納米技術(shù)及其在動物科學(xué)中的應(yīng)用前景

彩 霞

(松山區(qū)農(nóng)牧業(yè)局,內(nèi)蒙古赤峰 024000)

納米技術(shù)及其在動物科學(xué)中的應(yīng)用前景

彩 霞

(松山區(qū)農(nóng)牧業(yè)局,內(nèi)蒙古赤峰 024000)

作為一門新興技術(shù)—納米技術(shù)以其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)在物理、材料學(xué)、高分子、生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域都得得到了廣泛的應(yīng)用,同時其發(fā)展?jié)摿σ彩鞘志薮蟮?在未來納米技術(shù)應(yīng)用過程中,作為生物學(xué)的一個重要分支動物科學(xué)也必會受到該技術(shù)的影響。文章將從納米技術(shù)出發(fā),對其在動物科學(xué)中的應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

納米技術(shù);動物科學(xué);應(yīng)用前景

1 納米粒子特性概述

1.1 小尺寸

從物理學(xué)角度出發(fā)，在超細(xì)微粒同光波波長、德布羅意波長、超導(dǎo)態(tài)相干長度等大小相當(dāng)或者是更小的情況下，將會對晶體周期性的邊界條件產(chǎn)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(xué)等方面的特性表現(xiàn)出一定的“小尺寸效應(yīng)”。在動物科學(xué)領(lǐng)域中，小尺寸效應(yīng)最重要的就是化學(xué)性質(zhì)。這是因為納米粒子的大小與其比表面積之間呈負(fù)相關(guān)，因此粒子越小，比表面積就會越大，那么其化學(xué)活性也會不斷的增強(qiáng)。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(guān)于納米粒子化學(xué)活性的研究越來越多，越來越深入，并在動物營養(yǎng)學(xué)中的礦物元素和獸藥開發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。

1.2 表面效應(yīng)

粒子直徑在與原子直徑相當(dāng)?shù)那闆r下，大多數(shù)原子都會在粒子的表面聚集，這時表面原子周圍出現(xiàn)原子不足而導(dǎo)致其處于不飽和的狀態(tài)，穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)頻繁變換位置的現(xiàn)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(jìn)行結(jié)合并逐漸穩(wěn)定下來。另外受到納米粒子小的影響，其表面原子數(shù)量較多，使得其表面原子配位數(shù)不足，因此納米粒子的表面能較高，化學(xué)活性也就比較高。而所謂的納米材料“表面效應(yīng)”就是指在納米粒子直徑減小的情況下，其表面原子數(shù)和總原子會增大，在這種情況下，納米材料的物理性質(zhì)就會發(fā)生較大的改變，這種改變就是“表面效應(yīng)”。

2 納米技術(shù)在動物科學(xué)中的應(yīng)用

納米技術(shù)應(yīng)用就是指以納米尺度環(huán)境為基礎(chǔ)，并在該尺寸環(huán)境下完成物質(zhì)的制備、研究以及應(yīng)用，作為綜合性要求較高的技術(shù)—納米技術(shù)在動物科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用還比較少，各方面尚處于研究階段，但是其應(yīng)用潛力是不可估量的。

2.1 遺傳育種領(lǐng)域應(yīng)用

在生物技術(shù)發(fā)展帶動作用下，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物基因組改良方面得到了廣泛的推廣及應(yīng)用，對家畜、家禽經(jīng)濟(jì)效益的提升具有十分重要的作用，例如通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用，有效的縮短了家畜等的生長周期，提高了瘦肉率，肉質(zhì)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(xì)胞克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行融合后可以加快優(yōu)良種畜群的擴(kuò)大，縮短新品種的培育時間，并為動物遺傳資源保護(hù)提供了支持，緩解了當(dāng)前瀕危物種面臨滅絕的緊張局面?，F(xiàn)階段轉(zhuǎn)基因主要包括融合法（如細(xì)胞融合、為細(xì)胞介導(dǎo)融合等）、化學(xué)法（如DNA-磷酸鈣沉淀法、染色體介導(dǎo)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(zhuǎn)基因技術(shù)在實踐應(yīng)用過程中隨機(jī)性和不確定性較為明顯，如針對外源基因的拷貝數(shù)和整合位點都是不確定的，甚至過程中還容易發(fā)生嵌合體，導(dǎo)致整合率不高，從而造成轉(zhuǎn)基因動物數(shù)量不多。而納米技術(shù)在應(yīng)用過程中首先對DNA進(jìn)行了分解處理并形成一個獨立的基因，之后可以根據(jù)研究需求對DNA分解部分進(jìn)行那個重組，據(jù)實踐研究發(fā)現(xiàn)，利用納米技術(shù)其轉(zhuǎn)基因整合率高達(dá)100%。

2.2 在飼料產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用

動物胃腸道吸收情況與營養(yǎng)物質(zhì)顆粒大小之間有著密切的關(guān)系，實驗結(jié)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(yīng)和表面效應(yīng)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(yǎng)物質(zhì)與腸道壁之間的接觸時間延長，進(jìn)而有效的提升了動物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率。另外通過納米技術(shù)的應(yīng)用可以將纖維素粉碎轉(zhuǎn)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(yǎng)物質(zhì)來使用。納米技術(shù)在飼料作業(yè)改良方面也發(fā)揮著積極的作用，尤其是在蛋白數(shù)量和質(zhì)量提高方面，納米技術(shù)應(yīng)用有著其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。納米技術(shù)在研究可吸附霉菌毒素材料方面也發(fā)揮著一定的作用，例如動物在使用發(fā)霉飼料后可能會出現(xiàn)不適，而這種納米材料的應(yīng)用可以將存在動物胃腸道中的有害霉菌進(jìn)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(shù)在動物飼料研究方面發(fā)展的一個主要方向。

2.3 在藥物開發(fā)方面的應(yīng)用

在基因工程發(fā)展帶動作用下，以生物技術(shù)為基礎(chǔ)的藥物研發(fā)受到了動物科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和重視，尤其是DNA重組技術(shù)的應(yīng)用在臨床多肽、蛋白質(zhì)以及激素等多個方面獲得了成功的應(yīng)用，而這些藥物在動物疾病預(yù)防和治療等方面發(fā)揮著十分重要的作用，但是應(yīng)當(dāng)注意的是目前獸藥主要以蛋白質(zhì)和肽類藥物為主，吸收途徑以被動擴(kuò)散和吞噬等為主，且這類藥物在動物胃腸道體內(nèi)會遇到諸多的阻礙，影響藥物吸收。而納米技術(shù)在這方面的應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢。首先可以將納米粒子為載體，進(jìn)行多肽類藥物的動力學(xué)參數(shù)改進(jìn)，經(jīng)改進(jìn)的肽類藥物不受動物生物屏障的影響，降低蛋白質(zhì)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(jié)論

關(guān)于納米技術(shù)在動物科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還不成熟，各方面的技術(shù)應(yīng)用還存在著一定的缺陷，但是該技術(shù)研發(fā)過程中是以需求為基礎(chǔ)為形成的先進(jìn)技術(shù)對推動我國動物科學(xué)進(jìn)步具有十分重要的作用，因此在今后動物科學(xué)研究過程中應(yīng)當(dāng)加大對投入力度，為納米技術(shù)研究提供強(qiáng)有力的支撐。

[1] 林素穎，陳光村，黃德華，等.移植干細(xì)胞死活活體示蹤技術(shù)研究進(jìn)展[J].科學(xué)通報，2016，（10）：1075-1085.

[2] 莊金秋，梅建國，張倩，等.納米顆粒技術(shù)及其在豬病防治中的應(yīng)用進(jìn)展[J].豬業(yè)科學(xué)，2016，33（1）：106-108.