納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用復(fù)習(xí)

1、納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 趙宏濱趙宏濱 納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、人類(lèi)健康等領(lǐng)域有重大應(yīng)用。納米生物醫(yī)用材料將解決臨床對(duì)高性能組織修復(fù)、器官替換和診療的迫切需求，在人類(lèi)康復(fù)工程中發(fā)揮重要作用。預(yù)期在未來(lái)30年內(nèi)，與醫(yī)學(xué)和健康領(lǐng)域相關(guān)的納米技術(shù)的研究將影響產(chǎn)值達(dá)4800億美元的生物醫(yī)藥制造業(yè)。納米生物醫(yī)用材料和醫(yī)藥技術(shù)研究既有現(xiàn)實(shí)的迫切需求，又有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的社會(huì)效益。v納米生物技術(shù)一、一、在診斷方面的應(yīng)用在診斷方面的應(yīng)用1 1、遺傳病診斷、遺傳病診斷 納米技術(shù)有助診斷胎兒是否有遺傳缺陷。婦女懷孕納米技術(shù)有助診斷胎兒是否有遺傳缺陷。婦女懷孕8 8個(gè)星期時(shí)，

2、血液中開(kāi)始出現(xiàn)少量個(gè)星期時(shí)，血液中開(kāi)始出現(xiàn)少量胎兒細(xì)胞。利用具有納米級(jí)大小孔洞的半透膜或特殊的合成納米管等，可把胎兒細(xì)胞分離胎兒細(xì)胞。利用具有納米級(jí)大小孔洞的半透膜或特殊的合成納米管等，可把胎兒細(xì)胞分離出來(lái)進(jìn)行診斷。出來(lái)進(jìn)行診斷。不需要進(jìn)行羊水穿刺不需要進(jìn)行羊水穿刺。目前美國(guó)已將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷中。目前美國(guó)已將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷中。2 2、病理學(xué)診斷、病理學(xué)診斷 腫瘤診斷最可靠的手段是建立在組織細(xì)胞水平上的病理學(xué)方法，但存在著良惡性及細(xì)腫瘤診斷最可靠的手段是建立在組織細(xì)胞水平上的病理學(xué)方法，但存在著良惡性及細(xì)胞來(lái)源判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題。利用胞來(lái)源判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題。利用原子力顯微鏡原子力顯

3、微鏡(atomic force microscope，AFM)可以在納米可以在納米水平上揭示腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn)。通過(guò)尋找特異性的異常納米級(jí)結(jié)構(gòu)改變，以解決腫瘤診水平上揭示腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn)。通過(guò)尋找特異性的異常納米級(jí)結(jié)構(gòu)改變，以解決腫瘤診斷的難題。斷的難題。二、在治療方面的應(yīng)用二、在治療方面的應(yīng)用1 1、納米化增加藥物吸收度、納米化增加藥物吸收度 增大藥物的表面積促進(jìn)溶解。增大藥物的表面積促進(jìn)溶解。藥物大分子就能穿透組織間隙，也可以通過(guò)人體最小的毛細(xì)血管。而且分布藥物大分子就能穿透組織間隙，也可以通過(guò)人體最小的毛細(xì)血管。而且分布面極廣。面極廣。應(yīng)用于中藥制劑。藥物的物理活性、靶向性比普通中藥大

4、大提高。應(yīng)用于中藥制劑。藥物的物理活性、靶向性比普通中藥大大提高。2 2、納米醫(yī)用材料、納米醫(yī)用材料u目前廣泛使用的人工心臟瓣膜，是由鈦金屬與不銹鋼合金所構(gòu)成，但在移植目前廣泛使用的人工心臟瓣膜，是由鈦金屬與不銹鋼合金所構(gòu)成，但在移植入人體后仍有損壞的可能性。結(jié)晶納米氧化鋯是一種具有高度抗生物損耗的入人體后仍有損壞的可能性。結(jié)晶納米氧化鋯是一種具有高度抗生物損耗的替代材料。替代材料。u銀在納米狀態(tài)下的殺菌能力產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。只需用極少量的納米銀即可產(chǎn)銀在納米狀態(tài)下的殺菌能力產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。只需用極少量的納米銀即可產(chǎn)生強(qiáng)力的殺菌作用。生強(qiáng)力的殺菌作用。智能藥物智能藥物 l這是納米醫(yī)學(xué)中的一個(gè)非常

5、活躍的領(lǐng)域，適時(shí)準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基本功能之一。這是納米醫(yī)學(xué)中的一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域，適時(shí)準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基本功能之一。863計(jì)計(jì)劃項(xiàng)目劃項(xiàng)目”心血管病與糖尿病多指標(biāo)微流控芯片檢測(cè)系統(tǒng)的研制心血管病與糖尿病多指標(biāo)微流控芯片檢測(cè)系統(tǒng)的研制”，為糖尿病人研制超小型，為糖尿病人研制超小型的、模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測(cè)系統(tǒng)，它能夠被植入皮下，監(jiān)測(cè)血糖水平，在必要的時(shí)的、模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測(cè)系統(tǒng)，它能夠被植入皮下，監(jiān)測(cè)血糖水平，在必要的時(shí)候釋放出胰島素，使病人體內(nèi)的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。研究控制這個(gè)芯片候釋放出胰島素，使病人體內(nèi)的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。研究控制這個(gè)芯片的

6、尺寸，可以把它做得更小，并計(jì)劃裝上一個(gè)的尺寸，可以把它做得更小，并計(jì)劃裝上一個(gè)“智能化智能化”的傳感器，使它可以適時(shí)和適量的傳感器，使它可以適時(shí)和適量地釋放藥物。地釋放藥物。l美國(guó)正在設(shè)計(jì)一種納米美國(guó)正在設(shè)計(jì)一種納米智能炸彈智能炸彈，它可以識(shí)別出癌細(xì)胞的化學(xué)特征。這種，它可以識(shí)別出癌細(xì)胞的化學(xué)特征。這種智能炸彈智能炸彈很很小，僅有小，僅有20納米左右，能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。納米左右，能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。l納米骨材料：把它植入體內(nèi)填充各類(lèi)型的骨缺損，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可生長(zhǎng)出很多新生的骨納米骨材料：把它植入體內(nèi)填充各類(lèi)型的骨缺損，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可生長(zhǎng)出很多新生的骨細(xì)胞，所有填的納米骨材料，最后

7、會(huì)降解消失，骨缺損部能完全被新生骨取代。細(xì)胞，所有填的納米骨材料，最后會(huì)降解消失，骨缺損部能完全被新生骨取代。納米給藥技術(shù)納米給藥技術(shù)理想的納米粒應(yīng)具備性質(zhì)理想的納米粒應(yīng)具備性質(zhì)l(1)具有較高的載藥量；具有較高的載藥量；l(2)具有較高的包封率；具有較高的包封率；l(3)有適宜的制備及提純方法；有適宜的制備及提純方法；l(4)載體材料可生物降解，毒性較低或沒(méi)有毒性；載體材料可生物降解，毒性較低或沒(méi)有毒性；l(5)具有適當(dāng)?shù)牧脚c粒形；具有適當(dāng)?shù)牧脚c粒形；l(6)具有較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。具有較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。納米藥物載體優(yōu)點(diǎn)納米藥物載體優(yōu)點(diǎn)l1. 納米載體尺寸小納米載體尺寸小，人體毛細(xì)血管

8、腔直徑大約為幾個(gè)微米，納米藥物載體可以進(jìn)入毛細(xì)血管，在血液循環(huán)中自由流動(dòng)，還可以作為異物穿過(guò)細(xì)胞，被組織和細(xì)胞以胞飲方式吸收，因而提高了藥物的生物利用度。l2. 納米載體比表面積高納米載體比表面積高，粒徑又小，可改善藥物的溶解速率。一些水溶性差的藥物在納米載體中的溶解度相對(duì)增強(qiáng)，增加了藥物的吸收。l3. 基質(zhì)可控制藥物釋放控制藥物釋放，調(diào)整載體材料的種類(lèi)和配比可調(diào)整藥物的釋放速度，制備出具緩釋、控釋的載藥納米粒。l4. 可制成靶向定位靶向定位給藥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靶向給藥，減少毒副作用。l5. 改進(jìn)了給藥途徑改進(jìn)了給藥途徑，納米載體是一種比人體組織細(xì)胞還小的超微小藥物載體，可以流動(dòng)形式給藥，因而可制成

9、靜脈注射劑；藥物被納米載體包裹后，可防止藥物在胃酸pH條件下水解或胃腸道內(nèi)消化酶的酶解，也可減小藥物對(duì)消化道的刺激和毒性，還可增加藥物和腸壁的接觸時(shí)間與接觸面積，因而可建立口服給藥途徑；也可經(jīng)皮下、肌肉、經(jīng)皮和腹腔給藥，通過(guò)淋巴系統(tǒng)吸收，然后進(jìn)入全身血液循環(huán)。因而用藥方式很多，可用于人體腔、至眼和鼻等部位。l藥物還適用于口服控釋片、頰含片、干粉吸入劑、鼻噴霧劑、舌面速溶片以及植入式制劑和脂質(zhì)體等多種劑型。納米藥物的優(yōu)勢(shì)l納米級(jí)藥物載體可以進(jìn)入毛細(xì)血管，在血液循環(huán)系統(tǒng)自由流納米級(jí)藥物載體可以進(jìn)入毛細(xì)血管，在血液循環(huán)系統(tǒng)自由流動(dòng)，還可穿過(guò)細(xì)胞，被組織與細(xì)胞以胞飲的方式吸收，提高動(dòng)，還可穿過(guò)細(xì)胞，被

10、組織與細(xì)胞以胞飲的方式吸收，提高生物利用率。生物利用率。l納米載體的比表面積高，水溶性差的藥物在納米載體中的溶納米載體的比表面積高，水溶性差的藥物在納米載體中的溶解度相對(duì)增強(qiáng)，克服無(wú)法通過(guò)常規(guī)方法制劑的難題。解度相對(duì)增強(qiáng)，克服無(wú)法通過(guò)常規(guī)方法制劑的難題。l納米載體經(jīng)特殊加工后可制成靶向定位系統(tǒng)，如磁性載藥納納米載體經(jīng)特殊加工后可制成靶向定位系統(tǒng)，如磁性載藥納米微粒?？山档退幬飫┝繙p輕副作用。米微粒。可降低藥物劑量減輕副作用。納米藥物的優(yōu)勢(shì)l延長(zhǎng)藥物的體內(nèi)半衰期，藉由控制聚合物在體內(nèi)的降解速度，延長(zhǎng)藥物的體內(nèi)半衰期，藉由控制聚合物在體內(nèi)的降解速度，能使半衰期短的藥物維持一定水平，可改善療效及降低副作能使半衰期短的藥物維持一定水平，可改善療效及降低副作用，減少患者服藥次數(shù)。用，減少患者服藥次數(shù)。l可消除特殊生物屏障對(duì)藥物作用的限制，如血腦屏障、血眼可消除特殊生物屏障對(duì)藥物作用的限制，如血腦屏障、血眼屏障及細(xì)胞生物膜屏障等，納米載體微粒可穿過(guò)這些屏障部屏障及細(xì)胞生物膜屏障等，納米載體微粒可穿過(guò)這些屏障部位進(jìn)行治療。位進(jìn)行治療。大分子和顆粒進(jìn)入和排出細(xì)胞大分子和顆粒進(jìn)入和排出細(xì)胞胞胞 飲飲 吞吞 噬噬胞胞 吐吐課堂練習(xí)課堂練習(xí)l作為理想的納米藥物顆粒應(yīng)具備哪些性質(zhì)？l為什么納米藥物更吸于被人體吸收？復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題