導語：如何才能寫好一篇納米技術的案例，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：納米技術；生物醫學；應用；機遇；挑戰

隨著科技的進步，納米技術在生物醫藥和科學技術等領域的應用較為廣泛。尤其是生物醫藥領域，對于臨床醫學和基礎醫學的發展起到了積極的推動作用。雖然在不少科學家和醫學研究家們對納米技術進行了詳細的研究，并將其運用于生物醫學領域，取得了不錯的成效。但是對于納米技術的研究還不夠深入，相較于發達國家而言，我國的納米醫學技術還處于發展的初級階段。需要對納米醫學技術在今后發展中面臨的機遇和挑戰進行分析。

一、納米技術在生物醫藥領域的應用

（一）納米生物學

納米生物學是以納米作為尺度，其研究內容主要包括：其一，細胞器結構、細胞器功能。比如細胞核和線粒體內部結構和功能分析。其二，交換細胞信息，包括生物體的物質、細胞能量信息等。其三，針對生物反應問題，對其反應機理問題進行研究和分析。比如有關于生物復制和生物調控的機理分析。其四，發展分子工程。包括納米生物分子機器人和信息處理系統等。將納米顯微術引入生物醫藥領域，可以為生物學家研究進行研究提供技術支撐。比如ScanningProbeMicro-scopes,簡稱SPMs，中文簡稱掃描探針顯微鏡，這是一種新型的納米生物技術，標志著顯微技術和納米技術的發展。除此之外，掃描顯微鏡(STM)的內部結構較小、不復雜，因此操作流程較為簡單，生物學家可以借助掃描顯微鏡展開原子級分辨探究，從而提高生物細胞觀測能力和分辨能力。仔細觀察原子級的內部結構對于進一步探索和研究生物原子微觀知識具有推動作用。在自然條件下，利用掃描顯微鏡可以對生物的蛋白質、多糖等分子展開直接觀察。借助STM彈道電子發射電鏡可以對單個原子進行操作，這是一種典型的人工改變單個生物結構和分子結構的行為方式。這種方式可以實現治療疾病這一超前設想。

（二）生物醫學工程

將納米技術引入生物醫藥領域，可以幫助傳統醫生解決復雜的難題。比如納米機器人和生物傳感器。納米機器人簡稱分子機器人，是酶和納米齒輪的結合體，將其引入生物科學領域，能夠充當微型醫生一角，為醫生解決以前的疑難雜癥問題。這種納米機器人不僅可以直接注入血液，還可以成為一種傳輸身體健康與否的工具。一方面，血液在傳輸過程中能夠判斷分子機器人的健康狀況，機器人能夠獲得能量，達到疏通血管血栓的目的。另一方面，醫生通過外界信號編制好的程序能夠探知和殺死人身體中的癌細胞，從而全面系統地監視身體構造和疾病情況。這種先進醫學工程能夠為現代醫學的發展打下堅實的基礎。除此之外，利用納米技術還可以進行器官的修復工作，比如對修復的器官進行整容手術或者基因配置，從而將錯誤或者不符合的基因去除，引入正確的染色體裝置，進而保障機體的健康運作。

（三）納米治療技術

將納米技術引入生物醫藥領域是一場全新的革命運動，能夠在日后的臨床治療方面起到一定的積極作用。比如德國柏林“沙里特”臨床醫院，早先就有過利用納米技術治療癌癥的成功案例。研究人員將氧化鈉納米微粒注入鼠類的腫瘤里，然后將他們放置在磁場中。由于受磁場的影響，患有腫瘤的鼠類的溫度會隨著納米微粒升溫而增加。實踐表明，納米微粒在可變磁場中的溫度能夠上升到46℃。這樣的高溫足夠將癌細胞殺死。腫瘤附近的機體組織是健康的，沒有受損壞，因此納米微粒不會燒毀這些健康組織，健康組織的溫度也不會受到傷害，這就需要研究人員將目光轉移到人體試驗中，實現消除人體癌癥的目的。

二、納米技術在生物醫學領域中應用的展望

隨著社會經濟的不斷發展以及科學技術的不斷進步，納米技術和生物醫學之間的聯系不斷加強，兩者的有機結合不僅能夠改善生物醫學技術的不足，還可以促進生物醫學的進一步發展，為更多的臨床實驗奠定基礎。

（一）生物檢測診斷材料的應用

不可否認，將納米材料與生物診斷技術進行有效融合，能夠提高醫學檢測技術水平。實踐證明。兩者之間的配合還需要結合生物醫學工程和先進醫療器材，醫學工程是促進納米技術與生物醫學互相融合的基礎，對生物醫學工程進行深入研究和分析，能在一定程度上催生新醫療器材的出現。如此一來，機械設備的使用用途和功能將會得到不斷擴大，這在很大程度上取決于納米材料的功能。由此可見，將納米材料合理運用于生物醫療診斷中，勢必會進一步催生一大批更為先進的醫療診斷器材。

（二）納米技術植入人體器官

利用先進的納米材料可以制成性能優良的人造器官和人工血液等。將這些器官和血液植入人體，能夠幫助人類遠離疾病，免遭疾病的傷害。比如將傳感器和基因技術進行有機結合，能夠將微利器官（比如聽覺和視覺上遭到損害的機體）直接植入體內，從而幫助他們恢復視覺和聽覺，從而達到正常人的狀態。

三、納米醫藥技術在發展中面臨的機遇和挑戰

就機遇而言，我國是首位將納米晶體合成碳納米管的國家，這個碳納米管的長度屬于世界最長，其性能良好。在醫藥學研究方面，我國科學家們利用納米技術研制出了一批具有抗菌效果的醫療器材和設備，并為現代醫療技術的發展提供了先進的理論和技術支撐。在納米藥物載體的研究方面，我國已有有關于“動物體內”應用的報道。這已標志著我國納米醫療技術進入了世界領先地位。就挑戰而言，與發達國家相比，我國的納米技術還不夠成熟，還需要進一步加強對納米材料、納米傳感器等方面的研究，以此作為進一步推動我國生物醫藥科技進步的基礎。

四、結語

納米醫藥技術對于進一步推動我國臨床醫學和基礎醫學的發展具有積極的影響。因此國家相關部門以及科研成員應該以積極主動的態度投入到生物醫藥納米技術領域，進一步推動我國生物醫藥科技的進步。

參考文獻：

[1]董大敏.納米技術與社會發展意義的辯證思考[J].商業經濟,2011,23:27-28+32.

[2]中國微米納米技術學會納米科學技術分會納米生物與醫藥技術專業委員會2010學術年會[J].生物骨科材料與臨床研究,2010,05:31.

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關鍵詞：納米材料；功能整理；天然纖維

中圖分類號：TS195.6 文獻標志碼：A

Technological Model for Applying Nanomaterials in Natural Fiber Modification

Abstract： This paper expounded both advantages and disadvantages of four methods for using nanomaterials in fiber modification， including the blended spinning method， finishing method， the grafting modification and the in-situ formation method. Under the condition of remain the advantages of natural fiber， the author put forward two ways of functional finishing by using nanomaterilas， namely， introducing discontinuous nanomaterials on the surface of fiber and embedding nanomaterials inside the fiber， and the effectiveness of these methods was verified by testing samples.

Key words： nanomaterials； functional finishing； natural fiber

自上世紀合成纖維問世以來，合成纖維產業的日新月異發展帶動了纖維業向高技術產品的縱深延伸，也推進了現代人們的消費方式，作為單一天然纖維的應用歷史也告終結。從產業角度來看，天然纖維為了自身產業的生存，不斷進行著技術革新與改良，但天然纖維作為自然產生物，其產品的性能及功能的發展遠達不到合成纖維的技術發展速度。

而從上世紀末至近幾年，合成纖維已完成了仿真到超真的技術轉變，合成纖維超細化加工技術的實現進一步促進了合成纖維制品的多樣化和功能化，這對天然纖維產業所形成的發展壓力也是空前的。

但技術發展并不是單向性的，當合成纖維借助于功能材料技術的發展而壯大時，作為合成纖維制品實現了諸如抗紫外、抗菌等功能時，天然纖維也同樣獲得了現代材料技術發展這一平臺的支持，產品功能上也有效地獲得了技術突破，這一發展，有效地彌補了天然纖維單一的缺陷，也使天然纖維成功地走向了功能化之路。

近年來，產品消費的細分化現象日益顯著，各類紡織纖維在服裝產品的親肌膚性、友好性、美觀性、功能性等方面表現出了不同的特點和優勢，從而也使各種紡織纖維在產品開發方面表現出了不同的特長，這在客觀上促進了紡織產業走向細分化、多樣化，也促使紡織技術產品的相互交叉或多重風格。

而在紡織產品的功能化實現中，納米材料的應用對于推進紡織品的功能化起到了十分重要的作用，但這一作用更多地體現在化學纖維的應用方面，在天然纖維領域，納米技術產品相對較少，所以也影響了天然纖維多樣化的實現。

納米技術及納米材料已經成為21世紀世界各國爭相研究的重點，在紡織工業中，為功能紡織品的開發和紡織品應用領域的拓展提供了廣闊的思路和可行性。

1 納米技術在紡織產品中的應用

目前，利用納米材料對紡織材料進行改性通常有 4 種技術方法。

1.1 共混紡絲法

共混紡絲法可以用來制備合成纖維和再生纖維，即將功能納米材料與紡絲切片或紡絲液混合，通過熔融紡絲、濕法紡絲或干法紡絲等紡絲技術制備納米材料改性纖維。采用共混紡絲法制備的納米材料改性纖維具有性能穩定，納米材料與纖維結合牢度高，穩定性好，耐久性好等特點。采用共混紡絲法需要納米材料具備一定的性能，如采用熔融紡絲時，要求納米材料具有較好的耐高溫性能，并且粒徑足夠小；采用濕法紡絲或干法紡絲時，要求納米材料和溶劑或凝固劑無相互作用，并能在紡絲液中保持足夠的穩定性。

1.2 后整理法

對于一些天然纖維或者已經以纖維或紡織品形式而存在的紡織材料而言，則無法通過共混紡絲法來實現納米材料對其的改性，因此后整理法可以解決這個問題。后整理法即是采用浸漬、浸軋、涂層或噴涂等方法將納米材料附加到纖維上，并使之固著在紡織材料上的一種方法。后整理法通常有以下幾種情況：（1）將紡織材料浸漬到納米材料分散液中，通過納米材料高的表面能使之吸附在紡織材料表面；（2）將納米材料分散在一定溶劑中，通過噴涂方式將納米材料一次或多次沉積在紡織材料表面；（3）將含有納米材料的整理劑在一定的粘合劑（如反應性樹脂）存在下涂覆到織物表面，形成一種功能性的涂層。

后整理法制備納米材料改性紡織品具有工藝簡單、可操作性強等優勢。但加工過程中納米材料易團聚，納米材料與纖維結合牢度低；或者處理過程中通常含有一些有毒的溶劑或粘合劑，給紡織品帶來一些污染；再者一些粘合劑或涂層會改變纖維本身所具有的一些優異的性能，如棉纖維柔軟、吸濕、透氣等特性，真絲纖維爽滑、和人體良好的親和力等，使之手感變差，穿著舒適性大大降低。

1.3 接枝改性法

由于后整理法中納米材料與紡織纖維間缺少相應的作用力，或者粘合劑和涂層的引入會影響織物的性能。因此，通過某種途徑賦予納米材料表面一定的官能團，再與纖維表面官能團直接或間接反應，將納米材料接枝到紡織材料表面，以提高其牢度且不影響材料本身。也可制備各種微膠囊，將納米材料置于微膠囊中，然后將微膠囊接枝到纖維材料上。但納米材料本身改性及微膠囊技術難度高，目前沒有得到廣泛應用。

1.4 原位生成法

以上方法都是將納米材料機械式的添加到纖維上，在加工中工藝復雜，或者效果較差，并且由于納米材料本身的團聚效應，使納米材料不能在纖維表面獲得很好的分布。對于天然纖維而言，納米材料只能簡單地添加在纖維表面，更加導致了其耐久性差。原位生成技術能夠同時在纖維的表面和內部生成納米材料，在纖維上分布均勻。并且納米材料的制備和對紡織材料的整理同時進行，避免了納米材料在整理過程中團聚的問題。而且原位生成技術也使納米材料與纖維天然結合牢度高，因此，正越來越受到廣大納米材料和材料改性研究者的重視。

2 納米材料在天然纖維改性中的應用

通過長期對化纖類制品的消費認知，人們發現了天然纖維，在綜合性的因素（如舒適性、保健性等）方面，都具有不可替代性，尤其作為內衣面料，天然纖維（特別是真絲和棉纖維）制品具有更大的優越性能，這種通過反復實踐所獲得的消費認知所形成的對產品的“忠城”將在相當長的時期內存在，這也將提醒研究者，在對天然纖維產品功能化研究中，必須充分尊重天然纖維這一特點。

天然纖維作為天然生成物，功能材料的導入方式，將影響天然纖維本身的自然優勢。為了保護天然纖維與人體的友好性，在功能化改性中，可以采用以下兩種方式。

2.1 纖維表面非連續介質導入法

非連續介質導入，是指在纖維表面離散分布功能材料的細小微粒，不影響天然纖維本身與人體的接觸，這一思考依據，對于真絲制品尤其重要，眾所周知，真絲的蛋白質結構與人體蛋白質特征有無可比擬的相似性，所以，任何其他功能材料在真絲表面的連續覆蓋都將使真絲制品的友好性和親和性能受到影響。

2.2 纖維內部填埋法

纖維內部填埋，依據來自天然纖維（蠶絲、棉、麻等）本身的結構具有原纖特征，這種原纖特征決定了天然纖維內部具有眾多的微孔和微隙，給功能材料的導入提供客觀便利，這種導入方式，也對天然纖維功能的長效性有很大的益處，但這一導入手段對技術的要求相對較高。從現有的技術來看，纖維內部組裝技術是一種有效的方法，而前述的原位生成技術，也屬于這一范疇，這種原位生成技術的特點在于：在功能材料組裝前，功能材料本身以離子或分子形式游離進入天然纖維內部，再通過特定的反應環境，使進入纖維內部的離子或分子反應生成具有特定結構的固體材料，從而使功能材料支撐在纖維內部，實現在保護天然纖維本身優勢性能的同時，實現其功能的長效性。

從本質上來看，功能納米材料是最符合纖維表面非連續介質導入法和纖維內部填埋法的功能元素，也符合纖維表面非連續介質導入法和纖維內部填埋法的技術要素，由于不同納米材料所表現的功能性各不相同，可以根據開發的功能，選擇不同的納米材料，但這里所言的納米技術本身，不僅僅是納米材料，更重要的是制備納米材料的工藝過程，只有這樣，才能實現從常規整理技術到納米組裝技術的突破。

3 實施案例分析

為了能更好地說明問題，筆者選擇自己的部分研究結果進行對比分析。

3.1 形態比較

從圖 1 和圖 2 比較，圖 2 采用了原位生成納米銀技術，有效實現了在真絲纖維表面的離散的非連續納米銀分布，納米銀顆粒細小，不影響真絲材料原有的表面特征。

3.2 吸附量比較

表 1 為普通納米銀助劑整理和采用同樣濃度制備工藝原位生成技術（組裝技術）兩種不同方法處理的真絲織物中的納米銀含量，可以看出，隨著銀濃度的提高，整理到織物上的納米銀含量增加。比較同一濃度下兩種方法整理的真絲織物中的銀含量，采用原位生成整理的真絲織物銀含量明顯高于常規浸漬法整理的真絲織物。說明浸漬法整理真絲織物時，納米銀難于均勻地吸附到真絲織物的內部，主要集中在纖維表面。而原位生成、自組裝技術整理時，銀離子能夠均勻滲透到真絲纖維內部的各個部位，再將其還原，自組裝生成納米銀，所以其銀含量要高于浸漬法整理的真絲織物。

3.3 耐洗牢度比較

為了比較兩種方法整理的真絲織物上的納米銀的牢度，選取兩個具有相近銀含量的樣品進行耐洗牢度測試，在經過不同次洗滌后測試樣中的銀含量，以此評價其耐洗牢度。表 2 中列出了分別經過10、20和30次洗滌后的樣品中的銀含量，由表中數據可見，浸漬法整理的真絲織物在經過10次洗滌后，銀含量從125.94 mg/kg下降到81.63 mg/kg，下降了35.2%，在經過30次洗滌后，銀含量下降到56.48 mg/kg，相比未洗滌的樣品下降了55.2%。而通過原位生成法整理的真絲織物洗滌30后，銀含量從116.48 mg/kg下降到101.29 mg/kg，僅下降了13.0%。證明了原位生成法處理后，因納米銀分布于纖維內部，并支撐在纖維微孔和間隙中，所以納米銀和真絲纖維的結合牢度遠高于普通浸漬整理法，具有很好的耐洗牢度。

以上結果表明，原位生成法整理真絲纖維或制品不僅可以獲得較高的銀含量，提高納米材料的利用率，同時還能獲得很好的耐洗牢度。

3.4 抗菌性能分析

筆者選擇低含量原位生成技術制備的納米銀真絲面料，進行抗菌耐冼性分析，表 3 顯示，真絲面料經30次洗滌還具有優異的抗菌性能，能有效滿足日常生活中的抗菌要求，也有效節約了生產成本。

4 結語

篇3

讓癌癥治療不再簡單粗暴

4000年以來，我們對癌癥的恐懼從來不曾消失，因為它意味著生命的盡頭和痛苦的治療。

癌癥已經成為人類健康的頭號殺手。目前，我國每年有超過150萬人死于癌癥，每5位死者中，便有1人死于癌癥。大約在公元前2500年，人類第一次有了關于癌癥的記錄。4000年以來，我們對癌癥的恐懼從來不曾消失，因為它意味著生命的盡頭和痛苦的治療。

標準的癌癥治療手段過于簡單粗暴

雖然，良好的生活習慣能夠預防與慢性感染和煙草相關的癌癥，但是衰老與衰老所累積的基因突變等致癌因素卻不可避免。積極的預防并不能夠解決所有問題，總有一些人會不幸患癌。更糟糕的是，患者和他們的家屬不僅要忍受疾病的痛苦，還需要忍受治療之苦。

現今，手術、化療、放療是癌癥治療的三駕馬車，它們有效，但是過于簡單粗暴。不論是用刀切、用放射線燒，還是用藥物毒死癌細胞，我們的健康細胞都會跟著遭殃，或者有癌細胞成為漏網之魚。這些療法就像是一個盲人拿著機關槍亂掃一通，不分敵我。到了癌癥晚期，即使患者忍受了這些痛苦的治療，也收效甚微。

智慧型的癌癥療法將成為疾病的終結者

難道就沒有更智慧的癌癥治療方法嗎？隨著科技的進步，和醫學工作者持之以恒的努力，RNA干擾技術、納米技術、微生物技術、免疫療法等新方法將更加精確、高效、持久地抗擊癌癥。RNA干擾技術能夠讓利于癌癥生長的基因失去作用，納米技術可以減少藥物的毒副作用和增強藥效，微生物技術可以讓病毒和細菌成為我們的抗癌雇傭兵，而免疫療法則使我們的免疫系統全面清除癌細胞。

利用這些新技術開發的藥物有的已經用于臨床，例如，用免疫細胞制作的癌癥治療疫苗Provenge已經上市，用于治療晚期前列腺癌，能夠延長患者的生命。還有更多的新式抗癌藥物正在臨床試驗階段，例如治療肝癌的RNA干擾藥物和治療多種實體腫瘤的靶向性納米藥物。

當然，有時候可能結果并不符合研究者們的設想，但是，他們堅信，這些智慧型藥物才是癌癥的終結者。隨著微生物、納米和遺傳工程學技術的進步，以及我們對于不同種類癌癥和自身免疫系統了解的增多，難關將被一一攻克，癌癥也將變得不再可怕。

未來戰士1

納米技術——讓藥物瞄準癌細胞

如果說，化療藥物可能因為各種原因讓健康細胞“躺著也中槍”，那么納米技術就是來幫助它們更精準地“殺敵”。

納米技術，讓“毒藥”起死回生

納米是計量長度的單位，所以它本身并不能夠治療癌癥，但是納米級的分子卻能夠解決許多抗癌藥物的問題。藥物可能傷害健康細胞，也可能在到達目標細胞之前便被吸收，而納米材料卻可以解決這些問題。納米技術可以讓RNA干擾等新抗癌技術真正運用到臨床中去，也可以讓許多早已因為毒副作用被打入冷宮的抗癌藥物“起死回生”。

讓藥物能更好地滲入腫瘤血管

大多數的化療藥物都是通過殺死快速增殖的細胞來抑制癌癥，可是除了癌細胞以外，我們的皮膚、腸道和免疫系統中還存在許多快速增殖的健康細胞。在化療過程中，這些健康細胞經常“躺著也中槍”。有時為了保護快速增殖的健康細胞，只能降低化療劑量，但這樣一來，癌細胞又得到了喘息的機會。相比普通血管，納米級的藥物更容易滲入腫瘤血管，因此，藥物將在腫瘤處聚集，放過其他血管。把化療藥物跟納米技術相結合，就是為了集中火力，把所有子彈送進敵人的胸膛，避免自己人受傷。

給納米藥物加上更精確的導航系統

納米級的藥物“路過”腫瘤血管時，會滲入其中，但是并不會主動尋找腫瘤。于是，只是制作納米級的藥物并不能夠滿足藥物研發者們對抗癌藥物的要求，他們還希望給這些藥物加上一個導航系統。把能夠“找到”癌癥蛋白質的抗體附著到納米級的藥物上，藥物就會直接找到癌癥，這種藥物被稱作靶向性納米藥物。由于幾乎所有的靶向性納米藥物都能夠不被浪費地到達腫瘤處，因此，即使是很低的劑量，也可以發揮很好的作用。

舊藥裝上新補丁：用量更少，效果更好

第一類能夠達到臨床評估的靶向性納米藥物是BIND公司的新藥DTXL-TNP。其中的DTXL為FDA（美國食品與藥物管理局）早已批準的傳統化療藥物多紫杉醇，而TNP就如同它的補丁，讓它效果更好，用量更少。

第一步：制作補丁 根據大小、載藥量、釋藥特性等的不同，研究者從100多種納米微粒中選出了最佳的一種，然后再將前列腺癌特異膜抗原的抗體附著于上。因為這些抗原存在于前列腺癌細胞和大多數非前列腺實體腫瘤的新生血管上，所以帶有其抗體的納米微粒能夠迅速找到腫瘤。這種名為靶向性聚合納米微粒（TNP）的細微分子將填補傳統化療藥物不分敵我的漏洞。

第二步：安裝補丁 接著，研發者把傳統的化療藥物注入到靶向性聚合納米微粒中，藥物便會被微粒精確地帶到腫瘤處。微粒的釋藥特性能夠讓血液中的藥物濃度長久保持較高水平，延長藥效。在小鼠試驗中，這種新藥的血液循環半衰期可達到約20個小時之久。藥物不僅能更長時間地發揮作用，在肝臟的聚集量也大幅度降低，變得更加安全。

第三步：成果測試 與傳統化療藥物相比，給藥后12 個小時中，納米藥物在小鼠腫瘤處的聚集明顯增多。給藥24小時后，納米藥物在小鼠血液中的濃度一直維持在傳統化療藥物的100倍，藥物的生物學效應得到明顯改善。而最初的臨床試驗也表明，相比使用常規劑量的傳統化療藥物，晚期實體腫瘤患者在使用了更低劑量的納米藥物后，腫瘤有了更明顯的萎縮。簡單地說，納米微粒的運輸，讓藥物使用達到了劑量更少，效果更好的目的。

未來戰士2

RNA干擾技術——關掉癌癥基因

只是殺死癌細胞，它們還會長出來，可是如果關掉了癌癥基因，那么便一勞永逸了。就好像廁所漏水了，你不能只舀水，必須得關掉水龍頭，不然，水永遠都舀不干。RNA干擾技術就是關掉癌癥基因的希望所在。

RNA干擾=讓癌癥基因不致病

給矮牽牛花注入了催生紅色素的基因后，花朵理應變得更鮮紅，結果卻是，花瓣褪成了白色。后來科學家們發現，這種奇怪的現象是因為矮牽牛花自身的RNA干擾現象讓催生紅色素的基因沉默了。這是因為，DNA是攜帶著蛋白質編碼的基因，而mRNA是DNA和蛋白質之間傳遞編碼信息的“中間人”，如果mRNA擾了，那對應的基因就失去了作用。如果我們能夠讓癌癥的基因沉默，那么即使你擁有癌癥基因，也不會患癌癥。

怎樣利用RNA干擾治病

許多生物，尤其是低等生物，都是依靠RNA干擾來抵抗病毒的入侵，例如，植物、蠕蟲和果蠅體內都存在這種原始的RNA級別抗病毒機制。但是，包括人類在內的脊椎動物體內卻沒有這種抗病毒機制。現在，在人類身上，研究者們希望運用RNA干擾技術使特定的基因沉默，例如讓可導致膽固醇升高、病毒感染、內分泌紊亂的基因沉默，從而達到治療疾病的目的。

讓基因沉默的具體工作是由小干擾片段完成的，它們會截殺傳遞基因信號的mRNA，讓相應的蛋白質無法合成。小干擾片段只截殺與其堿基配對的mRNA，所以具有特異性，這是抗癌藥物夢寐以求的。把針對癌癥基因的小干擾片段注入癌癥患者體內，他們的癌癥基因就會保持沉默，癌癥也就會停止生長。健康mRNA的堿基與這些小干擾片段并不符，因此不會受到影響。但是，想要讓小干擾片段截殺正確的mRNA，就必須先知道這個mRNA參與合成哪一種蛋白質。

資料庫：小干擾片段是什么

小干擾片段是RNA干擾的一個中間產物。1998年美國科學家安德魯·法爾和克雷格·梅洛發現， RNA的編碼鏈被稱作“正義”鏈，與之互補的RNA鏈被稱作“反義”鏈。一正一反兩條RNA鏈集合在一起形成了雙鏈RNA。蛋白質復合體Dicer附著其上后，會將其切割成許多小干擾片段，即siRNA。然后，蛋白質復合體RISC會再與這些片段結合，清除其中一條RNA鏈，剩余的一條成為探測mRNA（信使RNA）分子的探針。當一條mRNA分子與RISC復合體上的RN段通過堿基配對的形式結合時，該mRNA分子便會被剪切并降解，其對應的基因也就沉默了。這一現象被稱為RNA干擾。

以致病蛋白質為線索制藥

以生物技術公司Alnylam治療感染肝癌的RNA干擾藥物ALN-VSP為例，藥物研發者把癌細胞大量制造的兩種蛋白質作為線索。第一種蛋白質能幫助腫瘤血管的新生，用于向癌細胞運輸血液，第二種蛋白質則能夠讓癌細胞加速生長。于是，針對這兩種蛋白質，研發者設計出了截殺其mRNA的小干擾片段，然后將這些小干擾片段注入患者體內。這些小干擾片段與負責生產兩種致病蛋白質的mRNA配對，然后將它們分解掉，這樣就切斷了致病蛋白質的生產鏈，從而抑制了癌癥的生長。

納米材料讓藥物安全到達敵營

但小干擾片段也有缺點，在自然的RNA干擾過程中，它們很快就會降解，于是在治療癌癥時，如何才能保證它們“安全”到達腫瘤處是一個問題。制造出特定的小干擾片段后，還必須有能夠保護它們的“運輸工具”，以免它們“出師未捷身先死”。因此，藥物研發者又設計了一種脂質的納米材料，它只能夠被肝臟吸收。把小干擾片段藏到這種脂質納米微粒中，它們在到達肝臟以前都能夠保持完整，而到達肝臟后，納米材料被吸收，小干擾片段便會出來阻斷癌癥基因發出的信號。小干擾片段如果是士兵，那么納米材料就是把士兵安全運輸到敵營的坦克。

斷掉腫瘤生長的后路

在首次臨床試驗中，化療失敗的19名肝癌患者服用了ALN-VSP數周內，藥物便開始阻止致病蛋白質的生成，使病情有了明顯好轉。核磁共振成像顯示，患者體內腫瘤62%的血流被切斷了。腫瘤無法獲得養分，只能停止生長。今年Alnylam公司與中美合資的世方藥業有限公司結成合作伙伴，將在中國共同開發這種納米藥物，用于治療包括原發性肝癌的各類肝癌。

Bruce Sullenger是美國杜克大學一位研究RNA干擾的分子生物學家，他說：“我們現在已經可以利用RNA干擾使2萬個基因沉默，剩下的工作就是如何制造出載體讓RNA干擾能夠準確地到達目標細胞。”除了ALN-VSP以外，還有很多其他RNA干擾藥物已經進入臨床試驗階段，希望在不久的將來，RNA干擾藥物能夠成為“包治百病”的靈丹妙藥。

現在處于臨床試驗階段的RNA干擾藥物

未來戰士3

微生物改造——化敵為友，共同抗癌

敵人的敵人便是朋友，這個原則也同樣適用于癌癥治療。病毒和細菌原本是我們的敵人，可是，如果讓它們感染和殺死癌癥細胞，那么它們便成為我們抗癌的雇傭兵。

讓病毒成為我們的抗癌雇傭兵

病毒的天性是侵占我們的細胞，然后在其中繁殖，直到細胞死亡，再去侵占更多的細胞。如果我們能夠操作病毒，使其只攻擊癌細胞，那么病毒便不再可怕，它們將成為我們對付癌癥的重要戰略伙伴。這個想法并不新鮮，早在20世紀50年代便有人希望利用病毒的破壞力來對付癌癥。各式各樣的病毒被注入患者的腫瘤中，但有時候病毒感染會迅速蔓延開，并且導致致命的后果。以毒攻毒有可能變成玩火自焚。

而如今，利用基因技術改造病毒，可以讓它們只感染腫瘤細胞，還能讓它們在腫瘤細胞中的繁殖更加瘋狂，最終能夠把腫瘤“吞噬”干凈。現在，至少有10 個種類的病毒在接受基因改造后被用于癌癥治療的研究，而BioVex公司的OncoVEX GM-CSF可能是目前為止效果最好的這類藥物。GM-CSF是英文“粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子”的首字母縮寫，這是一種強勁的免疫化學物質，能夠刺激免疫系統辨別和攻擊癌細胞。基因被改造后的皰疹病毒再“帶上”這種免疫化學物質，就變成了能夠治療癌癥的病毒。這種治療性病毒通過兩種方式起作用：第一，直接入侵癌細胞，并在其中繁殖和殺死宿主癌細胞；第二，告訴身體制造更多能刺激免疫系統抗癌的化學物質。這種雙管齊下的治療性病毒，可用于治療黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌等多種癌癥。

在臨床試驗中，已發生轉移的50位黑色素瘤患者中，有8位患者的腫瘤完全消失了，而且療效持續時間長。對于存活率極低的晚期黑色素瘤患者來說，這是一個天大的好消息。另外，據參與試驗的患者反映，這種以病毒為載體的藥物所帶來的副作用和不適感要遠遠小于干擾素（干擾素常用于癌癥治療中，毒副反應較為明顯）。現在，這種治療性病毒已經進入了臨床試驗的第3階段，也許在不久的將來便能夠造福更多的患者。

拔掉艾滋病病毒的毒牙

全球的免疫學家都在積極尋找更多適合抗癌的病毒，美國賓夕法尼亞大學的研究者便看中了艾滋病病毒強大的感染能力。首先，他們通過基因改造去掉了艾滋病病毒的致病能力，使其成為缺陷型病毒。然后，他們把缺陷型病毒的基因插入人體免疫系統的T細胞中，這樣T細胞便會如同艾滋病病毒一樣瘋狂地攻擊癌細胞和大量繁殖。3位接受這種實驗性的病毒療法的血癌患者中，有2位患者痊愈，1位患者病情得到控制。而在此前，化療已經對這3位患者不再產生作用，而且他們也沒有接受骨髓移植的機會。可以說是艾滋病病毒救了這些血癌患者一命。

尋找天生的癌癥捕殺者

除了利用基因改造后的病毒去殺死癌細胞，研究者們還在尋找天生就只殺死癌細胞的病毒。Neotropix公司的抗癌藥物NTX-010所選用的病毒，天然就只感染和殺死癌細胞，不需要基因改造。藥物注射入患者體內后，病毒會有選擇性地感染和殺死神經內分泌癌細胞。在臨床試驗中，一些走投無路的小細胞肺癌（神經內分泌癌的一種，惡性程度較高）患者的病情得到了不錯的控制。不過，這種治療性病毒并不能殲滅所有的癌細胞，它們殺死癌細胞的速度與癌細胞生長的速度達成了一個平衡。腫瘤雖然不會縮小，可會停止長大，患者的生命也將得到延長。以病毒為載體的抗癌藥物研究還只是一個開始，還有很多以病毒為載體的藥物正在動物試驗階段。

細菌打起癌癥包圍戰

說起病毒便不能忘記另外一種寄生在我們體內的微生物——細菌。許多菌株，包括沙門氏菌和大腸桿菌，都傾向于寄宿在腫瘤中，因為在氧氣稀少的腫瘤中心，這些細菌能夠躲過人體免疫系統對它們的追捕，還能夠以癌細胞的代謝產物為食。接受過基因改造的細菌能夠按照我們的要求釋放毒素或者在指定的地點完成其他任務。

這與病毒療法十分相似。不過，相比改造病毒，細菌更容易大量培養，而且在基因改造的過程中也更容易控制。更好的是，細菌還會作用于被病毒忽略掉的腫瘤基質細胞，它們本身不是癌細胞，但是卻會支持癌細胞的生長。腫瘤的80%都是由這些基質細胞構成的。所以，細菌療法不僅能夠直指敵人的大本營，還能包圍敵人。

給益生菌裝上抗癌武器

2010年，愛爾蘭庫克癌癥研究中心的主要研究人員Tangney改造了一種無害的腸道細菌，短雙歧桿菌的基因用于追蹤小鼠的皮下腫瘤。結果顯示，即使是口服，這種抗癌細菌也可以通過胃腸道，最終到達腫瘤處，并在其中繁殖，其效果與靜脈注射的給藥方式幾乎相同。在給藥2周后，細菌仍然在小鼠的腫瘤處工作，而且小鼠在整個實驗中都沒有因為細菌感染而患病。

以無害的益生菌作為載體，插入“報道基因”，醫生便能通過這些細菌找到患者體內容易被忽略的癌細胞；插入“治療基因”，則可以用這些細菌來殺死癌細胞。不過，由于細菌療法是比病毒療法更新的技術，還處在實驗室研究階段，所以沒有相關的臨床試驗案例。

未來戰士4

免疫療法——啟動我們天生的抗癌引擎

我們的免疫系統在面對癌癥的時候并不是束手就擒的，它們也會反抗，只不過大多數時候都失敗了。有一些幸運的患者發現，自己的腫瘤自然消失了，這其實是自身免疫系統在對抗癌癥的戰役中迎來了遲到的爆發。癌癥的免疫療法就是要讓我們的免疫系統重新加入戰爭，并最終贏得勝利。

免疫系統讓腫瘤不治而愈

免疫療法的概念誕生于19世紀80年代，這都得益于美國紐約紀念斯隆-凱特琳癌癥中心的一位外科醫生——Coley。他發現在抗生素發明以前，癌癥患者在切除腫瘤后并不容易復發，而在抗生素發明以后，切除腫瘤后，患者的癌癥反而變得容易復發了。另外，一些腫瘤自然消失的患者，都幾乎有過急性感染的經歷，有的人患過麻疹，有的人患過流感，還有的人患過瘧疾。把這些綜合起來思考，Coley懷疑，是感染讓患者的免疫系統在對付病毒或者細菌的時候也順便清除掉了癌細胞。因此抗生素雖然讓癌癥患者避免了手術后受到感染，但是也讓其失去了清理癌細胞的機會。

在18世紀，一些外科手術醫生也注意到了感染就像是某種原始的“免疫療法”，可以清除手術所遺漏的癌細胞。因此，他們會故意不做好消毒工作，有的甚至會大膽地將瘧疾或者梅毒病毒注入癌癥患者體內。有時候，這種原始的“免疫療法”真的能夠成功。不過醫療發展到Coley的時代，故意感染患者顯然是不可行的，但仍然有一些意外受到感染的患者，他們的腫瘤會自行消失。Coley告訴紐約醫學院，如果感染能夠清除腫瘤，那么類似的人為操作應該也能夠達到相同的目的。

鏈球菌刺激免疫系統抗癌

鏈球菌是一種能夠引起扁桃體炎等感染性疾病的細菌，但是又不如梅毒或者結核桿菌那樣致命。在1981年5月，Coley給一位自愿的腫瘤患者在腫瘤處直接注射了鏈球菌。這位患者的頸部和扁桃體都長有腫瘤，之前的手術后，腫瘤復發并且生長迅速。Coley為他治療的前兩個月，他幾乎每天都注射鏈球菌，而腫瘤真的萎縮了。到了8月，Coley停止了注射，腫瘤再次開始生長。于是，Coley又給患者注射了一種更為強勁的鏈球菌，這次患者開始高燒，但兩周后，其頸部的腫瘤完全消失了。兩年后，這位患者頸部的腫瘤仍然沒有復發，扁桃體的腫瘤雖然沒有消失，但也沒有繼續長大。

之后，Coley開始用這個方法治療其他患者。其中一位患者的腫瘤遲遲無法消失，直到Coley給他注射了另外一種能引起他發燒的鏈球菌。接著的24小時中，Coley眼睜睜地看著腫瘤一點點地消失了。似乎發燒是讓這個療法發揮作用的核心所在。但有的時候，即使天天注射也無法讓患者發燒，可還有時候，一次注射便讓患者的感染情況一發不可收拾。因此，他制造了一種混合死鏈球菌和黏質沙雷氏菌的注射液，并稱其為Coley毒素。這種藥物會造成患者高燒，但是卻不會引起真正的感染。Coley強調，重要的并不是細菌的種類，而是要保證注射液能夠注射到腫瘤的深處，而且必須引起患者發燒，這樣持續幾周甚至幾個月，腫瘤便能夠萎縮甚至消失。

免疫療法研究仍在繼續

我們在“發燒”的時候，免疫系統的工作效率最高，這個時候身體會制造更多的免疫細胞，而且這些免疫細胞的活動范圍廣、攻擊能力強。越來越多的研究顯示，一個人受到感染并且發燒的次數越多，他患某些種類癌癥的幾率便越小。可以說，發燒是我們天生抵御疾病的引擎。Coley就是靠著刺激身體發燒成功治愈了許多患者，甚至是一些腫瘤已經發生轉移的患者。

但是，Coley也遇到了很多困難，例如，如何才能夠調配出適合每一位患者的細菌注射液，還有如何讓免疫系統保持“亢奮”。1936年，Coley去世后，他的Coley毒素也逐漸被更容易預測效果的放療和化療取代。但是，對于免疫療法的研究并沒有因此而停止。

在免疫療法沉寂了一段時間后，研究者們又開始重新研究如何利用我們天生的防御機制來對抗癌癥。不同于Coley的是，現在隨著對免疫系統的了解的加深，科學家們更清楚地了解到抗原、抗體、免疫細胞在我們身體防御機制中所扮演的角色，因此能夠更加精確地去操控免疫細胞。再結合最先進的生物技術，他們可以通過各種方法讓免疫細胞去攻擊癌細胞，包括給患者注射癌癥抗原、培育更多免疫細胞、改造免疫細胞的基因等等。

“疫苗”是免疫系統的抗癌啟動按鈕

把病毒抗原或者滅活的病毒注入患者體內，患者便會產生抗體，其免疫系統就能夠識別和清除病毒，這就是疫苗的作用。現在，科學家們希望像對付細菌和病毒一樣來對付癌細胞。最簡單的方法是使用抗原疫苗：給患者注入癌細胞特有的蛋白質（即抗原），或者帶有抗原的已死癌細胞，刺激患者的免疫系統自動識別和殺死癌細胞。如果說，免疫系統清除掉身體內的癌細胞是一項復雜的工作，那么疫苗就是啟動按鈕，一旦觸動，免疫細胞便開始奮力殺敵。

讓免疫系統不停工作——DNA疫苗

設想是美好的，但現實是殘酷的。在過去的幾十年里，數百名患者于臨床試驗中接種了治療癌癥的抗原疫苗，動物實驗更是不計其數，但都以失敗告終。總結一下原因，如下：第一，腫瘤會對免疫系統發出一種撤退的信號；第二，大多數患者的免疫系統因為放療已經脆弱不堪；第三，免疫系統要殺死癌細胞必須同時依靠免疫細胞和抗體，但抗原疫苗雖然善于誘導免疫系統產生抗體，可卻不善于刺激免疫系統產生免疫細胞，然而，最終要真正殺死癌細胞卻得靠免疫細胞。在困難重重的環境中，抗原疫苗剛開始還能起到一些作用，但等免疫系統適應了之后，就會停止工作。

現在，英國南開普敦大學的研究者改變了思路，尋找其他辦法來激活免疫系統。他們不再給患者直接注射抗原，而是把負責制造抗原的DNA放入一種載體中，制成DNA疫苗。一旦這種DNA疫苗注射入患者的手臂肌肉中，那里的肌肉細胞便會遵循新的基因指示，開始源源不斷地產生抗原，直到它到達細胞的表面。

以往，直接注射抗原后，抗原會在血管中隨波逐流，或者只是依附于已死的癌細胞上，很難真正刺激免疫系統產生免疫細胞。而現在注射了DNA疫苗，細胞產生的抗原依附于細胞的表面，只有這樣的抗原才能達到刺激免疫系統產生免疫細胞的目的。DNA疫苗的另外一個好處是，由于細胞會持續不斷地產生抗原，所以免疫系統會一直得到刺激，對癌癥的追擊便不會停止。目前，已有幾種DNA疫苗在進行小規模的臨床試驗。

給T細胞找個幫手——樹突狀細胞疫苗

樹突狀細胞是一種特殊的免疫細胞，它能幫助免疫系統辨別癌細胞，還能將癌細胞分解為帶有抗原的小碎片，讓免疫系統中的T細胞更容易找到并且清除這些癌細胞片段。總的來說，樹突狀細胞的工作就是為了方便免疫系統識別和殺死癌細胞，但其數量非常稀少。

研究者先從患者的血液中獲取免疫細胞，然后在實驗室中讓這些免疫細胞暴露于癌細胞或者癌癥抗原中，接著再用一些化學物質讓免疫細胞轉變成樹突狀細胞，并讓樹突狀細胞大量增殖。最后，樹突狀細胞被注射回患者體內，并刺激免疫系統對身體內的癌細胞做出反應，誘導T細胞將癌細胞殺死。這種把免疫細胞植回患者體內的做法叫過繼性免疫療法。

因為樹突狀細胞疫苗是一種自體同源的疫苗（即利用患者自身的免疫細胞制作疫苗），所以每一個患者的疫苗都是“私人定制”，無法批量生產，是疫苗中的奢侈品。美國Dendreon公司研發的Provenge疫苗便屬于治療晚期前列腺癌的樹突狀細胞疫苗，也是FDA首個批準用于治療腫瘤的疫苗。這種疫苗治療一個病人的開支高達9.3萬美元，療法為一個月內注射三次，平均能夠為患者延長4個月的壽命。

訓練癌癥殺手——T細胞疫苗

樹突狀細胞畢竟不能直接殺死癌細胞，因此有研發者直接培育能殺死癌細胞的T細胞。研究者從患者切除下來的腫瘤中獲取T細胞，培育后再注射回患者體內，也屬于“私人定制”類的疫苗。如果再結合放療與去除免疫抑制細胞，T細胞疫苗甚至能治愈晚期黑色素瘤，而在此之前，醫生們面對這種癌癥幾乎都無力回天。美國國家癌癥研究所（NCI）的Steven Rosenberg醫生，在美國國立衛生研究院（NIH）附屬臨床研究中心進行了T細胞疫苗的臨床試驗。結果顯示，在接受治療的93位晚期黑色素瘤患者中，有20人的腫瘤完全消失，而且其中19人在5年后都沒有復發。總共52位患者的腫瘤有了明顯萎縮。

但科學家們并不滿足于現在的結果，他們已經開始著手給患者的T細胞做基因改造，將能夠識別癌癥的基因插入T細胞中，使T細胞更有效地攻擊癌細胞。隨著技術的進步，我們將可能通過基因改造，制造出各種全新的細胞類型，而將免疫療法與遺傳工程相結合是現今最前沿的研究。少數與大學掛鉤的醫療中心已對一些絕癥患者進行了相關的臨床試驗，而部分患者的情況顯示，這可能成為癌癥的真正終結者。

盤點2012癌癥研究十大突破

1殺死癌癥干細胞的藥物

據《細胞》雜志報道，一個癌癥干細胞研究團隊的領導者Mick Bhatia博士發現，甲硫噠嗪（一種抗癌藥物）可以在不損傷正常干細胞的前提下，殺死誘發白血病的癌癥干細胞。這是一項重大的發現，因為癌癥干細胞可以持續分化，進而發展為癌癥，并且它也是導致癌癥復發的一個常見原因。

2破解致死乳腺癌的基因

三陰性乳腺癌是一種特殊類型的乳腺癌，死亡率高，患者的雌激素受體、孕激素受體和人表皮生長因子受體均成陰性，并且尚無針對性的標準治療方案。但Vanderbilt-Ingram癌癥中心的研究人員破解了關于三陰性乳腺癌的基因，發現其患者的許多基因都發生了變化，例如MYC、MCL1和JAK2發生了基因擴增，而PI3K基因卻發生了突變。了解有關于三陰性乳腺癌的基因異常，有利于疾病的診斷，以及研發出更有針對性和個性化的療法。

3提高罕見胰腺癌患者存活率

胰腺癌的死亡率極高，但加拿大國家癌癥研究所一個臨床研究小組發現，一種較為罕見的胰腺癌——壺腹周圍癌，如果治療得當，患者的壽命將會延長。壺腹周圍癌患者在接受了手術切除腫瘤后，繼續進行氟尿嘧啶或者吉西他濱的化療，那么存活率將會明顯提高。

4維生素D或可抑制癌癥生長

加拿大安大略癌癥研究所的John White博士及其研究小組，對一種名叫cMYC（寡核苷酸）的蛋白質進行了研究，至少50%的癌癥患者體內這種蛋白質的含量會升高。研究發現，維生素D可以阻斷cMYC的生成。該項發現對未來研究和了解維生素D在阻斷癌癥生長過程中的作用有重大意義。

5兒童惡性腦癌新療法

隨母細胞瘤是一種兒童后顱惡性膠質瘤。在此之前，我們認為所有的隨母細胞瘤都一樣，采用的也是同一種標準治療方法，但許多患兒因此接受了過度治療。加拿大多倫多病童醫院的Taylor醫生帶領一個國際研究小組發現，隨母細胞瘤有四個分型，情況也有輕有重。如果能夠在治療患兒以前先確認到底是哪一種分型，那么治療將更有針對性，也避免了對于病情較輕的患兒過度使用放療。放療可能帶來長期的副作用，包括損害患兒的大腦結構。

6天然海綿可以預防癌癥導致的肌肉萎縮

肌肉萎縮，也叫作惡病質，是由癌癥引起肌肉或體重減少的一種疾病。癌癥死亡者中，大約30%是死于肌肉萎縮。加拿大麥吉爾大學的研究團隊在蒙特利爾發現，在小鼠實驗中，一種源自于海綿的天然產品可以有效預防肌肉萎縮。該研究首次為肌肉萎縮患者提供了一個潛在的治療方法。

7甲氟奎抗癌大有前景

急性骨髓性白血病是一種血液和骨髓癌癥，如果治療不及時，可能會引發更為嚴重的后果。加拿大麥吉爾大學的Aaron Schimmer博士以及他的同事對多種藥物進行了檢測，希望確定其中是否有藥物可以攻擊急性骨髓性白血病細胞。最終研究發現，甲氟奎，一種常用于治療瘧疾的藥物，可以導致急性骨髓性白血病細胞破裂。

8只化療對霍奇金淋巴瘤更好

加拿大國家癌癥研究所的另一個臨床試驗小組發現，局限期的霍奇金淋巴瘤患者如果只接受化療，比接受化療并接受放療的患者活的時間更長。化療聯合放療一直都是對付癌癥的有利武器，此前，90%的霍奇金淋巴瘤患者都同時接受達卡巴嗪化療和次全淋巴結照射放療，但實際上，這種雙管齊下的療法可能讓患者更快走向死亡。

9罕見癌癥的智能療法

加拿大英屬哥倫比亞大學的Torsten Nielsen博士及其團隊，日前揭示了基因突變與蛋白質相互作用引發癌癥的過程。這種基因變體可以引起一種罕見但是致命的癌癥（滑膜肉瘤）的增生。研究人員發現，通過藥物或者基因抑制劑能夠阻止這些致病蛋白質的生成，從而殺死腫瘤細胞。

篇4

1 運行可靠性在線控制功能

目前，電力系統向高度信息化、自動化的方向發展，電網規模日益擴大，需要管理龐大的電力設備設施數據、用戶數據、規劃數據等。并且，隨著電網互聯技術的發展，導致電力系統地域擴大，規劃選址、經濟運行等諸多因素都與地理信息系統有關，電力GIS的特點在于以地理信息為背景，將圖形和數據庫相結合來描述和管理各種電力設備的參數屬性以及電網內的運行控制信息。

與國外主要面對用戶、更強調終端不同的是，國內將GIS在電力中的應用提高到一個新的高度，從電網的各個環節強調大聯網。目前，國內企業主要在電網規劃、設計、生產、應急救災、搶險救災等應用GIS。電力系統是國民經濟命脈所在，電力系統的安全也關系到國家的安全！徐大力表示：超圖軟件作為亞洲領先的地理信息系統軟件與服務提供商，安全作為第一位要素在我們的產品研發和設計中進行體現，在此基礎之上，梳理適合于中國國情的電力GIS應用。

2 在線控制技術分析

2.1 在線控制技術

在線控制技術是物聯網技術重要的組成部分，它最早這個概念來源于醫學領域，將人體的信息和人的工作、學習等等的信息記錄下來，隨時察看。后來到了一個在線控制人體整個的環境，比如說通過這個技術可以判斷用戶步行、騎車、開車甚至是坐飛機，每個時間點都記錄下來，通過光和溫度的感應知道你是在室內室外一天工作了多長時間，一天的身體的狀態如何，通過云的技術，存儲、統計、分析告知本人。在線控制技術應用最大的特點是傳感器，傳感器用的是微傳感器，質量很輕，我們寫的毫米、微米、納米，納米技術的傳感器發展很快，使在線控制技術應用逐漸展開了，在一個機片上可以多個傳感器，功耗很小，成本低。美國DCC分析2016年市場份額將達到102億美元，需要到2016年納悶傳感器的市場份額從0.1%漲到0.3%，這個漲幅已經非常大了，體量雖然小但是增速是最快的。去年4月份日本千葉大學的教授成功研制出世界上最小的磁力傳感器，可以讀電腦空間的信息，這個方法使原來的感應器尺寸縮小到原來的1%。在線控制技術主要的應用是采集數據以及新的工具，可以幫助電網、設備等相互互聯，自我診斷，自我修復等等。隨著互聯網技術的普及，智能電網的開展，通過在線控制技術將電力設備的狀態的信息，包括電網和設備都記錄下來進行存儲分析。

2.2 感知層綜合測試的平臺

感知層綜合測試的平臺，包括電磁環境、射頻性能，安全性、抗干擾性等等。如圖，溫度傳感器、溫濕度傳感器，線路傳感器。我們還可以擴大到電力工程實施的過程中的管理。物聯網和傳感器在整個的智能電網中是作為智能電網的信息感知末梢，也是智能電網的神經系統，包括了智能電網發電、輸電、配電等等六個環節，實現一體化的融合。先進通信技術是在線控制技術重要的技術的支撐，如圖可以看到底下是感知層，剩下的是感知和應用。這個系統的應用是不同的主干網絡，包括一級、二級和三級的安全網絡，中間是短通信，包括無線通信，包括電子線載波和統一的網管。再往說是應用，和在線控制中間是網絡。利用這個技術實現對電網、設備、人員進行實時的數據獲取、跟蹤和存儲，貫穿了電子系統生產、輸送、消費、管理的全過程。應用微傳感器是電器設備的狀態的監測。包括輸電、變電和智能巡檢，現在做電器設備的跟蹤，比如說三項變壓器的跟蹤，包括巡檢方面的跟蹤。電子系統現場作業，包括我們的開關、斷路器、電流等等，另外電動汽車的感知的技術，在線控制的技術，跟蹤車的運行的情況，我們響應國家的電動汽車的應用，做電池的感知，包括充換電池的感知，包括溫度的感知。

3 應用案例及建議

3.1 案例分析

在國家電網公司信息系統災備中心，對機房里的設備，數據中心的應用對溫度進行的監控。這是對設備的溫度的監控，機房里所有的服務器的溫度的監控，還有機架的光纖的傳感器，可以對機房里的溫度進行的控制，很節省電費。在線控制和智能變電站，對變電站的容易發熱的部分都安裝了溫度傳感器，以前是采用紅外來監控，現在是安裝了實時的，這樣本身自我感覺自己的設備的運行的情況來進行報警。包括泄漏電流的監測等等。在甘肅的白銀地區，有一些高耗能的技術對它進行的跟蹤。園區的感知層，包括系統的主要的功能，時間的關系不詳細介紹了。 兩個應用案例，一個是通過式峰谷差降低電費。安裝前和安裝后通過跟蹤系統以后原來的電費的情況，和現在的電費的情況，現在是可以節省8.6%的電費。另外一個案例是化工的公司，這個系統安裝了12個劑量點，主要是為了有序用電，節省是5.1%。

3.2 具體建議

第一，將傳感器在線控制技術納入物聯網技術的整體的規劃；第二，關于標準，因為是微傳感器，統一組織制定符合在線控制技術在物聯網發展規劃及相關的技術標準，強化標準的執行，各相關企業在應用和建設系統的過程中，系統地應用這項技術；第三，對在線控制技術及產品研發的支持的力度，現在微型的芯片和傳感器，我們國家還非常少，這是非常好的契機，應該進行研究，在微感應器，包括移動芯片上多個傳感器上進行研究，融合信息處理與安全技術等方面進行突破，尤其是隨著寬帶中國來發展是非常好的契機。

4 結論

高壓帶電設備在線監測系統，切合目前所提倡的“狀態檢修”技術研發及應用發展趨勢，是一次具有實用意義的成功嘗試，為今后開展高壓帶電設備的“狀態檢修”提供科學的依據，并對電網的安全運行增加一項重要的砝碼。

參考文獻

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[關鍵詞]科研 教學工作 基礎課

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）20-0077-02

二十一世紀科學技術迅猛發展，對物質世界奧秘的探索至廣至深，各不同學科深入交叉滲透，取得了驚人的成果。化學作為自然科學的一門，涉及的領域非常廣泛，同時也與我們每個人的工作和生活聯系密切。化學的研究范圍也逐漸擴大到了眾多的交叉及邊緣學科，例如材料化學、生物化學、能源化學、環境化學等。化學已深入社會、科學和技術的各個領域，并成為高科技發展的強大支柱，其研究測試手段快速更新，這些理論與應用的迅猛發展，要求化學教育工作者必須跟蹤科技前沿，提高自身的業務素質，不斷更新知識，在教學改革中，體現出科技的發展對化學教育改革的促進，使之對提高學生的科學素養，培養基礎扎實，知識面寬，具有開拓創新能力的人才更為有效。普通化學課程是高等工科教育中必不可少的基礎課程，也可能成為所有非化工類專業本科生所接受的最后的和最高的化學教育，它將在很大程度上影響到當代和今后中國的工程技術骨干所具有的基本化學素養。[1]

一、科研工作對教學內容的補充與提高

化學是一門實踐性極強的學科，隨著科學技術的發展，其理論、概念、內容、方法等也在不斷地更新。例如：現有的航天技術已經把100多顆空間探測器送到月球或其它行星，在失重的條件下進行了晶體生長試驗，如InSb單晶的快速生長，并未經過擴散而進行，與傳統的單晶生長過程，成核擴散機理有所不同。再如，金剛石、石墨的同素異形體C60具有獨特的籠形結構，但它不遵循化學變化規律。對于這些新的化學發現，需要歸納總結，得出新的概念和理論以解決新的問題。因此普通化學課程不僅要比較系統全面地向學生講授化學的基本原理和基本知識，使學生能夠運用化學的理論、觀點和方法審視公眾關注的環境污染，能源危機以及新型工程材料等社會熱點問題。[2]同時還應向學生介紹由化學所提供的新技術、新方法、新工藝、新材料在不同專業領域中的重要作用，以加深學生對化學的總體了解，提高學生把化學規律、知識、技術、方法應用到本專業工作中的能力和素養。科研可以促進教學，從事科學研究能使教師站在學術最前沿，及時地擴充教學內容，把最新的科學知識和信息傳遞給學生，從而使課程體系和教材體系結構得以優化，使之更為科學、合理。[3]教師可以將自己的科研成果與教學內容相結合，形成自己的特色。[4]作為化學教師，要經常查閱資料，跟蹤科技的發展，了解科技新動態，使自己視野更開闊、思維更活躍。同時本身要從事科研工作，從自己的實際工作中發現新現象，找出新問題，提出解決問題的方法。通過科研工作掌握化學科學在新時代的新特點。本人多年來一直從事科研工作，在國家自然科學基金資助項目“磁性納米超強酸（堿）的研究”中，一方面對酸堿的概念有更全面深入的理解；另一方面在實驗中遇到的問題，如用溶膠-凝膠法制備磁性納米超強酸時，洗滌、過濾、分離、焙燒等所出現的問題的處理及解決方法。在教學的過程中，對于酸堿的定義介紹較之以前更寬泛。納米材料是20世紀80年代提出的，因為納米材料其異乎尋常的特性引起了材料界的廣泛關注。本人一直從事納米稀土氧化物、鐵氧體、粉體的合成，磁性納米超強酸（堿）、納米脫氧、脫硫催化劑的制備，從科研工作中掌握了最新的科研發展動態、納米材料的發展趨勢及存在的問題，充分認識納米材料所帶來的不僅是經濟和科技上的革命，它也將完全代替微米時代的文明，把一種全新的納米文明呈現在人類的面前，產生于微米時代的信息技術使世界的距離縮小了，而納米時代的納米技術則不僅體現了人類對自然界的利用，更體現了人與自然的和諧相處。帶著科研工作的體會和理解，講解“材料化學”課程，尤其是納米材料一章時，不是簡單的照本宣科，枯燥無味地講解，而是有的放矢地提出問題、探討問題，與學生互動、討論，大大地激發了學生的學習興趣和主動性，好多同學下課還意猶未盡與教師進一步探討，幾個同學決定在畢業設計中就做納米材料方面的研究。材料化學課程受到了學生的好評，獲得了很好的教學效果。

二、科研工作對教學方法的改進和提高

教學有了科研做依托，就能提高自身的檔次。首先，科研能夠為教學內容提供豐富的知識源泉。教師具有雄厚的知識基礎，才能教好學生，而科研的積累則能提供這種必需的知識基礎；其次，科研還能讓教師及時了解到知識發展和創新的動態，[5]使教師更深刻地理解教學內容，懂得科研的過程和思維的方法，能深入淺出地教學。把與教學內容相關的自己研究的課題帶進課堂，講述自己科研過程中的思路和體會，或者向學生介紹科技的前沿信息，從而激發學生的科研興趣和科研意識；而有針對性地提出問題要求學生通過查閱資料、獨立思考、調研、討論等方式解決問題，可以很好地培養學生的科研能力和創新能力。教學內容的前沿性和教學方法的互動性，能夠培養學生更高的興趣和參與率。

單調的灌輸式教學方式很難做到因材施教，因而容易忽視學生的特點和個性，更難激發學生的學習熱情和求知欲望，因此在很大程度上制約和阻礙了學生創造性思維的培養。教師在教學過程中要有意識地引導學生主動學習，培養學生主動思考、參與、實踐的意識，使學生的學習模式由被動性向探索性、研究性、自主性轉變，在教學中培養學生的創新意識和創新能力。為了讓學生從被動的課堂灌輸到主動探索學習，在教學方法上，教師要經常采用討論的方法促進同學之間、師生之間的交流，從而激發學生的學習興趣和研究熱情，培養他們主動參與教學過程的意識，形成互動式的教學模式，這樣不僅可以提高學生獨立思考的能力和善于探索的意識，更能激發出學生的創新性思維。[6]正如哈佛大學Sandel教授所說：“學習的本質，不在于記住哪些知識，而在于它觸發了你的思考。[7]”教師除了要傳授給學生專業知識和技能之外，還要讓學生具有寬廣的視野，掌握更為廣博的知識基礎。廣博而精深的知識結構是創新型人才必備的基本素質，同時也是從事創新型研究的基礎條件。

三、科研與教學結合對學生創新能力的培養

科研、教學融為一體能夠最快地把教師的科研成果帶入教育，帶入整個人才培養的活動中。提高本科教學質量，必須以科研為支撐，構建科研促進教學的一體化機制，尤其是當今工科大學生，很欠缺實際操作能力，只有豐富的抽象理論知識，很難將這些知識運用到將來的工作實踐中。為了使學生創新能力不足的現狀得以改變，教學過程模式的創新就顯得尤為重要，科學研究和教學的結合，能夠將科學研究的成果充實到教學過程中，引導學生培養基于發現的學習模式，讓學生在問題中探索、在研究中學習、在學習中解惑、在解惑中提高，讓學生真正體會到知識來源于自然、來源于社會和人類的活動，使學生融入真正的求知過程中，掌握獲取更多知識的途徑，善于探索、調查、發現，以不斷提高學生的創新能力和創新素質。培養學生在學校學習時期的創新能力是大學教育的基本任務。尊重人才成長規律、尊重教學規律、尊重科研規律是科研和教學相互融合的重要準則；合適的案例和課程、精心的設計和合理的開發是實現科研與教學融合、提高學生創新能力的重要手段。在科研實踐中教學可以提高大學生理論聯系實際、學以致用的能力，促使學生在實踐中發現問題、思考問題，從而為國家、為社會培養出一批批有用的高素質人才。課程教學與科研項目的有機結合，大大促進學生創新能力的提高，同時也是培養創新型人才的重要途徑，而科學的態度和有效的方法則是科研與教學融合成功的保證。

科研工作拓寬了教師的視野和知識面，豐富了課堂的教學內容，不僅是知識的傳授，更重要的是給學生一種正確的思維方式，提高了學生科研與創新的意識。因此說教師在特定的研究領域保持旺盛的創造力和處于學科的領先水平，可以很好地推動教育的發展。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 宋海農，王雙飛，黃顯南.高校本科教育中教學與科研的關系[J].高校論壇，2004， （1）.

[2] 生云龍.高校實現“教學與科研統一”理念的制度選擇[J].清華大學教育研究，2005， 26（4）.

[3] 徐穎.國外研究性大學教學與科研互動經驗及借鑒[J].技術經濟與管理研究，2011， （6）.

[4] 陳玉琨.教學與科研相統一的原則――歷史與現狀的比較研究[J].高等師范教育研究，2003， 15（2）.

[5] 吳洪富.紐曼論大學教學與科研關系[J].現代大學教育，2010， （6）.

篇6

關鍵詞：情感態度價值觀 切入模式

一、在教學導入時，激發學生的學習興趣，以科學家為榜樣，落實學生的情感態度價值觀。

教學中從物理學的研究對象入手，圖文并茂地說明物理的發展促進了科學技術和社會的進步，并向學生展望了物理學的未來。從人造地球衛星的發射到神舟飛船的發展歷史，微電子技術的發展、微電子技術在計算機的應用觸發了第三次產業革命，電子計算機的迅猛發展使世界進入了信息時代和知識經濟時代；介紹了納米技術的應用和制成的各種納米材料特有的性質。從情感方面進行投入，發揮榜樣的力量，引導學生向榜樣學習，是一種良好的教育手段，榜樣是把一切美好的東西具體生動的體現出來了，學生能夠看得見，易于體會和接受。老師可以通過描述成功的科學家遇到困難時，如何思考，如何探索從而達到目的，描繪物理學家探索科學的歡樂與痛苦，成功與失敗，從而使學生精神受到感染、情操得到陶冶、意志得到磨煉、鑒賞力得到提高，能正確理解人和自然的關系，正確理解人于社會的關系，并產生熱烈的感情，形成了對美善、丑惡的辨別，使他們的心智得到和諧發展。教學的導入時用法拉第幾十年的努力發現電磁感應現象，培養學生戰勝困難的勇氣和毅力；用瓦特從一個鍋爐工變成蒸汽機的發明家，喚起后進生的崛起，讓學生保持對自然界的好奇，初步領略自然現象中的美妙與和諧，切入對大自然有親近、熱愛、和諧相處的情感。課堂引入常用科學家的故事，社會的熱點，人們的關注點導入新課，有利于學生在解決問題的過程中，有克服困的決心和信心，體驗戰勝困難、解決物理問題的時的喜悅，樹立將科學服務于人類的意識，樹立有理想、有抱負、熱愛祖國振興中華的使命感和責任感。

二、在課堂教學中注重體驗策略，落實情感態度與價值觀

情感、態度、價值觀屬于隱性知識，往往隱含于社會、生活實際、教材中，無法形成像書本一樣的格式化知識，不易傳授、說教，只能通過實踐活動或具體案例分析在感受中體會。培養學生的情感態度與價值觀，不能像傳授知識一樣直接“教”給學生，而是要創設機會，通過參與活動，日積月累，讓學生感受、體驗與內化，在日常物理教學過程中，把這一目標滲透到每一項活動中是最基本的方法。在教學中設置情境是通過為學生提供一個相對完整，真實的情境，還原知識產生的背景，恢復起原來的生動性和豐富性，使個體更真實地融入到情境中去，“身臨其境”親“身”體驗其過程，并以此為基礎，使個體產生學習的需要和興趣，進行自主學習，從而達到主動建構知識，產生感悟，生成意義的目的。

三、在課堂教學的評價中，落實情感態度與價值觀

在課堂教學中，師生之間的情感是教學活動中最為敏感的一對關系，它是需要用真情去維系的一種人際關系，也是滲透情感態度價值觀的一個重要方面。“你的冷眼里有愛迪生，你的譏諷中有瓦特，你的棍棒下有法拉第。”這是對情感評價的最好詮釋。教師用真摯、強烈的情感去點燃學生激情的火焰，曉之以理、動之以情評價學生，用情感的力量培養學生的愛心，主動走進學生的內心世界，抓住學生的閃光點，及時鼓勵和表揚，客觀公正的評價和對待每一位學生，以強烈的愛心和無私奉獻的精神對每個學生負責。課堂上善于用激勵上進的話語對學生進行情感投入，能使學生樹立學習的勇氣，端正學習態度，把握人生的正確方向。因為“情感、態度、價值觀”的評價指向的是學生科學精神的培養，“科學精神”的教育是我們核心任務。

四、在課堂教學中聯系生活實際，落實情感態度與價值觀

物理課上如果教師一味的講理論知識，會使學生感到茫然，就會失去學習物理的興趣，也不知道怎樣學習物理，學習物理有什么用，甚至覺得學習物理就象讀天書。在課堂上，教師要理論聯系實際，要引導學生在生活中用物理知識解決問題，并引導學生用物理知識解釋生活現象。在講解《串并聯電路》時，可以讓學生思考樓梯間的電路圖，看怎樣設計才能實現在樓上打開電燈既能在樓上關燈也能在樓下關燈，并且鼓勵學生自己到實驗室設計組裝，這樣把物理知識跟身邊的物理現象聯系起來，培養學生的學習興趣和動手能力。從而聯想到解決問題方法中也有串聯并聯，加深學生對問題的理解。

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在機械設備及各種零部件實際加工生產過程中，工業設計與機械設計制造技術水平直接影響著產品質量與性能的好壞。若設計水平低，則產品質量就差，在實際應用中就可能給工業生產引發事故，進而給作業人員的生命財產安全構成威脅。相反，若設計水平高，則產品性能就好，在實際應用中事故發生概率就小。因而對這兩種技術在實踐中的運用進行分析有利于技術水平提高。

工業設計概述

工業設計，是工學、美學等多種學科技術相互融合下的一種產物，其在實際中的運用是一種創造性的活動，是人們為達到某種特定目的而采取的一種措施。較之發達國家工業設計，由于我國工業發展緩慢，工業設計起步較晚，因而工業設計水平與國際水平之間有著較大一段距離[1]。但自改革開放以后，我國工業領域人士逐漸意識到工業設計的重要性，開始積極改進企業工業設計技術來提升工業設計與機械設計制造技術水平。同時，許多高校開始開設工業設計、機械設計課程，加大對此類人才的培養力度，這極大地推進了我國工業設計與機械設計制造技術向著現代化轉變。

工業設計具有實踐性、應用性強，學科綜合性高，時代特征突出等幾個基本特點。工業設計囊括了機械學、美學、物理學、經濟學等多種學科知識，主要應用于實踐生產中的產品設計和設計制造過程中出現問題的解決，以提高生產能力，提高人們生活質量，并隨著時代的發展和人們需求的轉變來對產品進行設計，確保產品符合當前人們需求。

機械設計制造技術概述

機械設計制造技術包括產品研發設計、加工制造、銷售、維修維護等多方面，它作為機械工程中的重要組成部分之一，對機械性能有著直接深遠的影響[2]。伴隨互聯網、信息技術的不斷成熟與科技的不斷進步，機械設計制造技術取得了飛躍性發展，不僅融合了現代虛擬仿真技術、計算機技術、數字化處理技術、網絡技術、納米技術、自動化智能技術等多種先進技術，而且隨著時代的發展得到了不斷的改進與完善。為響應國家提倡的節能環保生產理念，一些先進節能技術與方法被應用在機械設計制造技術當中，又進一步提高了制造技術水平[3]。相比于以往，目前我國機械設計制造技術已經達到較高水平，但大多是建立在對國外先進技術的借鑒與引進上，因而我國機械設計制造技術還需進一步加強，努力研發出專屬于自己的機械設計制造技術。

工業設計與機械設計制造技術的實踐運用

在實際生產中，工業設計與機械設計制造技術往往是相互影響、相互制約的，因而將兩者進行有效融合與貫通，進行綜合運用，既能夠促進兩者各自技術水平的不斷提高，又能夠達到一個相互彌補的應用效果。

以某工廠為例，對工業設計與機械設計制造技術在實踐中的運用進行分析。以往該工廠對于工業設計與機械設計制造技術的運用都是獨立分開來進行的，兩者之間缺乏有效的溝通與交流，使得生產過程中經常出現各種問題，生產效率低下，產品質量不合格率較高。后隨著工廠對工業設計與機械設計制造技術認識的逐漸提高，其開始嘗試將兩種技術進行綜合運用。與此同時，要求相關負責人與技術操作人員進行不斷學習，了解與掌握與工業設計和機械設計制造技術相關的最新理論知識，在綜合運用過程中加強溝通與交流，并要求技術水平高的人員運用自身所學知識對工業設計與機械設計制造技術各環節進行規范性指導，包括工業設計正確思路，產品結構、外觀設計等。通過員工的不斷學習與兩種技術的有效融合，該工廠產品在質量與性能上均有了明顯的改善與提升，不僅產品工業設計符合機械設計制造技術要求，而且產品操作可行性增強，相比以往更能夠滿足人們對產品的不同需求。這一案例充分說明了工業設計與機械設計制造技術綜合運用以及提高相關人員理論知識與操作技能的重要性。

總結

總之，隨著工業化發展步伐的不斷加快，人們對于工業產品與設計技術要求會變得越來越高，所以工業設計與機械設計制造技術在實踐運用的同時，也需要進行不斷的改進與創新，以適應和滿足工業領域發展需要，推動我國工業化水平進一步提高。

參考：

[1]王思碩.工業設計及機械設計制造技術的運用探析[J].品牌，2015，04：185.

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關鍵詞：VOCs； 沸石濃縮轉輪； 催化燃燒； 溶劑回收； 生物降解

中圖分類號：X51文獻標識碼：A文章編號：16749944（2016）18010203

1引言

“十二五”時期，我國工業化和城市化仍在快速發展，資源能源消耗持續增長，大氣環境面臨前所未有的壓力，環境形勢十分嚴峻。汽車涂裝行業有機廢氣排放具有工序多、成分復雜、大風量濃度低、漆霧多等特點，給廢氣處理工程帶來了挑戰。

2有機廢氣處理技術簡介

VOCs處理技術大體可分為回收和消除技術兩大類。回收技術主要包括吸附法、吸收法、冷凝法和膜分離法等物理方法，消除技術主要包括燃燒法、生物法、低溫等離子體法和催化氧化法等生物、化學方法[2]。根據VOCs處理技術應用狀況的分析可知，工業VOCs氣體特性對處理技術選擇有重要影響。其中，VOCs濃度可作為技術初步篩選的一個重要影響因素。根據研究調查統計結果，對于高濃度（TVOC>10000 mg/m3）有回收價值氣體，可考慮采用冷凝技術進行處理（VOCs 的沸點越高越適宜），對于TVOC濃度2000～10000 mg/m3的有回收價值氣體，可考慮采用吸附技術處理。對于高濃度氣體，當流量不大且溫度不高時還可以考慮采用膜分離技術進行回收處理。對于TVOC 濃度大于2000 mg/m3并沒有回收價值的氣體，可以采用催化燃燒、熱力燃燒等技術進行處理[3]。VOCs成分復雜，濃度、流量等因素不同，每種VOCs處理技術都有其自身的優勢和使用限制，如何選擇合適的技術是VOCs處理工作者必須面對的問題[4]。

3汽車涂裝VOCs廢氣的主要成分、特點及技術方案比選傳統溶劑型的汽車涂裝過程中，產生的VOCs主要有甲苯、二甲苯、芳香烴、酯、醇、醚、酮等，主要來源是噴漆、流平和烘干等過程，其中約 15% 的VOCs在噴漆和流平過程中揮發，約 85% 的VOCs在烘干過程中揮發。

烘干室廢氣的VOCs濃度高、排氣量相對較小，且烘干室需要大量熱源，所以烘干室產生的有機廢氣一般采用直接燃燒法進行處理，燃燒溫度為 800～850 ℃，以天然氣作為輔助燃料，二甲苯、甲苯等有機物凈化效率大于 90% 。經檢測，燃燒處理后的烘干有機廢氣二甲苯濃度在1.5 mg/m3左右，苯的濃度在0.3 mg/m3左右，甲苯未檢出，非甲烷總烴的濃度在1.85～2.32 mg/m3之間。

與烘干室不同，噴漆室VOCs的濃度低、風量大，且廢氣中夾雜著大量漆霧，處理噴漆室的有機廢氣較為復雜，通常要用幾種方式的組合才能達成目標。現介紹幾種汽車噴漆行業常用的處理方式。

3.1預處理+沸石濃縮轉輪吸附/脫附+催化燃燒

噴漆房排放出來有機廢空氣先后經過預處理，濾去廢空氣中粉塵及漆霧小液滴。

沸石濃縮轉輪由若干塊單元拼合而成，單元塊的加工，先由基材卷制后燒制成陶瓷基體，再將基體放入沸石的合成混合物中，控制溶液的濃度和放置時間，基體表面上就會形成一定厚度的疏水性分子篩膜，分子篩膜是吸附有機廢氣的關鍵部分。

陶瓷基體上的沸石分子篩膜，具有均勻微小的孔道和較大的比表面積和吸附容量，同時具有良好的疏水性和再生能力。當有機廢氣從陶瓷孔穿過時，在濃度梯度的作用下，有機氣體分子附著在沸石分子篩膜表面并逐漸向內部擴散，與膜內孔壁充分接觸，在分子間的范德華力和靜電吸引力作用下，膜內有機氣體分子達到一定數量，內外濃度及蒸汽壓力開始保持一定的平衡，即達到吸附飽和。當有機氣體吸附飽和后，用熱空氣對陶瓷孔進行吹掃，高溫破壞了有機氣體分子與沸石分子之間范德華力和靜電吸引力，有機氣體分子從沸石分子篩膜內微孔道內釋放出來，被熱空氣帶走，從而完成脫附。

旋轉的濃縮轉輪，使以上的吸附、飽和、脫附過程得以連續循環地進行，在實際應用上實現了連續從有機廢氣中分離出有機氣體，達到凈化空氣的目的。

其工作過程如圖1所示，轉輪以一定的速度勻速順時針轉動，有機廢氣穿過吸附區，去除了有機氣體的潔凈空氣直接排放到大氣；轉輪旋轉到脫附區時，熱空氣將吸附在轉輪內的濃縮有機氣體帶走，送到焚燒爐進行焚燒，之后經換熱器換熱后排放到大氣；當轉輪旋轉到冷卻區時，被有機廢氣的小量分支冷卻，轉輪冷卻后繼續進行吸附；冷卻完轉輪的廢氣送去換熱器進行加熱，加熱后送到脫附區用來進行脫附。如此過程，周而復始。

蓄熱式熱力焚燒系統主要由燃燒機組、爐膛、蓄熱室（兩室或三室）、流向轉換閥門和控制系統等組成。蓄熱室內的蓄熱陶瓷有很強的蓄熱能力，先將流經的高溫煙氣中大部分熱量儲存在里面，再把熱量傳遞給流經的有機廢氣，廢氣可以被加熱到接近裂解的溫度，燃燒機組只需要很少的燃料就可以維持系統的運行。在轉換閥門的控制下，煙氣和廢氣交替經過每個蓄熱室，實現蓄熱、放熱的循環過程。其突出特點是燃料消耗少，處理溫度高，排煙溫度低。

近年來，國內“沸石濃縮轉輪吸附+催化燃燒”工藝發展迅速，目前許多知名汽車企業有選用此套工藝處理VOCs廢氣，如：一汽解放、一汽大眾、天津華泰、重慶力帆、長安福特、長安汽車、長城汽車等，都采用此工藝。

3.2預處理+活性炭吸附+催化燃燒

噴漆房排放出來有機廢空氣先后經過二級或三級預處理，濾去廢空氣中粉塵及漆霧小液滴。

本法是應用新型活性炭吸附濃縮低濃度的有機廢氣，吸附接近飽和后引入熱空氣加熱活性炭，使有機廢氣脫附出來進入催化燃燒床進行燃燒凈化處理，熱氣體在系統中循環使用或增設二級換熱器進行熱能回收。該法將低濃度的有機廢氣通過活性炭將其濃縮成高濃度的有機廢氣再通過催化燃燒徹底凈化。該法結合了吸附法和催化燃燒法的優點，克服了單獨使用的缺點，解決了治理低濃度、大風量有機廢氣的難題，是目前國內治理有機廢氣的成熟、實用方法之一。其大致的工藝流程如圖2。

此工藝目前已較為成熟且有廣泛推廣，已用于電子、化工、制藥、鞋業和涂裝等各行各業的有機廢氣治理。相關噴漆行業的應用案例有比亞迪、太平貨柜、新華昌、中集等大型企業均有采用此法處理有機廢氣。

3.3預處理+活性炭吸附/脫附+溶劑回收

噴漆房排放出來有機廢空氣先后經過過濾器預處理，濾去廢空氣中粉塵及漆霧小液滴，再由經過漆霧分離器里的水洗后由高壓離心風機抽送進入裝有活性炭的吸附槽內。有機廢氣在通過活性炭層時，被活性炭吸附在孔隙中，空氣則透過炭層。達到排放要求的尾氣由吸附槽頂部排放口排至大氣。吸附槽吸附一定時間，當吸附槽頂部即將穿透時，通入蒸汽加熱氣體溶劑，使活性炭得到再生。從活性炭表面脫附下來的有機溶劑和水蒸汽進入冷凝器冷凝成液體后，混合液體進入油水分離槽自動分離，分離出來的溶劑液進入儲槽，廢水直接排到廢水處理場。

此法目前普遍用于集裝箱及廂式貨運車噴漆廢氣處理，如中集、新華昌、太平貨柜等大型企業有采用此法，每年可能回收再利用廢氣中90%左右的有機物，可產生巨大的環境和經濟效益。

3.4生物降解處理法

生物降解處理有機廢氣的原理主要是利用微生物的代謝活動將VOCs氣體轉化為CO2、H2O以及細胞組成物的過程，處理工藝主要包括生物過濾池、生物洗滌器、生物滴濾塔以及膜生物反應器[5]。生物降解技術最早出現在美國的研究報道中，至20世紀70年代逐漸在西方各國興起，而我國相關研究起步較晚。據統計，歐洲21世紀初已有7500多套生物降解處理VOCs裝置投入運行[6]。

由于生物降解處理技術在常溫、常壓下進行，操作條件要求低，能耗、投資和操作費用相對較少，而且無二次污染，因此，該技術在各種環保凈化方法中具有較廣泛的應用前景。對于VOCs濃度低、風量大的廢氣，生物法具有設備簡單、成本低廉、效果好、操作簡便等優點被廣泛關注[7]。但生物降解技術也存在一定的局限性，其生物降解速率有限，廢氣中有機物需能溶于水，對具有生物毒性的物質處理效果較差。汽車涂裝的VOCs氣體的主要成分是苯系污染物，屬難溶或不溶于水的，也可稱之為疏水性VOCs。

針對疏水性的VOCs氣體，國內外開展了廣泛的研究，科學家們大量的實驗數據也表明，添加表面活性劑是提高處理效率的方法之一。研究表明：甲苯在表面活性劑濃度小于臨界膠束濃度的溶液中增溶明顯[8]。王寶慶在用生物過濾法凈化乙苯過程中添加的表面活性劑為0.3 mol/L的十六酸鉀，可使凈化效率提高25.86%[9]。添加表面活性劑促進疏水性有機物增溶和降解，將給工業推廣生物降解處理疏水性有機廢氣帶來極大的機遇和發展空間。

4結論

四種有機廢氣處理的工藝各有優勢和適用范圍（表1）。目前轎車大部分已采用水性漆，水性漆中有機揮發物的成分比傳統的油性漆已大大降低，廢氣中VOCs的濃度低，“沸石濃縮轉輪吸附+催化燃燒”是近年來國外引進的新技術，主要用于處理廢氣量大、濃度較低的有機廢氣，因此目前普遍應用于轎車類的噴漆廢氣處理，不過其一次性投入成本較高；“活性炭吸附/脫附+催化燃燒”工藝較為成熟，目前在國內使用較為廣泛，但其較為適用于處理濃度中、高的有機廢氣，且活性炭和天然氣消耗量大，汽車涂裝行業的廢氣特點是風量大、濃度較為偏低，若使用“活性炭吸附+催化燃燒”工藝需要耗費大量的電力及天然氣，一方面設備的占地面積大，另一方面運行成本高；“活性炭吸附/脫附+溶劑回收”最大的優點在于環境效益和經濟效益明顯，此法能吸附濃縮廢氣中90%以上的有機物成分，并將其脫附、冷凝后回收成有機溶劑，回收后的有機溶劑能二次利用，且不用添加天然氣等能源去焚燒。其較適用于噴漆量較大、廢氣濃度較高的工藝，在集裝箱噴漆、貨車車廂噴漆等廢氣處理運用較為廣泛，且實例證實，此法可取得較大的經濟效益和環保效益；客車生產工藝有別于小轎車和廂式貨車等，因客車屬于定制化產品，顏色、圖案都不一樣，大多采用間歇式生產，難以實現流水化連續作業，因此相比轎車和廂式貨車等連續性流水線作業的產品，客車噴漆廢氣的廢氣量更大、濃度更低，噴漆室在100%工況下，實測的VOCs濃度也都在40 mg/m3以下，若采用以上三種廢氣處理工藝，投資成本和運行費用都極高，占地面積也極大，且處理效率也有限，生物降解處理法或將是此類噴漆廢氣的一個良好備選方案。

參考文獻：

[1]許淑娟，和軍強.汽車涂裝噴漆室VOCs處理淺談[J].清潔生產， 2015，11（18）：58～60.

[2]方云，楊澄宇，陳明清，等.納米技術與納米材料（1）――納米技術與納米材料簡介[J].日用化學工業， 2003，33（1）：55～59.

[3]席勁瑛，武俊良，胡洪營，等. 工業VOCs氣體處理技術應用狀況調查分析[J]. 中國環境科學， 2012，32（11）：1955～1960.

[4]李長英，陳明功，盛楠，等. 揮發性有機物處理技術的特點與發展[J]. 化工進展， 2016，35（3）：917～924.

[5]李聰，劉有智，焦緯洲. 有機廢氣新型處理技術研究進展[J]. 現代化工， 2014， 34（2）： 24～28.

[6]Van Groenestijin J W， Kraakman N J R. Recent developments in biologicl waste gas purification in Europe[J]. Chemical Engineering Journal， 2005， 113（2）：85～91.

[7]劉佳，楊竹慧，李堅. 生物表面活性劑在疏水性VOCs生物講解中的應用潛力[J]. 中國科技論文在線， 2014， 9（3）：355～359.

[8]Chan W C， You H Z. Nonionic surfactant Brij35 effects on toluene biodegradation in a composite bead biofilter[J]. Afr J Biotechnol， 2009， 8（20）： 5406～5414.

[9]王寶慶. 生物過濾法凈化含苯系物廢氣的研究[D]. 西安： 西安建筑科技大學， 2004.

[10]許文紅，王家亮，徐世海，等.汽車涂裝中幾個常易忽視的問題[J].客車技術與研究，2000（2）.

[11]林鳴玉.我國汽車涂裝的現狀與未來[J]. 汽車工藝與材料，1995（3）.

[12]高成勇.我的汽車涂裝事業--成才經驗談[J]. 現代涂料與涂裝，2016（6）.

[13]馬瀟.汽車涂裝技術應用探討[J]. 山東工業技術，2015（6）.

篇9

高職物理 教材建設 應用性 前沿性 專業性

教材建設工作是整個高職高專教育教學工作中的重要組成部分，也是課程建設和改革的重要環節。近年來，高職教材的編寫倍受關注。普通物理作為高職院校各專業的一門必修的基礎課程，近幾年也陸續出版了一部分將普通物理內容重新整合后的高職物理教材，但總體看來，這些教材的體系相差不多，與專業結合不緊密，不能充分體現高職特色，滯后于當前的教學改革。因此，高職物理教材建設必須提高針對性，必須打破原有的教材體系，在編寫過程中要充分體現高職教育的以應用為目的這一特色。筆者在多年的高職物理教學實踐中，一直努力探尋教材建設的途徑與方法，認為當前高職物理教材建設應著力解決以下幾方面的問題。

一、物理教材體系的構建要突出應用性

1.現狀分析

目前，各高職院校中普通物理課程的開設情況令人擔憂，課時被大量壓縮，有些院校是在專業課程安排完畢以后將剩余時間留給物理課，使得物理課程學時得不到保證，個別院校甚至已將普通物理課程砍掉，將課時讓給專業課。導致這一現象發生的原因有兩方面：一方面，是近年來全國范圍內都出現了應屆高中畢業生人數逐年大幅度減少的現象，而每年本科院校的招生規模沒有減少，有的院校甚至還在不斷擴大，這就導致了高職院校生源緊張，生源的素質也在不斷降低。由于生源文化基礎較差，而普通物理教材的內容偏難，教材中大部分的內容要運用到高等數學的知識，不適應高職學生的現狀，使普通物理課程的教學陷入了困境，學生根本聽不懂課，因此就出現了普通物理課時被大量壓縮或砍掉的現象。另一方面，是大多數高職院校為了突出職業教育的特色、強化對學生專業技能的培養，為了給專業課讓出更多的課時，就對基礎課進行了大幅度的刪減。因此，如何在精簡學時的情況下，加強對普通物理課程的教材建設，將普通物理課程精選、整合，構建出適應高職學生實際的高職物理教材，就成了解決問題的關鍵。

2.建設思路

教材是教師和學生進行雙邊教學活動的材料和主要媒體。教材的主要作用：一方面，應最大限度地滿足教師的專業創造與教學創新，引導教師利用教材對教學的全過程進行構建與創造；另一方面，又要有利于啟迪學生的智慧，便于學生閱讀與自學。物理學是一門應用性較強的實驗科學。高職物理教材體系的構建，應緊扣物理學科的特點，充分發揮物理學獨特的實驗教學環境和條件的優勢，將學科知識與典型實驗、專業案例緊密結合，突出對高職學生實驗能力、思維能力和創新能力的培養。

由于高職物理教材要面對差異很大的專業和程度不同的學生，為此，高職物理教材的建設，要打破原有的學科知識體系，按照高職人才培養目標中的要求，以“必需夠用”為度，將學科知識要點進行梳理、整合，構建“公共基礎+專業應用”兩個知識模塊。公共基礎模塊部分的教學內容應是高職學生所必須具備的科學素養，同時也是學生學習專業知識所必須具備的知識；專業應用模塊部分的教學內容主要是針對知識點所涉及的相關專業，通過實驗操作、項目實訓、典型案例、情境模擬等教學形式，將學科教學內容與專業教學內容有機結合，從而增強知識的實用性、趣味性與目的性，激發學生學習物理的興趣，培養學生開拓創新的思維品質，促進學生創新意識和實踐能力的不斷提高，為學生將來學習專業知識打下良好的基礎。同時，在教材建設過程中，一要盡量降低教材難度，降低教材中的數學要求，直接給出定理或定律內容，減少理論推導，突出教學重點，增強教材的適用面；二要盡可能增強教材的彈性，豐富、充實教材內容，使教材既能適應學時變動，又能因材施教，還能使高職物理教材內容更有利于學生閱讀和自學。

二、物理教材內容的編寫要凸顯前沿性

1.現狀分析

由于普通物理知識體系的特點，傳統教材一直以經典物理為主，偏重于理論性的知識較多，內容過于陳舊，與現代前沿科學聯系不多，使得物理學與現代科學發展不同步。

2.建設思路

高職物理教材建設應將20世紀后的前沿科學成就納入課程體系，融入教學之中。一方面，要加大現代物理知識在教學中的含量；另一方面，要將現代科技發展的尖端技術充分展現給學生，使學生在感受現代科技帶來的巨大震撼的同時，進一步感受到科學的無窮魅力，從而更加熱愛科學、努力學習。例如，在教材中可以加入超導材料、納米技術、等離子體、黑洞、混沌、激光、全息、傳感器、空間技術等現代知識。在此要強調的是，現代科技與物理學是密切相關的，強調現代并不意謂忽略傳統內容，而是要對傳統的學科內容進行精選和整合，以現代技術的物理基礎為結合點，處理好應用性與現代化的關系，使二者做到有機結合、相輔相成，從而突出高職教學的特色。

三、物理教材素材的選取要體現專業性

1.現狀分析

目前使用的高職物理教材中，普遍存在的問題是：教材素材過于老化，缺乏時代感，與專業崗位需求相適應的內容少，不能吸引學生；教材素材的選取數量不足，涉及面也不夠廣泛，與生產、生活實際聯系不夠緊密，沒有體現專業特色。

2.建設思路

篇10

是玩具還是生活的一部分？

技術產品最終能夠產生怎樣的影響力，除了其產品功能外，還包括開發相應技術產品的公司如何在市場中對其定位和推廣。在蘋果和谷歌進入智能手機領域之前，使用微軟、黑莓和諾基亞操作系統的智能手機早已存在，但這些公司均把手機功能限制在打電話、發短信和查看電子郵件等傳統通信功能上。蘋果和谷歌重新定義了智能手機，使它成為承載各種應用軟件的平臺，以及個人信息的處理工具。因此，可穿戴式設備能產生多大影響，很大程度上取決于它如何定位。

坦率地講，如果單純為了統計人們每天走了多少路，消耗了多少卡路里，花129美元去買UP這樣一個既不好看，戴在手上還嫌累贅的塑料環，確實不值。當然它可以連接手機，并通過漂亮的圖形和動漫呈現枯燥的統計數據。調查約10位使用UP或類似產品的人時，他們表示起初會經常查看手機上的數據統計，幾天以后，查看頻率就降低到一天一兩次，再后來就經常忘記戴這個手環了。這時，該產品基本上只能當作玩具。如果穿戴式設備的作用僅停留在這個層次，前途堪憂。

如換一種方式，將其作為連接人、計算機和互聯網中必不可少的一環，結果就不一樣了。我們不妨先看三個例子：

首先，假設使用者在做運動時，將該設備固定在身體相應的部位，跟蹤跑步或者打球的每一個動作，然后將這些數據上傳到云計算的數據中心，將個人數據和大量職業人士數據對比分析，幫助使用者改進動作、提高運動水平以及避免受傷。

第二，利用可穿戴式設備，記錄人的生活習慣，并將相關數據與醫療保健系統（如保險公司）共享，保險公司可根據數據給每一個人不同的保費報價。目前，世界上沒有一家保險公司能夠了解一個客戶具體的身體狀況，它們只是根據性別、年齡等信息對客戶進行粗略分類，這是導致很多人保費偏高的重要原因。如可根據客戶生活習慣的記錄作為參考，保險公司就有依據給出更合理的保費報價。

第三，如果家庭電器的遙控裝置都可通過可穿戴式設備用手勢（或語音）進行，家庭生活會方便得多。

顯然，實現這些功能單靠一個穿戴式設備是不夠的，這涉及到和移動互聯網以及云計算大數據的結合，還需要和各種專業技術結合。而在這整套產品系統中，可穿戴式設備是不可或缺的一環。這三個例子并非杜撰，有一些創新公司已開始著手開發。相信在未來幾年，上述設想都會變成現實。

相比以收集和傳輸個人數據為主的可穿戴設備，谷歌眼鏡更有前景和意義。它成功地把計算機的絕大部分功能（計算器、手機、攝像機、顯示屏、藍牙、Wi-Fi、GPS、音箱、攝像頭、麥克風和觸摸板等）集成到一個輕量級的框架上。使用者可以通過手指，眨眼或者語音操作這臺特殊的計算機。它也包含計算機的一些常用功能，如上網和作筆記。其翻譯功能可幫助旅游者和當地人交流。使用者還可隨時隨地觀看新聞和娛樂節目。

若它的功能僅限于此，如今的大部分智能手機也能完成，但谷歌眼鏡還可扮演另一個角色，即真正實現個人、他人和互聯網的連接。從理論上講，谷歌眼鏡可以記錄人一生中看到的所有一切，包括人們自己可能都沒有注意的生活細節。若成為現實，這將徹底改變人的生活并引發整個社會變革，比如司法制度的改變。如果信息傳輸速度夠快，虛擬現實的技術進一步發展，通過谷歌眼鏡，人們可以獲得天涯咫尺的感覺——你可以身臨其境般進入遠方親人朋友所處的環境。當然，這些事情并非一家公司能夠辦到，需要整個IT行業的努力。

成為人體的延伸

谷歌眼鏡攝像機的分辨率能在幾年內超過人眼，并幫助占人口比例5%的弱視患者看到遠景。具備此功能的可穿戴設備將成為人體的延伸。

早在十幾年前，心臟起搏器就已是一種特殊的可穿戴設備。它除了按照設定的程序刺激患者的心臟外，其實還發揮了一臺永不停歇的心臟活動記錄儀的功能。在美國，裝有起搏器的患者會定期去醫院檢查。起搏器可以通過無線通信的方式將患者的心電圖數據導出到醫院的數據中心，供醫生分析診斷。

此類和人體有關的可穿戴式設備非常多。2014年，谷歌宣布正在測試的原型隱形眼鏡將有助于糖尿病人管理疾病。該設備使用無線芯片和微型葡萄糖傳感器，通過眼淚測定葡萄糖。這遠勝于刺手指的微創技術，或用粗針頭嵌入患者胃部監測的方法，也將降低腎功能衰竭和失明的風險。

可穿戴設備甚至可能幫助殘疾人和重病患者享受原本只能奢望的生活。在以前，美國只有5%的心臟病重癥患者有機會通過心臟移植而重獲生機。2013年，約翰霍普金斯大學開始實驗一種人工心臟。該人工心臟是一個由計算機控制的泵，代替心臟進行血液循環，可以根據人的活動調節供血量。這是IT技術和傳統醫學結合的典型案例。此類特殊的可穿戴設備還很多，雖然它們離實際應用尚有時日，但長期來看，不僅可以拯救千百萬人的生命，也能提高人類的生活質量。

機遇和挑戰

羅馬不是一天建成的。這些愿景的實現也并非一兩年能夠完成。

首先，可穿戴設備在技術上需要進一步改進。目前穿戴式設備對速度的測定已非常準確，但對軌跡和路線測定的準確性有待提高。對于谷歌眼鏡這樣的產品，其技術指標，包括計算速度、屏幕分辨率、語音識別準確率等都有提升的空間。