納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用課件

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(shí),納米粒子通過靜電反響吸附在陽極蛋白質(zhì)上納米粒子抗與體結(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(SAV)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外表，同時(shí)結(jié)合特異性配體等通過靶向分子與細(xì)胞外表特異性受體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)平安有效的靶向治療。由于其特殊的理化性質(zhì)，從而能將不同藥物在特定時(shí)間內(nèi)運(yùn)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)確到達(dá)特定的靶向部位碳納米管/石墨烯的功能化改性在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(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響，可以顯著改善碳納米管/石墨烯材料在水或有機(jī)溶劑中的分散性和與其他材料的相容性，同時(shí)也可以賦予碳納米管新的特性〔磁、pH和溫度響應(yīng)性等〕，擴(kuò)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（PAA）改性的碳納米管，進(jìn)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(shí)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)核及鐵蛋白外殼兩局部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。新型納米載藥系統(tǒng)應(yīng)用于惡性腫瘤治療實(shí)現(xiàn)惡性腫瘤平安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(shí)，也將正常細(xì)胞一同殺滅，納米藥物載體可以增強(qiáng)藥物的抗腫瘤效果，并且降低藥物引起的毒副作用研究人員將極其細(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!從而到達(dá)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)，又名分子發(fā)動機(jī)，利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)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(jī)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)鍵局部是附著在鎮(zhèn)軸上的一種來自大腸桿菌的蛋白質(zhì)和推進(jìn)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(jī)械和我們?nèi)粘Ｉ钏姷臋C(jī)械有很大不同。在納米級別，機(jī)械力學(xué)已經(jīng)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，他也不得不成認(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(jī)器人根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對納米空間進(jìn)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(jī)器人，也稱納米機(jī)器人機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jī)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)生耐藥性差異的分子機(jī)理，并通過與實(shí)際臨床療效的對比與建模，實(shí)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(jì)算找到出輻射超標(biāo)的癌變細(xì)胞，利用先進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)行危險(xiǎn)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(bào)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(jì)與納米技術(shù)結(jié)合在一起，以解決具備大腦機(jī)能這一復(fù)雜問題。帕克強(qiáng)調(diào)，真正開發(fā)出人造大腦甚至只是大腦的某個(gè)功能區(qū)域還需要幾十年時(shí)間。她說，研究小組面臨的下一道障礙是在電路中復(fù)制出大