(tǒng)主要有2種形式：一是先將活性物質(zhì)裝于特制小袋中，再與食品一同于包裝中，發(fā)揮其作用；二是將活性物質(zhì)直接通過共混、填充或涂覆等方式融入包裝材料的體系中（薄膜、瓶蓋、襯墊等），再緩慢釋放起作用[1]。目前用于肉產(chǎn)品的活性包裝主要包括以下功能：脫/抑氧、抗菌、除味保香、控水等。本文按照肉產(chǎn)品活性包裝的功能分類，從其定義、特性及研究應(yīng)用現(xiàn)狀來分別述析。
1 應(yīng)用于肉產(chǎn)品的活性包裝
1.1 脫/抑氧活性包裝
1.1.1 脫氧活性包裝
脫氧活性包裝主要指在密封包裝容器內(nèi)，加入脫氧劑，通過與氧氣相互作用，來降低包裝環(huán)境中的氧氣濃度，使食品在低氧條件下保存的一種包裝形式[2]。封入脫氧劑包裝常與真空或充氣包裝結(jié)合使用，能有效彌補充氮包裝氣體置換率低的缺陷，且效果更佳[3]。
在肉產(chǎn)品包裝中，高含氧量不僅會加速微生物生長繁殖，而且會導(dǎo)致肉產(chǎn)品氧化變色，使其食品安全性及商品價值都受到直接損害。脫氧活性包裝則能通過化學(xué)脫氧技術(shù)，控制酶褐變及抑制需氧微生物的生長繁殖，有效地保持其營養(yǎng)和風(fēng)味，同時，抑制肌紅蛋白的氧化，起到脫氧護色的作用[4]。目前通常使用的脫氧劑有鐵粉系列、酶類如乙醇氧化酶、葡萄糖氧化酶等。
1.1.2 抑氧活性包裝
CO2具有抑氧作用，可以通過抑制肉禽表面微生物的呼吸作用，來抑制其生長繁殖。但由于CO2對塑料薄膜的透過率是O2的3～5倍，包裝內(nèi)大部分CO2易穿透薄膜流失。抑氧活性包裝通過注入CO2釋放或生成劑來維持包裝內(nèi)較高的CO2濃度，一般CO2的體積分數(shù)在10%～80%有利于保持肉產(chǎn)品（尤其是高度易腐肉）的良好品質(zhì)，抑制微生物生長繁殖，降低pH值，延長貨架期[5]。
能產(chǎn)生CO2的體系有很多，如亞硫酸鹽系脫氧劑與碳酸氫鈉混合體系等[6]。
1.2 抗菌活性包裝
抗菌包裝是將抗菌劑以小包、膜或涂層的形式加入到一種或幾種高聚物包裝材料內(nèi)。在食品貯藏運銷過程中，抗菌劑透過包裝物釋放到食品表面，直接接觸細菌，抑制其生長繁殖甚至殺滅它，進而延長食品的貨架期[7]。抗菌包裝根據(jù)作用方式可分為固化型、吸收型和釋放型。根據(jù)其來源可分為天然抗菌劑、無機抗菌劑和有機抗菌劑。
對于肉產(chǎn)品來說，其表面很容易受微生物污染，從而加速腐敗并影響感官品質(zhì)。使用抗菌劑活性包裝，能有效抑制甚至殺死肉產(chǎn)品表面微生物，提高食品安全性。目前，國際上主要使用乙醇、耐高溫的銀鋅無機抗菌劑等釋放型抗菌劑來抑制有害菌的生長繁殖，乙醇對霉菌、酵母菌和細菌生長繁殖具有明顯抑制作用，常使用Freund乙醇釋放劑[8]。
1.3 控水活性包裝
肉產(chǎn)品的包裝在流通過程中對干燥是很敏感的，一般包裝材料會散失過多的水分，過高的水分活度會加速微生物生長繁殖，造成肉產(chǎn)品快速腐敗，縮短其貨架期及降低其食用價值。干燥劑有降低水分活度、抑制霉菌、酵母和腐敗菌的生長等作用。目前，可通過選擇水分透過率適當?shù)陌b材料或放入裝有水分控制劑的小包，在肉產(chǎn)品附近形成合理的相對濕度來解決這一問題。除此之外，也通過在包裝材料中融入吸水物質(zhì)來控制食品的包裝環(huán)境[5]。
1.4 除異味保香活性包裝
食品的氣味和香味與包裝之間的互相作用非常重要，但是一般的包裝材料會使人們所需風(fēng)味物質(zhì)透過包裝材料散失掉，食品的香味、口感和外觀發(fā)生改變。而且有的肉產(chǎn)品會產(chǎn)生難聞的異味，如魚肉蛋白形成的胺，肉類中的脂肪和油脂氧化后形成的醛，這些異味都會使其發(fā)生變質(zhì)并嚴重影響其感官。除異味保香活性包裝則能除去難聞的胺類及醛類異味等，目前，一種含鐵鹽和有機酸的包裝已得到使用，能將胺氧化，使食品保持良好的氣味和風(fēng)味，延長其貨架期[9]。在包裝材料內(nèi)加入具有空腔結(jié)構(gòu)（可包合香味物質(zhì)）的物質(zhì)也亟待研究。
1.5 其他類型的活性包裝
1.5.1 納米包裝技術(shù)
納米材料已成為近年來最熱門的研究領(lǐng)域，有其特殊的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、磁性、化學(xué)等性質(zhì)，用于食品包裝的納米復(fù)合高分子材料具有排列緊密有序的微觀結(jié)構(gòu)。它在肉產(chǎn)品等食品包裝工業(yè)中已得到廣泛使用[2]。用添加0.1%～0.5%納米TiO2制成的塑料薄膜來包裝肉產(chǎn)品，在防止肉品被紫外線破壞的同時，又能使其保持新鮮。采用納米復(fù)合技術(shù)制成的新型包裝材料聚酶銨-6塑料（NPA6）與傳統(tǒng)的尼龍塑料相比，具有更多的先進性[10]。
1.5.2 抗氧化劑活性包裝
抗氧化劑是一種必不可少的食品添加劑，能阻止或延緩油脂的自動氧化，防止食品在貯藏中因氧化導(dǎo)致的營養(yǎng)破壞、變色等現(xiàn)象，提高其商品價值，延長貨架期。抗氧化劑活性包裝主要是將一種或多種天然（蜂膠、茶多酚、迷迭香提取物等）或人工抗氧化劑融合到聚丙烯薄膜中，防止肉品氧化腐敗的包裝形式[11]。其中復(fù)合抗氧化劑活性包裝對冷卻肉的保鮮效果更佳，不僅提高了其保鮮度，而且有效延長其保鮮時間[12]，是一種優(yōu)良的包裝材料。抗氧化劑活性包裝如與其他活性包裝聯(lián)合使用，其效果會更好。另外，一些天然物質(zhì)可同時起到抗氧和抗菌的作用。
2 各活性包裝的優(yōu)缺點分析
2.1 脫氧或抑氧活性包裝
2.1.1 脫氧活性包裝
脫氧劑能夠通過清除氧以減弱新陳代謝，降低氧化腐敗，抑制活性色素和維生素氧化，控制酶的褐變以及抑制需氧微生物生長，從而保持肉類的品質(zhì)，并且其在肉產(chǎn)品的保鮮方面也具有除氧護色的作用。
2.1.2 抑氧活性包裝
在肉產(chǎn)品的保藏中，能抑制肉產(chǎn)品表面需氧菌的生長，促進二氧化碳釋放材料釋放CO2。二氧化碳生成劑可以和脫氧包裝結(jié)合，避免脫氧包裝引起的包裝坍塌情況的發(fā)生[13]。
2.2 抗菌包裝（抗菌防腐釋放劑）
鮮肉的表面易受微生物侵染，高溫加熱、干制、鹽腌、冷凍和冷藏等方法并不適于其保藏，而直接將抗菌劑添加于肉品表面又容易產(chǎn)生負面效果：抗菌劑會快速向肉品內(nèi)部擴散而被中和失去作用，并且可能會導(dǎo)致肉品品質(zhì)改變。使用抗菌活性包裝能夠克服這些缺點，從而在肉產(chǎn)品的保藏中取得更好的效果。與其他抗菌方法結(jié)合使用，效果加倍，如和輻照殺菌結(jié)合，食品表面的微生物受到抗菌物質(zhì)的抑制，易對輻照敏感，此時采用較低劑量的照射，即可起到殺菌作用[16]。
2.3 控水活性包裝（潮氣吸收劑）
水分活度過高會促進微生物的生長繁殖，進而加速肉產(chǎn)品的腐敗，因此需要控水活性包裝來保持肉產(chǎn)品中的水分活度[5]。此類活性包裝大多以干燥劑為主要吸濕材料，干燥劑分為無機干燥劑和有機干燥劑兩類。
把控水材料融入到肉產(chǎn)品包裝材料中能夠防止干燥袋破裂帶來的中毒。部分新型控水活性包裝可防止因傳統(tǒng)干燥劑造成的吸濕速度過快而造成食品嚴重脫水[17]的弊端。
2.4 除異味保香活性包裝
目前這種活性包裝研究很少，用于肉類的發(fā)展方向上更是少之又少。
2.5 其他
2.5.1 納米包裝材料
近年來，納米包裝材料已成為食品行業(yè)中肉產(chǎn)品保鮮技術(shù)中熱門的研究領(lǐng)域，其優(yōu)點有：1）具有顯著的抗菌特性，且抗菌持續(xù)時間長， 穩(wěn)定性高[4]；2）納米TiO2粉體可以有效地屏蔽紫外線， 抑制肉產(chǎn)品因氧化而導(dǎo)致的變色作用[15]；3）納米材料能阻止微小有機體進入肉產(chǎn)品。在可塑性、阻隔性、穩(wěn)定性、抗菌性、保鮮性方面比傳統(tǒng)材料顯示出更大的優(yōu)越性[14]；4）催化促進作用：純天然的基礎(chǔ)包裝材料在納米技術(shù)的改造下，能夠發(fā)揮出更大的殺菌效果，一旦遇到水，便會對細菌發(fā)揮更強的殺傷力；5）吸附能力、滲透力很強，多次洗滌后仍有較強的抗菌能力。但是其制造成本高，一般應(yīng)用于高端產(chǎn)品的包裝，不適合普通肉產(chǎn)品的包裝[18]。
2.5.2 乙醇釋放劑
乙醇能抑制霉菌和病原體生長，用其包裝某些新鮮肉產(chǎn)品（如鮮肉、鮮魚、禽類等產(chǎn)品），乙醇蒸氣可抑制10 種不同霉菌、15種細菌及3 種致腐敗菌的生長，使保存期延長5～20倍。但是乙醇釋放劑可能給食品帶來異味，影響食品風(fēng)味[19]。各類活性包裝優(yōu)缺點見表1。
3 活性包裝在肉產(chǎn)品的研究與應(yīng)用
活性包裝技術(shù)具有高端的技術(shù)先進性及驚艷的呈現(xiàn)效果，近幾年以來被日本、美國、西歐等國家廣泛研究和發(fā)展，我國相關(guān)學(xué)者和企業(yè)也在著手這一領(lǐng)域的研制與開發(fā)（表2）。
3.1 脫氧或抑氧型
包裝內(nèi)的氧氣能加速肉產(chǎn)品氧化，促使大多數(shù)細菌生長繁殖進而肉類變質(zhì)。脫氧包裝技術(shù)有效解決了這個問題，并且克服了機械除氧（氣體置換或真空包裝等）不徹底的缺點，使包裝內(nèi)氧氣體積分數(shù)降至0.01%，保證了肉產(chǎn)品的品質(zhì)，有效延長其貨架期。
傳統(tǒng)的氧氣吸收體系是利用化學(xué)方法使鐵粉氧化（1977年發(fā)明）或是利用酶來吸收氧氣，有被消費者誤食可能性及氧化不穩(wěn)定。2000年瑞士汽巴公司/Ciba利用Shelfplus O2系列抑氧劑生產(chǎn)出Combitherm 23115/408牌號薄膜等多層吸氧薄膜，這種薄膜由外到內(nèi)依次：印刷層、被動阻隔層、主動吸氧層、食品接觸層。阻隔層可阻止外界氧進入，吸氧層可經(jīng)食品接觸層清除包裝內(nèi)的氧氣，最適合用在包裝物內(nèi)濕度飽和的環(huán)境中。類似于除氧劑，利用CO2抑氧也不失為一種好發(fā)展方向。法國Codimer公司研發(fā)的Verifrais將亞硫酸鹽脫氧劑與碳酸氫鈉混合的二氧化碳釋放劑，可以同時起到除氧和抑氧的作用，可用于新鮮肉產(chǎn)品保藏[20]。其他文獻將二氧化碳氣體和檸檬酸、乙酸、肉桂醛等配合用于鮮大馬哈魚的保鮮，結(jié)果很令人滿意[5]。也可以用SO2來抑氧，但CO2更環(huán)保更價廉無毒[5]。
3.2 抗菌型
早期加入抗菌劑的方法是直接將抗菌劑添加入到肉產(chǎn)品中，這樣不僅效果不佳[11]，抗菌活性降低很快，而且可能會導(dǎo)致肉品成分中某些活性物質(zhì)部分失活。因此，使用含有抗菌劑的包裝膜或涂層更為有效，既可減緩抗菌劑從包裝材料向肉品表面的遷移，還可使其維持所需的高濃度[5]。2011年第十一屆“挑戰(zhàn)杯”華南理工大學(xué)在校研究生將天然無毒的抗菌劑殼聚糖混入一種或幾種高聚物包裝材料中，通過抗菌劑的緩慢溶出，釋放產(chǎn)生抗菌活性，在包裝內(nèi)部維持長期穩(wěn)定的抗菌劑濃度，從而達到抗菌防腐的目的。Neetoo等[22]通過敏感性測試研究了含乳酸鏈球菌素（nisin）的抗菌涂層對不同的Listeria monocytogenes菌株的抑制效果，結(jié)果表明，4℃下nisin劑量為2000 IU/cm2時能顯著抑制真空包裝熏鮭魚中Listeria monocytogenes的生長。另一種抗菌膜正在測試中，將病原體的抗體與包裝材料結(jié)合，用以檢測病原體。這是抗菌活性包裝的創(chuàng)新突破點，但同時它也存在一些限制：這種抗菌膜無法檢測出每克檢樣中菌落數(shù)低于104CFU/g的病原體[23]。還有一些研究將具有抗菌作用的基團通過化學(xué)修飾，引入并固定于包裝物表面來發(fā)揮抗菌作用[17]。
3.3 控水型
肉產(chǎn)品在貯藏運銷中，會因為各種生理生化反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)部水分分離出來，造成營養(yǎng)物質(zhì)流失、微生物繁殖，最終產(chǎn)品腐敗變質(zhì)、感官變劣。可以通過放入裝有干燥劑的小包，來去除包裝內(nèi)部過量的水分。Murat[24]在小袋中裝入膠體，利用膠體特有的理化性質(zhì)，來逐步吸收肉品組織在消費流通中滲透流出的水分，這是早期的控水活性包裝形式。另外在單層或雙層聚乙烯醇（PAV）薄膜中融入吸濕材料也在進一步研究中。日本Showa Denko公司開發(fā)了一種可重復(fù)使用的薄膜：在2層PAV薄膜中鑲嵌一層丙二醇，丙二醇具有極佳的吸濕性能，與食品的水分活度分別是0.0和0.99，當與新鮮的肉類或魚類接觸時，它能很快的吸收食品表面的水分，避免微生物繁殖，再經(jīng)PAV薄膜 排出水分或水汽，這種活性包裝可使魚類的貨架壽命延長3～4d。
3.4 除異味保香型
這類活性包裝主要是吸除食品包裝中對產(chǎn)品品質(zhì)不利的氣體：食品本身的不愉悅氣味、與包裝環(huán)境相互作用所產(chǎn)生的不良揮發(fā)物質(zhì)、食品由于自身生理失調(diào)產(chǎn)生的異味[1]等。在日本，Anico公司已經(jīng)開始銷售這樣一種包裝：在包裝袋內(nèi)放入混合物：鐵鹽和有機酸，這種混合物能夠?qū)㈦y聞的胺類物質(zhì)氧化，從而保持產(chǎn)品的良好感官品質(zhì)。 除此之外，環(huán)糊精[1]因其特有的結(jié)構(gòu)在這方面大有發(fā)展前景。Kimmele等[25]用環(huán)糊精來包合
D-檸檬烯、α-蒎烯等香料，并將其加入到包裝材料中從而使其持久放香。據(jù)此研究也可以猜想，可否將肉品特有的香味包合在環(huán)糊精中來提高肉品感官品質(zhì)。專利US5177129[26]將空載環(huán)糊精涂覆在罐的內(nèi)表面，可以清除對啤酒口感造成不良影響的乙醛，其在肉產(chǎn)品中的研究應(yīng)用也令人期待。
4 結(jié) 語
活性包裝技術(shù)近幾年迅猛發(fā)展，它的市場需求在2014年預(yù)計超過17億美元[27]，但在我肉產(chǎn)品市場中應(yīng)用尚未普及，大多數(shù)仍以冷藏方式延長貨架期[4]，這可能是成本方面原因。除異味保香型的研究也較少，建議充分發(fā)揮利用物質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能（如環(huán)糊精等）來探究發(fā)展。活性包裝的發(fā)展趨勢應(yīng)為：在不斷提升其專業(yè)性及科學(xué)先進性的同時，更應(yīng)注重其生態(tài)環(huán)保性。盡量避免活性物質(zhì)直接接觸食品，防止二者之間深層次的復(fù)雜相互影響；盡量使用天然活性物質(zhì)，更安全健康；另外，趨向使用生物降解/合成的包裝材料，雖然生產(chǎn)成本較高，但其總成本尚未很高，且保藏效果較好，更具有生態(tài)環(huán)保意義[28-30]。
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納米技術(shù)優(yōu)缺點范文第4篇
摘要：
本文從凝膠貼膏在兒童用藥的應(yīng)用情況、作用機制、基質(zhì)組成與配比以及兒童用凝膠貼膏的特點等方面，綜述了近年凝膠貼膏在兒童用藥的研究與應(yīng)用情況，并對開發(fā)應(yīng)用前景提出展望，以期為進一步的研究提供參考。
關(guān)鍵詞：
凝膠貼膏；新劑型；兒童用藥；作用機制；基質(zhì)組成
凝膠貼膏（原巴布膏劑）[1-3]系指原料藥物與適宜的親水性基質(zhì)混勻后涂布于背襯材料上制成的貼膏劑。水凝膠巴布劑[4]（hydrogelcataplasm）為透皮給藥制劑的新劑型，屬于緩控釋制劑的范疇。具有載藥量大、與皮膚生物相容性好、藥物釋放性能好、使用方便、不污染衣物以及適合于各種類型的藥物分子、藥效顯著等優(yōu)點[5]，特別適合于兒童使用。本文在應(yīng)用、作用機制、基質(zhì)組成與配比方面，綜述了近年來國內(nèi)外科研工作者對兒童用凝膠貼膏的研究成果，并對其優(yōu)缺點以及開發(fā)應(yīng)用前景展開討論。
1凝膠貼膏在兒童輔助用藥的應(yīng)用情況
目前凝膠貼膏（巴布劑）在治療兒童胃腸道疾病、呼吸道感染、哮喘、鼻炎等方面、具有顯著優(yōu)勢，甚至在治療兒童過敏性紫癜等方面也有一定的應(yīng)用。且凝膠貼膏往往與西醫(yī)的常規(guī)治療或中藥湯劑、顆粒劑、糖漿劑聯(lián)合治療兒童疾病，給藥形式大多為穴位貼敷。
1.1胃腸道疾病
徐沙沙等[6]采用復(fù)方丁香開胃貼結(jié)合微生態(tài)制劑及腸粘膜保護劑治療50例小兒腹瀉，22例治愈，11例顯效，9例有效，治療組總有效率為95.45％，高于對照組的83.72％，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。張春華等[7]采用自擬中藥貼劑聯(lián)合利巴韋林，雙八面蒙脫石粉等常規(guī)對癥治療法治療100例嬰幼兒輪狀病毒腸炎，治療組總有效率85%，對照組總有效率76%，說明中藥貼劑對嬰幼兒輪狀病毒腸炎具有很好的輔助治療作用。周源等[8]研究得出中藥巴布劑FXN能顯著降低小鼠腹瀉指數(shù)，降低小鼠血清IL-1β、TNF-α的含量，使低濃度醋酸所致的腹腔毛細血管通透性的增加，并能上調(diào)結(jié)腸上皮細胞中AQP4的表達，說明該中藥巴布劑FXN具有良好的抗腹瀉、抗炎及鎮(zhèn)痛作用。
1.2呼吸道感染
1.2.1上呼吸道感染
急性上呼吸道感染（AURI）系由各種病原引起的上呼吸道炎癥，是小兒最常見的疾病[9]。胡丹[10]使用兵兵退熱貼治療50例小兒發(fā)熱，對照組采取常規(guī)方法（冰袋擦敷等）退熱，治療組在常規(guī)治療基礎(chǔ)上貼敷兵兵退熱貼，結(jié)果對照組的總有效率為76.00％，明顯低于治療組的88.00％，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明該凝膠貼膏劑具有良好的退熱效果。吳宏圖[11]使用小兒退熱貼敷臍治療122例小兒外感發(fā)熱，對照組予口服布洛芬混懸液3mL，觀察組予印堂、曲池或大椎穴敷小兒退熱貼，觀察組退熱總有效率明顯優(yōu)于對照組，說明小兒退熱貼治療效果優(yōu)于口服的布洛芬混懸液。
1.2.2下呼吸道感染
（1）肺炎
南春紅等[12]采用敷胸巴布劑治療40例肺炎患者，治療組及對照組均在常規(guī)治療、護理基礎(chǔ)上，治療組于病灶部位貼敷胸巴布劑（大黃、玄明粉=1∶1），對照組于病灶部位敷等量的敷胸散（大黃、玄明粉=1∶1），結(jié)果治療組總療效為90%，對照組80%，兩組在治療肺炎患兒咳嗽、痰壅癥狀以及肺部啰音消失天數(shù)上有統(tǒng)計學(xué)差異，就止咳、化痰方面療效敷胸巴布劑明顯優(yōu)于敷胸散。徐睿霞[13]采用妥洛特羅貼劑治療120小兒喘息性肺炎，對照組采取常規(guī)治療，觀察組在常規(guī)治療基礎(chǔ)上于背部、胸部或上臂貼1片妥洛特羅貼劑（0.5mg/貼），結(jié)果對照組呼吸困難消失時間和血氧飽和度回復(fù)至正常時間均長于觀察組，說明該凝膠貼膏劑對小兒喘息性肺炎具有一定的治療作用。
（2）支氣管炎
何麗蕓[14]應(yīng)用小兒清熱宣肺貼膏治療108例兒童急性支氣管炎，對照組給予抗感染及常規(guī)治療，治療組在此基礎(chǔ)上于胸背貼小兒清熱宣肺貼膏，治療組總有效率（93.5%）高于對照組（84.3%），差異有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義，而且治療組在退熱、咳嗽、咯痰改善及肺部羅音吸收方面均早于對照組，且無明顯不良反應(yīng)。說明小兒清熱宣肺貼膏對兒童急性支氣管炎具有良好的治療作用。徐賽紅等[15]應(yīng)用平喘止咳貼聯(lián)合穴位揉貼對小兒喘息性支氣管炎進行護理，對照穴位揉貼護理組療效優(yōu)于常規(guī)護理組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
1.3哮喘
對于哮喘，吸入給藥因為直接進入靶部位，療效更好、不良反應(yīng)少。但吸入制劑給藥時要求患者有較高的協(xié)同性，故常用于成人及12歲以上兒童[16]。而外用制劑在嬰幼兒哮喘方面具有使用方便、順應(yīng)性高等無法取代的優(yōu)勢。林舜娜等[17]采用納米穴位貼結(jié)合霧化吸入糖皮質(zhì)激素治療42例小兒哮喘，觀察組的哮喘日間癥狀評分、夜間癥狀評分顯著低于對照組日間癥狀評分及夜間癥狀評分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且在腧穴部位貼上納米穴位貼可減少糖皮質(zhì)激素的使用劑量，可減少過量應(yīng)用糖皮質(zhì)激素而引起患兒的不適，說明納米穴位貼不僅療效確切，而且不良反應(yīng)較少。
1.4鼻炎
韓建新等[18]采用溫鼻巴布劑治療60例小兒過敏性鼻炎，對照組在常規(guī)治療基礎(chǔ)上采用湯劑（黃芪、葛根、白術(shù)、桂枝、防風(fēng)）治療，治療組在對照組基礎(chǔ)上于脾俞、大椎等穴位貼溫鼻巴布劑，治療組顯效30例，有效25例，總有效率91.7%，明顯高于對照組的66.7%，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義，說明溫鼻巴布劑對小兒過敏性鼻炎具有很好的治療作用。
1.5過敏性紫癜
董薇薇[19]在清紫巴布劑的藥學(xué)研究中提到，該方具有清熱涼血、化瘀消斑的作用，主治過敏性紫癜。且在過敏性試驗中，清紫巴布劑皮膚激發(fā)接觸后未觀察到豚鼠出現(xiàn)流涕、噴嚏、哮喘、站立不穩(wěn)或休克等現(xiàn)象，72h內(nèi)未出現(xiàn)皮膚紅斑、水腫；在局部刺激性試驗中，清紫巴布劑對豚鼠的致敏率為0%，說明清紫巴布劑幾乎無致敏性。
1.6聯(lián)合用藥
李榮[20]用補腎健脾方聯(lián)合中藥穴位貼敷法治療小兒哮喘；丁倩[21]使用對乙酰氨基酚栓與退熱貼聯(lián)合治療小兒發(fā)熱；唐進[22]采用平喘止咳貼佐治小兒支氣管哮喘；羅世杰等[23]應(yīng)用小兒清熱宣肺貼膏聯(lián)合桑菊飲加減方口服治療小兒急性支氣管炎；張霞等[24]在應(yīng)用抗生素（青霉素或先鋒霉素）的基礎(chǔ)上采用紅外止咳貼治療60例小兒肺炎等，均療效確切，適合兒童用藥。
2兒童用凝膠貼膏的作用機制研究
兒科生物藥劑學(xué)中，凝膠貼膏劑中藥物的透皮吸收過程分為：釋放、穿透及吸收進入血液循環(huán)3個階段[4]，即藥物從基質(zhì)中脫離出來并擴散釋放到皮膚表面；藥物穿透角質(zhì)層屏障；藥物通過表皮和真皮被血管吸收（主要途徑）3個步驟[25-26]。其中主要研究促進藥物的經(jīng)皮滲透和體內(nèi)外經(jīng)皮滲透。凝膠貼膏中有效成分首先從以水溶性高分子聚合物作為主要基質(zhì)的骨架中以一級或近零級速率釋放出來，使藥物始終處于活性狀態(tài)，延長有效作用時間，提高藥物活性成分滲透而發(fā)揮作用并維持最佳血藥濃度。促進藥物經(jīng)皮吸收的方法有3種：藥劑學(xué)方法、物理方法、化學(xué)方法。常用的物理方法[27-29]：離子導(dǎo)入法、電致孔法、無針噴射給藥、微針法、超聲波法、磁導(dǎo)入技術(shù)等；常用的化學(xué)方法：加入一些透皮促進劑，如月桂氮卓酮類、二甲基亞砜、中藥揮發(fā)油類等；常用的藥劑學(xué)方法：將制劑制成微乳、脂質(zhì)體、納米粒（固體脂質(zhì)納米粒）等。對各方法的作用機制進行闡述如下。
2.1物理方法
主要是通過改變皮膚的通透性[27-29]而影響藥物的透皮吸收。
2.2化學(xué)方法
通過透皮促進劑以改善皮膚的通透性增加藥物的透皮吸收[30-31]。它是增加藥物透皮吸收最經(jīng)濟、最簡單的方法。比如透皮促進吸收劑氮酮、二甲基亞砜[32-35]，其作用機制包括：（1）作用于角質(zhì)層的脂質(zhì)雙分子層，干擾破壞脂質(zhì)分子的有序排列，增加脂質(zhì)的流動性，從而有助于藥物分子的擴散；（2）促進劑溶解角質(zhì)層的類脂，影響藥物在皮膚的分配或促進皮膚的水化而提高藥物的透皮速率，使藥物有效成分更好的滲透并到達病灶；（3）使角質(zhì)層細胞蛋白質(zhì)變形而打開其密集的結(jié)構(gòu)，增加其通透性；（4）作為藥物的助溶劑以提高藥物在角質(zhì)層的熱力學(xué)活性；（5）增加藥物在水性介質(zhì)中向角質(zhì)層的分配。中藥芳香性揮發(fā)油作為天然透皮促進吸收劑，其促進藥物透皮吸收的機理可能是因其性味芳香，行散走竄，透達經(jīng)絡(luò)，開宣毛竅，不僅具有促滲透作用而且還有一定的治療作用。
2.3藥劑學(xué)方法
以脂質(zhì)體為例，其作用機制包括：（1）穿透機制：脂質(zhì)體作為轉(zhuǎn)運藥物的載體，由于其自身粒徑大小和結(jié)構(gòu)決定其靶向性和淋巴定向性，其穿透皮膚濃度不一樣，把藥物帶入的深度也不一樣；（2）水合作用：脂質(zhì)體提供外源性脂質(zhì)雙層膜而使角質(zhì)細胞間的結(jié)構(gòu)改變，脂質(zhì)雙層中疏水性尾部排列紊亂而使脂溶性藥物可以通過擴散和毛細血管的作用進入細胞間隙，使角質(zhì)層濕化和水合作用加強；（3）融合：脂質(zhì)體的膜插入細胞膜的脂質(zhì)層中而釋放出水相內(nèi)容物到細胞內(nèi)，在多層脂質(zhì)體存在的情況下，脂質(zhì)體內(nèi)膜層與胞漿接觸，脂質(zhì)體與亞細胞器之間相互作用[36]。目前，關(guān)于凝膠貼膏劑的作用機制雖有一部分研究報道，但是體內(nèi)外藥動學(xué)和藥代學(xué)還缺乏實驗數(shù)據(jù)，需進一步研究。
3兒童用凝膠貼膏的組成與配比
凝膠貼膏基質(zhì)用材料主要有骨架基質(zhì)、粘合劑、填充劑、保濕劑、透皮促進吸收劑等。其次有pH值調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑、抑菌劑以及表面活性劑等。兒童用凝膠貼膏與普通凝膠貼膏在基質(zhì)組成上最大的不同，是要針對兒童皮膚較薄、透皮吸收率較成人高等本身生理特點，結(jié)合兒童的代謝能力及過敏程度選擇安全的輔料。如保濕劑中的聚乙二醇對皮膚有一定的刺激性，長時間使用可致皮膚脫水干燥，故兒童用凝膠貼膏中的保濕劑常用甘油；滲透促進劑中二甲基亞砜有異臭及對皮膚的刺激性，長時間及大量使用可引起肝損壞或神經(jīng)毒性，而月桂氮卓酮對皮膚刺激性小，更適合兒童。表面活性劑中非離子型對皮膚的刺激性最小，如吐溫。
3.1骨架及粘合劑
常用的骨架有聚丙烯酸及其納鹽、卡波姆等，常用量3%～10％。粘合劑有天然高分子材料及其衍生物，如明膠、西黃蓍膠、羧甲基纖維素納。合成高分子材料如聚維酮、聚乙烯醇，常用量約10%～20％[37-38]。如吉小欣等[39]在妥洛特羅親水型貼劑處方中選用卡波姆作和聚丙烯酸鈉的交聯(lián)物作為骨架基質(zhì)。
3.2保濕劑及填充劑
常用的保濕劑有甘油、聚乙二醇、丙二醇或者甘油與丙二醇的混合物等，常用量30％～50％。填充劑有高嶺土、二氧化鈦、微粉硅膠、氧化鋅等，常用量約5％。王文忠等[40]在紫草巴布劑基質(zhì)處方的優(yōu)化一文中選用甘油和丙二醇的混合物作為保濕劑，其保濕效果比單用甘油更佳。
3.3滲透
促進劑目前使用較多的滲透促進劑為氮酮、二甲亞砜、丙二醇以及芳香精油（如薄荷油、桉葉油）等，常用量為1%～6％[41-42]。3.4其他抑菌劑[43-44]：尼泊金酯類、苯甲酸等；其中交聯(lián)型凝膠貼膏劑基質(zhì)還包括交聯(lián)劑：高價金屬鹽，主要為鋁鹽，如：結(jié)晶氯化鋁、甘氨酸鋁、硫酸鋁，常用量0.1％～0.5％；pH值調(diào)節(jié)劑：枸櫞酸、酒石酸等。
3.5配比
凝膠貼膏基質(zhì)由多種物質(zhì)組成，其性質(zhì)與作用也各有不同，加上藥物本身的性質(zhì)差異，使基質(zhì)處方對其成型具有決定性的作用。兒童用凝膠貼膏其常用的基質(zhì)有聚丙烯酸鈉、聚維酮、羧甲基纖維素鈉、卡波姆、明膠、甘油和微粉硅膠、氮酮等。吉小欣等[39]在妥洛特羅親水型貼劑處方的優(yōu)化中采用卡波姆∶PANA∶甘油∶高嶺土∶檸檬酸為0.5∶6∶37.5∶0.8∶0.2；王文忠等[40]在紫草巴布劑基質(zhì)處方的優(yōu)化一文中處方配比為明膠∶阿拉伯膠∶PVA∶CMC-Na∶聚維酮∶甘油∶1,2-丙二醇為1.0∶1.0∶1.0∶0.4∶0.4∶5.2∶3.92（質(zhì)量比）。優(yōu)化后的處方質(zhì)量更穩(wěn)定，載藥量更大、粘附性和感官更佳。
4小結(jié)
4.1凝膠貼膏兒童用藥的優(yōu)勢
凝膠貼膏作為一種經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，優(yōu)勢如下[45-49]：
（1）可避免首過消除和胃腸道不良反應(yīng)，適合治療窗窄的藥物給藥；
（2）有效避免針頭恐懼癥以及兒童對口服藥的不順從性[44]，適合兒童給藥；
（3）凝膠貼膏與其他外用制劑一樣具有療效顯著、用量少、相對安全、副作用少、易透皮吸收等優(yōu)點，尤其作為發(fā)揮全身作用的新型外用制劑，彌補了起局部作用（如氣霧劑、噴霧劑、滴劑等）的外用制劑局限性的缺點；
（4）更突出的是使用方便，不適感較小，患者順應(yīng)性強，在減少用藥次數(shù)的同時取得較好的療效[50]；
（5）具有背襯材料，避免了軟膏等制劑由于兒童好動導(dǎo)致的藥物被衣物擦除，從而影響療效、污染衣物等問題；
（6）其帶有適度的粘附性，基質(zhì)毒性以及過敏性較小，避免了黑膏藥制劑與橡膠膏劑等黏附性過大，或是含有毒性、皮膚刺激性成分，從而引起皮膚不適的缺點。正因為凝膠膏劑在兒童用藥方面具有顯著優(yōu)點，所以其應(yīng)用十分廣泛。
4.2凝膠貼膏的安全性要求與處方基質(zhì)的優(yōu)選趨勢
兒童處于生長發(fā)育的重要階段，特別是嬰幼兒時期，肝腎功能、中樞神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)的發(fā)育尚不健全，藥物在其體內(nèi)呈現(xiàn)的藥動學(xué)和藥效學(xué)特點與成人有較大差別，兒童皮膚較薄，透皮吸收率較成人高[51-52]；對許多藥物的代謝、排泄和耐受性較差，藥品不良反應(yīng)發(fā)生率比較高，因此，兒童用凝膠貼膏基質(zhì)應(yīng)選用無毒或低毒、無致敏性的輔料。如選擇甘油作為保濕劑；月桂氮卓酮作為促滲透劑。
4.3其他制劑制成凝膠貼膏劑型的趨勢
兒童對藥品的可接受性會影響藥物治療的安全性和有效性[53]。從制劑的適用性、安全性、方便性、合理性、生物利用度等角度來看，敷貼型散劑、穴位貼、橡皮膏、軟膏等都更適合制成凝膠貼膏劑[54-55]。
4.4凝膠貼膏兒童用藥的展望
凝膠貼膏與新型技術(shù)和新方法的結(jié)合，如柔性脂質(zhì)體、微乳、微針以及超聲波、離子導(dǎo)入法或電致孔、納米技術(shù)等，不僅可進一步提高其透皮給藥效果，起到緩釋或控釋作用，而且大大的提高了安全性，擴大藥物給藥范圍，特別適合兒童。但對于早產(chǎn)兒，由于其未成熟和迅速生成的皮膚障礙功能等特點，使微針和超聲波導(dǎo)入該類技術(shù)也具有一定的挑戰(zhàn)性。雖然如此，凝膠貼膏與新技術(shù)的結(jié)合必將成為研究的熱點和未來凝膠貼膏制劑的發(fā)展方向。凝膠貼膏劑能同單液兒科制劑[49]一樣（其給藥體積改變藥物劑量），通過特定方法有效且方便地調(diào)節(jié)給藥劑量使之適用于嬰幼兒，如通過給藥量折算成貼膏面積，建立時效、量效曲線方程，從而確定給藥量、時間與兒童年齡、體重之間的方程，同時也考慮特殊兒童皮膚的狀況－部分兒童皮膚異于常人或皮膚屏障功能受損（如皮膚濕疹、潰瘍或燙傷），這無疑將擴大凝膠貼膏在兒童用藥的應(yīng)用。設(shè)立小兒個性化用藥系統(tǒng)[56]，使療效確切，因人而異，因地制宜。
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納米技術(shù)優(yōu)缺點范文第5篇
關(guān)鍵詞： 高中物理教學(xué) 開放式教學(xué) 教學(xué)過程 教學(xué)方法 教學(xué)內(nèi)容
新課程改革對物理教學(xué)提出了新的要求，《普通高中物理課程標準》明確指出，物理課程在目標上要注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；在結(jié)構(gòu)上要重視基礎(chǔ)，體現(xiàn)課程的選擇性；在內(nèi)容上要體現(xiàn)時代性、基礎(chǔ)性、選擇性；在實施上要注重自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化；在課程評價上要強調(diào)更新觀念，促進學(xué)生發(fā)展。要將新課程理念變成現(xiàn)實，就必須改變傳統(tǒng)的物理教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建開放式的物理課程教學(xué)模式。
在教學(xué)中，筆者嘗試過多種教學(xué)模式，進行了多方面的探索實踐。通過對不同教學(xué)模式的教學(xué)比較，筆者認為“開放式教學(xué)”更契合新課程理念，更適合于我校學(xué)生實際。開放式教學(xué)是日本教育家島田茂等在20世紀70年代提出來的。開放式教學(xué)的基本指導(dǎo)思想主要是：①開放教育對象，開放教學(xué)時間，開放教學(xué)方法，開放教育觀念；②以學(xué)生為中心而不是以教師為中心；③應(yīng)用多種多樣的教與學(xué)的方式、方法；④努力排除對學(xué)習(xí)的種種障礙，特別是傳統(tǒng)教育的固有障礙。通過開放式的教學(xué)方式能著力發(fā)揮學(xué)生的自主性、能動性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
一、教學(xué)思想和策略的開放
教學(xué)觀念決定教學(xué)意識，教學(xué)意識決定教學(xué)行為。開放式教學(xué)要求教師正確定位自我角色。教學(xué)中教師的角色是設(shè)計引導(dǎo)者、參與合作者、服務(wù)參謀者、傾聽欣賞者。學(xué)科教學(xué)中，教師要營造一個良好的、開放式的、平等的氛圍，構(gòu)建一個師生和諧、積極探索、平等民主的課堂教學(xué)環(huán)境。教師平時要經(jīng)常深入學(xué)生中了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、興趣和愿望，并主動幫助學(xué)生解決困難。同時教師要提倡教學(xué)相長，師生互相學(xué)習(xí)，把自己融于學(xué)生之中，使學(xué)生感到老師是良師益友。課堂上允許學(xué)生相互輕聲討論，允許學(xué)生打斷教師的講話，允許學(xué)生對教師的觀點提出質(zhì)疑。在進行評價時，對學(xué)生要多表揚、多鼓勵，保持學(xué)生的心理自由和學(xué)習(xí)積極性。
在長期的教學(xué)實踐過程中，教師形成了自己容易駕馭的教學(xué)策略。但是，在實際教學(xué)過程中，由于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標、教學(xué)對象等因素的不同，一種固定的教學(xué)策略并不一定是最適合于學(xué)生的教學(xué)策略，也就是說不一定是最有效的教學(xué)策略。因此，教師在教學(xué)策略的選擇上不能一成不變，而要根據(jù)具體的情況靈活地選擇教學(xué)策略，靈活地運用教學(xué)策略，使教學(xué)效益最大化。特別是在開放式教學(xué)中，教師要將多種教學(xué)策略有機地整合，讓教學(xué)策略為教學(xué)很好地服務(wù)。
二、教學(xué)過程和方法的開放
（一）開放的教學(xué)過程
教學(xué)過程的開放就是在課堂教學(xué)中始終確立以學(xué)生為主體，以學(xué)生為中心的觀念。課堂教學(xué)的設(shè)計和組織形式都必須向?qū)W生的實際需要開放，向教學(xué)的實際開放。如教學(xué)計劃的適時調(diào)整，空間位置的隨機調(diào)整，教學(xué)時間的適度調(diào)整，以及師生角色的不斷互換，活動內(nèi)容的多樣選擇，等等。對物理學(xué)科來說，還可充分發(fā)揮物理實驗的優(yōu)勢，教師應(yīng)盡可能開放實驗室讓學(xué)生主動地進行實驗探索。
比如，在物理復(fù)習(xí)教學(xué)中，以開放性的問題為抓手設(shè)計開放性的教學(xué)過程。例如，在復(fù)習(xí)動量守恒時，可以以實驗為主線復(fù)習(xí)整個動量守恒的內(nèi)容。如：首先，讓學(xué)生利用兩個鋼性小球設(shè)計驗證動量守恒定律的實驗，引導(dǎo)學(xué)生討論設(shè)計方案。要解決速度的測定問題，學(xué)生可能設(shè)計出不同的方案：①用閃光照片法測定速度；②用秒表定位求平均速度法測定速度；③用擺的機械能守恒求得速度，等等。開放實驗室，讓學(xué)生充分地體驗、享受實驗的過程，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)不同方案確定實驗的具體裝置及具體的實驗步驟。同時，在學(xué)生實驗時，給學(xué)生操作的時間，給學(xué)生思考的時間，給學(xué)生發(fā)問的機會，給學(xué)生批判的機會，比較實驗方案的優(yōu)缺點。其次，讓學(xué)生計算，體驗規(guī)律的應(yīng)用。習(xí)題的設(shè)計就以實驗為基礎(chǔ)，確立模型，采集數(shù)據(jù)，設(shè)計問題，等等。
（二）開放的教學(xué)方法
開放式物理教學(xué)應(yīng)采取以“問題”為核心，以“討論”為手段，以“試驗”為途徑，以“發(fā)現(xiàn)”為目的策略。教師要精心設(shè)計問題，引發(fā)學(xué)生強烈的發(fā)現(xiàn)動機和求知欲，充分調(diào)動學(xué)生的積極思維，讓學(xué)生親身經(jīng)歷對新定義、新結(jié)論、新解題思路及新實驗方法的探究，在探究中進行觀察、分析、歸納等，在學(xué)生獨立思考的基礎(chǔ)上進行討論，發(fā)揮物理實驗的優(yōu)勢，進行實驗，驗證假說。對發(fā)現(xiàn)的結(jié)論進行應(yīng)用、總結(jié)等。下面是以自感為例實施開放式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的嘗試。
第一步：組織學(xué)生演示“干人震”，體驗自感現(xiàn)象。先按圖1所示連接好線路，組織全班學(xué)生參與演示。在閉合開關(guān)、斷開開關(guān)時，全班同學(xué)強烈地感到“自感”的存在。接著教師提出問題：接通電源時為什么感覺不到自感的存在？
第二步：引導(dǎo)學(xué)生主動參與“通電自感”實驗電路的設(shè)計。
要觀察到“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，你將采取何種措施？讓學(xué)生通過討論確定如圖2所示的實驗方案。學(xué)生通過實驗，發(fā)現(xiàn)不能通過發(fā)光情況，判斷線圈中是否產(chǎn)生電磁感應(yīng)。實驗結(jié)果與學(xué)生的思維發(fā)生沖突，待學(xué)生思考后，教師進一步設(shè)問：是電磁感應(yīng)沒有產(chǎn)生，還是小燈泡發(fā)光變化不明顯而觀察不清楚？怎樣鑒別是否產(chǎn)生了電磁感應(yīng)？教師的這一系列設(shè)問猶如給學(xué)生“干枯的思維”下了一場“及時雨”，他們創(chuàng)造性思維的火花被順利點燃。學(xué)生經(jīng)過分析、討論后得出：設(shè)計“對比電路”來鑒別是否產(chǎn)生電磁感應(yīng)，如圖3所示。
第三步：引導(dǎo)學(xué)生對“斷電自感”的實驗電路進行設(shè)計。由于有第一步的體驗及被引發(fā)的探索欲望，創(chuàng)造性活動開始了。
（1）斷開圖3中開關(guān)S瞬間，線圈有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生嗎？
（2）實驗演并沒有觀察到延時效果，是什么原因？
學(xué)生經(jīng)過討論后認為：由于斷開圖5中開關(guān)S的瞬間，流過燈泡LL的電流與斷開開關(guān)S前一樣大，至此學(xué)生找到了解決問題的突破點。
（3）要觀察到明顯的延時效果，你將采取什么措施？從哪里入手？
學(xué)生經(jīng)過思考和討論后得出：通過改變圖3中對比電路的電阻，以改變斷開開關(guān)S前后流過小燈泡的電流，只要將L改接到L支路就行了，如圖4所示。
通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，教師引導(dǎo)學(xué)生自主探索、思考、發(fā)現(xiàn)，使每一位學(xué)生都實時體驗知識的發(fā)現(xiàn)和“創(chuàng)造”過程，在學(xué)生體驗成功的過程中不斷引發(fā)他們的探索欲望，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。
總之，課堂教學(xué)的目標不能僵化，一切都應(yīng)該滿足學(xué)生的實際和教學(xué)的實際。
三、教學(xué)內(nèi)容的開放
（一）開放的配置教學(xué)內(nèi)容
1.教學(xué)內(nèi)容要具有選擇性、廣泛性和層次性，要向?qū)W生的生活實際和生活經(jīng)驗靠攏，要挖掘教材中的創(chuàng)新因素，使教材內(nèi)容成為學(xué)生樂于探索的“活材料”。教師必須創(chuàng)造性地處理教材，以適合開放式課堂教學(xué)的要求。例如，在課堂教學(xué)中介紹物理科學(xué)的發(fā)展成果：如在講分子時，可介紹納米技術(shù)；光現(xiàn)象中可介紹哈勃望遠鏡、光纜通訊；電磁現(xiàn)象中可介紹磁流體發(fā)電機、等離子電視機等。在“神州八號”發(fā)射成功后的當天中午，組織學(xué)生觀看中央電視臺的“特別新聞”報道，并結(jié)合高三學(xué)生的實際情況，組織討論：宇航員在超、失重時的姿勢、在太空作業(yè)的操作姿勢；根據(jù)已知小球質(zhì)量要測出另一小球的質(zhì)量如何設(shè)計實驗方案；如何變軌；對我國有什么重大的政治、經(jīng)濟、軍事意義，等等。對于有些無法用實驗展示出來的物理現(xiàn)象，比如高二物理“電磁感應(yīng)”這一章中涉及的磁感線、磁通量的變化可以用多媒體模擬實驗。
2.教師在教學(xué)中既要基于教材，又要跳出教材，組織一些學(xué)生感興趣的，有利于啟迪和開發(fā)智力，有利于個性培養(yǎng)、創(chuàng)造性思維發(fā)展的內(nèi)容。例如，在高三綜合復(fù)習(xí)中，可結(jié)合學(xué)生已具備的電磁學(xué)基礎(chǔ)知識，要求學(xué)生設(shè)計開放性作業(yè)——給大杭州的未來設(shè)計一條環(huán)形磁懸浮線路。圍繞磁懸浮列車的電磁學(xué)原理及動力來源，一個班級的學(xué)生可在教師的指導(dǎo)下分成多個研究小組，有磁懸浮原理組、市政規(guī)劃組、電腦課件制作組、模型組等。同學(xué)們通過參閱有關(guān)書籍，上網(wǎng)查詢，實地考察，采訪專家等方式，獲取大量的一手資料和信息，分別對磁懸浮電磁學(xué)原理，力學(xué)原理等深入研究；同時對磁懸浮線路有了初步規(guī)劃；最后制作電腦課件及磁懸浮列車模型，并把研究成果制作網(wǎng)頁，讓更多的人關(guān)心和了解磁懸浮。
教師在處理教材內(nèi)容時，應(yīng)根據(jù)實際情況聯(lián)系社會生活，增設(shè)探究性和開放性的物理問題，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
（二）開放的設(shè)計問題
在物理課堂教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計一些策略開放型習(xí)題，通過引導(dǎo)學(xué)生廣開思路，用多個物理規(guī)律去分析思考問題，化集中思維為發(fā)散思維，逐步引導(dǎo)學(xué)生步入發(fā)散思維的空間。如例題教學(xué)中，教師要透過題中物理情景的表面現(xiàn)象，善于抓住物理問題的本質(zhì)特征進行開放式教學(xué)：對物理解題思路發(fā)散（一題多解）；對物理情景發(fā)散（一題多聯(lián)）；對物理問題發(fā)散（一題多變）。
例如：質(zhì)量為M的一列火車在水平軌道上勻速行駛，質(zhì)量為m的最后一節(jié)車廂突然脫鉤，行駛了一段距離L后司機才發(fā)現(xiàn)，并立即關(guān)閉動力。若火車運動時所受阻力與車重成正比，機車牽引力恒定，則兩者都靜止時相距多遠？
對于上題的分析、討論，教師可組織學(xué)生從審題開始，畫好示意圖分析、找到解題思路，重點在討論解題的多種方法上。學(xué)生提出了用牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)知識的解題方法（需8個方程才能解），用動能定理的解題方法（需5個方程才能解）。在此基礎(chǔ)上，教師提出是否有更簡捷的求解方法，經(jīng)過討論得到了從能量守恒角度分析的最佳解題方法（只需3個方程就可以求解）。對于該習(xí)題，教師還可以進行改編：將“行駛了一段距離L后司機才發(fā)現(xiàn)”改為“行駛了一段時間t后司機才發(fā)現(xiàn)”，讓學(xué)生進行討論。
開放性問題使不同能力的學(xué)生從不同的角度、不同的側(cè)面、不同的范圍、不同的層次去分析、去優(yōu)化、去選擇解決問題的方法和途徑。學(xué)生的解答過程就是一個創(chuàng)新過程，結(jié)論有多種可能性，給學(xué)生提供了多角度考慮問題的機會，學(xué)生在解決問題的過程中體驗樂趣，領(lǐng)悟知識，感受成功，激發(fā)求知欲和創(chuàng)新精神。
（三）開放的選擇習(xí)題
習(xí)題訓(xùn)練是學(xué)生進一步理解知識、鞏固知識的重要手段。布置練習(xí)，應(yīng)承認和看到學(xué)生之間存在著的差異性，允許他們在練習(xí)數(shù)量和難度上體現(xiàn)開放性。首先，在作業(yè)的量上有一定自由度。其次，設(shè)計分層次作業(yè)，讓學(xué)生根據(jù)自己不同程度自由選擇練習(xí)，布置一些研究性、探索性學(xué)習(xí)活動，實現(xiàn)作業(yè)內(nèi)容開放。如學(xué)習(xí)了波長、頻率、波速的關(guān)系后，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可布置測速儀根據(jù)反射波如何具體測出速度的大小的題目；而對于準備報考藝術(shù)類的學(xué)生，則要求用八只相同的杯子，通過調(diào)節(jié)杯中的水量，用細棒敲打出一段簡單的曲子。
四、教學(xué)檢測和評價的開放
教學(xué)檢測是教學(xué)過程中的一個基本環(huán)節(jié)，是教學(xué)評價的基本依據(jù)。教學(xué)檢測除了常規(guī)的模擬考試外，還有多種方式。因此，在教學(xué)檢測時，教師要糅合多種方式，采用多種方法進行檢測，讓檢測真實有效，既達到檢測的目的，又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
