纳米技术在生物医学工程领域的应用

1、    纳米技术在生物医学工程领域的应用    杨艺璠摘  要：纳米技术是八十年代兴起的一个全新技术，后在九十年代实现了飞跃性发展，其对生物医学工程领域的影响是非常深刻且直接。其在生物大分子的分析、检测等方面，能够将药物靶向性和基因治疗等相结合，且获得了不错的科研成果。在新世纪发展中，纳米技术是生物医学工程领域中的广泛应用，也是必然的发展态势。关键词：纳米技术;生物医学工程;研究现状;发展方向引言：纳米技术的概念是指：在<100nm的量度范围下，对物质或结构进行研制的一项技术。1960年，相关科学家认为，在限定的范围内人们能够借助于特殊技

2、术利用原子原理来制造物质。上世纪80年代科学家逐渐认识到纳米技术的价值，到了90年代开始在化学合成领域得到广泛应用。随后纳米技术在半导体、生物医学工程等领域也相继应用。比如：纳米技术和扫描探针显微镜的相融合，以便于能够更清晰地观察、制造原子水平下的物质结构，为生物医学认识研究细胞或分子水平的生命现象提供了便捷的条件。一、纳米技术在生物医学工程领域的研究现状纳米技术在生物医学工程领域中的应用价值是巨大的，从医学的角度来看，纳米机器人能够渗透到机体细胞中，对蛋白质、核酸等实施细胞或分子水平的治疗，由此达到治疗疾病或延长寿命的目的。对于现阶段的研究现状来看，这只是很多科学家的理想，还未实现，不过，纳

3、米技术的现实应用还是让人非常惊讶的。（一）生物兼容物质的开发在器官或组织移植方面，困扰医学人士的一个主要原因是植入物遭到机体排斥而引起的炎症反应，但是应用纳米物质则能够更好地解决这一问题。通过纳米技术研制的纳米物质，其和自然界中的常规状态有着本质的差异性，例如，较高的生物兼容性、过低的细胞粘附性等，都能够真正地为器官移植提供更多条件。例如，在正畸领域中，由纳米技术研制出的骨科常用的合金材料，其硬度大、韧性强，能够和正常骨组织相融合，由此发挥显著的正畸应用价值。（二）利用生物大分子实施物质组装通过dna纳米技术进行分子层面的物质组装，由此能够体现出较强的互补性与转移性。纳米大小的胶体粒子在物理、

4、化学、生物等方面具备特殊的性能，一般能够在化学传感器、色谱激发器等方面得到广泛应用。例如，英国生物学家在径长是12nm的粒子表面连接上2段寡核苷酸链，再连接兼有与其相补的“粘附末端”双链寡核苷酸，由此能够研制出肉眼能够看得到的金粒子聚合体，从而完成纳米粒子的组装任务。（三）分析及检测技术的升级当前，在生物医学工程领域中，用于观察纳米技术的大型显微镜有了全面的优化。比如：光子色谱显微镜、激光多普勒风速表、引物显微镜等。借助于纳米技术能够对生物体进行研究、分析及检测，现今有很多光学技术在骨强度测量、眼球径长测量等方面得到广泛应用。另外，也有与光介导法相似的测量血压的技术。通过对单一细胞电流学的研究

5、，能够把各个类型的细胞分离开，促使活细胞和死细胞完全分离，这对于临床上肿瘤细胞的诊治发挥着非常重要的作用。（四）药物靶向性和基因治疗药物靶向性是指药物可以高选择性地作用于某一对象，由此达到强化药效、减少不良反应的目的。目前，三级靶向治疗方法一般是利用纳米技术来实现的。纳米粒子与药物分布。这一类粒子一般是指脂质、乳胶等，它们能够和药物结合转变成复合物，通过不同的途径渗透到体内，然后作用于特定的组织或器官，由此发挥药物治疗作用。当前，一般重点研究的方向是肝脏、血液、肺、胃等。纳米技术与基因治疗。当质粒dna与目的细胞相结合之后，能够修复错误基因（例如多肽、抗原等），站在基因层面达到治疗疾病的目的。

6、当前，这一技术存在一个很大的挑战，即：需要将质粒dna转移到特定细胞或组织内，然后使其与特定细胞器相结合，并插入特定的位点。借助于纳米技术，能够让dna利用主动靶向效应完成定位，促使其对目标dna位点进行精准入侵。不过，现阶段，针对纳米粒子的物理化学特性等方面的研究并不深入，还存在技术方面的障碍。二、纳米技术在生物医学工程领域的发展方向随着科学技术的不断发展，纳米技术的应用范围会不断地扩大，其与生物医学工程领域的结合愈加密切，其未来的发展方向主要包括：生物兼容性物质的广泛研发。关于纳米技术在生物兼容性物质方面的设计与开发，已经逐渐应用到临床实验阶段。纳米技术和分子生物学技术的相融合，能够促使生

7、物大分子不同等级结构及功能的有效破译，为下一步工作做铺垫。纳米技术与分子复合物、分子组装等方面的研究相结合，对大病毒结构、细胞器结构等测定、研究、分析等获得全面的进展。纳米技术逐渐运用到基因诊断、微创治疗等方面，并体现出快速、动态、高效、实时等特点。纳米技术逐渐使药物的生产成本控制到最低范围内，例如，研制出的生物芯片等，能够同时检测及研究多个生物细胞、生物分子等特点，并对它们之间的相互作用进行深入分析。由此能够最大化地朝着自动化、智能化、大规模的方向转变。并且，药物治疗能够体现出靶向性的特征，这也是纳米技术今后一个非常重要的研究课题。由此来看，纳米技术在生物医学领域中已经得到广泛应用，例如，药

8、物研发、肿瘤治疗、基因治疗、抗菌方案、医学诊断等，这对于人类社会的发展发挥着积极作用。不过，与纳米技术相关的毒理学等方面的研究也比较多，由于纳米技术具有一定的纳米特性，例如：小尺寸效应、界面效应、量子尺寸效应等，由此能够引发相对特殊的生物学效应，这值得广大生物医学专家的重视与警惕。三、结束语总而言之，随着纳米技术、纳米材料的广泛应用，其对人类生命系统的影响愈加深入。并且，随着纳米技术和生物医药领域的不断融合与深入交叉，已经逐渐受到更多研究学者的重视。其在疾病预防、诊断、治疗等方面逐渐呈现出重大的推动作用，对传统生物医学的发展带来很大的变革与推动。由此来看，在今后的发展过程中，其在临床上能够研制出更多具备较强生物相容性、靶向性的纳米药物;在临床诊断学上能够设计出更灵敏、响应性更强的临床诊断试剂;并且在针对不同患者方面，能够结合他们所具有的异质性等，能够借助于分子生物标记物等技术，实现个性化医疗，必然能够发挥更强的疗效，彰显出更强的安全性。参考文献