纳米科技概论课件第六章3PPT课件

1、 具有不同生物活性的生物分子在人体中扮演着不同的角色，有着不同的作用和分工。只要构成人体活性的生物分子出现故障，就会导致人体细胞的异常或死亡，使人体感到不适或生病、衰老，甚至死亡。因此，从微观的角度来讲，给患有疾病的人治病就是要修复这些出现异常的生物分子。一、引言一、引言第1页/共28页 然而，目前的医学水平还远没有达到修复人体生物分子的水平。只有纳米技术才可以揭示人体生物分子的微观构造，它在医学上的应用就是纳米医学。纳米医学的本质就是在分子水平上研究和认识人体的生命组成，解释人体复杂的生命过程，最终在分子尺度的水平上进行人体疾病的诊断、治疗以及预防。一、引言一、引言第2页/共28页 为了实现

2、纳米医学技术，一个重要的内容就是创造由分子组成的并具有类似于人体器官组织功能的极其微小的纳米装置和机构。利用这些装置和机构，可以方便地植入人体，用它来改善人体的生命系统。一、引言一、引言第3页/共28页 同时，这些微小的装置和机构还可以随意出入细胞内外，完成各种各样的特殊的医疗使命：一、引言一、引言 修复发生畸变的基因； 扼杀处于萌芽状态或发生癌变的癌细胞； 及时捕捉侵入人体的细菌和病毒并立即消灭，防止发生疾病； 探测人体内化学成分和生物化学成分的变化，适时地释放相应的药物或人体所需的微量物质，及时地改善人体的健康状况。第4页/共28页 纳米技术将会给医学带来一场前所未有的革命，大幅度地提高人

3、类健康水平，使人们真正能够达到延年益寿的目的。可以预见，纳米技术可望在以下几方面得到突破和应用是为期不远的事情。 二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用第5页/共28页 在已完成的人类基因序列图谱草图绘制的基础上，人类对人体本身的认识可望达到分子级的水平，并能在细胞的分子结构和分子的基因水平上认识和理解病变的机理，为彻底根治疾病提供理论基础。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用1、在分子的水平上认识和理解病变的机理第6页/共28页 现在常用的人体诊断检测仪器是CT（计算机断层造影术）和核磁共振术，它的分辨率是在mm级。正在研究的被称为“分子雷达”的光学相干

4、层析术（OCT）的分辨率可达1m，比CT和核磁共振术的精密度要高出上千倍，并能以每秒2000次的速度快速地完成生物体内细胞的动态成像，可以实施观察活细胞的动态过程和变化，即使是单个细胞出现的病变也可以准确地检测出来。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用2、大幅度地提高医学诊断和疾病检测的精度第7页/共28页 当这种新仪器在临床应用后，就能够及早发现细胞的病变从而把疾病“扼杀在萌芽状态中”，不会像现在那样等到生命垂危时才被CT或核磁共振检查出癌症的病变。不久的将来，人类癌症的早期诊断和及时得到有效的治疗就会变成现实。 二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用2

5、、大幅度地提高医学诊断和疾病检测的精度第8页/共28页 应用纳米技术，可以研制适用于不同的诊断和检测目的，能够直接插入人体不同部位活细胞内的微型探测器。由于微型探测器及其传感器很小，插入活细胞内部都不会干扰细胞的正常生理过程，但却能够获取活细胞内反映其功能状态的动态信息，为临床疾病的诊断和治疗提供客观依据。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用2、大幅度地提高医学诊断和疾病检测的精度第9页/共28页 纳米医用机器人极其微小，能够在血管中游走，可以用来捕捉和移动单个细胞，也可用来清除血管壁上、心脏动脉上的脂肪沉积物，大大减少或根除心血管疾病的发病率。医用机器人还可以在人体组织的

6、间隙里清除病毒细菌或癌细胞，像传统的外科手术一样修复心脏、大脑和其它器官等。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用3、纳米医用机器人和完全可控的体内显微手术第10页/共28页 除此之外，利用纳米医用机器人在人体内行走自如的能力，可进行定位给药，把药直接送到需要部位，也可在人体内实施显微注射将药直接注射到产生病变的细胞内，达到最快最好的疗效。同时，纳米医用机器人还可以对人体进行定期的健康检查。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用3、纳米医用机器人和完全可控的体内显微手术第11页/共28页 有人预测，在1020年后第一个牙科用纳米机器人将被制造出来，它可以精确

7、的控制牙痛，并在一次门诊中就实现用组织培养的整体牙进行换牙治疗，或者在纳米尺度上迅速精确的实现牙组织的修复，或实现永久的脱敏，或在一次门诊中就完成正牙治疗，或通过共价解和镶上宝石般的珐琅质，或长久的保持口腔卫生。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用3、纳米医用机器人和完全可控的体内显微手术第12页/共28页 随着人类基因组计划的成功实施，不断破译人类基因的遗传语言，搞清楚基因机构与功能之间的内在关系，从而明确生命起源和进化的过程以及细胞的发育、生长与分化的分子机理，最终找出人类各种疾病发生的真正原因。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用 4、研制出可以攻

8、克和杀死任何肿瘤细胞和病毒的特效药物第13页/共28页 在不断揭示人类疾病原因的基础上，应用纳米技术，将研制出各种特效药物，直接杀死任何肿瘤癌细胞和病毒，完全修复受损的人体细胞组织。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用 4、研制出可以攻克和杀死任何肿瘤细胞和病毒的特效药物第14页/共28页 应用纳米技术，将药物颗粒达到比细菌小得多的纳米级（25nm），完全可以进入细菌内与他们的酶直接结合，将细菌直接杀死。因为细菌没有时间也不可能去改变基因来适应它，从而也就不会产生耐药性。而且，这种药物完全可以透过皮肤、血管，效果明显，对深层感染也有效。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科

9、技在医学方面的应用 4、研制出可以攻克和杀死任何肿瘤细胞和病毒的特效药物第15页/共28页 安信纳米公司推出的“光谱速效纳米抗菌颗粒”，由于它无毒、无味、无刺激性、无过敏反应，速效、长效，已通过中国科学院、中国医学科学院等多家权威机构检测，进入规模化生产阶段，在数十家大医院临床应用。 二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用 4、研制出可以攻克和杀死任何肿瘤细胞和病毒的特效药物第16页/共28页 药物制剂的给药途径与方法对药物的作用至关重要。口服给药要受到两种首过效应的影响，即胃肠道上皮细胞中酶系的降解、代谢及肝中各酶系的生物代谢。许多药物很大一部分因首过效应而代谢失效，如多肽

10、、蛋白类药物、-受体阻滞剂等。为了提高药物的利用率和疗效以及降低药物的副作用，最理想的方法就是向病灶定向、定量、定时给药。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用5、纳米载体药物第17页/共28页 纳米药物载体的研究就能有效的解决这些问题，纳米药物载体主要有纳米磁性颗粒、高分子纳米药物载体、纳米脂质体、纳米智能药物载体等。二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用5、纳米载体药物第18页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用5、纳米载体药物v 张德阳等人开展了磁性纳米颗粒治疗肝癌的研究，研究内容包括磁性阿霉素白蛋白纳米粒在正常肝的磁靶向

11、性、在大鼠体内的分布及对大鼠移植性肝癌的治疗效果等。结果表明，磁性阿霉素白蛋白纳米粒具有高效磁靶向性，在大鼠移植性肝肿瘤中的聚集明显增加，而且对移植性肿瘤有很好的疗效。 第19页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用6、基因治疗 国际人类基因组计划的成功实施和超过预想的研究进度，使得人类对自己的遗传机理有了更加清楚的认识，对基因和疾病之间的关系有了更深层次的了解。因此，直接根据基因的变化，从根本上治疗人类疾病的“基因治疗”方法得到了飞速的发展，成为众多科学家追逐的研究方向，是具有广阔的前景的医疗应用技术。第20页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医

12、学方面的应用6、基因治疗 与此相关的生物和医学研究机构及其相应的产业部门都把“基因治疗”视为开发生命科学、生物技术、医疗手段、试剂与药物等方面极具潜力和商机的非常重要的领域。仅到1998年，全世界就有22个国家和地区批准实施了近240个“基因治疗”的临床实验计划，其中我国有2个实验计划，近3000位病人接受着这种治疗。目前，正在进行的“基因治疗”实验研究计划难以数计。 第21页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用6、基因治疗 对基因治疗来说，其实质就是用人工合成的方法，根据基因的标准样本，制造出一个目的基因，供治疗使用。所以，基因治疗的主要目标就是用“好”基因去取

13、代“有毛病”的基因，纠正人体基因的缺陷，达到治疗的目的。第22页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用6、基因治疗 要真正实施基因治疗必须解决三大关键技术：u一是人工合成在基因治疗中所需要的“好”基因；u二是研制能将 “好”基因送到人体内的运载工具；u三是寻找到人体内能够接受“好”基因的细胞。 只有上述三大关键技术有了突破，真正解决，才能使基因治疗的效果更好，治愈率更高，更加安全可靠。第23页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用6、基因治疗 要真正实施基因治疗必须解决三大关键技术：u1991年12月复旦大学遗传研究所薛京伦教授成功地完成

14、了我国首例基因治疗后，正朝着临床的方向发展。很快我们也可以享受到基因治疗所带来的福音，不治之症（癌症、艾滋病）的患者将会看到新的生命曙光。第24页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用7、纳米技术在克隆技术中的应用 目前，科学家们已经不再为能克隆出某种动物而激动，而是将研究重点放在了克隆成功率低下原因的探讨以及如何提高成功率等方面。第25页/共28页二、纳米科技在医学方面的应用二、纳米科技在医学方面的应用7、纳米技术在克隆技术中的应用 克隆技术主要包括供体母细胞和受体细胞的选择（转基因动物的克隆还包括外源基因的选择和重组）、供体细胞核的分离和时期的选择、受体细胞的去核、核卵融合、胚胎的形成和种植、胚胎在母体动物体内的发育、克隆动物的生产等。如果在这些过程中应用纳米技术，也许能