納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的作用

納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的作用摘要：納米技術(shù)(nanotechnology)是一種具有特定功能產(chǎn)品，一門充分掌握原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的嶄新高技術(shù)學(xué)科。納米技術(shù)的領(lǐng)域包括納米材料、納米電子、納米生物以及納米顯微等多項(xiàng)技術(shù)。其作為近年來(lái)一門新興的學(xué)科，與多項(xiàng)高技術(shù)緊密結(jié)合，已引起世界各國(guó)科研人員的極大關(guān)注。生物醫(yī)學(xué)工程是將現(xiàn)代生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)相結(jié)合的綜合性學(xué)科，涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域，近年來(lái)納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用被越來(lái)越多的學(xué)者參與研究，為進(jìn)一步探討納米技術(shù)在生物工程中的應(yīng)用價(jià)值，本文對(duì)納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的作用進(jìn)行了相關(guān)探討，以供參閱。關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域；作用1納米技術(shù)納米技術(shù)(nanotechnology)是用單個(gè)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1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。早在一九八六年，美國(guó)科學(xué)家就在《創(chuàng)造的機(jī)器》中提出了納米技術(shù)，但是由于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平不高，該項(xiàng)技術(shù)并沒有取得明顯的成果，研究學(xué)者認(rèn)為納米技術(shù)就是能夠使組合分子的機(jī)器實(shí)用化，從而任意組合所有種類的分子，制造不同的分子結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)納米技術(shù)的研究也不斷深入，與之相應(yīng)的分支學(xué)科也隨之發(fā)展起來(lái)。納米技術(shù)融合了量子力學(xué)、分子生物學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)等學(xué)科，其最終目標(biāo)是直接以原子或分子來(lái)構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。在現(xiàn)代社會(huì)里，納米技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，在我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過程中有著舉足輕重的作用，以納米技術(shù)取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約資源成本，進(jìn)而促進(jìn)行業(yè)的更好發(fā)展。2納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的作用在經(jīng)濟(jì)與科技飛速發(fā)展的時(shí)期，納米技術(shù)也受到了高度關(guān)注，其應(yīng)用也逐漸廣泛。納米技術(shù)不僅在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在測(cè)量、加工、粒子制備、材料合成等領(lǐng)域也有著一定的應(yīng)用價(jià)值。生物醫(yī)學(xué)工程在我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中的作用是巨大的，而要想推動(dòng)我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到納米技術(shù)的優(yōu)越性，善于利用納米技術(shù)來(lái)推進(jìn)生物醫(yī)學(xué)工程相關(guān)研究的開展，下面將對(duì)納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的作用展開具體的闡述。2.1納米藥物藥劑學(xué)中的納米粒或納米載體與納米藥物，其尺寸界定于1-1000nm之間，而要想生產(chǎn)納米藥物，就必然會(huì)用到納米技術(shù)。應(yīng)用納米技術(shù)，可以直接將原料藥加工成納米粒。納米級(jí)藥物載體不僅可以進(jìn)入毛細(xì)血管，在血液循環(huán)系統(tǒng)中自由流動(dòng)，同時(shí)還可以穿過細(xì)胞，被組織與細(xì)胞以胞飲的方式吸收。另外，納米載體經(jīng)過特殊加工后，可制成靶向行為系統(tǒng)，進(jìn)而降低藥物劑量，減輕藥物的副作用。2.2納米泵人造紅細(xì)胞腦細(xì)胞缺氧6-10rain即可出現(xiàn)壞死的情況，隨之而來(lái)，各種內(nèi)臟器官缺氧后也會(huì)呈現(xiàn)衰竭，而人造紅血球比體內(nèi)血液中的紅細(xì)胞要多攜帶200多倍的氧氣，當(dāng)心臟發(fā)生意外情況突然停止跳動(dòng)時(shí)，可立即注入大量人造紅血球，消除體內(nèi)壞因素，并提供生命賴以生存的氧氣，維持人體的生理功。目前納米人造紅血球已被美國(guó)納米技術(shù)專家提出設(shè)計(jì)且成為納米技術(shù)的標(biāo)志性結(jié)果，該項(xiàng)技術(shù)在貧血癥的局部治療、呼吸功能受損和其他額外耗氧當(dāng)中具有良好的應(yīng)用。2.3納米生物傳感器生物傳感器是一種對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器，這種儀器在生物工程中發(fā)揮著重要的作用。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米生物傳感器也隨之誕生。應(yīng)用納米技術(shù)，可以對(duì)生物傳感器相關(guān)物質(zhì)分子和原子進(jìn)行細(xì)分，不僅可以降低光線傳感器的損耗，減少電磁輻射的影響，同時(shí)還能增強(qiáng)傳感器的抗腐性能。納米生物傳感器具有直觀、高效率、響應(yīng)時(shí)間段、分辨率高等特點(diǎn)，在納米生物傳感器的支持下，可以探測(cè)正常生理?xiàng)l件下神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞過程以及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交換過程。2.4納米生物活性材料隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米生物活性材料也開始出現(xiàn)在人們的視野中，如納米陶瓷材料、納米碳材料等，在納米技術(shù)的支持下，這些材料的性能得到了大大的提升。以納米陶瓷材料為例，這類材料具有很高的生物相容性和底細(xì)胞粘附性，這類材料可用于鑲牙、補(bǔ)牙。另外，在納米技術(shù)的支持下，納米復(fù)合材料也隨之誕生。如，納米羥基磷灰石晶體，這類材料是采用水熱合成工藝在140℃，0.3MPa環(huán)境下人工合成的，其形態(tài)、尺寸和結(jié)構(gòu)與人骨中的HAP晶體相似，可經(jīng)過特殊加工成納米針狀HAP晶體，作為骨修復(fù)材料。2.5納米技術(shù)與基因療法的結(jié)合瑞典科學(xué)家制作的納米微型醫(yī)用機(jī)器人，可移動(dòng)并撿起肉眼看不見的玻璃珠，并利用微型機(jī)器手將果蠅的染色體基因進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)移，培育出的果蠅多長(zhǎng)一個(gè)胸脯和翅膀，甚至把果蠅的眼睛和翅膀也挪位；納米機(jī)器人可注入人體管內(nèi)，在血管中允當(dāng)運(yùn)作分子，并從血液中葡萄糖和氧氣中獲得能量，在外界醫(yī)生的信號(hào)指令下進(jìn)行工作；分子機(jī)器人能夠進(jìn)行全身健康檢查，包括現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)中必要的CT、血管造影、MRI等檢查方式，在納米機(jī)器人的幫助下可同時(shí)完成治療與診斷工作，縮短大量不必要的時(shí)間；另外納米機(jī)器人也可參加組織器官損壞的修復(fù)工作，如整容手術(shù)等，甚至有學(xué)者在納米機(jī)器人的幫助下逆轉(zhuǎn)癌癥的DNA，延長(zhǎng)患者的生存期，使機(jī)體正常運(yùn)行。其在生物醫(yī)學(xué)工程中可充當(dāng)微型醫(yī)生，解決傳統(tǒng)醫(yī)生難以解決的問題，這對(duì)于一些先天殘疾或其他原因?qū)е碌墓δ苷系K者，具有十分重要的臨床意義，可以實(shí)現(xiàn)患者生活自理以及生活質(zhì)量的提高。在當(dāng)今世界上，人體中存在各種各樣的細(xì)菌、真菌以及病毒、寄生蟲等有害物質(zhì)，侵蝕患者的有效生命，也是各種疾病出現(xiàn)的源頭，若要與之抗?fàn)?，破壞其分子結(jié)構(gòu)但不能影響人體分子結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)迄今為止的難點(diǎn)所在。而有學(xué)者設(shè)想過。如果能研究出病菌或寄生蟲的分子結(jié)構(gòu)及其生命所需要的蛋白質(zhì)，再制造出專門的分子以破壞這種蛋白質(zhì)或分子結(jié)構(gòu)。若這種分子研制成功，麻風(fēng)、皰疹等難治之病將不再棘手，納米技術(shù)也成為人類征服疾病的主要手段之一。3納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的發(fā)展趨勢(shì)在未來(lái)的20年中，納米技術(shù)的研究力度與應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣，其發(fā)展趨勢(shì)在于：(1)納米技術(shù)與分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，并在各種大病毒與細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的裝配機(jī)制上取得進(jìn)展。(2)逐漸開發(fā)出良好的生物相容性物質(zhì)，人體組織成分、結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的納米生物活性仿生醫(yī)用復(fù)合材料是一個(gè)非常重要的研究方向。(3)實(shí)現(xiàn)藥物的控釋系統(tǒng)，直接作用于靶器官，從而大大提高治療效果。(4)納米技術(shù)將使介入性治療、診斷和檢測(cè)更加無(wú)創(chuàng)、快速。4結(jié)束語(yǔ)由于納米技術(shù)中涵蓋的內(nèi)容廣泛且多樣，具有多項(xiàng)特殊性能，為生物材料、生物醫(yī)學(xué)工程機(jī)械以及康復(fù)工程等諸多方面提供堅(jiān)實(shí)而強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)保障。在生物醫(yī)學(xué)方面，先進(jìn)的納米技術(shù)可制成各種分子傳感器和探測(cè)器，快速了解人們體內(nèi)潛在風(fēng)險(xiǎn)因子；利用納米羥基磷酸鈣可制成人的牙齒、骨關(guān)節(jié)等醫(yī)學(xué)物品；將藥物制成藥包或儲(chǔ)存在碳納米管中，可以通過不同途徑使藥物進(jìn)入體內(nèi)并激發(fā)藥劑釋放，成為一種可控藥劑，為醫(yī)學(xué)事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。此外納米技術(shù)也是對(duì)癌癥治療最有可能和希望的手段之一，但納米技術(shù)載體存在很強(qiáng)的免疫原，容易引發(fā)過敏反應(yīng)，