納米技術及其在動物科學中的應用前景

彩 霞

(松山區農牧業局,內蒙古赤峰 024000)

納米技術及其在動物科學中的應用前景

彩 霞

(松山區農牧業局,內蒙古赤峰 024000)

作為一門新興技術—納米技術以其獨特的物理和化學性質在物理、材料學、高分子、生物學以及醫學等多個領域都得得到了廣泛的應用,同時其發展潛力也是十分巨大的,在未來納米技術應用過程中,作為生物學的一個重要分支動物科學也必會受到該技術的影響。文章將從納米技術出發,對其在動物科學中的應用前景進行分析。

納米技術;動物科學;應用前景

1 納米粒子特性概述

1.1 小尺寸

從物理學角度出發，在超細微粒同光波波長、德布羅意波長、超導態相干長度等大小相當或者是更小的情況下，將會對晶體周期性的邊界條件產生一定的破壞影響；而對于非晶體納米微粒而言，其表面的原子密度會降低，使得其在聲、光、電磁以及熱力學等方面的特性表現出一定的“小尺寸效應”。在動物科學領域中，小尺寸效應最重要的就是化學性質。這是因為納米粒子的大小與其比表面積之間呈負相關，因此粒子越小，比表面積就會越大，那么其化學活性也會不斷的增強。另外在催化劑制備過程中，納米金屬粒子在其中的作用越來越大，尤其是最近幾年，關于納米粒子化學活性的研究越來越多，越來越深入，并在動物營養學中的礦物元素和獸藥開發領域應用越來越廣泛。

1.2 表面效應

粒子直徑在與原子直徑相當的情況下，大多數原子都會在粒子的表面聚集，這時表面原子周圍出現原子不足而導致其處于不飽和的狀態，穩定性降低，出現頻繁變換位置的現象。位置的不確定性使得這些原子一旦碰到其他原子時，就會迅速與其進行結合并逐漸穩定下來。另外受到納米粒子小的影響，其表面原子數量較多，使得其表面原子配位數不足，因此納米粒子的表面能較高，化學活性也就比較高。而所謂的納米材料“表面效應”就是指在納米粒子直徑減小的情況下，其表面原子數和總原子會增大，在這種情況下，納米材料的物理性質就會發生較大的改變，這種改變就是“表面效應”。

2 納米技術在動物科學中的應用

納米技術應用就是指以納米尺度環境為基礎，并在該尺寸環境下完成物質的制備、研究以及應用，作為綜合性要求較高的技術—納米技術在動物科學領域應用還比較少，各方面尚處于研究階段，但是其應用潛力是不可估量的。

2.1 遺傳育種領域應用

在生物技術發展帶動作用下，轉基因技術在動物基因組改良方面得到了廣泛的推廣及應用，對家畜、家禽經濟效益的提升具有十分重要的作用，例如通過轉基因技術應用，有效的縮短了家畜等的生長周期，提高了瘦肉率，肉質較以往相比有了明顯的改善，飼料利用率提高明顯。另外再將體細胞克隆技術與轉基因技術進行融合后可以加快優良種畜群的擴大，縮短新品種的培育時間，并為動物遺傳資源保護提供了支持，緩解了當前瀕危物種面臨滅絕的緊張局面。現階段轉基因主要包括融合法（如細胞融合、為細胞介導融合等）、化學法（如DNA-磷酸鈣沉淀法、染色體介導法等）、物理法（如顯微注射法、電脈沖法等）和病毒感染法（如重組DNA病毒感染、重組RNA病毒感染等）四種。其中顯微注射法等轉基因技術在實踐應用過程中隨機性和不確定性較為明顯，如針對外源基因的拷貝數和整合位點都是不確定的，甚至過程中還容易發生嵌合體，導致整合率不高，從而造成轉基因動物數量不多。而納米技術在應用過程中首先對DNA進行了分解處理并形成一個獨立的基因，之后可以根據研究需求對DNA分解部分進行那個重組，據實踐研究發現，利用納米技術其轉基因整合率高達100%。

2.2 在飼料產業中應用

動物胃腸道吸收情況與營養物質顆粒大小之間有著密切的關系，實驗結果證明：100nm的粒子吸收率是其他類型大粒子的10～250倍。究其主要原因有以下幾點。首先在納米微粒小尺寸效應和表面效應影響下，飼料粒子在胃腸道中的滯留性明顯增加，從而使得營養物質與腸道壁之間的接觸時間延長，進而有效的提升了動物對營養物質的利用效率。另外通過納米技術的應用可以將纖維素粉碎轉化為葡萄糖和纖維二糖等，因此一些常見的秸稈也可以作為動物營養物質來使用。納米技術在飼料作業改良方面也發揮著積極的作用，尤其是在蛋白數量和質量提高方面，納米技術應用有著其他技術無法比擬的優勢。納米技術在研究可吸附霉菌毒素材料方面也發揮著一定的作用，例如動物在使用發霉飼料后可能會出現不適，而這種納米材料的應用可以將存在動物胃腸道中的有害霉菌進行吸附并排出，避免影響動物健康，但是該納米材料尚處于研究階段，還未正式投入使用。但這也是納米技術在動物飼料研究方面發展的一個主要方向。

2.3 在藥物開發方面的應用

在基因工程發展帶動作用下，以生物技術為基礎的藥物研發受到了動物科學領域的廣泛關注和重視，尤其是DNA重組技術的應用在臨床多肽、蛋白質以及激素等多個方面獲得了成功的應用，而這些藥物在動物疾病預防和治療等方面發揮著十分重要的作用，但是應當注意的是目前獸藥主要以蛋白質和肽類藥物為主，吸收途徑以被動擴散和吞噬等為主，且這類藥物在動物胃腸道體內會遇到諸多的阻礙，影響藥物吸收。而納米技術在這方面的應用具有一定的優勢。首先可以將納米粒子為載體，進行多肽類藥物的動力學參數改進，經改進的肽類藥物不受動物生物屏障的影響，降低蛋白質和肽類藥物的釋放速率，同時也有效的提高了使用藥物的利用效率，降低了動物使用藥物的劑量，也有效的解決了藥物殘留等多方面的問題。

3 結論

關于納米技術在動物科學領域的應用還不成熟，各方面的技術應用還存在著一定的缺陷，但是該技術研發過程中是以需求為基礎為形成的先進技術對推動我國動物科學進步具有十分重要的作用，因此在今后動物科學研究過程中應當加大對投入力度，為納米技術研究提供強有力的支撐。

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