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纳米碳管可用于制造多种医疗器械

发布时间：2019-08-30 08:58:15

“纳米碳管”（carbon nanotube）系日本NEC公司研究人员于1991年利用电子显微镜观察石墨电弧设备产生的球状碳分子时意外发现的由管状同轴纳米管组成的碳分子材料纳米碳管分单层碳管和层碳管两类。研究表明，纳米碳管具有超强抗拉强度、抗疲劳性及良好的导电性。近年来，以美国为首的发达国家对纳米碳管一新材料的工业应用进行了量探索性研究，并发现它在医疗器械领域有良好的应用景。

纳米碳管永久性假体

假体（如假肢、义齿等）产品的使用已相当普遍。但是，绝大多假体只能使用10～15年。此后，患者又要接受二次手术换假体。西班牙国家医学技术研究所的两位博士开发出一种以二氧化锆为基材，表面涂有纳米碳管的系列新型假体，包括人工膝关节、人工髖关节、义齿等，其使用寿命长达150年。也就是说，一旦植入这种假体，患者无需再次更换。

二氧化锆是多种人工陶瓷材料的主要成分，其缺点是易磨损。西班牙科研人员利用特种喷涂技术将纳米碳管喷涂在生物陶瓷制假体表面，等于为其穿上了一身耐磨的“紧身衣”。

纳米碳管生物传感器

目前，世界很多国家的科研机构都在积极开发可快速检测体内是否存在肿瘤细胞的新型生物传感器。有一种生物传感器的外表面涂有一层纳米碳管，它事先吸附了癌细胞特定抗体，将病人的一滴血滴在这种生物传感器上，癌细胞会迅速与抗体反应。医生通过特制光学仪器可观察到这一反应，从而确定病人体内是否有癌细胞及癌细胞数量。这种新型纳米碳管生物传感器灵敏度极高，可诊断出多种早期癌症。

纳米碳管丝网材料

美国密歇根州立大学先进材料研究所研制出一种中性纳米碳管丝网新材料。这种网状材料可将集成电路等与神经细胞连接在一起，可用于控制病痛，例如用于晚期癌症病人、烧伤及严重车祸伤者等用常规止痛药难以起到作用的剧烈疼痛患者。

研究人员说，利用纳米碳管丝网不仅可制造植入式器械和电子止痛器，甚至可测知神经细胞发出的极微弱电流，因此采用这种新材料还可生产控制癫痫发作和控制肌肉收缩的一些新型电子医疗器械产品，如老年妇女尿失禁和帕金森病等的治疗器械。

纳米碳管涂层植入式电极

利用植入式电极发出的电脉冲信号，可治疗多种神经系统疾病和精神疾病，如抑郁症、帕金森病、癫痫等。但现有的植入式电极多为金属制品，其工作寿命较短。为了攻克这一技术难题，美国得克萨斯州立大学的研究人员进行了深入的研究。他们发现，在植入式电极表面涂上一层纳米碳管材料后，植入式电极的工作寿命得到显著延长。新研制的纳米碳管涂膜植入式电极在灵长目动物身上进行的实验已取得令人满意的结果。

纳米碳管涂层专用喷嘴

美国科学家经大量研究发现，在市场上现有的各种植入式或外科用医疗器械产品（如血管支架、导管、微囊、心脏起搏器、内窥镜、心脏瓣膜、血糖检测仪、传感器、医用纺织品、输血管/抽血管、整形外科器械、假肢或假体、诊断设备等）的表面涂上一薄层纳米碳管外膜，就能大大改善它们的工作性能，并使其更好地与人体组织相容。但是，这在技术上存在一定难度。不过，美国Sono-Tek’s超声仪器公司不久前开发上市了一种新型喷嘴“Accumist”。这种产品可在瞬间将纳米碳管材料喷涂在多种植入式器械产品或外科器械产品表面，而且涂层非常牢固，不易脱落。它较传统喷涂技术能降低80％的纳米碳管材料用量。这种纳米碳管涂膜专用喷嘴也是全球第一台低压超声原子单层喷嘴，该产品已投入批量化生产。

多功能纳米碳管线

美国辛辛那提大学的纳米碳管实验室在材料学界非常有名。该实验室利用特种技术将纳米碳管纺成线。这种碳管线在军事通讯和民用产品领域有着广泛的用途。

据介绍，辛辛那提大学科研人员研制的纳米碳管线的直径仅有25微米，肉眼基本看不见，其可被加工成可降解的植入式医疗器械产品，从而改变现有植入式器械产品在失效后必须手术取出的麻烦。

技术外延

纳米碳管一把“双刃剑”

尽管纳米碳管作为21世纪的一种新兴材料被欧、美发达国家看好，但是，一些西方国家卫生部门也提出了不同的意见——纳米碳管非常纤细，肉眼难以辨认，实验表明，一旦它被无意中吸入肺部并达到一定含量，将会像石棉纤维那样诱发肺癌和间质细胞瘤等恶性肿瘤。

英国爱丁堡大学科研人员在2008年出版的《自然纳米碳管》杂志中刊登的一篇报道说，实验证实，小白鼠在吸入一定量的纳米碳管气体后最终出现间质细胞瘤症状。

世界上最早发现纳米碳管新材料的日本，最近也发出相同的警告。该国厚生劳动省官员告诫日本研究人员在纳米碳管实验过程中一定要注意室内通风，防止大量吸入纳米碳管。由此可见，纳米碳管虽为一种前景光明、用途广泛的新材料，但它也是一把“双刃剑”。如何防范其对人体的潜在危害，仍有待于科学家的探索。