生物医学工程论文

磁性纳米材料在医学中的应用功能材料2012-1黄2012441113指导老:刘摘要磁性纳米生物材料是将纳米材料和生物材料交叉起来组成的一个全新的材料领域材料在医学上有着相当诱人的并且广泛的应用前景将要针对磁性纳米材料目前的研究以及其在生物医学中的应用做出比较全面的讲述望纳米生物材料在医学上的发展趋势。关键词磁性纳米生物材料；医学；应用SeveralNano-BiomaterialsforMedicalApplicationFunctionalMaterials2012-1HuangZhuo：Abstract:Biomaterialandnano-materialcompriseabran-newfieldwhatnano-biomaterialhasacomparativelyattractiveandcomprehensivemedicalapplicationprospect[1].Inthispaper,currentresearchesapplicationsofnano-biomaterialwillbereviewedallround.Andthedevelopmentaltendencynano-biomaterialsaboutmedicineisalsoforecasted[2].Keywords:magneticnano-biomaterial;medicine;application一、前言纳米材料由于具有以下一些特点：①小尺寸效应（结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级，即1～在大量的界面或自由表面各纳米单元之间存在一定的相互作用；④具有磁导向性能低性、生相溶性、可注射性等越来越受到生物医学工作者的肯定和关注由于纳米材料结构特殊性使纳米材料具有一些独特的效应主要表现为表面或界面效应和小尺寸效应而性能上与相同组成的微米材料有非常显著的差异有许多优异的性能和全新的功3]。当铁磁材料的粒子处于单筹尺寸时顽力将呈现极大值粒子进入超顺磁性状态这些特殊性能使各种磁性纳米粒子的制备方法及性质的研究越来越受到重视始纯纳米粒子为研究对象制工艺几乎都采用化学沉积法。后来，出现了许多新的制备方法化学法和物理方法两种及两种以上相结合的方法制备具有特殊性能的磁性纳米材料性纳米材料具有许多不同于常规材料的独特效应量子尺寸效应表面效应小寸效应以及宏观量子隧道效应等效应使磁性纳米粒子具有不同于常规材料的声、热、敏感特性4]当磁性纳米粒子的粒径小于其超顺磁性临界尺寸时，粒子进入超顺磁性状态无顽力和剩磁众周对于块状磁性材料其内往往形成多筹结构以降低体系的退磁场能米粒子尺寸处于单筹临界尺寸时具有高的矫顽力尺效应和表面效应导致磁性纳米粒子具有较低的居里温度纳粒子的饱和磁化强度比常规材料低，并且其饱和磁化强度随粒径的减小而减小粒子尺寸降低到纳米量级时性料甚至会发生磁性相变磁纳米材料也有良好的磁导向性好的生物相容性生降解性和活性能基团等特点，它可结合各种功能分子，如酶、抗体、细胞或RNA等因而在靶向药物控释放酶固定化疫测定和胞的分离与分类域有广泛的应用。近十几年来，科学工作者对磁性纳米粒子进行各种化学的、物理的、生物的表面修饰出各种各样的不同用途的具生物活性功能基团的纳米磁粒地拓宽了纳米磁粒在医学上的应用范围。本文拟就近几年来纳米磁粒在医学研究领域的主要进展概述如。二、磁性纳米粒子在医学中的应用

（）瘤的热肿瘤热疗是肿瘤治疗技术中的一个非常重要的方法粒用于肿瘤热（磁致热疗治疗癌症是因为磁粒在磁场的引导下靶向病变部位同在交变磁场的作用下磁滞后效应而产生热量将富有磁粒的肿瘤部位加热到43～℃间，选择性杀死癌细胞同时又不伤害正常细胞。该方面有所进展的例子是A.Jordan博领导的研究团队发现用糖衣包裹氧化铁粒子伪装后可成功逃过人体免细胞的攻击而安然进入肿瘤组织内加上交换磁场在维持治疗部位45～℃温度下氧化铁粒子便可杀死肿瘤细胞，临近的健康组织却不受到明显影响有人结合细胞免疫技采用磁性阳离子脂质体对小鼠的瘤灶进行热疗使小鼠的瘤块消退磁流体热疗与放疗结合起来对移植性前列腺的哥本哈根老鼠模型进行实验，发现在第一个疗程，热疗温度可达到42～℃两个疗程后与对照组比较，抑制肿瘤增生87%～颜岩等采用Fe2O3纳磁流体对小鼠热疗实验显纳米磁流体热疗对肝癌的体积和质量有明显的抑制作[6]。（）瘤的栓治疗血管栓塞术已广泛应用于临床肿瘤的治疗其用于晚期肝肾恶性肿瘤的治疗磁性微纳米球栓塞技术是采用微纳米磁性颗粒做栓塞剂场的引导下有利于靶向进入病灶部位并滞留于末梢血管床而不再通过其它通路进入静脉循环引起栓塞失败或异位栓塞纳米球栓塞还可结合化疗、热疗、放疗等方法一起施行，提高其治疗效果采用有机硅管模拟血管，探讨了体外肿瘤栓塞治疗中的磁流体浓度、流速、磁场参数等示当磁流体流速小于0.12m/min时阻塞小动脉血管栓塞和热疗结合起来荷瘤家兔的肝动脉灌注氧化铁碘化油混悬液在场阻塞血管并交变电流测瘤组织的温度变化和组织内的铁含量发现升温速率为0.5℃～℃升稳速率与铁含量成正相关亚等探讨四氧化三铁微粒与碘化油混悬液对兔肾动脉的栓塞作用和导向作用机制四氧化三铁微粒与碘化油混悬液对兔肾动脉栓塞效果好，无明显毒副反应；栓塞过程中Fe3O4微栓塞肿瘤临床作用与疗效，结果显示Fe3O4微具有缓慢性栓塞，可避免和减少栓塞后对正常组织的损伤降栓塞后并发过后外科手术切除病理证实肿瘤侧枝形成瘤坏死彻底。（）瘤的基治疗近年来，肿瘤基因治疗因其具有特异性全有效性的特点而受到越来越多的关注，而且许多临床研究取得了满意的效果有靶向细胞转移目的基因的载体系统是基因治疗研究必不可少的一个重要方面前床试验中所用的载体一般有两类毒载体和非病毒载体非病毒载体较病毒载体更安全而成为较佳的选择瘤基因治疗中用到的非病毒载体主要分为：脂质体、脂质复合物、阳离子多聚物、磁性纳米粒子等。把经便面修饰的磁性纳米粒与日本血凝病毒壳蛋白结合提高其转入细胞的转染效率娟等探讨了氧化铁纳米颗粒作为体外基因载体的可行性及其外加磁场对于其转染效率的影响铁纳米颗粒可将外源基因转染至多个细胞系并高效表达同细胞系的转染效率和时间各不相同加磁场可使转染效率提高～10倍。（）性纳米粒对蛋白酶的吸附及固定化生物高分子例如酶等都具有很多官能团以通过物理吸附交联共价偶合等方式将他们固定在磁性颗粒的表面。用磁性纳米颗粒固定化酶的有点是：易于将酶与底物和产物分离；可提高酶的生物相容性和免疫活性；能提高酶的稳定性，且操作简单、成本较低。制备吸附蛋白酶的磁性高分子颗粒的过程可以概括为备磁流体对流体中的磁性纳米颗粒用大分子包覆或联结形成的磁性高分子载体可用作亲和吸附的磁性亲和载体为酶的固定化载体性高分子颗粒有利于固定化酶从反应体系中分离和回收可利用外部磁场控制磁性材料固定化酶的运动和方向而代替传统的机械搅拌方式高定化

酶的催化效率高子颗粒为美的固定化载体还具有以下优点化酶可重复使用，降低成本；可提高酶的稳定性，改善酶的生物相容性、免疫活性、亲疏水性；分离及回收，操作简单，适合大规模连续化操9]。三、磁性纳米材料在医学应用上存在的问题及展望目前的磁性纳米材料在生物医学领域的应用研究才刚刚起步着性纳米材料的产业化和商业化的推进何批量的产质量可靠稳定的磁性纳米材料何生产过程中简化生产步骤，降低成本，以期望大规模临床应10]。磁性纳米材料在生物医学方面已表现出独特的优势有潜在的应用前景着分子材料学、电磁学、医学、生物工程学的进一步发展加推动对磁性纳米材料的基础研究和在生物医学应用研究工作，使之进入一个新的发展阶段。参考文献：[1]TakeshiKbayashi,etal.JBiosciBioeng,2005,100(1)：～[2]MarxJ,Sci