纳米材料在生物医药领域的应用复习

1、纳米材料在生物医药领域的应用纳米材料在生物医药领域的应用 赵宏滨赵宏滨 纳米技术在生物医学、药学、人类健康等领域有重大应用。纳米生物医用材料将解决临床对高性能组织修复、器官替换和诊疗的迫切需求，在人类康复工程中发挥重要作用。预期在未来30年内，与医学和健康领域相关的纳米技术的研究将影响产值达4800亿美元的生物医药制造业。纳米生物医用材料和医药技术研究既有现实的迫切需求，又有广阔的应用前景和巨大的社会效益。v纳米生物技术一、一、在诊断方面的应用在诊断方面的应用1 1、遗传病诊断、遗传病诊断 纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕8 8个星期时，

2、血液中开始出现少量个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。2 2、病理学诊断、病理学诊断 肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着良恶性及细肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜原子力显

3、微镜(atomic force microscope，AFM)可以在纳米可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变，以解决肿瘤诊水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变，以解决肿瘤诊断的难题。断的难题。二、在治疗方面的应用二、在治疗方面的应用1 1、纳米化增加药物吸收度、纳米化增加药物吸收度 增大药物的表面积促进溶解。增大药物的表面积促进溶解。药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分布药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分布面极广。面极广。应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大

4、大提高。应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。2 2、纳米医用材料、纳米医用材料u目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化锆是一种具有高度抗生物损耗的入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化锆是一种具有高度抗生物损耗的替代材料。替代材料。u银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。生强力的杀菌作用。智能药物智能药物 l这是纳米医学中的一个非常

5、活跃的领域，适时准确地释放药物是它的基本功能之一。这是纳米医学中的一个非常活跃的领域，适时准确地释放药物是它的基本功能之一。863计计划项目划项目”心血管病与糖尿病多指标微流控芯片检测系统的研制心血管病与糖尿病多指标微流控芯片检测系统的研制”，为糖尿病人研制超小型，为糖尿病人研制超小型的、模仿健康人体内的葡萄糖检测系统，它能够被植入皮下，监测血糖水平，在必要的时的、模仿健康人体内的葡萄糖检测系统，它能够被植入皮下，监测血糖水平，在必要的时候释放出胰岛素，使病人体内的血糖和胰岛素含量总是处于正常状态。研究控制这个芯片候释放出胰岛素，使病人体内的血糖和胰岛素含量总是处于正常状态。研究控制这个芯片的

6、尺寸，可以把它做得更小，并计划装上一个的尺寸，可以把它做得更小，并计划装上一个“智能化智能化”的传感器，使它可以适时和适量的传感器，使它可以适时和适量地释放药物。地释放药物。l美国正在设计一种纳米美国正在设计一种纳米智能炸弹智能炸弹，它可以识别出癌细胞的化学特征。这种，它可以识别出癌细胞的化学特征。这种智能炸弹智能炸弹很很小，仅有小，仅有20纳米左右，能够进入并摧毁单个的癌细胞。纳米左右，能够进入并摧毁单个的癌细胞。l纳米骨材料：把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨纳米骨材料：把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料，最后

7、会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。细胞，所有填的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。纳米给药技术纳米给药技术理想的纳米粒应具备性质理想的纳米粒应具备性质l(1)具有较高的载药量；具有较高的载药量；l(2)具有较高的包封率；具有较高的包封率；l(3)有适宜的制备及提纯方法；有适宜的制备及提纯方法；l(4)载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性；载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性；l(5)具有适当的粒径与粒形；具有适当的粒径与粒形；l(6)具有较长的体内循环时间。具有较长的体内循环时间。纳米药物载体优点纳米药物载体优点l1. 纳米载体尺寸小纳米载体尺寸小，人体毛细血管

8、腔直径大约为几个微米，纳米药物载体可以进入毛细血管，在血液循环中自由流动，还可以作为异物穿过细胞，被组织和细胞以胞饮方式吸收，因而提高了药物的生物利用度。l2. 纳米载体比表面积高纳米载体比表面积高，粒径又小，可改善药物的溶解速率。一些水溶性差的药物在纳米载体中的溶解度相对增强，增加了药物的吸收。l3. 基质可控制药物释放控制药物释放，调整载体材料的种类和配比可调整药物的释放速度，制备出具缓释、控释的载药纳米粒。l4. 可制成靶向定位靶向定位给药系统，实现靶向给药，减少毒副作用。l5. 改进了给药途径改进了给药途径，纳米载体是一种比人体组织细胞还小的超微小药物载体，可以流动形式给药，因而可制成

9、静脉注射剂；药物被纳米载体包裹后，可防止药物在胃酸pH条件下水解或胃肠道内消化酶的酶解，也可减小药物对消化道的刺激和毒性，还可增加药物和肠壁的接触时间与接触面积，因而可建立口服给药途径；也可经皮下、肌肉、经皮和腹腔给药，通过淋巴系统吸收，然后进入全身血液循环。因而用药方式很多，可用于人体腔、至眼和鼻等部位。l药物还适用于口服控释片、颊含片、干粉吸入剂、鼻喷雾剂、舌面速溶片以及植入式制剂和脂质体等多种剂型。纳米药物的优势l纳米级药物载体可以进入毛细血管，在血液循环系统自由流纳米级药物载体可以进入毛细血管，在血液循环系统自由流动，还可穿过细胞，被组织与细胞以胞饮的方式吸收，提高动，还可穿过细胞，被

10、组织与细胞以胞饮的方式吸收，提高生物利用率。生物利用率。l纳米载体的比表面积高，水溶性差的药物在纳米载体中的溶纳米载体的比表面积高，水溶性差的药物在纳米载体中的溶解度相对增强，克服无法通过常规方法制剂的难题。解度相对增强，克服无法通过常规方法制剂的难题。l纳米载体经特殊加工后可制成靶向定位系统，如磁性载药纳纳米载体经特殊加工后可制成靶向定位系统，如磁性载药纳米微粒。可降低药物剂量减轻副作用。米微粒。可降低药物剂量减轻副作用。纳米药物的优势l延长药物的体内半衰期，藉由控制聚合物在体内的降解速度，延长药物的体内半衰期，藉由控制聚合物在体内的降解速度，能使半衰期短的药物维持一定水平，可改善疗效及降低副作能使半衰期短的药物维持一定水平，可改善疗效及降低副作用，减少患者服药次数。用，减少患者服药次数。l可消除特殊生物屏障对药物作用的限制，如血脑屏障、血眼可消除特殊生物屏障对药物作用的限制，如血脑屏障、血眼屏障及细胞生物膜屏障等，纳米载体微粒可穿过这些屏障部屏障及细胞生物膜屏障等，纳米载体微粒可穿过这些屏障部位进行治疗。位进行治疗。大分子和颗粒进入和排出细胞大分子和颗粒进入和排出细胞胞胞 饮饮 吞吞 噬噬胞胞 吐吐课堂练习课堂练习l作为理想的纳米药物颗粒应具备哪些性质？l为什么纳米药物更吸于被人体吸收？复习题复习题