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在科技课的学习中，我们在学校的纳米实验室开展了项目式学习。顾名思义，纳米实验室首先定位的是纳米材料的学习与研制。纳米材料具有独特的物理、化学和光学性质，目前已被广泛应用于各个领域。
有了这么好的硬件学习条件，我们选择什么样的课题去进行具有创新性的实践？
通过上网搜索相关资料，我们了解到，在医疗领域，功能化纳米材料具有能精准定向把治疗药物输送到病灶、降低药物对非病灶组织的副作用的特点，所以利用纳米材料作为治疗药物的载体已成常态。如果在其中加入具有缓释作用的添加剂，还可提高治疗效果，减轻患者的痛苦。
于是，我们踏上了为药物寻找合适的纳米材料载体、研制纳米粒的征途。
一、选材背景
在调研中我们了解到，盐酸利多卡因是一种酰胺类局部麻醉药，血液吸收或静脉给药后，对中枢神经系统有兴奋和抑制双向作用，且对搭载的其他药物有较高的包封性能和缓释延时作用。
能否选用盐酸利多卡因来研制纳米粒治疗药物的载体？我们咨询了指导老师，在她的建议下，我们进一步了解到，理想的载药纳米粒材料还必须具备以下6个性质：有较高的载药量，有较高的包封率，有适宜的制备和提纯方法，载体材料可生物降解、毒性较低或没有毒性，有适当的粒径和粒子形态，有较长的体内循环时间。
经反复论证，盐酸利多卡因是比较合适的材料。由此，我们设计研制方案，准备材料和设备，开始研制。
二、研制过程
本实验采用脂质纳米粒制剂技术，先在高压均质机15 000psi和20 000psi不同压力下，制备盐酸利多卡因脂质纳米粒，然后通过激光粒度分析仪测定不同压力下脂质纳米粒粒径大小、粒径分布情况和电位情况，为判断制备的靶向载药纳米粒是否合格提供科学依据。依据以上方案，我们的实验研制过程如下。
（一）器材及药物准备
电子天平、磁力搅拌器、高压均质机、激光粒度分析仪。利多卡因、单硬脂酸甘油酯、卵磷脂、泊洛沙姆188。
（二）步骤
1.称量药物
用电子天平分别称取0.1g利多卡因、1.5g单硬脂酸甘油酯、1.0g卵磷脂、0.5g泊洛沙姆188。
2.配置药物
（1）将卵磷脂、泊洛沙姆188倒入锥形瓶，再加入20ml的超纯水，置于75℃磁力搅拌器中使其充分溶解，形成均匀水相。
（2）将利多卡因、单硬脂酸甘油酯倒入锥形瓶，再加入5ml无水乙醇，最后置于75℃磁力搅拌器中使其充分溶解，形成均匀油相并冷却，如图1、图2。
3.制备脂质纳米粒
（1）将油相缓慢倒入水相，调节高压均质机压力分别为15 000psi、20 000psi，反复循环均质10min。
（2）将均质后溶液置于45℃水浴中加热，磁力搅拌60min，使溶剂完全蒸发，再用冰水浴迅速冷却，即得到脂质纳米粒。
4.脂质纳米粒的粒径和电位测量
用蒸馏水5倍稀释盐酸利多卡因纳米乳，利用激光粒度分析仪测定其平均粒径、粒径分布情况和电位情况，重复3次，取平均值。本实验在室温26.1℃、湿度44.8%的环境下完成。
三、结果与分析
（一）粒径分析
我们制备出在20 000psi、15 000psi条件下的盐酸利多卡因脂质纳米粒，随后使用激光粒度分析仪测试其粒径，测试结果如图3、图4所示。
由图3可以看出，在高压均质机15 000psi下，纳米粒平均粒径为4933nm，分散性指数为96.4%。由图4可以看出，在20 000psi下连续测量3次，纳米粒粒径分别为120.71nm、119.92nm和122.29nm，平均粒径为120.97nm，分散性指数分别为22.6%、21.5%和22.2%。
由此可见，高压均质仪的压力设定对脂质纳米粒的大小有影响，随着压力增大，纳米粒粒径减小，粒径分布变窄。
比较二者后发现，在20 000psi下粒径大小和分散性指数符合要求，即粒径分布范围较窄，表明体系均一性良好。
（二）电位分析
将高压均质机在15 000psi和20 000psi压力下的两组脂质纳米粒样品用蒸馏水稀释后，利用激光粒度分析仪测定其Zeta电位，得到的平均Zeta电位分别是（-50.2±1.3）mV和（-56.5±1.0）mV（如图5、图6）。
分子或分散粒子越小，Zeta电位的绝对值（正或负）越高，体系越稳定。反之，Zeta电位（正或负）越低，越倾向于凝结或凝聚，即吸引力超过了排斥力，分散被破坏而发生凝结或凝聚。Zeta电位绝对值代表其稳定性大小，正、负代表粒子带何种电荷。
（三）制备的纳米粒的显微镜观察结果
将制备好的纳米粒悬液滴在载玻片上，盖上盖玻片，于尼康正置荧光显微镜下观察其微观形态。明场下观察制备的纳米粒，可见颗粒分散性、均一性都较好，如图7。用荧光标记的单硬脂酸甘油酯制备的纳米粒在蓝色激发光下，可见纳米粒呈现绿色荧光，如图8。
四、结论
本实验以盐酸利多卡因为研究对象，采用脂质纳米粒制剂技术，探索盐酸利多卡因脂质纳米粒稳定的制备工艺。研究发现，在高压均质机20 000psi的压力下，制备出的盐酸利多卡因脂质纳米粒具有如下性质。
（1）粒径大小均一，平均粒径为120.97nm;粒径分布范围较窄，体系均一性良好。
（2）Zeta电位绝对值高（-56.5±1.0mV），说明构建体系稳定。
（3）所得纳米粒颗粒均一，在荧光显微镜下发出绿色荧光。
相关资料表明，脂质纳米粒具有长期的物理、化学作用的稳定性，可有效控制标靶药物的定位和能量释放，还具有脂质体、乳剂毒性低等优点，是一種很有发展前景的药物载体。由此可见，我们的实践是有现实意义的。
本次实验只是探讨了一种选用盐酸利多卡因等原料制备脂质纳米粒的制备条件、方法，并通过科学的理化性质测定证明，制取的盐酸利多卡因脂质纳米粒基本达到载药标准。下一步，我们还将继续研究不同浓度的载药纳米粒的体外释放能力、包封速率、载药含量等，以探索精准的纳米靶向治疗药物的潜在应用。
专家点评
该项目的选题涉及的领域虽已有众多科研成果，但由于该校有此课题的专业实验室的条件，孩子们紧随科研人员“伴跑”进行实践探讨，也不失为一种很好的研究性学习方式。项目报告把选题、选材、设计、实验、检测全过程交待得很清楚，实验部分的格式也很规范，可供示范。
不足的是，实验部分除对利多卡因的选材外，文中对另外选择的五种添加材料及其性能，全部选材的量，仪器设备控制的压力量、时间量等的确定未作交代，而这些是中学生论文或报告中必须交代的内容。中学生的学识水平有限，所以在研究性学习过程中，更需要展示其认知、研讨的过程。
有了这么好的硬件学习条件，我们选择什么样的课题去进行具有创新性的实践？
通过上网搜索相关资料，我们了解到，在医疗领域，功能化纳米材料具有能精准定向把治疗药物输送到病灶、降低药物对非病灶组织的副作用的特点，所以利用纳米材料作为治疗药物的载体已成常态。如果在其中加入具有缓释作用的添加剂，还可提高治疗效果，减轻患者的痛苦。
于是，我们踏上了为药物寻找合适的纳米材料载体、研制纳米粒的征途。
一、选材背景
在调研中我们了解到，盐酸利多卡因是一种酰胺类局部麻醉药，血液吸收或静脉给药后，对中枢神经系统有兴奋和抑制双向作用，且对搭载的其他药物有较高的包封性能和缓释延时作用。
能否选用盐酸利多卡因来研制纳米粒治疗药物的载体？我们咨询了指导老师，在她的建议下，我们进一步了解到，理想的载药纳米粒材料还必须具备以下6个性质：有较高的载药量，有较高的包封率，有适宜的制备和提纯方法，载体材料可生物降解、毒性较低或没有毒性，有适当的粒径和粒子形态，有较长的体内循环时间。
经反复论证，盐酸利多卡因是比较合适的材料。由此，我们设计研制方案，准备材料和设备，开始研制。
二、研制过程
本实验采用脂质纳米粒制剂技术，先在高压均质机15 000psi和20 000psi不同压力下，制备盐酸利多卡因脂质纳米粒，然后通过激光粒度分析仪测定不同压力下脂质纳米粒粒径大小、粒径分布情况和电位情况，为判断制备的靶向载药纳米粒是否合格提供科学依据。依据以上方案，我们的实验研制过程如下。
（一）器材及药物准备
电子天平、磁力搅拌器、高压均质机、激光粒度分析仪。利多卡因、单硬脂酸甘油酯、卵磷脂、泊洛沙姆188。
（二）步骤
1.称量药物
用电子天平分别称取0.1g利多卡因、1.5g单硬脂酸甘油酯、1.0g卵磷脂、0.5g泊洛沙姆188。
2.配置药物
（1）将卵磷脂、泊洛沙姆188倒入锥形瓶，再加入20ml的超纯水，置于75℃磁力搅拌器中使其充分溶解，形成均匀水相。
（2）将利多卡因、单硬脂酸甘油酯倒入锥形瓶，再加入5ml无水乙醇，最后置于75℃磁力搅拌器中使其充分溶解，形成均匀油相并冷却，如图1、图2。
3.制备脂质纳米粒
（1）将油相缓慢倒入水相，调节高压均质机压力分别为15 000psi、20 000psi，反复循环均质10min。
（2）将均质后溶液置于45℃水浴中加热，磁力搅拌60min，使溶剂完全蒸发，再用冰水浴迅速冷却，即得到脂质纳米粒。
4.脂质纳米粒的粒径和电位测量
用蒸馏水5倍稀释盐酸利多卡因纳米乳，利用激光粒度分析仪测定其平均粒径、粒径分布情况和电位情况，重复3次，取平均值。本实验在室温26.1℃、湿度44.8%的环境下完成。
三、结果与分析
（一）粒径分析
我们制备出在20 000psi、15 000psi条件下的盐酸利多卡因脂质纳米粒，随后使用激光粒度分析仪测试其粒径，测试结果如图3、图4所示。
由图3可以看出，在高压均质机15 000psi下，纳米粒平均粒径为4933nm，分散性指数为96.4%。由图4可以看出，在20 000psi下连续测量3次，纳米粒粒径分别为120.71nm、119.92nm和122.29nm，平均粒径为120.97nm，分散性指数分别为22.6%、21.5%和22.2%。
由此可见，高压均质仪的压力设定对脂质纳米粒的大小有影响，随着压力增大，纳米粒粒径减小，粒径分布变窄。
比较二者后发现，在20 000psi下粒径大小和分散性指数符合要求，即粒径分布范围较窄，表明体系均一性良好。
（二）电位分析
将高压均质机在15 000psi和20 000psi压力下的两组脂质纳米粒样品用蒸馏水稀释后，利用激光粒度分析仪测定其Zeta电位，得到的平均Zeta电位分别是（-50.2±1.3）mV和（-56.5±1.0）mV（如图5、图6）。
分子或分散粒子越小，Zeta电位的绝对值（正或负）越高，体系越稳定。反之，Zeta电位（正或负）越低，越倾向于凝结或凝聚，即吸引力超过了排斥力，分散被破坏而发生凝结或凝聚。Zeta电位绝对值代表其稳定性大小，正、负代表粒子带何种电荷。
（三）制备的纳米粒的显微镜观察结果
将制备好的纳米粒悬液滴在载玻片上，盖上盖玻片，于尼康正置荧光显微镜下观察其微观形态。明场下观察制备的纳米粒，可见颗粒分散性、均一性都较好，如图7。用荧光标记的单硬脂酸甘油酯制备的纳米粒在蓝色激发光下，可见纳米粒呈现绿色荧光，如图8。
四、结论
本实验以盐酸利多卡因为研究对象，采用脂质纳米粒制剂技术，探索盐酸利多卡因脂质纳米粒稳定的制备工艺。研究发现，在高压均质机20 000psi的压力下，制备出的盐酸利多卡因脂质纳米粒具有如下性质。
（1）粒径大小均一，平均粒径为120.97nm;粒径分布范围较窄，体系均一性良好。
（2）Zeta电位绝对值高（-56.5±1.0mV），说明构建体系稳定。
（3）所得纳米粒颗粒均一，在荧光显微镜下发出绿色荧光。
相关资料表明，脂质纳米粒具有长期的物理、化学作用的稳定性，可有效控制标靶药物的定位和能量释放，还具有脂质体、乳剂毒性低等优点，是一種很有发展前景的药物载体。由此可见，我们的实践是有现实意义的。
本次实验只是探讨了一种选用盐酸利多卡因等原料制备脂质纳米粒的制备条件、方法，并通过科学的理化性质测定证明，制取的盐酸利多卡因脂质纳米粒基本达到载药标准。下一步，我们还将继续研究不同浓度的载药纳米粒的体外释放能力、包封速率、载药含量等，以探索精准的纳米靶向治疗药物的潜在应用。
专家点评
该项目的选题涉及的领域虽已有众多科研成果，但由于该校有此课题的专业实验室的条件，孩子们紧随科研人员“伴跑”进行实践探讨，也不失为一种很好的研究性学习方式。项目报告把选题、选材、设计、实验、检测全过程交待得很清楚，实验部分的格式也很规范，可供示范。
不足的是，实验部分除对利多卡因的选材外，文中对另外选择的五种添加材料及其性能，全部选材的量，仪器设备控制的压力量、时间量等的确定未作交代，而这些是中学生论文或报告中必须交代的内容。中学生的学识水平有限，所以在研究性学习过程中，更需要展示其认知、研讨的过程。