今日化學(xué)心得中山大學(xué)選修課

1、納米醫(yī)學(xué)講座有感第三學(xué)期選了今日化學(xué)這門課程，目的是為了了解更多的關(guān)于我們化學(xué)領(lǐng)域的各種前沿技術(shù)，學(xué)習(xí)到更多的和化學(xué)有關(guān)的知識。而事實也證明沒有錯，選了這門課之后，每次上課都能聽到有關(guān)化學(xué)的各個不同的領(lǐng)域。其中，最給我留下深刻印象的就是帥心濤教授上的第一次課，講授的“納米醫(yī)學(xué)進展”。納米科技是90年代初迅速發(fā)展起來的新興科技，其最終目標(biāo)是人類按照自己的意識直接操縱單個原子、分子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。納米科技以空前的分辨率為我們揭示了一個可見的原子、分子世界。這表明，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高了前所未有的高度。納米技術(shù)是一門交叉性很強的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容

2、涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。納米技術(shù)劃分為納米電子學(xué)、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米加工學(xué)和納米計量學(xué)等6個分支學(xué)科。其中，納米物理學(xué)和納米化學(xué)是納米技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而納米電子學(xué)是納米技術(shù)最重要的內(nèi)容。而納米醫(yī)學(xué)則是隨著納米生物醫(yī)藥發(fā)展起來用納米技術(shù)解決醫(yī)學(xué)問題的學(xué)科。合成生物學(xué)的發(fā)展，開發(fā)細胞機器人或細胞生物計算機等技術(shù)，將帶來一場新的納米技術(shù)革命。為什么納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用前景廣泛呢？眾所周知，納米作為微觀世界里的長度單位，一納米等于十億分之一米，大約是三、四個碳原子的寬度。納米材料是指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的

3、納米粒子所組成的新一代材料。由于其組成單元的尺度小，界面占用相當(dāng)大的成分。因此，納米材料具有多種特點，這就導(dǎo)致由納米微粒構(gòu)成的體系出現(xiàn)了不同于通常的大塊宏觀材料體系的許多特殊性質(zhì)。納米微粒具有比表面積大、表面反應(yīng)活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力強等特點，并具有許多新的光、電、磁等物理特性，這使得納米材料在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是在醫(yī)學(xué)診斷方面得到很大的應(yīng)用。下面，我列舉幾個納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用：一、納米藥物在藥學(xué)方面，將常規(guī)治療藥物納米化，可大大增加藥物顆粒的表面積，使之與組織的接觸面積增大，從而提高藥效，并能減少用量及降低副作用。另外，納米化藥物容易透過血管和組織屏障，易被巨噬

4、細胞吞噬，故亦能增強藥物的靶向性。若將不易被人體吸收或難溶性的藥物制成納米粉?；驊腋∫海墒蛊渥兊萌菀孜?，提高了藥物的利用度。若把納米藥物制成膏藥貼在患處，則有可能通過皮膚直接吸收而無需注射。以纖維結(jié)構(gòu)比較特殊的西洋參來說，其有效成分不易為人體充分吸收，經(jīng)過納米技術(shù)的超細粉末加工后，就有助解決吸收問題。通過納米技術(shù)改造傳統(tǒng)制劑加工工藝，可提高中藥的療效。如以納米技術(shù)開發(fā)的雷公藤新劑型，有助解決其毒性問題。中國科學(xué)家已成功開發(fā)出一種直徑只有25納米的廣譜速效抗菌顆粒，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病微生物有強烈抑制和殺滅作用。這種純天然抗感染原料藥，性能遠遠優(yōu)于現(xiàn)有的抗感染藥，將廣泛用于人體皮

5、膚和黏膜組織的抗菌治療。目前以這種抗菌顆粒為原料藥的創(chuàng)傷貼、潰瘍貼和燒燙傷敷料等納米醫(yī)藥產(chǎn)品，已進入規(guī)模化生產(chǎn)階段，并開始陸續(xù)投放市場。二、納米醫(yī)療器件眾所周知，每個人都是從一個受精卵來到這個世界，以30億對堿基作為生命的藍本，決定著細胞乃至生命的基礎(chǔ)。細胞、基因組、蛋白質(zhì)組、細菌、病毒等均屬納米級尺寸，它們?nèi)钤谝粋€超微世界里。事實上，人體就如同一所微型工廠，要對其深入了解并進行改造，若能利用與其相當(dāng)大小的器件，定能取得更好的效果。科學(xué)家們設(shè)想納米醫(yī)療器件和藥物可以暢游于人體各處，甚至進出細胞，在體內(nèi)完成特定的監(jiān)視、控制、防御、治療和修復(fù)使命。例如運用納米傳感器進入體內(nèi)監(jiān)測生物或化學(xué)變化，適

6、時釋放所需藥物和養(yǎng)分；或捕捉入侵的細菌和病毒并把它們消滅，殺滅癌細胞、修復(fù)畸變的基因等。分子馬達是目前納米醫(yī)療器件的重點研究項目。分子馬達是分子水平的復(fù)合體，能夠作為機械部件的最小實體，通過外部刺激(如采用化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)等方法改變環(huán)境)使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。美國科學(xué)家正研制可以進入人體細胞的分子馬達，該設(shè)備包括兩個金屬推進器和一個金屬桿，由生物分子組件將人體的腺苷三磷酸轉(zhuǎn)化為機械能量，驅(qū)使金屬推進器運轉(zhuǎn)。這種納米機電設(shè)備仍處于研制初期，但將來有望能應(yīng)用在人體細胞內(nèi)發(fā)放藥物等醫(yī)療任務(wù)上。三、納米診斷技術(shù)使用納米診斷技術(shù)只需通過血液中的DNA或蛋白質(zhì)檢測，便能診斷出很多早期疾??；如應(yīng)用分子雷達

7、光學(xué)相干層析術(shù)(optical coherence tomography，OCT)這種先進的納米成像技術(shù)，每秒鐘能完成生物體內(nèi)活細胞的動態(tài)成像2000次，以此來觀察活細胞的動態(tài)。在發(fā)現(xiàn)單個細胞病變的同時不傷及正常細胞，其分辨率可達1微米級，精密度較計算機X射線斷層成像(CT)或核磁共振高上千倍；而運用超順磁性氧化鐵納米粒子脂質(zhì)體，則可以診斷直徑3毫米以下的肝腫瘤。利用納米級熒光微粒接上抗體，就能進行免疫學(xué)的間接凝集試驗。如只需0.5克金便可制備10 000毫升納米金溶膠，研制成的金溶膠妊娠試劑，可驗孕10 000人次，其診斷快速而可靠。納米技術(shù)還有助診斷胎兒是否有遺傳缺陷。婦女懷孕8個星期時，

8、血液中開始出現(xiàn)少量胎兒細胞。利用具有納米級大小孔洞的半透膜或特殊的合成納米管等，可把胎兒細胞分離出來進行診斷，以判斷胎兒是否有遺傳缺陷，比往常采用的羊水診斷技術(shù)更簡便安全。目前美國已將此項技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷中。四、納米醫(yī)用材料科學(xué)家們正研究將磁性納米粒子表面涂覆高分子材料后與蛋白質(zhì)結(jié)合，作為藥物載體注入人體，在外磁場作用下，通過納米磁性粒子的導(dǎo)向性，使其向病變部位移動，從而達到靶向治療的目的。美國已利用樹形聚合物作為藥物載體，制成納米陷阱，其超小分子能在病毒進入細胞致病前與病毒結(jié)合，使其喪失致病能力。中國科學(xué)家正在研制一種讓針劑長“眼”的納米級脂質(zhì)顆粒，它能帶領(lǐng)藥物向肝臟聚集，通過肝臟代謝，不

9、僅提高了藥效，還大大降低了藥物副作用，有望能成為中國一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗乙肝西藥。納米骨材料具有很好的生物兼容性和重塑性，把它植入體內(nèi)填充各類型的骨缺損，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可生長出很多新生的骨細胞，所有充填的納米骨材料最后會降解消失，骨缺損部能完全被新生骨取代。應(yīng)用納米技術(shù)還可以制出只有幾毫米的“人造手”，植入病人體內(nèi)，醫(yī)生在體外控制操作，進行精細的手術(shù)，此研究仍在模型階段。納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面有著以上許多的應(yīng)用，簡單地概括，優(yōu)點有以下一、使診斷更精確應(yīng)用納米技術(shù)可將微型的診斷儀器植入人體內(nèi)，可隨血液在體內(nèi)運行，實時將體內(nèi)信息傳送到于體外記錄置。二、使治療更有效將常規(guī)治療藥物納米化，可提高藥效、減少用量、降低副作用。這對于惡性腫瘤的治療，有重要作用。三、成為防病新武器運用納米技術(shù)在血流中進行巡航探測，可及時發(fā)現(xiàn)病毒、細菌的入侵，并予以殲滅，從而消除傳染病。納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究已取得了巨大的進展。當(dāng)然，目前大多數(shù)研究還處于體外和動物體內(nèi)實驗階段，在將納米技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床疾病診療之前還需進行大量人體實驗。但我們相信，隨著納米技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)研究的深入，納米技術(shù)與臨床醫(yī)學(xué)的聯(lián)系將更為緊密，納米技術(shù)將使臨床診斷、檢測技術(shù)和治療手段向微型、微觀、微量