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矢學領(lǐng)域的最新應(yīng)用及研究狀況, 簡要列舉了納米生物材料在I矢藥學應(yīng)用的最新實例，并對其前景進行了展望。關(guān)鍵詞：納米材料 牛物醫(yī)藥 最新應(yīng)用展望正文：納米是一個微小的尺度單位，納米是十億分之一米（10 一9 ）,大約是單個原子 直徑的4倍，通過對在納米尺度上新現(xiàn)象、新過程的觀察，納米技術(shù)為人們提供了許 多性能獨特的工具、材料、器件和系統(tǒng)山。當前納米技術(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、計算、醫(yī)藥、空間探索、國家安全和基于材料的任何領(lǐng)域中改變基礎(chǔ)的科 學模型。我們知道，細胞具有微米（10一訕）量級的空間尺度，生物大分子具有納米量級的空 間尺度。在它們之間的層次是亞細胞結(jié)構(gòu)，具有幾十到幾百納米量級的空間尺度。顯 然在納米水平上研允生命現(xiàn)象的納米生物學，它的研究對象就是亞細胞結(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)的細胞、紅細胞小得多，這就為生物 學研究提供了一個新的研究途徑即利用納米微粒進行細胞分離、疾病診斷，利用納米 微粒制成特殊藥物或新型抗體進行局部定向治療等。1、納米材料在醫(yī)藥、醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用冃

3、前納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域己經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在基礎(chǔ)醫(yī)學、藥物學、臨床 醫(yī)學和預(yù)防醫(yī)學方面，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)學中 檢測、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)學檢驗診斷技術(shù)方面的應(yīng)用牛物醫(yī)學起源于診斷，沒有很好的診斷手段就沒有很好的治療和預(yù)防，目前隨著 科學技術(shù)的發(fā)展，診斷手段越來越高明、先進，得到了前所未有的發(fā)展。納米材料在 檢驗診斷中主要應(yīng)用于三個方面：1利用納米材料跟蹤牛物體內(nèi)活動，對牛物體內(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)對疾病進行早期診斷 l4J O利用納米材料的特性去化驗檢測試樣從而輔助治療。

4、在具體應(yīng)用方而的典型有量子點的熒光效應(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，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： 納米顆粒能包裹、濃縮、保護核營酸，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，實現(xiàn)基因治療的特異性；在循環(huán)系 統(tǒng)中的循環(huán)時間較普通顆粒明顯延長，在一定時間內(nèi)不會象普通顆粒那樣迅速地被

5、吞 噬細胞清除；讓核營酸緩慢釋放，有效地延長作用時間，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，無免疫排斥反應(yīng)等。2、納米材料在生物I矢學領(lǐng)域的具體應(yīng)用2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料Ag+可使細胞膜上蛋白失去活性從而殺死細菌，添加納米銀粒子制成的I矢用敷料對 諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細菌有較好抑 制作用。2.2納米粒子用作藥物載體一般來說，血液中紅血球的大小為6000-9000nm 一般細菌的長度為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，在外磁場的引導(dǎo)下集中于病患部位，進行定位病變治療，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 行免疫學的間接凝聚實驗，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 藥物對全身的作用。2.3納米人工線粒體當細胞中的線粒體部分失去功能的時候，再來增加氧供給水平，并不一定能使組織 有效地恢復(fù)，這時就需要直接釋放三磷腺昔同時伴隨著

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胞會“變軟”，而納米?；牧衔⑿∫诐B透，使醫(yī)藥家能改變細胞 基因，因而納米?；牧献钣星熬暗膽?yīng)用是基因藥物的開發(fā)。德國柏林醫(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胞部位完全被磁場 封閉通電加熱時溫度達到47C慢慢殺死癌細胞。這種方法已在老鼠身上進行的實驗 中獲得了初步成功。2.5納米機器人在最近的十年中,隨著納米材料在癌癥治療、細胞顯影和疾病檢測方而的應(yīng)用，由此 誕生了一個新

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識生物分子的精細結(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器?！凹{米蜘蛛州機器人有些科學家設(shè)想將蛋白質(zhì)芯片或基因芯片組裝成尺寸比人體紅細胞還小的納米機 器人.使其具有某些酶的功能，它是納米機械裝置與生物系統(tǒng)的有機結(jié)合。在生物I矢 學工程中可充當微型I矢生，解決傳統(tǒng)I矢生難以解決的問題。將這些納米機器人注入血 管內(nèi).可按照預(yù)定程序.直接打通腦血栓。清潔心臟動脈脂肪沉積物等，達到預(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 器人.例如.有的可以吞噬

9、病菌、殺死癌細胞：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)；有的可以進行基因 裝配工作，除去基因中錯誤或有害的DNA片段.并將正常的DNA片段裝配進染色體。使機體正常運作。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、組織其至細胞，達到提高藥物療效, 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

10、上也有廣泛的用途。納米材料在生物醫(yī)學中應(yīng)用的展望隨著科學技術(shù)的發(fā)展，材料學和生物醫(yī)學結(jié)合越來越緊密，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)用還不安全有待進一步研究何。我認為在21世紀納 米材料在生物I矢學方面發(fā)展應(yīng)該加強和有巨大應(yīng)用潛力，將成為今后一段時間研究熱 點的有：（1）生物I矢學檢測診斷用材料：不可否認，現(xiàn)在納米材料在生物檢測診斷上已發(fā)生 相當大的發(fā)展和應(yīng)用，各種納米材料已經(jīng)在實踐中的應(yīng)用取得了良好的效果。但在各 種I矢學檢測中對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矢學工程是基礎(chǔ)，它的課題研究的深人會催生新的 I矢療設(shè)備器材岀現(xiàn)，同時對臨床I矢療設(shè)備器材的需求信息會產(chǎn)生新的研究方向，納米 功能材料在這個方面將大有前途。乂如分析與檢測技術(shù)的進一步優(yōu)化，勢必要求具有 更先進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。納米粒子不但具有能穿過組織間隙并被細胞吸收等特性，而且還具有靶 向、緩釋、高效、低壽且可實現(xiàn)口服、靜脈注射及敷貼等多種給藥途徑等優(yōu)點，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越多地應(yīng)用到生物醫(yī)學上去。未來幾

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 機有機復(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。在全球矚目安全問題的同時，納 米材料安全性研究必將成為下一熱點。生物降解綠色材料將是未來藥物的首選。關(guān)于 生物技術(shù)的風險，目前確實還有很多問題沒有搞清勉，有待于繼續(xù)研究。其發(fā)展趨勢主要包括：（1）生體相容性好的鈦合金等物質(zhì)將逐步開發(fā)，并進入臨 床試驗階段；（2）納米技術(shù)與分子生物學技術(shù)相結(jié)合，將有助于揭示生物大分子各級結(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)實現(xiàn)低成本、高效率、自動化、大 規(guī)模，而藥物的作用將實現(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)、細胞器結(jié)構(gòu)細節(jié)和自身裝配機制上取得 進展；（5）納米生物技術(shù)將使生物活性分子診斷、檢測技術(shù)向微型、微觀、微量、微創(chuàng) 或無創(chuàng)、快速、實時、遙距、動態(tài)、功能性和智能化的方向發(fā)展。結(jié)束語納米技術(shù)與生物醫(yī)學的結(jié)合，為醫(yī)學界提供了全新的思路，納米材料在醫(yī)學領(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)學上而，冃前大 多數(shù)研究還處于動物實驗階段，還需大量臨床試驗予以證實，納米材料應(yīng)用的生物安 全性有待進一步提高。這就要

14、求生物醫(yī)學研究者與納米材料的研究人員合作需進一步 加強，制造出更先進的生物醫(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

15、defR. Dordrecht:Kluwer Academic Publishers,2000,1 ?10.李霞，彭蜀晉，張云龍；納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用【J】:化學教育；2006 年第11期。金海龍，王新宇，王洪森等；納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展【J】；儀器儀 表學報；第27卷第6期增刊2006年6月。唐孝威，胡鈞.測量和控制生物大分子J.世界科技研究與發(fā)展,2000, 22(4):16.Heinz WF,Hoh JF .Spatially resolved force spectroscopy of biological surfaces using atomic force m

16、icroscopy J . Trends Biotechnol,1999,17:143.馬小藝，陳海斌；納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用與前景展望【J】；中國醫(yī)藥導(dǎo)報; 第3卷第32期，2006年11月。許孫曲，徐小妹編譯.用新型二氧化硅增強的磁性納米粒子作分子生物學研究的工具 J.國外醫(yī)學生物醫(yī)學工程分冊,2000,23(1)： 62.魏紅，李永國.納米技術(shù)在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域的應(yīng)用一研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢J.國 外醫(yī)學生物醫(yī)學工程分冊，1999, 22(6), 340.黃渝鴻，許映霞，萬昌秀；納米材料在生物醫(yī)學中的應(yīng)用【J】；化工新型材料；第 30卷第2期，2002年6月。劉玲編譯.鈦和賤金展合金金

17、屈陶瓷冠的適合性J ?國外醫(yī)學生物醫(yī)學工程分 冊,2000, 23(4)： 252.王銳，高峰，何曉雄；納米技術(shù)在生物醫(yī)學工程中的應(yīng)用【J】；安徽建筑工業(yè)學 院學報；第14卷第5期，2006年10月。謝克亮，趙長安；納米技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進展【J】；新醫(yī)學；2004年6 月第35卷第6期；徐翔暉，王雪微；陳曉農(nóng)納米生物材料的應(yīng)用【A】；納米科技；第6卷第1期，2009年2月;版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán) 為個人所有This article in eludes some parts, including text, pictures, and de

18、sign. Copyright is personal ownership?用戶可將本文的內(nèi)容或服務(wù)用于個人學習、研究或欣賞，以及其他非 商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律的規(guī)定， 不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。除此以外，將本文任何內(nèi)容或 服務(wù)用于其他用途吋，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人的書面許可，并支付報酬。Users may use the contents or services of thi s artic1e for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright 1 aw and other relevant laws, and shall not infringe upon the legit