1、納米材料在醫(yī)藥方面的應用 納米材料在醫(yī)藥方面的應用摘要：本文介紹了什么是納米材料，納米材料在生物醫(yī)學領域的最新應用及研究狀況,簡要列舉了納米生物材料在醫(yī)藥學應用的最新實例，并對其前景進行了展望。關鍵詞：納米材料 生物醫(yī)藥 最新應用 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 ），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，納米技術為人們提供了許多性能獨特的工具、材料、器件和系統(tǒng)。當前納米技術的研究正快速地從觀察和發(fā)現(xiàn)向設計和制造復雜的納米尺度集合體轉變納米技術研究將是系統(tǒng)的、基于多學科的納米技術具有巨大的潛能，可望取代現(xiàn)有大多數(shù)技術，創(chuàng)造新的工業(yè)，并在能

2、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域中改變基礎的科學模型。我們知道，細胞具有微米(10m)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構，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究生命現(xiàn)象的納米生物學，它的研究對象就是亞細胞結構和生物大分子體系。由于納米微粒的尺寸一般比生物體內的細胞、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)學領域的應用目前納米材料在生物醫(yī)學領域已經得到廣泛的應用，在基礎醫(yī)學、藥物

3、學、臨床醫(yī)學和預防醫(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)學檢驗診斷技術方面的應用生物醫(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防，目前隨著科學技術的發(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用于三個方面：1利用納米材料跟蹤生物體內活動，對生物體內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對疾病進行早期診斷。利用納米材料的特性去化驗檢測試樣從而輔助治療。在具體應用方面的典型有量子點的熒光效應、磁性納米材料的磁效應、納米材料的吸附作用

4、等等。1.2納米材料在藥物治療方面的應用納米生物材料，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，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，在一定時間內不會象普通顆粒那樣迅速地被吞噬細胞清除；讓核苷酸緩慢釋放，有效地延長作用時間，并維持有效的產物濃度，提高轉染效率和轉染

5、產物的生物利用度；代謝產物少，副作用小，無免疫排斥反應等。2、納米材料在生物醫(yī)學領域的具體應用2.1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醫(yī)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60009000nm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，在外磁場的引導下集中

6、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。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，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，這時就需要直接釋放三磷腺苷同時伴隨著有選擇地釋放和吸收其他的一些代謝產物，后者是迅速恢復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

7、不過在這里釋放的是三磷腺苷而不是氧。2.4智能靶向藥物 在超臨界高壓下細胞會“變軟”，而納米生化材料微小易滲透,使醫(yī)藥家能改變細胞基因，因而納米生化材料最有前景的應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子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47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面的應用,由此誕生了一個新的領域生物納米技術。生物納米技術是指在納米尺度上認識生物分子的精細結構和功能之間的聯(lián)系,并在此基礎上按研究者的意愿組合、裝配,創(chuàng)造

8、出滿足人們意愿并行使特定功能的生物納米機器。“納米蜘蛛”機器人有些科學家設想將蛋白質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)的有機結合。在生物醫(yī)學工程中可充當微型醫(yī)生，解決傳統(tǒng)醫(yī)生難以解決的問題。將這些納米機器人注入血管內可按照預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病菌、殺死癌細胞：有的可以作為人體器官的修復工具修復損傷的器官和組織等。以完成整容手術或其他器官修復手術；有的可以進行基因裝配工作，除去基因中錯誤或有害的DN

9、A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，直接導入病灶部位的器官、組織甚至細胞，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、人造器官等生物材料的應用也有很好的前景；另外，納米材料在疾病的診斷和監(jiān)測上也有廣泛的用途。 3. 納米材料在生物醫(yī)學中應用的展望隨著科學技術的發(fā)展，材料學和生物醫(yī)學結合越來越緊密，納米材料在生物應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

10、大的發(fā)展?jié)摿?。但是我們還應看到,很多方面發(fā)展還不完善，應用還不安全有待進一步研究。我認為在21 世紀納米材料在生物醫(yī)學方面發(fā)展應該加強和有巨大應用潛力，將成為今后一段時間研究熱點的有:(1) 生物醫(yī)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)展和應用，各種納米材料已經在實踐中的應用取得了良好的效果。但在各種醫(yī)學檢測中對各種各樣的功能性納米材料的要求還比較高。比如生物醫(yī)學工程和醫(yī)療設備器材兩者之間相輔相成,生物醫(yī)學工程是基礎，它的課題研究的深人會催生新的醫(yī)療設備器材出現(xiàn)，同時對臨床醫(yī)療設備器材的需求信息會產生新的研究方向，納米功能材料在這個方面將大有前途。又如分析與

11、檢測技術的進一步優(yōu)化，勢必要求具有更先進性能納米材料的出現(xiàn)。(2) 藥物治療上使用的材料: 藥物控釋納米材料將繼續(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、低毒且可實現(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用到生物醫(yī)學上去。未來幾年生物材料中納米陶瓷將在人造骨骼中發(fā)揮主導作用，有著各種特性的無機有機復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被提

12、上日程，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。關于生物技術的風險，目前確實還有很多問題沒有搞清楚，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將逐步開發(fā)，并進入臨床試驗階段；(2)納米技術與分子生物學技術相結合，將有助于揭示生物大分子各級結構與功能的破譯；(3)納米生物技術將使藥物的生產實現(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)納米生物技術應用于分子之間的相互作用、分子復合物和分子組裝的研究將在病毒結構、細胞器結構細節(jié)和自身裝配機制上取得進展；

13、(5)納米生物技術將使生物活性分子診斷、檢測技術向微型、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。結束語納米技術與生物醫(yī)學的結合，為醫(yī)學界提供了全新的思路，納米材料在醫(yī)學領域的應用取得了顯著效果。但納米材料應用還很有限，尤其是在生物醫(yī)學上面，目前大多數(shù)研究還處于動物實驗階段，還需大量臨床試驗予以證實，納米材料應用的生物安全性有待進一步提高。這就要求生物醫(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)學領域更廣泛的應用，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

14、將得到更大的保障。參考資料1 The Interagency Working Group on Nanosciece ,Engineering and Technology. Nanotechnology Research Direction: IWGN Workshop Report Vision for Nanotechnology R&D in the Next DecadeR. Dordrecht:Kluwer Academic Publishers,2000,110. 2 李霞，彭蜀晉，張云龍；納米材料在生物醫(yī)學領域的應用【J】；化學教育；2006年第11期。3金海龍，王新宇，王洪森

15、等；納米材料在生物醫(yī)學領域的應用與發(fā)展【J】；儀器儀表學報；第27 卷第6 期增刊2006 年6 月。4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):16.5Heinz WF,Hoh JF .Spatially resolved force spectroscopy of biological surfaces using atomic force microscopyJ. Trends Biotechnol,1999,17:143.6馬小藝，陳海斌；納米材料在生物醫(yī)學領域的應用與前景展望【J】；中國醫(yī)藥導報；第3卷第32期，2006年11月。7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)：62.8魏紅，李永國.納米技術在生物醫(yī)學工程領域的應用研究現(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)，340.9黃渝鴻，許映霞，萬昌秀；納米材料在生物醫(yī)學