纳米技术在畜牧业中的应用(参考书).doc

第二章纳米技术在畜牧、兽医及水产中的应用
纳米技术这一概念最早由美国诺贝尔物理奖获得者R.Feynman提出,他在1959年洛杉矶理工学院的一次物理学年会上,做了题为《底层还有很大空间》的著名演讲。在当时他提出的新奇技术并没有引起足够的重视,直到1982年,美国IBM公司成功研制出了具有原子分辨能力的扫描隧道显微镜后,纳米技术才崭露头角,在其后的20多年中这得到了飞速发展。纳米粒子具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应,使得纳米粒子具有常规粒子所不具备的许多特殊性质,如低熔点、高比热容、高膨胀系数、高反应活性等。
第一节纳米技术在兽医中的应用
纳米生物技术是国际生物技术领域的前沿和热点。它在兽医领域有着广泛的应用和明确的产业化前景。纳米技术是一种操纵原子、分子、原子团和分子团让其形成所需物质的技术，从而使人类认识自然和改造自然的能力扩展到分子和原子领域。目前纳米技术尚处于重大突破的阶段，如果能在未来的几十年中获得成功，对动物医学和人类保健的影响将十分深远。
1纳米技术与动物疾病
1.1疾病诊断
目前，疾病诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但该方法存在对疾病判断不很准确的问题。而利用纳米技术可通过检测唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现机体中的各种致病或带病游离分子，可很好地解决此类问题。如纳米探针，是一种可探测单个活细胞的纳米传感器，当插入活细胞时，可探知导致疾病的早期DNA损伤，还可通过探针修复受损基因。VoDinh等研制出一种纳米探针，直径50nm、外面包银的光纤，传导一束氮镉激光，可用于探知导致肿瘤的早期DNA损伤。
1.2纳米技术与免疫
纳米材料以独特的物理、化学、生物学等特性，对增强动物机体的免疫力有着很好的效果。柴家前等(2002)报道，纳米蜂胶颗粒(NPP)使迪卡白鸡血液中T淋巴细胞比率极显著增加；使雏鸡红细胞-C3bR花环率的极显著增加，而使红细胞-lc花环率显著降低，蜂胶的乙醇提取物作为佐剂能促进鸡的体液免疫，提高特异性抗体的滴度。吕文斌等(2003)用聚乙交酯丙酯(PLG)纳米颗粒包裹CPG（以甲基化胞嘧啶鸟嘌呤为基元构成的特定核苷酸序列结构)能显著提高免疫小鼠总免疫球蛋白(IgG)，增加小鼠免疫细胞数量，增强了淋巴细胞增殖及白细胞介素-2的诱生活性。纳米颗粒有其特殊的吸附能力．据研究报道,纳米硒在动物肠道内可吸附病原菌．从而增强机体的免疫力。它也可用来制造对付癌症的“纳米生物导弹”,能将抗肿瘤超细纳米药物连接在磁性超微粒子上，定向射向癌细胞。并把它们消灭。马洪雨等(2004)将FeO纳米微粒注入到患者的肿瘤内，纳米微粒可升温到45～47oC，足以烧死肿瘤细胞，而不伤害周围健康组织。邓君明等定量实验表明．在5min内纳米Zn0的浓度值为1％时，金黄色葡萄球菌的杀菌率为98.80％，大肠杆菌的杀菌率99.93％。用纳米粒子的疫苗进行免疫接种，会导致粘膜层和胃肠道粘膜表面发生免疫反应。纳米氧化锌具有极强的化学活性．能与多种有机物发生氧化反应(包括细菌内的有机物)，从而把大部分细菌、病毒杀死。用纳米离子作为免疫佐剂可提高疫苗对动物的免疫效果。研究发现，用纳米科技生产的携带各种抗原并能准确释放的微芯片，只要一次植入家禽机体内，就可终生对多种传染病产生免疫力。这样不但避免了传统免疫注射所带来的弊端，而且极大提高了免疫的效果。因此．纳米技术是增强动物机体免疫力行之有效的途径，可为动物机体的健康提供有力的保障。
1.2.1疫苗
用纳米技术包裹或表面结合疫苗的纳米粒子只要一次性植入家禽体内，就可终身对其传染病产生免疫，不但避免因多次免疫接种给机体造成的应激，而且可大大提高免疫效果，彻底改变现行免疫方法的程序。因此，采用纳米技术可以很好地预防和解决像禽流感、禽霍乱等疫病问题。青岛依爱电子设备有限责任公司生产的“纳米材料孵化设备”，将纳米层状银系(锌系)无机抗菌颗粒或粉体，加入到孵化设备的蛋盘、出雏盘、加湿水盘等塑料制品及蛋车、出雏车或喷塑钢板等结构件的涂料中，使它们成为有抗菌能力的械具，在孵化过程中每时每刻发挥抑制细菌和病毒的作用，从而预防种蛋传播的多种传染病。Kossovsky等研究证明，表面修饰的纳米粒子可使蛋白抗原的表面充分暴露，同时使抗原结构更稳定，并能促进淋巴集结的摄取，在体内能引起强烈的、特异的免疫反应。由此可见，纳米粒子作为免疫佐剂可提高疫苗对动物的免疫效果，它将在疫苗的生产中发挥重要的作用。纳米粒子的辅助作用可持久地释放被包裹的抗原，或加强吸收作用和机体免疫系统对被纳米粒子结合抗原的免疫反应,增强疫苗的效果。
1.2.2免疫增强剂
免疫增强剂是指单独或同时与抗原使用时能增强机体免疫应答的物质。免疫增强剂的研究涉及免疫学和药