納米材料在醫(yī)藥方面應(yīng)用技術(shù).doc

1、納米材料在醫(yī)藥方面應(yīng)用技術(shù)納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用摘要：本文介紹了什么是納米材料，納米材料在生物I矢學(xué)領(lǐng)域的最新應(yīng)用及研究狀況, 簡(jiǎn)要列舉了納米生物材料在I矢藥學(xué)應(yīng)用的最新實(shí)例，并對(duì)其前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：納米材料 牛物醫(yī)藥 最新應(yīng)用展望正文：納米是一個(gè)微小的尺度單位，納米是十億分之一米（10 一9 ）,大約是單個(gè)原子 直徑的4倍，通過(guò)對(duì)在納米尺度上新現(xiàn)象、新過(guò)程的觀察，納米技術(shù)為人們提供了許 多性能獨(dú)特的工具、材料、器件和系統(tǒng)山。當(dāng)前納米技術(shù)的研究正快速地從觀察和發(fā) 現(xiàn)向設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜的納米尺度集合體轉(zhuǎn)變納米技術(shù)研究將是系統(tǒng)的、基于多學(xué)科的 納米技術(shù)具有巨大的潛能，

2、可望取代現(xiàn)有大多數(shù)技術(shù)，創(chuàng)造新的工業(yè)，并在能源、環(huán) 境、通信、計(jì)算、醫(yī)藥、空間探索、國(guó)家安全和基于材料的任何領(lǐng)域中改變基礎(chǔ)的科 學(xué)模型。我們知道，細(xì)胞具有微米（10一訕）量級(jí)的空間尺度，生物大分子具有納米量級(jí)的空 間尺度。在它們之間的層次是亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，具有幾十到幾百納米量級(jí)的空間尺度。顯 然在納米水平上研允生命現(xiàn)象的納米生物學(xué)，它的研究對(duì)象就是亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生物大 分子體系。由于納米微粒的尺寸一般比生物體內(nèi)的細(xì)胞、紅細(xì)胞小得多，這就為生物 學(xué)研究提供了一個(gè)新的研究途徑即利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離、疾病診斷，利用納米 微粒制成特殊藥物或新型抗體進(jìn)行局部定向治療等。1、納米材料在醫(yī)藥、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用冃

3、前納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域己經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、臨床 醫(yī)學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué)方面，納米材料作用的發(fā)揮都已不容忽視。納米材料在生物醫(yī)學(xué)中 檢測(cè)、診斷。藥物治療以及健康預(yù)防等方面都取得了很好的發(fā)展。1.1納米材料在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)診斷技術(shù)方面的應(yīng)用牛物醫(yī)學(xué)起源于診斷，沒(méi)有很好的診斷手段就沒(méi)有很好的治療和預(yù)防，目前隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，診斷手段越來(lái)越高明、先進(jìn)，得到了前所未有的發(fā)展。納米材料在 檢驗(yàn)診斷中主要應(yīng)用于三個(gè)方面：1利用納米材料跟蹤牛物體內(nèi)活動(dòng)，對(duì)牛物體內(nèi)元 素的積累和排除作出判斷。2利用納米顆粒極高的傳感靈敏效應(yīng)對(duì)疾病進(jìn)行早期診斷 l4J O利用納米材料的特性去化驗(yàn)檢測(cè)試樣從而輔助治療。

4、在具體應(yīng)用方而的典型有量子點(diǎn)的熒光效應(yīng)、磁性納米材料的磁效應(yīng)、納米材料 的吸附作用等等。1.2納米材料在藥物治療方而的應(yīng)用納米生物材料，具有生物兼容性、可生物降解、藥物緩釋和藥物靶向傳遞等良好 特性已在藥物治療方而取得了很大成功。藥物納米載體具有高度靶向、藥物控制釋放、提高難溶藥物的溶解率和吸收率優(yōu) 點(diǎn)，提高藥物療效和降低毒副作用。納米顆粒作為基因載體具有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)： 納米顆粒能包裹、濃縮、保護(hù)核營(yíng)酸，使其免遭核酸酶的降解；比表面積大，具有生 物親和性，易于在其表面耦聯(lián)特異性的靶向分子，實(shí)現(xiàn)基因治療的特異性；在循環(huán)系 統(tǒng)中的循環(huán)時(shí)間較普通顆粒明顯延長(zhǎng)，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)象普通顆粒那樣迅速地被

5、吞 噬細(xì)胞清除；讓核營(yíng)酸緩慢釋放，有效地延長(zhǎng)作用時(shí)間，并維持有效的產(chǎn)物濃度，提 高轉(zhuǎn)染效率和轉(zhuǎn)染產(chǎn)物的生物利用度；代謝產(chǎn)物少，副作用小，無(wú)免疫排斥反應(yīng)等。2、納米材料在生物I矢學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料Ag+可使細(xì)胞膜上蛋白失去活性從而殺死細(xì)菌，添加納米銀粒子制成的I矢用敷料對(duì) 諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見(jiàn)的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑 制作用。2.2納米粒子用作藥物載體一般來(lái)說(shuō)，血液中紅血球的大小為6000-9000nm 一般細(xì)菌的長(zhǎng)度為2000?3000 nm 引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80?100 nm,而納米包覆體尺寸約30 nm,細(xì)胞尺寸更大 。因而可利用

6、納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進(jìn)行局部的定向治療等。磁性 納米顆粒作為藥物載體，在外磁場(chǎng)的引導(dǎo)下集中于病患部位，進(jìn)行定位病變治療，利 于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進(jìn) 行免疫學(xué)的間接凝聚實(shí)驗(yàn)，用于快速診斷。牛物降解性高分了納米材料作為藥物載 體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口、上下呼吸道、肛門(mén)以 及眼、耳等。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止 藥物對(duì)全身的作用。2.3納米人工線粒體當(dāng)細(xì)胞中的線粒體部分失去功能的時(shí)候，再來(lái)增加氧供給水平，并不一定能使組織 有效地恢復(fù)，這時(shí)就需要直接釋放三磷腺昔同時(shí)伴隨著

7、有選擇地釋放和吸收其他的一 些代謝產(chǎn)物，后者是迅速恢復(fù)組織功能的有效手段。人工線粒體裝置，如同前面的 供氧裝置一樣，只不過(guò)在這里釋放的是三磷腺昔而不是氧。2.4智能一靶向藥物在超臨界高壓下細(xì)胞會(huì)“變軟”，而納米?；牧衔⑿∫诐B透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞 基因，因而納米?；牧献钣星熬暗膽?yīng)用是基因藥物的開(kāi)發(fā)。德國(guó)柏林醫(yī)療中心將鐵 氧體納米粒子用葡萄糖分了包裹在水中溶解后注入腫瘤部位使癌細(xì)胞部位完全被磁場(chǎng) 封閉通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47C慢慢殺死癌細(xì)胞。這種方法已在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn) 中獲得了初步成功。2.5納米機(jī)器人在最近的十年中,隨著納米材料在癌癥治療、細(xì)胞顯影和疾病檢測(cè)方而的應(yīng)用，由此 誕生了一個(gè)新

8、的領(lǐng)域生物納米技術(shù)。生物納米技術(shù)是指在納米尺度上認(rèn)識(shí)生物分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)和功能之間的聯(lián)系，并在此基礎(chǔ)上按研究者的意愿組合、裝配，創(chuàng)造出滿 足人們意愿并行使特定功能的生物納米機(jī)器。“納米蜘蛛州機(jī)器人有些科學(xué)家設(shè)想將蛋白質(zhì)芯片或基因芯片組裝成尺寸比人體紅細(xì)胞還小的納米機(jī) 器人.使其具有某些酶的功能，它是納米機(jī)械裝置與生物系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。在生物I矢 學(xué)工程中可充當(dāng)微型I矢生，解決傳統(tǒng)I矢生難以解決的問(wèn)題。將這些納米機(jī)器人注入血 管內(nèi).可按照預(yù)定程序.直接打通腦血栓。清潔心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，達(dá)到預(yù)防和 治療心腦血管疾病的目的。除此以外。不同的組合方案還可組裝出其他功能的納米機(jī) 器人.例如.有的可以吞噬

9、病菌、殺死癌細(xì)胞：有的可以作為人體器官的修復(fù)工具.修 復(fù)損傷的器官和組織等以完成整容手術(shù)或其他器官修復(fù)手術(shù)；有的可以進(jìn)行基因 裝配工作，除去基因中錯(cuò)誤或有害的DNA片段.并將正常的DNA片段裝配進(jìn)染色體。使機(jī)體正常運(yùn)作。2.6利用納米科技可將生物降解性和生物相容性的聚合物與藥物一起制成納米藥物 作為靶向藥物制劑，直接導(dǎo)入病灶部位的器官、組織其至細(xì)胞，達(dá)到提高藥物療效, 降低毒性的作用；將納米材料作為藥物載體，可增加某些藥物的胃腸吸收，提高其生 物利用度；將納米材料作為載體，可用于基因的輸送和治療；納米材料作為組織修復(fù)、 人造器官等牛物材料的應(yīng)用也有很好的前景J另外，納米材料在疾病的診斷和監(jiān)測(cè)

10、上也有廣泛的用途。納米材料在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的展望隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料學(xué)和生物醫(yī)學(xué)結(jié)合越來(lái)越緊密，納米材料在生物應(yīng)用 上已取得了很大的成就，并展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭和巨大的發(fā)展?jié)摿?。但是我們還應(yīng) 看到，很多方面發(fā)展還不完善，應(yīng)用還不安全有待進(jìn)一步研究何。我認(rèn)為在21世紀(jì)納 米材料在生物I矢學(xué)方面發(fā)展應(yīng)該加強(qiáng)和有巨大應(yīng)用潛力，將成為今后一段時(shí)間研究熱 點(diǎn)的有：（1）生物I矢學(xué)檢測(cè)診斷用材料：不可否認(rèn)，現(xiàn)在納米材料在生物檢測(cè)診斷上已發(fā)生 相當(dāng)大的發(fā)展和應(yīng)用，各種納米材料已經(jīng)在實(shí)踐中的應(yīng)用取得了良好的效果。但在各 種I矢學(xué)檢測(cè)中對(duì)各種各樣的功能性納米材料的要求還比較高。比如生物I矢學(xué)工程和I矢 療設(shè)

11、備器材兩者之間相輔相成，生物I矢學(xué)工程是基礎(chǔ)，它的課題研究的深人會(huì)催生新的 I矢療設(shè)備器材岀現(xiàn)，同時(shí)對(duì)臨床I矢療設(shè)備器材的需求信息會(huì)產(chǎn)生新的研究方向，納米 功能材料在這個(gè)方面將大有前途。乂如分析與檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，勢(shì)必要求具有 更先進(jìn)性能納米材料的岀現(xiàn)。（2）藥物治療上使用的材料：藥物控釋納米材料心將繼續(xù)成為納米醫(yī)用材料研究 發(fā)展的重點(diǎn)。納米粒子不但具有能穿過(guò)組織間隙并被細(xì)胞吸收等特性，而且還具有靶 向、緩釋、高效、低壽且可實(shí)現(xiàn)口服、靜脈注射及敷貼等多種給藥途徑等優(yōu)點(diǎn)，因而 在藥物輸送方面具有廣闊的應(yīng)用前景。（3）功能性生物材料：各種有著特定功能的材料將越來(lái)越多地應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)上去。未來(lái)幾

12、年生物材料中納米陶瓷將在人造骨骼中發(fā)揮主導(dǎo)作用，有著各種特性的無(wú) 機(jī)有機(jī)復(fù)合納米材料也必將在介入治療、血液凈化方面大展身手。（4）生物安全性納米材料：目前在一些國(guó)家生物納米材料的安全性研究已經(jīng)被提 上口程，但很多研究還不深入，取得效果也不明顯。在全球矚目安全問(wèn)題的同時(shí)，納 米材料安全性研究必將成為下一熱點(diǎn)。生物降解綠色材料將是未來(lái)藥物的首選。關(guān)于 生物技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，目前確實(shí)還有很多問(wèn)題沒(méi)有搞清勉，有待于繼續(xù)研究。其發(fā)展趨勢(shì)主要包括：（1）生體相容性好的鈦合金等物質(zhì)將逐步開(kāi)發(fā)，并進(jìn)入臨 床試驗(yàn)階段；（2）納米技術(shù)與分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，將有助于揭示生物大分子各級(jí)結(jié) 構(gòu)與功能的破譯；（3）納米生物技

13、術(shù)將使藥物的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、自動(dòng)化、大 規(guī)模，而藥物的作用將實(shí)現(xiàn)器官靶向化；（4）納米生物技術(shù)應(yīng)用于分子之間的相互作用、 分子復(fù)合物和分子組裝的研究將在病毒結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和自身裝配機(jī)制上取得 進(jìn)展；（5）納米生物技術(shù)將使生物活性分子診斷、檢測(cè)技術(shù)向微型、微觀、微量、微創(chuàng) 或無(wú)創(chuàng)、快速、實(shí)時(shí)、遙距、動(dòng)態(tài)、功能性和智能化的方向發(fā)展。結(jié)束語(yǔ)納米技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合，為醫(yī)學(xué)界提供了全新的思路，納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 的應(yīng)用取得了顯著效果。但納米材料應(yīng)用還很有限，尤其是在生物醫(yī)學(xué)上而，冃前大 多數(shù)研究還處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，還需大量臨床試驗(yàn)予以證實(shí)，納米材料應(yīng)用的生物安 全性有待進(jìn)一步提高。這就要

14、求生物醫(yī)學(xué)研究者與納米材料的研究人員合作需進(jìn)一步 加強(qiáng)，制造出更先進(jìn)的生物醫(yī)用納米材料。我們有理由相信，隨著納米材料在生物醫(yī) 學(xué)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用，臨床醫(yī)療將變得節(jié)奏更快、效率更高，診斷、檢查更準(zhǔn)確，治 療更有效，人們的生命安全將得到更大的保障。參考資料The Interagency Working Group on Nanosciece Engineering and Technology. Nanotechnology Research Direction: IWGN Workshop Report Vision for Nanotechnology R&D in the Next Deca

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