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高性能、低功耗,精彩盡在微小間
一納米等于十億分之一米,45納米只有DNA和蛋白質(zhì)一半的大小。在這方寸之間玩出的花樣,對芯片制造技術(shù)甚至計算機應(yīng)用來說,究竟意味著什么呢?英特爾資深技術(shù)專家趙軍在接受本刊專訪時,向記者詳細地介紹了英特爾公司的45納米制程技術(shù)。
“所謂的45納米制程(或稱為制造工藝)中的45納米是指集成電路中晶體管之間連線的寬度。半導(dǎo)體的工藝進步主要就體現(xiàn)在晶體管尺度的不斷縮小和線寬的不斷縮短上。線寬越小,芯片的集成度就越高,同樣面積的芯片內(nèi)可以容納下的晶體管數(shù)目就越多;與之對應(yīng),晶體管自身的尺寸也相應(yīng)地縮小?!蹦敲?,這種改變究竟可以帶來哪些實質(zhì)性的好處呢?
趙軍解釋道:“45納米制程技術(shù)最直接的好處就是可以讓芯片的集成度大大增加。舉個例子,我們知道對CPU而言,為了獲得更高的性能,除了不斷開發(fā)創(chuàng)新的微體系架構(gòu)外,便要增加更多運算單元或運算內(nèi)核以及增大高速緩存單元。而目前CPU的內(nèi)核運行在數(shù)GHz的高頻率上,為了匹配這樣高速的內(nèi)核,只能使用SRAM(靜態(tài)隨機存儲器)類型的存儲邏輯作為一級和二級高速緩存。和用作系統(tǒng)內(nèi)存的DRAM(動態(tài)隨機存儲器)相比,SRAM的每一個比特位(bit)需要占用6個晶體管,那么1MByte(1Byte=8bit)容量的二級緩存就需要占用超過5000萬個晶體管,這是一個相當驚人的數(shù)字。不僅如此,隨著計算機需要的緩存容量日益增大,晶體管的數(shù)目還將成倍增長,如果業(yè)界不引入新的技術(shù),CPU芯片的尺寸將變得越來越大,無論對制造成本、散熱還是提高運行速度都相當不利。”
“45納米制程技術(shù)使儲存容量增大了。如今,45納米工藝給我們帶來的是0.346平方微米的SRAM記憶胞面積(65納米時為0.62平方微米),超過10億個晶體管的數(shù)量和153Mbit的SRAM容量?!壁w軍欣喜地說道:“除此之外,對半導(dǎo)體芯片來說,新工藝往往可以帶來運算性能和電氣性能雙方面的改進。一個非常簡單的事實就是,同樣的半導(dǎo)體芯片,若用先進工藝制造往往可以帶來功耗的明顯降低,而運行性能可以繼續(xù)向上提升一個等級,可以把更多更復(fù)雜的功能部件集成到更小的芯片面積內(nèi)。另一方面,低功耗可以讓PC更節(jié)能,對散熱設(shè)計不會帶來什么壓力,安靜、低噪音運行可以得到充分保障?!?/p>
45納米制程,針尖上的舞蹈
芯片巨頭英特爾為這個即將于2007年下半年投入生產(chǎn)的處理器新生兒取了個代號――Penryn,它將秉承45納米制程技術(shù)的優(yōu)良血脈,將處理器家族擴展到服務(wù)器、臺式機、優(yōu)化版的筆記本以及備受關(guān)注的第二代四核處理器領(lǐng)域,讓0與1在“針尖”上跳出更炫目的舞蹈。
Penryn處理器比起Core架構(gòu)有更多的改進,預(yù)期2007年年中,高階處理器頻率將大幅提升至3.0GHz以上。此外,整合了新的SSE4指令的Penryn將在游戲、視頻編碼、3D圖片、Web服務(wù)等性能上較目前處理器有一定提高。
趙軍說:“SSE4指令集會在將來的Penryn處理器中推出,它將更注重針對視頻方面的優(yōu)化,為Clear Video高清視頻技術(shù)(支持高級解碼、擁有預(yù)處理和增強型3D處理能力)及UDI接口規(guī)范提供強有力的支持。SSE4指令集能夠有效帶來系統(tǒng)性能上的提升,這將使其更利于多媒體應(yīng)用。”在其他方面,據(jù)趙軍介紹,由于基于45納米制程技術(shù)的Penryn處理器具有超乎以往的計算性能,也使得像筆記本電腦這樣的移動設(shè)備的性能大大增強,從另一角度說,相當于以前需要很大體積的電腦才能完成的計算,現(xiàn)在通過輕薄的筆記本就能實現(xiàn)了,這也使諸如在本地PC上進行海量信息的快速搜索等大計算量任務(wù)變得輕而易舉。
關(guān)鍵詞:傳感器 工作原理 應(yīng)用
一、前言
傳感器技術(shù)目前是國內(nèi)外公認的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),與計算機技術(shù),通信技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱,其發(fā)展趨勢可歸納為:小型化,集成化,智能化,多功能化,系統(tǒng)化,低功耗、無線、便攜式。在國內(nèi)有專家認為“傳感器技術(shù)強,則自動化產(chǎn)業(yè)強”,由此可見其直接關(guān)系到我國自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢。
二、傳感器簡介
傳感器(transducer/sensor)是將感受到的被測量信息,按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求的一種檢測裝置,是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。
三、傳感器種類及應(yīng)用揀述
四、傳感器技術(shù)發(fā)展熱點
1.多傳感器信息融合技術(shù)
傳感器信息融合又稱數(shù)據(jù)融合,是對多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù),融合后的信息能夠完善地、準確地反映環(huán)境的特征。具有信息冗余性、信息互補性、信息實時性、信息獲取的低成本性等特征。
2.微電子機械系統(tǒng)(MEMS)專用傳感器新技術(shù)
MEMS是指大小在毫米量級以下,構(gòu)成單元尺寸在微米、納米量級的可控制、可運動的微型機電裝置,是集成微機構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器以及信號處理控制等功能于一體的系統(tǒng)。
3.納米技術(shù)
納米電子技術(shù)和納米制造技術(shù)的發(fā)展,促進了納米傳感器的誕生,使其向微型化又邁進了一步。試想組建一支納米級部隊、利用各種納米級武器,去執(zhí)行各種特殊任務(wù)。
五、傳感器應(yīng)用實例簡介
索尼VG30EH作為一款具有新突破的可換鏡頭高清攝像機,它采用APS HD CMOS大尺寸影像傳感器,有效像素高達1610萬。Sensordrone的外觀形似一塊U盤,通過內(nèi)置的11種傳感器,可以精確地探測溫度、濕度、顏色、氣體、光強,甚至海拔等信息。我們所用的手機和手表內(nèi)也有傳感器,在我們的手表中我們會用到三重傳感器,在goole nexus5手機中有多達二十幾種傳感器,如磁場傳感器,陀螺儀,近距離傳感器,光感應(yīng)傳感器,線性加速度傳感器,旋轉(zhuǎn)矢量傳感器,方向傳感器等。在自主移動裝配機器人中,我們用到力覺傳感器,觸覺傳感器,視覺傳感器,超聲波傳感器等。
六、總結(jié)
計算機是人類大腦的仿造,傳感器類似人五官的延生,屬于現(xiàn)代高新技術(shù)的電五官,通過它,我們可以攝取外界信息,固利用傳感器技術(shù)加快自動化的進程勢在必行。
【關(guān)鍵詞】精密和超精密加工;精度;發(fā)展趨勢
精密和超精密制造技術(shù)是當前各個工業(yè)國家發(fā)展的核心技術(shù)之一,各技術(shù)先進國家在高技術(shù)領(lǐng)域(如國防工業(yè)、集成電路、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)等)之所以一直領(lǐng)先,與這些國家高度重視和發(fā)展精密、超精密制造技術(shù)有極其重要的關(guān)系。超精密加工當前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm,表面粗糙度Ra小于0.025μm,以及所用機床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于0.01μm的加工技術(shù),亦稱之為亞微米級加工技術(shù),且正在向納米級加工技術(shù)發(fā)展。超精密加工技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位的國家有美國、英國和日本。這些國家的超精密加工技術(shù)不僅總體成套水平高,而且商品化的程度也非常高。
美國是開展超精密加工技術(shù)研究最早的國家,也是迄今處于世界領(lǐng)先地位的國家。早在20世紀50年代末,由于航天等尖端技術(shù)發(fā)展的需要,美國首先發(fā)展了金剛石刀具的超精密切削技術(shù),稱為“SPDT技術(shù)”(Single Point Diamond Turning)或“微英寸技術(shù)”(1微英寸=0.025μm),并發(fā)展了相應(yīng)的空氣軸承主軸的超精密機床。用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用球面非球面大型零件等等。如美國LLL實驗室和Y-12工廠在美國能源部支持下,于1983年7月研制成功大型超精密金剛石車床DTM-3型,該機床可加工最大零件¢2100mm、重量4500kg的激光核聚變用的各種金屬反射鏡、紅外裝置用零件、大型天體望遠鏡(包括X光天體望遠鏡)等。該機床的加工精度可達到形狀誤差為28nm(半徑),圓度和平面度為12.5nm,加工表面粗糙度為Ra4.2nm。
在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域,英國克蘭菲爾德技術(shù)學院所屬的克蘭菲爾德精密工程研究所(簡稱CUPE)享有較高聲譽,它是當今世界上精密工程的研究中心之一,是英國超精密加工技術(shù)水平的獨特代表。如CUPE生產(chǎn)的Nanocentre(納米加工中心)既可進行超精密車削,又帶有磨頭,也可進行超精密磨削,加工工件的形狀精度可達0.1μm,表面粗糙度Ra
日本對超精密加工技術(shù)的研究相對于美、英來說起步較晚,但是當今世界上超精密加工技術(shù)發(fā)展最快的國家。日本的研究重點不同于美國,是以民品應(yīng)用為主要對象。所以日本在用于聲、光、圖象、辦公設(shè)備中的小型、超小型電子和光學零件的超精密加工技術(shù)方面,是更加先進和具有優(yōu)勢的,甚至超過了美國。
我國的精密、超精密加工技術(shù)在20世紀70年代末期有了長足進步,80年代中期出現(xiàn)了具有世界水平的超精密機床和部件。北京機床研究所是國內(nèi)進行超精密加工技術(shù)研究的主要單位之一,研制出了多種不同類型的超精密機床、部件和相關(guān)的高精度測試儀器等,如精度達0.025μm的精密軸承、JCS-027超精密車床、JCS-031超精密銑床、JCS-035超精密車床、超精密車床數(shù)控系統(tǒng)、復(fù)印機感光鼓加工機床、紅外大功率激光反射鏡、超精密振動-位移測微儀等,達到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。航空航天工業(yè)部三零三所在超精密主軸、花崗巖坐標測量機等方面進行了深入研究及產(chǎn)品生產(chǎn)。哈爾濱工業(yè)大學在金剛石超精密切削、金剛石刀具晶體定向和刃磨、金剛石微粉砂輪電解在線修整技術(shù)等方面進行了卓有成效的研究。清華大學在集成電路超精密加工設(shè)備、磁盤加工及檢測設(shè)備、微位移工作臺、超精密砂帶磨削和研拋、金剛石微粉砂輪超精密磨削、非圓截面超精密切削等方面進行了深入研究,并有相應(yīng)產(chǎn)品問世。但總的來說,我國在精密、超精密加工的效率、精度可靠性,特別是規(guī)格(大尺寸)和技術(shù)配套性方面與國外比,與生產(chǎn)實際要求比,還有相當大的差距。
哈爾濱工業(yè)大學精密工程研究所研制開發(fā)的HCM-Ⅰ超精密加工機床,主要技術(shù)指標達到了國際水平。主軸精度≤50nm,徑向剛度220N/μm,軸向剛度160N/μm,導(dǎo)軌Z向(主軸)直線度≤0.2μm/100 mm,X向(刀架)直線度≤0.2μm/100mm,加工工件精度形面精度(圓度)≤0.1μm。[1]
北京機床研究所生產(chǎn)的超精密機床特點是:主軸性能好,精度可以達到20-50nm,剛度可以達到350N/μm;溜板直線性≤0.1μm/200mm;加工件表面粗糙度值小,車銑表面最好可以小于1nm;運動系統(tǒng)分辨率高,可以達到納米級;商品化程度高。機床類型包括:JCS―027超精密車床、NAM―800超精密車床、SQUARE300超精密銑床和SPHERE200超精密球面加工機床等。作為制造技術(shù)的主戰(zhàn)場,作為真實產(chǎn)品的實際制造,必然要靠精密加工和超精密加工技術(shù),我國要想成為制造技術(shù)的強國,必須加大投入,奮起直追,在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破。
超精密制造技術(shù)將沿著三個方向發(fā)展:(1)在尖端技術(shù)和產(chǎn)品的需求下,開拓新的加工機理,進入到納米級和亞納米級加工精度[2]。(2)在國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高的需求下,進入國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場,提高國家的經(jīng)濟實力。如汽車制造、計算機、通信網(wǎng)絡(luò)、光盤、家用電器等均緊密依賴于超精密制造技術(shù)的支持。(3)現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展,學科交叉、復(fù)合加工技術(shù)的特點日益突出,精密加工和超精密加工不僅作為一門獨立的學科發(fā)展,而且會以更多的交叉學科形式出現(xiàn),甚至形成新的學科。例如:精密特種加工技術(shù)、納米制造技術(shù)等就包含了多種學科。超精密制造技術(shù)的發(fā)展將促進國民經(jīng)濟主要領(lǐng)域和高技術(shù)各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。
參考文獻
隨著納米技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域中的深入研究,臨床診斷技術(shù)及治療水平也得以提高。本文就納米技術(shù)、納米技術(shù)在腫瘤治療中的應(yīng)用、用于腫瘤治療的納米粒子作一簡要闡述,并提出相關(guān)建議和期望。
關(guān)鍵詞:
納米技術(shù);腫瘤診斷;腫瘤治療
目前,腫瘤已經(jīng)嚴重地威脅著人類的健康,如何提高腫瘤診斷的準確性和治療的靶向性一直都是臨床研究的重點,納米技術(shù)是指在納米尺寸(1~100nm)內(nèi),研究電子、原子和分子的運動規(guī)律和特性的一種高新技術(shù),該技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景,本文就納米技術(shù)在腫瘤的診斷和治療中的應(yīng)用做一簡要闡述。
1納米診斷技術(shù)在腫瘤中的應(yīng)用
當前,臨床上針對腫瘤的多種診斷手段都存在準確性和靈敏度低的問題,納米技術(shù)的出現(xiàn)可大大改善這一局面。
1.1細胞分離技術(shù)
一直以來,從大量外周血中篩選出極少量的腫瘤細胞是一項難題,納米細胞分離技術(shù)尤其是免疫磁性分離技術(shù)的出現(xiàn)有助于快速獲取細胞標本,使其成為可能。目前,Wang等[1]發(fā)現(xiàn)基于該技術(shù)產(chǎn)生的循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumorcells,CTCs)檢測表明,在乳腺癌等領(lǐng)域,腫瘤患者的預(yù)后與其外周血中的CTCs計數(shù)有著明顯的相關(guān)性,甚至在化療過程中,可以反映患者對當前化療方案是否敏感,有一定的輔助治療作用。
1.2納米造影劑
將無機納米粒子用作新型的生物造影材料,不僅可以提供較好的檢測信號對比度和生物分布度,并有望將現(xiàn)有解剖學層面的造影技術(shù)推向分子水平從而提高診斷效率。Chen等[2]研究表明包裹金納米棒-液態(tài)氟碳的納米級造影劑,實現(xiàn)了體外超聲/光聲雙模態(tài)增強顯影。另有研究表明多功能納米造影劑Fa-PEI-SPIO可高效負載MRI和熒光造影劑實現(xiàn)對肝癌細胞的高效率敏感顯像,并同時實現(xiàn)目的基因的傳輸[3,4]。
1.3納米傳感器
納米傳感器可獲取活細胞內(nèi)多種電、化學反應(yīng)的動態(tài)信息,用于監(jiān)測腫瘤細胞中的異常情況,對認識腫瘤的發(fā)生及指導(dǎo)腫瘤的診斷與治療都有著深遠的意義。Wang等[5]已開發(fā)出一種含有嵌入金納米顆粒的碳基傳感器的裝置Nano-nose,分析了呼吸氣體成分,確定肺癌患者存在的氣體成分。
2納米技術(shù)在腫瘤治療中的應(yīng)用
化療作為腫瘤治療的重要手段,存在毒副作用大的問題,納米技術(shù)的引入能夠提高化療的靶向性,為腫瘤的治療提供了新的思路。
2.1納米靶向載體系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米藥物載體即溶解或分散有藥物的各種納米顆粒,如納米囊、納米球、納米脂質(zhì)體等。納米靶向載體因其表面經(jīng)過生物或理化修飾后具有靶向作用,可以作為良好的腫瘤藥物與基因載體,具有比表面積大、無免疫原性、在血液中有較長的循環(huán)時間等特點,大大降低了藥物對機體的毒副作用。Yao等[6]以PVP-β環(huán)糊精作為親水嵌段,金剛烷—聚天冬氨酸為疏水嵌段構(gòu)建了嵌段聚合物,其自組裝形成的納米粒尾靜脈注1h后就能到達腫瘤部位,表現(xiàn)出明顯的腫瘤靶向性。Gao等[7]將細菌膜包覆到30nm左右的金納米粒表面(BM-AuNP)用于淋巴結(jié)靶向。
2.2納米中藥在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米中藥是運用納米技術(shù)制造的粒徑小于100nm的中藥有效成分、原藥及其復(fù)方制劑。同傳統(tǒng)中藥相比,納米中藥對一些腫瘤細胞株和動物腫瘤甚至人體晚期癌腫均顯示了良好的抑制效應(yīng)。Huang等[8]成功制備了粒徑為97.5nm的冬凌草三嵌段共聚物納米膠束,并與冬凌草甲素進行了對比研究,結(jié)果表明冬凌草三嵌段共聚物納米膠束對小鼠H22瘤體的抑制率明顯高于傳統(tǒng)的冬凌草甲素。
2.3磁控納米載藥系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
多項研究表明磁控納米載藥系統(tǒng)在腫瘤的治療中能夠達到很好的靶向效果,具有很大的應(yīng)用前景。
2.3.1磁控納米載藥系統(tǒng)
磁控納米載藥系統(tǒng)具有磁特性,在外加磁場的作用下,抗腫瘤藥物能及時、定點、定向地聚集到病灶處,既能最大程度的濃集效應(yīng)分子,又能使體內(nèi)磁性微粒在治療結(jié)束后得以徹底有效的清除,以減少其在體內(nèi)慢性蓄積的毒性作用。Assa等[9]的研究表明,磁性納米藥物運載系統(tǒng)在腫瘤的治療中具有極大的應(yīng)用潛力。
2.3.2磁性納米材料對腫瘤的熱療作用
磁熱療即應(yīng)用直接或靜脈注射的方法將產(chǎn)熱材料定向匯聚于腫瘤部位,在交變磁場的作用下產(chǎn)生磁熱效應(yīng),將腫瘤組織加熱至42~48℃高溫,以使腫瘤細胞死亡的新技術(shù)。Beik等[10]將磁性陽離子脂質(zhì)體注射到MM46小鼠乳腺癌中,利用交變磁場使腫瘤表面溫度達到45℃,經(jīng)過幾次重復(fù)磁熱療,所有小鼠的腫瘤均完全退化。該技術(shù)如可同時利用受體—配體特異性結(jié)合的特性,將磁粒子準確輸送到腫瘤組織,將能達到靶向熱療的目的。
2.3.3磁性納米微球?qū)δ[瘤血管的磁控栓塞作用
磁性納米微球因具有體積微小、磁控導(dǎo)向等特點,能夠在外加磁場的作用下進入并滯留在腫瘤組織的末梢血管床,部分或完全地阻斷血管內(nèi)的血流?;菪褫x等[11]用自制的聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球?qū)ρ軆?nèi)栓塞進行了探討實驗表明,PMMA磁性微球具有磁響應(yīng)能力強、磁控栓塞效果好,在高血流速情況下仍能實現(xiàn)靶位栓塞等優(yōu)點。
2.4納米控釋系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米控釋系統(tǒng)在腫瘤藥物輸送方面的優(yōu)越性得益于其可緩釋藥物、減少給藥劑量、提高藥物的穩(wěn)定性等特性。Zhang等[12]利用對酸性敏感的腙鍵將抗癌藥物阿霉素共價鍵連在介孔二氧化硅的表面,同樣可以實現(xiàn)pH敏感的抗癌藥物阿霉素的釋放,從而有效地抑制人宮頸癌細胞的增殖。
3用于腫瘤治療的納米粒子
為提高腫瘤的療效,在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上開發(fā)出生物相容性及可降解性好、緩控釋速度適中、靶向性強的納米制劑成為研究的重中之重。
3.1可生物降解的天然高分子聚合物
3.1.1多糖類
3.1.1.1殼聚糖
殼聚糖是一類無毒且具有良好生物相容性、可塑性和成膜性的聚多糖,被用作靶向給藥載體而降低藥物的毒副作用。Abouelmagd等[13]將低相對分子質(zhì)量(低于6500)的殼聚糖通過多巴胺聚合的方法連接到聚乳酸—羥基乙酸共聚物(PLGA)上,減少了巨噬細胞的吞噬,增加了酸性環(huán)境下細胞對藥物的攝取。
3.1.1.2海藻酸鈉
海藻酸鈉具有無毒及可生物降解等優(yōu)點。Guo等[14]制備了一種以甘草次酸為肝靶向因子的海藻酸鈉pH響應(yīng)型靶向納米給藥系統(tǒng),研究表明,該納米粒的生物利用度和半衰期及其對腫瘤細胞的抑制率均有顯著提高。
3.1.1.3透明質(zhì)酸
透明質(zhì)酸(Hyaluronicacid,HA)又名玻尿酸,除具有良好的生物相容性、可降解性及非免疫原性等特點外還具有主動靶向到CD44受體的作用,因此可作為靶向因子用于修飾其它載體材料,促進其對腫瘤組織的靶向性[15]。
3.1.2蛋白類
3.1.2.1白蛋白
白蛋白受體(gp60、gp30、gp18等)廣泛存在于腫瘤組織內(nèi)新生血管內(nèi)皮的細胞膜上,故白蛋白可作為構(gòu)建藥物載體的優(yōu)良材料。Ru-go等[16]將454例乳腺癌患者隨機分為白蛋白結(jié)合型紫杉醇(nab-PTX)組和紫杉醇注射劑(CrE-PTX)組,結(jié)果顯示,nab-PTX組緩解率顯著高于CrE-PTX組(33%vs.19%),并且nab-PTX治療組無過敏反應(yīng)出現(xiàn),提示nab-PTX治療乳腺癌的安全性和有效性優(yōu)于CrE-PTX。
3.1.2.2酪蛋白
酪蛋白毒性較低且有較高的生物相容性,是理想的藥物載體。有研究人員在合成的酪蛋白納米粒子中負載了順鉑,通過近紫外活體成像技術(shù)觀察到該粒子能夠在腫瘤部位有效地富集,顯示出了較好的腫瘤靶向作用[17]。
3.1.2.3脂蛋白
脂蛋白是一種大量存在于人體的天然脂質(zhì)運輸載體,作為載體材料能夠延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時間。Ding等[18]將載脂蛋白apoA-I和穿膜肽(CPP)插入到脂質(zhì)納米粒表面構(gòu)建了一個雙功能的仿生HDL用于藤黃酸的遞送,提高了對腫瘤組織的靶向性。然而由于脂蛋白均來源于血漿,既難以大規(guī)模生產(chǎn),又在生物安全性方面也受到質(zhì)疑,因此Simonsen等[19]開發(fā)出了新型的仿HDL納米載體顆粒(HPPS)。
3.1.2.4乳鐵蛋白
Zhang等[20]制備了藤黃酸—乳鐵蛋白納米粒,用于提高藥物的口服吸收和抗腫瘤活性,同時降低藥物的毒副作用。此外,利用乳鐵蛋白受體存在于腦毛細血管內(nèi)皮細胞上的依據(jù),可對腦部腫瘤發(fā)揮治療作用。
3.2可生物降解的合成高分子聚合物材料
聚乳酸(PLA)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚羥基乙酸(PGA)是乳聚酯類高分子材料,現(xiàn)已成為藥劑學領(lǐng)域研究最多的載體材料之一。Kwak等[21]將紫衫醇負載在PEG-PLA納米粒上,同時采用MT1-AF7p修飾納米粒,實現(xiàn)了對膠質(zhì)瘤細胞的靶向治療作用。當前對共聚物的研究也較為常見,如聚乳酸/聚乙醇酸-聚乙二醇共聚物(PLA/PLGA-b-PEG)等[22]。
3.3不可生物降解的靶向納米材料
3.3.1碳納米管
碳納米管是由層狀結(jié)構(gòu)的石墨片卷曲而成,因其獨特的中空結(jié)構(gòu)和納米管徑可作為遞藥載體。Sajid等[23]用生物大分子對碳納米管進行了非共價修飾,除提高其對腫瘤的親和力外還避免了網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對它的迅速清除,降低對正常細胞的毒副作用。
3.3.2納米石墨烯及其衍生物
近幾年在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用研究方面石墨烯及其衍生物——氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)發(fā)展迅速。GO含有大量的羧基、羥基和環(huán)氧基團,這些含氧活性基團的引入不僅使其擁有較好的穩(wěn)定性和水溶性,而且可使其更易于被修飾而具有了功能化作用,其中,作為藥物載體就是其重要的功能之一。Chen等[24]報道了一種新穎的藥物靶向遞送系統(tǒng),即通過原位還原法將銀納米粒負載于GO上,再載藥,制得的遞藥系統(tǒng)可通過表面增強拉曼散射(SERS)—熒光結(jié)合光譜檢測,觀察到其中藥物的胞內(nèi)釋放行為,故能用于癌細胞內(nèi)的藥物輸送和成像。
3.3.3金納米粒
金納米粒(goldnanoparticles,GNPs)是一種新型的載體材料,鑒于其表面單層被修飾后可與多種藥物結(jié)合的特點而受到了廣泛的關(guān)注。Favi等[25]通過巰基聚乙二醇與紫杉醇共價連接之后再與金納米粒子偶聯(lián),制備了PTX-PEG-GNP共聚物,該共聚物不僅提高了藥物的穩(wěn)定性,也增加了藥物在腫瘤細胞內(nèi)的聚集和腫瘤殺傷效果。
3.3.4介孔二氧化硅
介孔二氧化硅因其不同的孔徑可以直接包埋藥物,還可與其他載體材料合用,連接適當?shù)陌邢蛞蜃又瞥砂邢蚣{米載體以發(fā)揮快速殺傷這些腫瘤細胞的作用。Wang等[26]首先制備了Fe3O4@SiO2核—殼納米粒,并進一步合成Fe3O4@MgSiO3磁性介孔納米復(fù)合材料,并將之用于在體靶向研究和抗腫瘤體外體內(nèi)研究,結(jié)果顯示,人肝母細胞瘤耐藥細胞Hep-G2/MDR細胞對復(fù)合材料多柔比星攝取較游離多柔比星溶液有5倍的增幅。
3.3.5磁性納米靶向載體材料
磁小體作為載體材料,其膜上存在大量的活基團,可通過氨基、羧基、巰基以及分子架橋的方式偶聯(lián)藥物。Deng等[27]將抗腫瘤藥物阿糖胞苷成功負載于磁小體表面,所得的納米粒徑在(72.7±6.0)nm,其不僅具有長循環(huán)作用,還能改善阿糖胞苷的釋藥行為,解決了藥物的突釋現(xiàn)象。
4存在的問題及展望
綜上所述,納米技術(shù)在腫瘤的治療方面展現(xiàn)出了巨大的潛力,納米顆粒的發(fā)展為現(xiàn)代醫(yī)學進步帶來了許多可能性。但是,本研究認為關(guān)于納米技術(shù)的研究尚存在一些問題:①研究內(nèi)容多聚焦在體外研究;②趨向于評價急性毒性和死亡率,評價慢性毒副作用及致病率的研究很少[28]。此外,對于納米技術(shù)應(yīng)用于腫瘤的治療,本研究有以下設(shè)想:①采取多學科聯(lián)合攻關(guān),將更多效果更好的納米中藥應(yīng)用于腫瘤的治療。②有針對性地將不同類型的高分子材料組合起來,取長補短,使所得的復(fù)合材料具有更多功能將會是研究靶向給藥制劑的重點。③納米粒子在腫瘤個體化治療上應(yīng)具有廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻:
[1]惠旭輝,高立達,何能前.聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球血管內(nèi)栓塞實驗研究[J].四川醫(yī)學,2001,22(10):928-929.
按照國家相關(guān)部門的規(guī)定,IDF應(yīng)該被稱作“英特爾信息技術(shù)峰會”。與往年一樣,2010年的IDF仍舊像一場技術(shù)大集,吸引了英特爾內(nèi)部、合作伙伴、最終用戶幾千人來“趕集”。
在經(jīng)歷了金融危機之后,2010年的IDF顯得更加非比尋常。正如英特爾中國區(qū)總裁楊敘在今年IDF開場白所講的那樣,一年很快過去了,全球經(jīng)濟發(fā)生了很大的變化,一年前不敢提的“復(fù)蘇”跡象逐漸顯現(xiàn)出來。“一年以后的今天,我們希望通過英特爾搭建的平臺,能和合作伙伴一起看到更多的機會和創(chuàng)新的空間?!?/p>
與其說本次IDF展現(xiàn)了更多的機會和空間,倒不如說是昭示了英特爾對于未來的野心。
一致的用戶體驗
拋開著名的“摩爾定律”,英特爾給整個IT業(yè)界、甚至是這個社會帶來的另一個有巨大價值的東西,就是通用的IA架構(gòu)。在這個通用的架構(gòu)上,英特爾構(gòu)建了一個通用的價值鏈。對于最終用戶而言,其中不但包括了通用的服務(wù)開發(fā),還包括了通用的應(yīng)用開發(fā)。
正如英特爾公司執(zhí)行副總裁、英特爾架構(gòu)事業(yè)部總經(jīng)理浦大地所言,到2015年,聯(lián)網(wǎng)計算用戶的數(shù)量將會再增加10億,同時也將會出現(xiàn)更多類型的計算設(shè)備,因此在設(shè)備間打造一致的體驗就顯得尤為重要。“英特爾架構(gòu)將性能與能效完美結(jié)合,為所有計算設(shè)備提供基礎(chǔ)架構(gòu),創(chuàng)造一個虛擬的‘互聯(lián)計算’環(huán)境,實現(xiàn)一致的用戶體驗?!?/p>
當前,信息爆炸已經(jīng)不是什么新鮮事,互聯(lián)網(wǎng)也有些廉頗老矣,即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時代,人類將面臨巨大的信息沖擊。更加海量的數(shù)據(jù),帶來了更多的用戶和更多的計算設(shè)備。這些設(shè)備可能形態(tài)各異,小到一個MP3播放器,大到一臺超級計算機,但是一旦他們互通互聯(lián)之后,所產(chǎn)生的能力是巨大的。如何能夠高效地駕馭如此巨大的計算能力,讓其更有效地為整個社會服務(wù)?英特爾的答案就是,讓這些設(shè)備基于相同的架構(gòu)之上。
浦大地在其主題演講中表示: “要讓不同形態(tài)的產(chǎn)品的架構(gòu)保持一致性,這樣相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)人員能夠在一個一致的架構(gòu)當中實現(xiàn)軟件開發(fā),使之適用于不同的計算平臺上,并且這種一致性能帶來同樣的服務(wù)和應(yīng)用。英特爾所做的工作,就是要從基礎(chǔ)做起,來進行這種架構(gòu)的構(gòu)建,同時保證IA架構(gòu)在支持不同類型任務(wù)處理方面,能夠提供強有力的性能保證 ?!?/p>
正是基于互聯(lián)計算這樣的愿景,英特爾在IDF特別介紹了其在傳統(tǒng)電視機上實現(xiàn)全新類型體驗的“智能電視”。在“智能電視”中,互聯(lián)網(wǎng)將與廣播電視、個性化內(nèi)容及搜索功能無縫集成。浦大地認為: “這些功能的核心就是英特爾消費電子產(chǎn)品片上系統(tǒng)(SoC)――可提供CPU原動力、一流的高清視頻和音頻解碼、以及高級圖形功能的英特爾凌動處理器,它為諸如藍光光盤播放器、機頂盒及數(shù)字電視等消費電子設(shè)備而專門設(shè)計,其宗旨就是通過全新的方式,將個人內(nèi)容、收藏的網(wǎng)站以及社交網(wǎng)絡(luò)融入電視,從而實現(xiàn)‘智能電視’體驗。”
浦大地同時也再一次強調(diào),英特爾會繼續(xù)制造工藝方面的領(lǐng)先優(yōu)勢,以保證IA架構(gòu)的性能。他透露,基于研發(fā)代號為“Sandy Bridge”的英特爾微架構(gòu)的下一代英特爾酷睿處理器計劃于2010年年底投產(chǎn)。
據(jù)悉,“Sandy Bridge”基于英特爾第二代高-K 32納米制程技術(shù)。新處理器將首次支持英特爾高級矢量擴展(AVX)指令。英特爾AVX加速了通用應(yīng)用程序(例如圖像、視頻和音頻處理)以及工程應(yīng)用程序(包括三維建模與分析、科學模擬和財務(wù)分析等)的浮點密集運算演進趨勢?!癝andy Bridge”也將繼續(xù)支持英特爾AES 新指令以及7個加快數(shù)據(jù)加密和解密的軟件指令。除此之外,“Sandy Bridge”還將采用英特爾第6代圖形內(nèi)核,可加速浮點計算、視頻以及媒體應(yīng)用中處理器密集型軟件的運行。另據(jù)英特爾高級院士馬博表示,通過引入第三代高K金屬柵極晶體管、III-V族材料、3D堆棧等技術(shù),英特爾也正在按部就班地將22納米制程技術(shù)投入生產(chǎn)。
嵌入式成主戰(zhàn)場
如果互聯(lián)計算只是英特爾所期望的一個美好遠景,或者說是未來發(fā)展的機會。在本次IDF上,嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為了英特爾今后要全力爭奪的“主戰(zhàn)場”。
英特爾公司副總裁兼嵌入式與通訊事業(yè)部總經(jīng)理道格拉斯•戴維斯在其主題演講中,甚至將一輛華泰元田 B11轎車開上了舞臺。這是中國第一輛在標準前裝汽車生產(chǎn)制造流程中采用基于英特爾凌動處理器的車載信息系統(tǒng)的轎車,有了車載信息系統(tǒng),用戶能夠根據(jù)自身需求,從網(wǎng)上商店下載服務(wù),以檢查和提醒汽車維護更新,以及獲取音樂、即時天氣預(yù)報和導(dǎo)航等信息。
其實,大到汽車、通訊基站,小到數(shù)字廣告牌、智能電表,英特爾都在努力地嵌入其中。道格拉斯•戴維斯表示: “在中國,英特爾正致力于以技術(shù)推動應(yīng)用創(chuàng)新。我們通過與本地公司密切合作,為汽車、家庭和企業(yè)提供更智能、更好的聯(lián)網(wǎng)計算解決方案,從而實現(xiàn)更快速、更靈動的互聯(lián)網(wǎng)體驗?!?/p>
“工欲善其事,必先利其器”,戴維斯演講中還詳細介紹了研發(fā)代號為“Tunnel Creek”的下一代英特爾嵌入式產(chǎn)品。這款面向如車載信息和IP媒體電話等嵌入式應(yīng)用的SoC產(chǎn)品,將采用標準的處理器互連接口。這一高度集成的 SoC在一個芯片中集成了英特爾凌動處理器內(nèi)核、內(nèi)存控制器中樞、圖形引擎和視頻引擎。
IDF感悟
英特爾的敵人是自己
兩天的IDF很短暫,未必能全面而準確地展現(xiàn)英特爾所描繪的那些遠景和機會。但是能看到的是,英特爾正雄心勃勃地玩“跨界”。跨界能帶來更廣闊的市場,更大的機會,當然也會面臨更加激烈的競爭。有人會認為,這樣會直面更多的“對手”,真是這樣嗎?未必!