纳米医学与危害

主讲人：XXX纳米生物医学

与危害纳米技术

纳米技术是指在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及利用这种特性开发新产品的一门科学技术。纳米科学技术研究领域包括单原子操纵与原子搬迁技术、纳米电子学与纳米电子技术、纳米生物学、纳米摩擦学、原子团簇科学、和纳米材料科学等。纳米医学是随着纳米生物医药发展起来用纳米技术解决医学问题的学科1.使诊断更精确应用纳米技术可将微型的诊断仪器植入人体内，可随血液在体内运行，实时将体内信息传送到于体外记录置。2.使治疗更有效将常规治疗药物纳米化，可提高药效、减少用量、降低副作用。这对于恶性肿瘤的治疗，有重要作用。3.成为防病新武器运用纳米技术在血流中进行巡航探测，可及时发现病毒、细菌的入侵，并予以歼灭，从而消除传染病。

纳米医学的特点：纳米药物载体及药物释放方面在细胞分离方面的应用

纳米复合材料的理化性能一般都很稳定，能够在生理条件下稳定存在，因此被广泛应用在医学诊断上，用于细胞分离如单细胞分离、基因扩增与免疫分析、基因突变分析等在细胞内部染色方面的应用利用复合物纳米粒子分别与细胞和组织内各种抗原结合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈红色，从而给各种组合“贴上”了不同的标签，对于提高细胞内组织的分辨率，提供了一种急需的染色技术。在组织工程方面的应用

通过模拟天然的细胞外基质-胶原的基本结构而制成的富含纳米纤维的生物可降解纳米材料，在组织工程支架材料方面具有十分重大的意义在纳米药物载体及药物控释方面的研究纳米粒子由于其纳米级别的尺寸，往往可以在组织间隙自由穿透。因此，通过利用纳米粒子独特的理化性质，可以实现靶向、缓释等治疗手段，实现高效、低毒的治疗效果。在医用抗菌材料方面的应用

纳米抗菌材料是将无机抗菌剂采用高科技的纳米技术处理，使其具有更广泛、卓越的抗菌杀菌功能。肿瘤是机体在各种致癌因素作用下,局部组织的某个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,导致其克隆性异常增生而形成的新生物。肿瘤细胞恶性肿瘤已经成为人类第二大致死疾病,每年全世界约有700万人死于癌症肿瘤细胞有三个显著的基本特征即：不死性迁移性失去接触抑制肿瘤的治疗一般分为两个阶段:第一阶段是减瘤,肿瘤体通过传统的治疗手段,如手术、放疗或化疗最大程度地消除肿瘤细胞第二阶段是维持,采用某种方法使肿瘤不再复发手术切除目前只是在早期的实体瘤方面有一定的治疗效果,但是对于处于中晚期的恶性实体肿瘤和白血病等非实体瘤来说均无法发挥作用

放疗与化疗虽然对恶性肿瘤具有一定的治疗效果,但是这两种治疗方法均具有较大的毒副作用,不可能进行无限期的使用。放疗在产生身体虚弱疲劳、皮肤敏感、脱发、厌食等副作用的同时,也会使体内残存一些肿瘤细胞,这些肿瘤细胞在体内行癌变增殖,导致患者预后效果不理想。化疗很容易使肿瘤细胞产生耐药性,对癌症患者的化疗效果产生一定的影响。癌细胞表面的纳米图像

目前，科学家已经开发出很多纳米材料用于肿瘤的热疗，如磁性纳米材料在交变磁场的作用下产生热量来治疗肿瘤；

在激光的照射下，碳纳米管、氧化石墨烯、不同形状的金纳米材料等能将光能转化为热能，从而杀死癌细胞。一旦纳米机器人研制成功，将来为癌症病人做手术的可能不再是穿着白大褂的医生，而是一个个肉眼看不见的“纳米机器人”。它们会被医生注射进患者的血管中，然后以每秒钟2毫米的速度游向患者的癌肿瘤位置，众多“纳米机器医生”将会一起联手合作将癌细胞全部杀死。纳米机器人治疗纳米材料也可以作为药物的载体纳米粒子作为载体的抗肿瘤给药系统，用于抗肿瘤药物的治疗，一方面可以改变药物在体内的分布和药物动力学的特性，提高药物对肿瘤部位的靶向性，从而提高疗效，降低毒副作用；另一方面，肿瘤部位的细胞通透性处在亢进状态，抗癌药物在血液循环中存在的时间越长，越有利于对肿瘤的治疗。羟基磷石灰（HPA）可制成微丸将抗生素和抗癌药物加入其中，能有效的治疗肿瘤。高性能磁性纳米粒子DNA阿霉素给药系统是特别有效的肝癌治疗药物。纳米生物医学科技的发展也存在两面性将实验大白鼠暴露在含有直径20nm的“特氟龙”塑料（聚四氟乙烯）颗粒的空气中15min，它们大多数在4小时内死亡。而暴露在直径120nm颗粒中的对照则安然无恙。聚四氟乙烯纳米颗粒

纳米粒子很小，比细胞小上千倍。由于小尺寸效应、量子效应和巨大比表面积等，纳米材料具有特殊的物理化学性质。在进入生命体后，它们与生命体相互作用所产生的化学特性和生物活性，与化学成分相同的常规物质有很大不同。前期研究表明，一些人造纳米颗粒在很小剂量下容易引起靶器官炎症；容易导致大脑损伤；容易使机体产生氧化应激；容易进入细胞甚至细胞核内；表面吸附力很强，容易把其他物质带入细胞内；有随纳米尺寸减小生物毒性增大的趋势；表面的轻微改变导致生物效应发生巨变等。

一些研究发现，工程科学新近制造的一些纳米粒子可能会引发癌症。纳米技术可以创造并操控1纳米大小的物质。与此相比，一根头发的直径大约是8万纳米。科学家说，通过操控这些纳米粒子，有望利用一个一个原子制造出超微型机器，就好像从单个细胞培育出生物体一样。问题在于，这些粒子也许对人体有害。纳米粒子非常微小，所以能穿透细胞膜，但同时又大得足以将异物带入DNA链。一般病毒直径在100nm以内.目前发现的最大的是痘病毒直径约300nm,最小的是圆环病毒直径17nm

纳米材料的生物效应与毒性的研究数据，目前还很少。初步的实验证据提示我们，即使化学成分相同的物质，它的微米颗粒与纳米颗粒也可能具有不同的生物效应，这些生物效应，可能有益也可能有害，大量未知的问题需要研究。一些纳米颗粒对生物体有害纳米是一个长度单位，是1米的10亿分之一。当物质颗粒小到纳米量级时，这种物质就被称为纳米材料。在一段时间里，我们一直认为纳米科技给社会带来的都是益处，而近年来，不少研究者发现，一些纳米颗粒和碳纳米管对生物体有害。据《自然》杂志介绍，美国纽约罗切斯特大学研究人员在实验鼠身上完成的实验显示，直径为35纳米的碳纳米粒子被老鼠吸进身体后，能够迅速出现在大脑中处理嗅觉的区域内，并不断堆积起来。他们认为碳纳米粒子是同“捕捉”香味的大脑细胞一道进入大脑的。今年4月，美国化学学会在一份研究报告中指出，碳60会对鱼的大脑产生大范围的破坏，这是研究人员首次找到纳米微粒可能给水生物种造成毒副作用的证据。这些都说明，纳米材料对人类健康和环境都存在危害韩联社首尔8月13日电据一份研究结果显示，吃进纳米银粒子会对肝脏造成危害。迄今为止，由于拥有优秀的抗菌效果，纳米银被广泛应用在婴儿奶瓶、玩具、牙刷、牙膏、空气净化器等产品。胡西大学教授兪日在