1、納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用S201209048 鄭廣偉納米粒子一生物分子復(fù)合體的制備納米粒子一生物分子復(fù)合體的制備 通過物理吸附、靜電吸附、特異性識別和共價鍵藕合等技術(shù)，生物分子可以被固定到聚合物或無機納米粒子上。這些修飾上生物分子(如蛋白質(zhì)、酶、抗體、抗原、D N A 等)的納米粒子在生物分子特異性分離、生物傳感器和生物靶向給藥等生物技術(shù)上得到了很好的應(yīng)用。 基于此技術(shù)的研究產(chǎn)生了非病毒性基因轉(zhuǎn)染載體技術(shù)。基因轉(zhuǎn)染載體主要用于治療人類由基因引起的而難以根治的先天性或后天性疾病。 羥基衍生物(檸檬酸、酒石酸鹽、硫辛酸)等陰離子修飾納米粒子時, 納米粒子通過靜電反應(yīng)吸附在陽極蛋白質(zhì)上 納米粒子

2、抗與體結(jié)合體也常用來親和的連接與它們匹配的抗原 鏈酶親和素(SA V) 功能化的金納米粒子已經(jīng)用來連接蛋白質(zhì)(免疫球蛋白和血清蛋白)或低聚核昔酸 現(xiàn)在, 蛋白質(zhì)A 連接銀納米粒子已普遍作為不同免疫球蛋白功能片斷的通用連接劑納米藥物載體 納米藥物載體是以納米顆粒作為載體，將藥物包裹在納米顆粒中或吸附在其表面，同時結(jié)合特異性配體等通過靶向分子與細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合，實現(xiàn)安全有效的靶向治療。由于其特殊的理化性質(zhì)，從而能將不同藥物在特定時間內(nèi)運輸?shù)缴眢w特定部位。納米粒藥物載體 調(diào)節(jié)釋藥速度 改變藥物在體內(nèi)的分布納米乳藥物載體 提高難溶性藥物溶解度 提高藥物生物利用度磁性納米載體 減少藥物毒副作用 準(zhǔn)

3、確到達(dá)特定的靶向部位 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張智軍課題組在新型納米藥物載體研究方面取得系列進展。他們通過化學(xué)修飾氧化石墨烯，實現(xiàn)了抗癌藥物阿霉素和喜樹堿的可控聯(lián)合載藥和生物靶向遞送，其在體外實驗中表現(xiàn)出比單一載藥更高的抗腫瘤效應(yīng)， (Small, 2010, 6, 537- 544)這項工作入選Small月度Top 10 most accessed articles 加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員利用納米技術(shù)，首次成功地將載有藥物的納米小碟封裝入重組穹窿體納米粒子，開發(fā)出一種全新有效的納米囊靶向藥物傳輸系統(tǒng)。陽離子聚合物聚乙烯亞胺（PEI）修飾的氧化石墨烯轉(zhuǎn)染具有靶向腫瘤抗凋亡蛋

4、白Bcl-2的siRNA進入細(xì)胞后，能顯著的抑制Bcl-2蛋白的表達(dá)。序貫遞送siRNA和阿霉素表現(xiàn)出顯著的協(xié)同增強抗腫瘤效果（張智軍課題組）碳納米管碳納米管/石墨烯的功能化改性在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的石墨烯的功能化改性在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)用包括親水性、親油性碳納米管/石墨烯的制備和磁、pH、溫度響應(yīng)性碳納米管/石墨烯的制備。通過這些功能化改性反應(yīng)，可以顯著改善碳納米管/石墨烯材料在水或有機溶劑中的分散性和與其他材料的相容性，同時也可以賦予碳納米管新的特性（磁、pH和溫度響應(yīng)性等），擴大了碳納米管/石墨烯的應(yīng)用范圍。通過乳化劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）輔助下的自由基反應(yīng)，我們可以得到聚丙烯酸（PA

5、A）改性的碳納米管，進而通過水相化學(xué)共沉淀方法可以得到磁性四氧化三鐵納米粒子修飾的碳納米管將上述制備的功能化碳納米管/石墨烯作為藥物載體，利用碳納米管/石墨烯的富電子可高效負(fù)載抗腫瘤藥物和納米尺度效應(yīng)可以構(gòu)建靶向藥物傳輸系統(tǒng)，將藥物高效傳輸至指定病灶部位(復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系胡建華課題組）中科院過程工程研究所馬光輝課題組構(gòu)建了一種基于磁性氧化鐵納米管的傳輸體系，實現(xiàn)了紫杉醇（光譜抗腫瘤藥物之一）的高效給藥。腫瘤早期診斷型納米材料由氧化鐵納米內(nèi)核及鐵蛋白外殼兩部分組成的雙功能納米小體，蛋白殼能夠特異識別腫瘤細(xì)胞，氧化鐵納米內(nèi)核能夠催化底物使腫瘤顯色，區(qū)分正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞。2012年6月17日，

6、自然納米技術(shù)（Nature Nanotechnology）雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院生物物理研究所閻錫蘊課題組在腫瘤診斷方面的最新研究成果。課題組合成了一種新型納米腫瘤診斷試劑鐵蛋白納米粒。新型納米載藥系統(tǒng)應(yīng)用于惡性腫瘤治療新型納米載藥系統(tǒng)應(yīng)用于惡性腫瘤治療 實現(xiàn)惡性腫瘤安全有效治療是目前生物醫(yī)學(xué)界的重大挑戰(zhàn)之一。 化療藥物在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時，也將正常細(xì)胞一同殺滅，納米藥物載體可以增強藥物的抗腫瘤效果，并且降低藥物引起的毒副作用 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所唐芳瓊研究員利用納米金殼偶聯(lián)轉(zhuǎn)鐵蛋白分子攜帶藥物靶向至腫瘤，光熱療與化療結(jié)合殺死腫瘤細(xì)胞。 該材料內(nèi)層以結(jié)構(gòu)獨特的中空介孔夾心二氧化硅為核，其

7、表面包覆金殼，納米金殼以其物理化學(xué)性質(zhì)等離子體共振性質(zhì)為基礎(chǔ)，經(jīng)近紅外激光照射，可將近紅外激光光能轉(zhuǎn)化為熱能，并配以夾心二氧化硅對多種化療藥物的裝載控制緩釋技術(shù)，高效低毒殺死腫瘤細(xì)胞，該成果于2011年初發(fā)表在國際化學(xué)界頂級刊物德國應(yīng)用化學(xué)研究人員將極其細(xì)小的氧化鐵納米顆粒注入患者的癌瘤里然后將患者置于可變的磁場中使患者癌瘤里的氧化鐵納米顆粒升溫到56 攝氏度，這溫度足以燒 毀癌瘤細(xì)胞，而周圍健康組織不會受到傷害。另外，將磁性納米顆粒與藥物結(jié)合注入到人體內(nèi)，在外磁場作用下，藥物向病變部位集中!從而達(dá)到定向治療的目的，將大大提高腫瘤的藥物治療效果，這就是對付癌癥的納米生物導(dǎo)彈。分子馬達(dá)，又名分子

8、發(fā)動機，利用化學(xué)能進行機械做功的納米系統(tǒng)。是分布于細(xì)胞內(nèi)部或細(xì)胞表面的一類蛋白質(zhì)，它們的構(gòu)象會隨著與ATP和ADP的交替結(jié)合而改變，ATP水解的能量轉(zhuǎn)化為機械能，引起馬達(dá)形變，或者是它和與其結(jié)合的分子產(chǎn)生移動。就是說，分子馬達(dá)本質(zhì)上是一類ATP酶。分子馬達(dá) 康奈爾大學(xué)的 Carlo Montemagno已經(jīng)制作出了一種體積只有紅細(xì)胞l/5大小的生物分子馬達(dá)。其關(guān)鍵部分是附著在鎮(zhèn)軸上的一種來自大腸桿菌的蛋白質(zhì)和推進器。這種分子馬達(dá)只有幾nm大小，它所需的能量來自于細(xì)胞中普遍存在的生物燃料ATP( 三磷酸腺苷 ) 利用小分子構(gòu)建的納米機械和我們?nèi)粘Ｉ钏姷臋C械有很大不同。在納米級別，機械力學(xué)已經(jīng)

9、不再適用，取而代之的是量子力學(xué)。 盡管 Montemagno自信可以在兩年內(nèi)向人們展示分子馬達(dá)的用途，他也不得不承認(rèn)還有許多工程問題尚待解決。目前，這種分子馬達(dá)的組裝成功率是1%4%。納米機器人納米機器人根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計原型，設(shè)計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。納米生物學(xué)的近期設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人機器人學(xué)國家重點實驗室微納米課題組與中國人民解放軍307醫(yī)院開展合作，利用納米機器人技術(shù)對淋巴瘤細(xì)胞開展了體外探測研究，期望通過對腫瘤細(xì)胞表面抗原密度的表征和抗體-抗原分子作用力的檢測，揭示抗CD20單抗產(chǎn)生耐

10、藥性差異的分子機理，并通過與實際臨床療效的對比與建模，實現(xiàn)臨床治療中患者耐藥性的前期預(yù)測。納米尺度調(diào)整殺死變異的癌變細(xì)胞，通過外部激光器指引，精確計算找到出輻射超標(biāo)的癌變細(xì)胞，利用先進的生物細(xì)胞溶解技術(shù)講可能病變的細(xì)胞溶解成化學(xué)分子元素，并通過特定傳感器系統(tǒng)精確的核查后，將細(xì)胞組分成功進入健康細(xì)胞中，完成壞死細(xì)胞與成功健康細(xì)胞的轉(zhuǎn)換。由于納米機器人可以小到在人的血管中自由的游動，對于像腦血栓、動脈硬化等病灶，它們可以非常容易的予以清理，而不用再進行危險的開顱、開胸手術(shù)。納米技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)的應(yīng)用美國每日科學(xué)網(wǎng)站日前報道說，加利福尼亞南部大學(xué)工程學(xué)研究人員采用交叉學(xué)科研究方法，將電路設(shè)計與納米技術(shù)結(jié)合在一起，以解決具備大腦機能這一復(fù)雜問題。帕克強調(diào)，真正開發(fā)