納米在生物醫(yī)藥、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用課件

納米在生物醫(yī)藥、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用小組成員：

1045562117---1045562122納米在生物、醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用使得現(xiàn)代醫(yī)學(xué)有了較大的發(fā)展空間，使人們?cè)趯?duì)生命探索、治療疾病、衛(wèi)生保健等方面有了進(jìn)一步的發(fā)展。國(guó)際社會(huì)納米生物技術(shù)的研究范圍注意涉及納米生物材料、藥物和基因運(yùn)轉(zhuǎn)納米載體、納米生物相容性人工器官、納米生物傳感器和成像技術(shù)，以及利用掃描探針顯微鏡分析蛋白質(zhì)和DNA的結(jié)構(gòu)與功能等重要領(lǐng)域。 目前，國(guó)際上納米生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的研究已取得一定的進(jìn)展。美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家均已將納米生物技術(shù)作為21世紀(jì)的科研優(yōu)先項(xiàng)目予以重點(diǎn)發(fā)展。納米生物材料是指用于對(duì)生物材料進(jìn)行診斷、治療、修復(fù)或替換其病損組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高技術(shù)納米材料。納米生物材料可以分為兩類:一種是適合于生物體內(nèi)應(yīng)用的納米材料，它本身既可以是具有生物活性的，也可以是不具有生物活性的，而僅僅易于被生物體所接受，且不引起不良反應(yīng)；另一類是利用生物分子的特性而發(fā)展的新型納米材料，它們可能不再被用于生物體，而被用于其他納米技術(shù)或微制造。1.納米生物材料在納米生物材料研究中，目前研究的熱點(diǎn)和已有較好基礎(chǔ)及做出實(shí)質(zhì)性成果的是藥物納米載體和納米顆粒基因轉(zhuǎn)移技術(shù)。這種技術(shù)是以納米顆粒作為藥物和基因轉(zhuǎn)移載體，將藥物、DNA和RNA等基因治療分子包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面，同時(shí)也在顆粒表面耦聯(lián)特異性的靶向分子，如特異性配體、單克隆抗體等，通過靶向分子與細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合，在細(xì)胞攝取作用下進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全有效的靶向性藥物和基因治療。納米生物材料對(duì)人類有著重要作用，納米材料有許多不同于塊體材料的性質(zhì)，這些性質(zhì)使得納米生物材料有著獨(dú)特的作用，因此，世界許多國(guó)家都展開對(duì)納米生物材料的研究。納米生物技術(shù)是目前國(guó)際生物技術(shù)領(lǐng)域的最前沿的研發(fā)熱點(diǎn)，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已將納米生物技術(shù)列入其國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，斥巨資投入該項(xiàng)研究。納米生物技術(shù)的迅速發(fā)展，為其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了機(jī)遇。德國(guó)在納米材料、納米測(cè)量技術(shù)、超薄膜的研發(fā)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其納米生物技術(shù)的研究重點(diǎn)包括：先進(jìn)的藥物傳遞方式、生物分子或復(fù)合物的處理操縱和探測(cè)、具有生物實(shí)體的納米電子學(xué)、生物實(shí)體界面的研究生物實(shí)體的電子探測(cè)。中國(guó)開始研究納米技術(shù)在時(shí)間上幾乎與國(guó)外同步，中國(guó)納米生物技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)為：用于治療惡性腫瘤的納米靶向藥物載體、醫(yī)用納米生物材料、納米生物傳感器、納米肥料和農(nóng)藥。2、納米材料在醫(yī)藥、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用目前納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(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2.2納米材料在藥物治療方面的應(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面取得了很大成功。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)核苷酸，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吞噬細(xì)胞清除；讓核苷酸緩慢釋放，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，無免疫排斥反應(yīng)等。⑴納米粒子用作藥物載體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。生物降解性高分子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，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。如美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎(chǔ)，能長(zhǎng)時(shí)間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準(zhǔn)用于人體。近年來生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應(yīng)用前景。藥物納米載體技術(shù)將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來變革。⑵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醫(yī)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的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑制作用。⑶智能—靶向藥物在超臨界高壓下細(xì)胞會(huì)“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開發(fā)。德國(guó)柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，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47℃，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。美國(guó)密歇根大學(xué)正在研制一種僅20nm的微型智能炸彈，能夠通過識(shí)別癌細(xì)胞化學(xué)特征攻擊癌細(xì)胞，甚至可鉆入單個(gè)細(xì)胞內(nèi)將它炸毀。3.2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)方面的應(yīng)用,由此誕生了一個(gè)新的領(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。在二維物體表面行走的“納米蜘蛛”機(jī)器人美國(guó)哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家成功研制出一種由DNA分子構(gòu)成的“納米蜘蛛”微型機(jī)器人，它們能夠跟隨DNA的運(yùn)行軌跡自由地行走、移動(dòng)、轉(zhuǎn)向以及停止，并且它們能夠自由地在二維物體的表面行走。據(jù)悉，這種“納米蜘蛛”機(jī)器人的大小僅有4納米，比人類頭發(fā)直徑的十萬分之一還小。該“納米蜘蛛”機(jī)器人的發(fā)明是對(duì)幾年前“蜘蛛分子”機(jī)器