1、太原理工大學(xué)納米技術(shù)對癌癥的檢測和治療院（系）：年級 ：礦業(yè)工程學(xué)院測繪科學(xué)技術(shù)系2012 級專業(yè) ：地理信息系統(tǒng)班級 ：學(xué)號 ：地信 12012012003446姓名 ：徐文強完成日期：2014 年 06 月7目錄1、納米技術(shù)和癌癥的簡介p31.1 、納米技術(shù)1.2 、癌癥2、利用納米技術(shù)對癌癥進行檢測p32.1 、利用納米技術(shù)開發(fā)出可檢測癌癥早期癥狀的傳感器2.2 體內(nèi)癌癥生物標(biāo)志的檢測和監(jiān)測2.3 體外癌癥生物標(biāo)志分子的早期精確檢測3、利用納米技術(shù)對癌癥進行治療p53.1 納米癌癥療法簡介3.2 緩釋治療3.3 靶向藥物療法3.4 熱療法3.5 納米醫(yī)療機械4、納米技術(shù)治療癌癥的未來展望

2、p7引言： 醫(yī)療水平的不斷進步，但目前為止，癌癥的有效診斷和治療仍然是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨的重要問題。 納米技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一門高新技術(shù)， 隨著對納米科技研究的深入， 納米技術(shù)逐漸展現(xiàn)出對癌癥的檢測和治療方面的優(yōu)勢， 希望日后納米技術(shù)持續(xù)發(fā)展可以找到檢測和治療癌癥的有效方法。關(guān)鍵詞：納米技術(shù)、癌癥檢測、癌癥治療一、納米技術(shù)和癌癥的簡介1、納米技術(shù)（1） 、什么是納米技術(shù)納米技術(shù)（ nanotechnology ）是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在 0.1 至 100 納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。 納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)（混沌物理、量子力學(xué)

3、、介 觀物理、分子生物學(xué)） 和現(xiàn)代技術(shù)（計算機技術(shù)、 微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù)）結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如： 納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計量學(xué) 等。資源來自百度百科（2） ）、納米材料的特性a、表面與界面效應(yīng)b、小尺寸效應(yīng)c、量子尺寸效應(yīng)d、宏觀量子隧道效應(yīng)2、癌癥（ 1）、什么是癌癥，癌癥有什么特性？癌癥是一大類惡性腫瘤的統(tǒng)稱。癌細(xì)胞的特點是無限制、無止境地增生， 使患者體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗； 癌細(xì)胞釋放出多種毒素，使人體產(chǎn)生一系列癥狀； 癌細(xì)胞還可轉(zhuǎn)移到全身各處生長繁殖， 導(dǎo)致人體消瘦、 無力、貧血、 食

4、欲不振、 發(fā)熱以及嚴(yán)重的臟器功能受損等等。與之相對的有良性腫瘤，良性腫瘤則容易清除干凈，一般不轉(zhuǎn)移、不復(fù)發(fā)，對器官、組織只有擠壓和阻塞作用，但癌癥（惡性腫瘤）還可破壞組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能，引起壞死出血 合并感染，患者最終由于器官功能衰竭而死亡。資源來自百度百科二、納米技術(shù)對癌癥的檢測由于從癌細(xì)胞發(fā)展成腫瘤需要 20 年到 30 年的時間，等癌癥癥狀出現(xiàn)并由傳統(tǒng)檢測方法發(fā)現(xiàn)大于某尺寸的腫瘤， 這時病人基本上已經(jīng)是晚期了， 治療效果微乎其微。如果當(dāng)癌細(xì)胞在局部少量產(chǎn)生時就可以檢測出來，并進行治療， 效果甚佳，因此癌癥的早期檢測和診斷是醫(yī)學(xué)界的一大重大難題。早期階段癌癥的診斷需要能檢測非常少量的生

5、物標(biāo)記物， 隨著納米技術(shù)的發(fā)展， 癌癥的早期檢測有了可能。2.1 、利用納米技術(shù)開發(fā)出可檢測癌癥早期癥狀的傳感器斯坦福大學(xué)的科學(xué)家最近利用納米科技及電磁效應(yīng)發(fā)明了一種生化傳感器，這種傳感器可以及早發(fā)現(xiàn)癌癥的早期癥狀， 利于患者及時進行治療。 科學(xué)家聲稱， 這種安 裝在微晶片中的傳感器， 其靈敏度比現(xiàn)有的醫(yī)用癌癥探測儀高 1000 倍以上。科學(xué)家們表示：“在癌癥早期患者的血液中，蛋白質(zhì)指標(biāo)的等級非常之低，因此 需要使用靈敏度極高的傳感器才可以將其檢測出來。而如果能及早檢測到癌癥的癥狀， 那么癌癥的治愈率便可大大提高。 “據(jù)悉這種傳感器甚至可以檢測到千億分之 一等級的蛋白質(zhì)指標(biāo)變化。不僅如此， 這

6、種傳感器在化療后的幾天之內(nèi)， 便可檢測出接受化療的癌癥患者病情是否有好轉(zhuǎn)， 而目前的儀器設(shè)備則需要等病人接受化療后幾個月，才能做出類似的判斷，給癌癥患者造成了莫大的痛苦。在斯坦福大學(xué)的這種生化傳感器方案中，微芯片內(nèi)部共集成有64 個生化傳感器，可以檢測出多種不同種類的癌癥病變。另外，上個月底， 多倫多大學(xué)的科學(xué)家也利用納米科技開發(fā)出了另一種生化傳感器，這種傳感器同樣可以在癌癥早期檢測到癌變癥狀。今年 8 月份，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家則開發(fā)出了一種“納米蜜蜂”，這種技術(shù)能利用納米級尺寸的微粒將蜂毒素傳遞給癌腫瘤細(xì)胞并將其殺死，在針對小白鼠的試驗中， 這種技術(shù)已經(jīng)能成功殺死白鼠體內(nèi)的癌細(xì)胞， 并

7、使癌腫瘤的尺寸縮小。同樣在 8 月份，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家則聲稱找到了新的治療卵巢癌的方法，他們使用納米級顆粒傳遞基因，并成功殺死了試驗白鼠體內(nèi)的卵巢腫瘤。- 資源來自科訊網(wǎng)2.2 體內(nèi)癌癥生物標(biāo)志的檢測和監(jiān)測新的影像學(xué)技術(shù)使用的造影劑上結(jié)合有分子識別物質(zhì)或靶向性藥物（抗體）， 具有信號增強作用，可以檢測更微小更早期的癌細(xì)胞。近來證實， 親淋巴的順磁性納米粒子， 可對前列腺癌的隱性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進行mri顯像，這為非侵襲性方法難以發(fā)現(xiàn)。 meta 分析顯示，使用納米粒子造影的mri對多種癌癥的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷具有很高的特異性（96%）和敏感性（ 88%）。 kobayashi 等在乳腺癌小鼠中使用

8、釓納米載體聚合狀的樹狀體（dendrimers ）可以清晰顯示淋巴結(jié)和淋巴管的排泄，提示在臨床上可以替代前哨淋巴結(jié)活檢。雙峰納米粒子，攜帶有近紅外的肉眼可見的熒光基團，與mri 造影劑（交聯(lián)氧化鐵） 共價結(jié)合， 可以用于手術(shù)前腦腫瘤輪廓的描繪和手術(shù)中的病變顯示。交聯(lián)氧化鐵納米粒子與annexin? 鄄 y共價結(jié)合，用于 mri可識別喜樹堿誘導(dǎo) t 細(xì)胞的凋亡。使用生物精確納米粒子， 端粒酶活性（增殖潛能的標(biāo)志） 也可以在細(xì)胞水平由 mri 檢測。持續(xù)血管生成發(fā)生于癌前病變中， 是早期診斷中的重要標(biāo)志。 在動物模型中使用改良納米粒子， 以 3?鄄 integrin為靶點，可以對血管形成進行了mr

9、i 顯像。另一個體內(nèi)分子檢測的是植入性傳感器， 體外設(shè)備進行信號接收， 但植入性材料存在非特異性吸附血清蛋白生物污垢， 導(dǎo)致傳感器對蛋白檢測能力迅速下降。2.3 體外癌癥生物標(biāo)志分子的早期精確檢測臨床使用的一些癌癥分子標(biāo)志，如cea、psa，由于特異性不是很好，限制 其應(yīng)用于早期診斷。 有幾個納米技術(shù)是很合適的侯選者， 如納米懸臂， 檢測蛋白組的 seldi?鄄 tof質(zhì)譜分析。生物分子的結(jié)合會產(chǎn)生壓力和形變， 使用合適的選擇性納米結(jié)構(gòu)傳感器可以進行檢測和識別。 主要的例子是微米和納米懸臂， 當(dāng)其表面發(fā)生核酸雜交、 分子結(jié)合事件， 其共振頻率會發(fā)生偏斜和改變。 此偏斜或者直接被激光束探測， 或

10、者偏斜轉(zhuǎn)換成可以測量的物理特征， 如共振頻率發(fā)生改變， 見圖 1。值得提出的是， 將成千上萬個納米懸臂陣列集成在厘米大小的芯片上，這樣可以同時讀碼蛋白組信息，甚至整個蛋白組。 此技術(shù)與微電子制作技術(shù)存在相同之處， 因此提示可以大規(guī)模的，低成本可靠的生產(chǎn)。納米懸臂、納米導(dǎo)線和納米管的陣列是可以將癌癥的診斷、預(yù)后和治療的選擇從單個生物標(biāo)志向多個生物標(biāo)志轉(zhuǎn)化的工具。此外，攜帶熒光基團的硅珠已經(jīng)用于白血病細(xì)胞的檢測；在人類sy5y成神經(jīng)細(xì)胞瘤和 c6 膠質(zhì)細(xì)胞瘤中，熒光納米粒子可以檢測細(xì)胞內(nèi)的鈣濃度細(xì)胞死亡的有效標(biāo)志，因此可定量測量細(xì)胞對藥物的反應(yīng)。納米粒子比傳統(tǒng)的細(xì)胞染色方法具有穩(wěn)定性和可調(diào)性的優(yōu)勢

11、。如量子點不會隨時間丟失其信號強度， 即不存在光漂白作用； 而且，偶聯(lián)不同抗體的納米粒子與對應(yīng)的分子靶向性結(jié)合后， 可以顯示不同的顏色。 即使進行單波長光照射， 單個細(xì)胞或細(xì)胞群中的分子標(biāo)志分布地圖將準(zhǔn)確而清晰的顯示。納米粒子已經(jīng)用于血清蛋白組的檢測，重點是痕量的低分子量蛋白水解片段，應(yīng)用于卵巢癌和其他腫瘤。 seldi?鄄 tof蛋白組分析使用納米粒子后， 可增加單位面積的蛋白吸附能力，進行更多不同樣本的分離和檢測。目前已經(jīng)開始聯(lián)合使用多個納米診斷技術(shù)。 如改良的寡聚核苷酸金納米磁性粒子具有 500 個 zepto 摩爾（ zepto=10-21 ）的敏感性，用于核酸的檢測。因不需要酶擴增，

12、 具有超過 pcr的優(yōu)勢， 而且也用于蛋白質(zhì)分析。 更進一步的方法是改良金納米粒子探針，與微懸臂結(jié)合，可以分析dna的單個堿基錯配。三、利用納米技術(shù)對癌癥進行治療3.1 納米癌癥療法簡介名詞解釋：“納米癌癥療法”是美國一家名為“ bind生物科學(xué)”的醫(yī)藥公司利用先進的納米技術(shù)開發(fā)出一套新的癌癥治療方法， 初步試驗證明其能非常有效地殺死癌細(xì)胞。治療特點：對于患者來說， bind的納米療法不僅能夠“令腫瘤縮小到幾乎沒有” ，最重要的是能極大減輕化療帶來的痛苦。 傳統(tǒng)化療藥物在到達(dá)癌細(xì)胞之前就已經(jīng)在血液中擴散開來， 所以病人才會那么痛苦， 而在新型納米顆粒的包裹之下， 化療藥物絲毫不會在到達(dá)患處前泄

13、漏出來。bind的新型納米療法已經(jīng)完全治愈了實驗鼠的前列腺癌，從實驗圖像中可以看出納米顆粒緊緊地包圍著腫瘤，不斷釋放著藥物， 令其一天天縮小， 直到消失不見。bind的科學(xué)家表示， 他們只待 2010 年在 25 名癌癥患者身上進行臨床診治， 一旦治療獲得成功，那么這將是人類對抗癌癥病魔史上一大突破性進展。1983 年，北川勛首次從紅參中分離出20（s）- 人參皂苷 -rh2?，F(xiàn)在已經(jīng)證實人參皂苷 rh2 具有誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡、 分化及調(diào)控細(xì)胞周期的抗癌活性， 通過增強人體的自然免疫能力，抑制癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的作用。- 資源來自百度百科3.2 緩釋治療納米粒子緩釋抗腫瘤藥物， 延長了藥物在腫瘤內(nèi)

14、的存留時間， 減慢了腫瘤的生長，與游離藥物相比延長了患腫瘤個體的存活時間。由于腫瘤組織血管的通透性也比較大，所以，靜脈途徑給予的納米粒子在腫瘤內(nèi)輸送，從而可提高療效， 減少給藥劑量和毒性反應(yīng)。3.3 靶向藥物療法進入二十一世紀(jì)后的抗腫瘤藥物研發(fā)戰(zhàn)略是在繼續(xù)深入發(fā)展細(xì)胞毒性藥物的基礎(chǔ)上同時逐漸引入分子靶向性藥物的開發(fā)。迄今為止， 很多靶向藥物已經(jīng)在臨床起了極其重要甚至是奇跡般的作用。 有些已經(jīng)按照循證醫(yī)學(xué)的原則進入了國際腫瘤學(xué)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)治療方案和規(guī)范。 更多、更有希望的藥物也在快馬加鞭地研制和早期臨床試驗中。 所有這些都使我們有理由相信， 目前腫瘤的藥物治療正處于從單純細(xì)胞毒性攻擊到分子靶向性

15、調(diào)節(jié)的過度時期，應(yīng)是前程無量。靶向性藥物傳遞和控釋性藥物傳遞的最終目標(biāo)就是發(fā)揮藥物的最大效應(yīng)， 從而產(chǎn)生最小的毒副作用。 這對惡性腫瘤的治療無疑具有重大理論和現(xiàn)實意義。 要實現(xiàn)藥物的靶向傳遞就必須通過三級靶向：首先到達(dá)藥物的一級靶特定器官；再到達(dá)二級靶特定細(xì)胞； 最后到達(dá)三級靶細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)。 要使藥物可控性釋放就是要使藥物在預(yù)定的時間內(nèi)自動恒速釋放，作用于特定器官和組織，使藥物濃度在較長時間內(nèi)維持在有效濃度范圍之內(nèi)。 納米顆粒技術(shù)的出現(xiàn)給人們帶來了無限希望， 使藥物的靶向傳遞和可控釋放成為現(xiàn)實， 這就是納米技術(shù)療法。所謂的納米技術(shù)療法就是指將已存在的藥物用納米材料進行包裝， 進行靶向給藥的技術(shù)手

16、段， 所以這里所說的納米技術(shù)手段就是一種材料技術(shù)手段， 也就是說將納米材料作為一種靶向藥物載體。納米顆粒作為抗癌藥物的良好載體， 它的優(yōu)點體現(xiàn)在在體內(nèi)具有長循環(huán)、 隱形和主體穩(wěn)定的特點， 能夠有效地減少被人體網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)巨噬細(xì)胞吞噬，可以通過毛細(xì)血管及血腦屏障并被細(xì)胞組織吸收，可以控制藥物在靶向部位的釋放， 減少藥物用量、增強療效并降低毒性， 能避免藥物活性喪失， 有利于藥物的儲運。研究表明采用納米顆粒作為基因載體對正常細(xì)胞的毒副反應(yīng)非常小，納米避免了病毒對患者造成的可能毒性。3.4 熱療法腫瘤熱療法是一類利用各種物理能量（包括微波、 射頻和超聲波等） 在人體組織上所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使組織細(xì)胞溫

17、度升到43以上的有效治療溫度，并維 持一定時間， 達(dá)到加速癌細(xì)胞死亡的療法。 癌細(xì)胞對高熱敏感， 而且腫瘤組織較正常組織散熱輕，大部分腫瘤細(xì)胞的致死溫度在42.5-43 ，在此溫度范圍內(nèi)， 延長加熱時間可殺傷腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤細(xì)胞的繁殖。3.5 醫(yī)療納米機械在治療癌癥的過程中， 通常使用一些納米機械幫助探測和修復(fù)細(xì)胞， 稱為納米機器人， 納米機器人的誕生之日也將是人類步入納米醫(yī)學(xué)圣殿之時，已經(jīng)開發(fā)的納米機器人甚至可以到達(dá)體內(nèi)癌癥組織的基部。 隨著納米科技的發(fā)展和納米生物相容性元件， 如 dna分子自組裝器件、 納米微電子元件、 納米發(fā)動機等相繼研究成功，納米機器人的組裝便指日可待。 納米機器人進入機體后可隨血液流經(jīng)全身，對整個機體進行全天候?qū)崟r監(jiān)測， 并能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行適時的改造和維護。同時納米機器人還將借助其靈敏的傳感器件和高度智能化的計算機系統(tǒng)識讀出人腦中所有信息， 并將其轉(zhuǎn)錄到計算機或其他人腦之中， 使人腦變成電腦， 電腦變成人腦。最近科學(xué)家還發(fā)明了納米鏟子、納米勺子， “血管機器人”可以在人的血管里用這些工具進行全