纳米技术在肿瘤诊断与治疗中的应用课件

一、概述二、纳米技术简介三、纳米技术在癌症诊断中的应用四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用五、用于肿瘤治疗的纳米粒子六、结论目录目前，肿瘤已经严重地威胁着人类的健康，如何提高肿瘤诊断的准确性和治疗的靶向性一直都是临床研究的重点。纳米技术在肿瘤的诊断与治疗方面具有广泛的应用前景，尤其在核磁共振成像技术和靶向治疗中尤为突出。纳米级核磁共振成像技术显著提高了肿瘤诊断的精密度与准确度；纳米载体则能够大大提高靶向释药的剂量和精确度以及降低毒副反应，从而在人体无创的状态下更有效地治疗肿瘤。

一、概述纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。在医学应用中，利用纳米技术可以制造出比人体细胞还要微小的分子工具,这样的工具能达到药物分子的精密和准确。纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。随着医学及纳米技术的发展，科学家发现纳米技术在肿瘤的诊断与治疗中具有无可比拟的优越性，不少的研究成果已经转化为临床应用。

二、纳米技术简介三、纳米技术在癌症诊断中的应用在人类与癌症的斗争中，有一半的胜利是得益于早期的检测。当前，临床上针对肿瘤的多种诊断手段都存在准确性和灵敏度低的问题，纳米技术的出现可大大改善这一局面。纳米技术使得癌症的诊断更早更准确，并可用于治疗监测。接下来我们从成像和筛查两个方面来介绍：三、纳米技术在癌症诊断中的应用1.成像当前常规的成像技术只能检测到癌症在组织上造成的可见的变化，而这个时候已经有数千的癌细胞生成并且可能会转移。而且，即使是已经可以看到肿瘤了，由于肿瘤本身的类别（恶性还是良性）和特征，要确定有效的治疗方法也还必须通过活组织检查。如果对癌性细胞或者癌变前细胞以某种方式进行标记，使用传统设备即可检测出来则更有利于癌症的诊断。要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。纳米技术能够满足这两点。例如，在金属氧化物表面涂覆可特异识别癌性细胞表面超表达的受体的抗体。由于金属氧化物在核磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）下发出高对比度信号，因此一旦进入体内后，这些金属氧化物纳米颗粒表面的抗体选择性地与癌性细胞结合，使检测仪器可以有效地识别出癌性细胞。同样地，金纳米粒也可以用于增强在内窥镜技术中的光散射。纳米技术能够将识别癌症类别及不同发展阶段的分子标记可视化，让医生能够通过传统的成像技术看到原本检测不到的细胞和分子。三、纳米技术在癌症诊断中的应用2.筛查纳米技术也可以增强甚至完全变革对组织和体液中生物标志物的筛查。癌症与癌症之间，以及癌细胞与正常细胞之间由于各种分子在表达和分布上的差异而各不相同。随着治疗技术的进步，对癌症的多个生物标志物进行同时检测是确定治疗方案时所必须的。纳米颗粒——例如能够根据它们本身大小发出不同颜色光的量子点——可以实现同时检测多种标记物的目的。包被有抗体的量子点发出的激发光信号可用于筛查某些类型的癌症。不同颜色的量子点可与各种癌症生物标记物抗体结合，方便肿瘤学家通过所看到的光谱区分癌细胞与健康细胞。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用目前常规的癌症治疗有手术、放疗和化疗。这三种方法都存在损伤正常组织或者癌症去除不完整的风险。纳米技术提供一种直接而特定针对癌性细胞的治疗手段。1.纳米靶向载体系统2.纳米中药3.磁控纳米载药系统四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用1.纳米靶向载体系统纳米药物载体即溶解或分散有药物的各种纳米颗粒，如纳米囊、纳米球、纳米脂质体等。纳米靶向载体因其表面经过生物或理化修饰后具有靶向作用，可以作为良好的肿瘤药物与基因载体，具有比表面积大、无免疫原性、在血液中有较长的循环时间等特点，大大降低了药物对机体的毒副作用。1）将细菌膜包覆到30nm左右的金纳米粒表面（BM-AuNP）用于淋巴结靶向。2）以PVP-β环糊精作为亲水嵌段，金刚烷—聚天冬氨酸为疏水嵌段构建了嵌段聚合物，其自组装形成的纳米粒尾静脉注1h后就能到达肿瘤部位，表现出明显的肿瘤靶向性。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用2.纳米中药纳米中药是运用纳米技术制造的粒径小于100nm的中药有效成分、原药及其复方制剂。同传统中药相比，纳米中药对一些肿瘤细胞株和动物肿瘤甚至人体晚期癌肿均显示了良好的抑制效应。粒径为97.5nm的冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束，并与冬凌草甲素进行了对比研究，结果表明冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束对小鼠H22瘤体的抑制率明显高于传统的冬凌草甲素。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用3.磁控纳米载药系统磁控纳米载药系统具有磁特性，在外加磁场的作用下，抗肿瘤药物能及时、定点、定向地聚集到病灶处，既能最大程度的浓集效应分子，又能使体内磁性微粒在治疗结束后得以彻底有效的清除，以减少其在体内慢性蓄积的毒性作用。磁热疗即应用直接或静脉注射的方法将产热材料定向汇聚于肿瘤部位，在交变磁场的作用下产生磁热效应，将肿瘤组织加热至42~48℃高温，以使肿瘤细胞死亡的新技术。Beik等将磁性阳离子脂质体注射到MM46小鼠乳腺癌中，利用交变磁场使肿瘤表面温度达到45℃，经过几次重复磁热疗，所有小鼠的肿瘤均完全退化。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子为提高肿瘤的疗效，在传统材料的基础上开发出生物相容性及可降解性好、缓控释速度适中、靶向性强的纳米制剂成为研究的重中之重。1.可生物降解的天然高分子聚合物多糖类壳聚糖海藻酸钠透明质酸蛋白类白蛋白脂蛋白酪蛋白乳铁蛋白可生物降解的天然高分子聚合物纳米颗粒——例如能够根据它们本身大小发出不同颜色光的量子点——可以实现同时检测多种标记物的目的。纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。GO含有大量的羧基、羟基和环氧基团，这些含氧活性基团的引入不仅使其拥有较好的稳定性和水溶性，而且可使其更易于被修饰而具有了功能化作用，其中，作为药物载体就是其重要的功能之一。通过巯基聚乙二醇与紫杉醇共价连接之后再与金纳米粒子偶联，制备了PTX-PEG-GNP共聚物，该共聚物不仅提高了药物的稳定性，也增加了药物在肿瘤细胞内的聚集和肿瘤杀伤效果。5nm的冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束，并与冬凌草甲素进行了对比研究，结果表明冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束对小鼠H22瘤体的抑制率明显高于传统的冬凌草甲素。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子而且，即使是已经可以看到肿瘤了，由于肿瘤本身的类别（恶性还是良性）和特征，要确定有效的治疗方法也还必须通过活组织检查。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子纳米载体则能够大大提高靶向释药的剂量和精确度以及降低毒副反应，从而在人体无创的状态下更有效地治疗肿瘤。纳米靶向载体因其表面经过生物或理化修饰后具有靶向作用，可以作为良好的肿瘤药物与基因载体，具有比表面积大、无免疫原性、在血液中有较长的循环时间等特点，大大降低了药物对机体的毒副作用。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子纳米颗粒——例如能够根据它们本身大小发出不同颜色光的量子点——可以实现同时检测多种标记物的目的。接下来我们从成像和筛查两个方面来介绍：四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用而且，即使是已经可以看到肿瘤了，由于肿瘤本身的类别（恶性还是良性）和特征，要确定有效的治疗方法也还必须通过活组织检查。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用五、用于肿瘤治疗的纳米粒子2.可生物降解的合成高分子聚合物材料聚乳酸（PLA）、聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）、聚羟基乙酸（PGA）是乳聚酯类高分子材料，现已成为药剂学领域研究最多的载体材料之一。3.不可生物降解的靶向纳米材料1）碳纳米管碳纳米管是由层状结构的石墨片卷曲而成，因其独特的中空结构和纳米管径可作为递药载体。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子2）纳米石墨烯及其衍生物氧化石墨烯（grapheneoxide，GO）发展迅速。GO含有大量的羧基、羟基和环氧基团，这些含氧活性基团的引入不仅使其拥有较好的稳定性和水溶性，而且可使其更易于被修饰而具有了功能化作用，其中，作为药物载体就是其重要的功能之一。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子3）金纳米粒金纳米粒（goldnanoparticles，GNPs）是一种新型的载体材料，鉴于其表面单层被修饰后可与多种药物结合的特点而受到了广泛的关注。通过巯基聚乙二醇与紫杉醇共价连接之后再与金纳米粒子偶联，制备了PTX-PEG-GNP共聚物，该共聚物不仅提高了药物的稳定性，也增加了药物在肿瘤细胞内的聚集和肿瘤杀伤效果。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子4）磁性纳米磁性纳米靶向载体材料磁小体作为载体材料，其膜上存在大量的活性功能基团，可通过氨基、羧基、巯基以及分子架桥的方式偶联药物。将抗肿瘤药物阿糖胞苷成功负载于磁小体表面，所得的纳米粒径在（72.7±6.0）nm，其不仅具有长循环作用，还能改善阿糖胞苷的释药行为，解决了药物的突释现象。六、结论纳米技术在肿瘤的治疗方面展现出了巨大的潜力，纳米颗粒的发展为现代医学进步带来了许多可能性。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用目前常规的癌症治疗有手术、放疗和化疗。这三种方法都存在损伤正常组织或者癌症去除不完整的风险。纳米技术提供一种直接而特定针对癌性细胞的治疗手段。1.纳米靶向载体系统2.纳米中药3.磁控纳米载药系统五、用于肿瘤治疗的纳米粒子3）金纳米粒金纳米粒（goldnanoparticles，GNPs）是一种新型的载体材料，鉴于其表面单层被修饰后可与多种药物结合的特点而受到了广泛的关注。通过巯基聚乙二醇与紫杉醇共价连接之后再与金纳米粒子偶联，制备了PTX-PEG-GNP共聚物，该共聚物不仅提高了药物的稳定性，也增加了药物在肿瘤细胞内的聚集和肿瘤杀伤效果。纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。目前常规的癌症治疗有手术、放疗和化疗。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用五、用于肿瘤治疗的纳米粒子纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子例如，在金属氧化物表面涂覆可特异识别癌性细胞表面超表达的受体的抗体。如果对癌性细胞或者癌变前细胞以某种方式进行标记，使用传统设备即可检测出来则更有利于癌症的诊断。可生物降解的天然高分子聚合物纳米载体则能够大大提高靶向释药的剂量和精确度以及降低毒副反应，从而在人体无创的状态下更有效地治疗肿瘤。癌症与癌症之间，以及癌细胞与正常细胞之间由于各种分子在表达和分布上的差异而各不相同。纳米技术提供一种直接而特定针对癌性细胞的治疗手段。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用纳米技术在肿瘤的治疗方面展现出了巨大的潜力，纳米颗粒的发展为现代医学进步带来了许多可能性。要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。三、纳米技术在癌症诊断中的应用纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。可生物降解的合成高分子聚合物材料纳米级核磁共振成像技术显著提高了肿瘤诊断的精密度与准确度；纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。随着治疗技术的进步，对癌症的多个生物标志物进行同时检测是确定治疗方案时所必须的。而且，即使是已经可以看到肿瘤了，由于肿瘤本身的类别（恶性还是良性）和特征，要确定有效的治疗方法也还必须通过活组织检查。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用通过巯基聚乙二醇与紫杉醇共价连接之后再与金纳米粒子偶联，制备了PTX-PEG-GNP共聚物，该共聚物不仅提高了药物的稳定性，也增加了药物在肿瘤细胞内的聚集和肿瘤杀伤效果。纳米级核磁共振成像技术显著提高了肿瘤诊断的精密度与准确度；例如，在金属氧化物表面涂覆可特异识别癌性细胞表面超表达的受体的抗体。五、用于肿瘤治疗的纳米粒子纳米载体则能够大大提高靶向释药的剂量和精确度以及降低毒副反应，从而在人体无创的状态下更有效地治疗肿瘤。目前常规的癌症治疗有手术、放疗和化疗。碳纳米管是由层状结构的石墨片卷曲而成，因其独特的中空结构和纳米管径可作为递药载体。由于金属氧化物在核磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）下发出高对比度信号，因此一旦进入体内后，这些金属氧化物纳米颗粒表面的抗体选择性地与癌性细胞结合，使检测仪器可以有效地识别出癌性细胞。聚乳酸（PLA）、聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）、聚羟基乙酸（PGA）是乳聚酯类高分子材料，现已成为药剂学领域研究最多的载体材料之一。二、纳米技术简介五、用于肿瘤治疗的纳米粒子纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。纳米技术能够将识别癌症类别及不同发展阶段的分子标记可视化，让医生能够通过传统的成像技术看到原本检测不到的细胞和分子。可生物降解的天然高分子聚合物纳米级核磁共振成像技术显著提高了肿瘤诊断的精密度与准确度；纳米级核磁共振成像技术显著提高了肿瘤诊断的精密度与准确度；四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用Beik等将磁性阳离子脂质体注射到MM46小鼠乳腺癌中，利用交变磁场使肿瘤表面温度达到45℃，经过几次重复磁热疗，所有小鼠的肿瘤均完全退化。GO含有大量的羧基、羟基和环氧基团，这些含氧活性基团的引入不仅使其拥有较好的稳定性和水溶性，而且可使其更易于被修饰而具有了功能化作用，其中，作为药物载体就是其重要的功能之一。如果对癌性细胞或者癌变前细胞以某种方式进行标记，使用传统设备即可检测出来则更有利于癌症的诊断。纳米技术能够满足这两点。接下来我们从成像和筛查两个方面来介绍：纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。1）将细菌膜包覆到30nm左右的金纳米粒表面（BM-AuNP）用于淋巴结靶向。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用接下来我们从成像和筛查两个方面来介绍：由于金属氧化物在核磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）下发出高对比度信号，因此一旦进入体内后，这些金属氧化物纳米颗粒表面的抗体选择性地与癌性细胞结合，使检测仪器可以有效地识别出癌性细胞。纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。如果对癌性细胞或者癌变前细胞以某种方式进行标记，使用传统设备即可检测出来则更有利于癌症的诊断。纳米技术也可以增强甚至完全变革对组织和体液中生物标志物的筛查。纳米技术能够将识别癌症类别及不同发展阶段的分子标记可视化，让医生能够通过传统的成像技术看到原本检测不到的细胞和分子。纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。包被有抗体的量子点发出的激发光信号可用于筛查某些类型的癌症。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用纳米技术使得癌症的诊断更早更准确，并可用于治疗监测。例如，在金属氧化物表面涂覆可特异识别癌性细胞表面超表达的受体的抗体。聚乳酸（PLA）、聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）、聚羟基乙酸（PGA）是乳聚酯类高分子材料，现已成为药剂学领域研究最多的载体材料之一。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用五、用于肿瘤治疗的纳米粒子同样地，金纳米粒也可以用于增强在内窥镜技术中的光散射。可生物降解的天然高分子聚合物5nm的冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束，并与冬凌草甲素进行了对比研究，结果表明冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束对小鼠H22瘤体的抑制率明显高于传统的冬凌草甲素。纳米靶向载体因其表面经过生物或理化修饰后具有靶向作用，可以作为良好的肿瘤药物与基因载体，具有比表面积大、无免疫原性、在血液中有较长的循环时间等特点，大大降低了药物对机体的毒副作用。纳米级核磁共振成像技术显著提高了肿瘤诊断的精密度与准确度；四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用在医学应用中，利用纳米技术可以制造出比人体细胞还要微小的分子工具,这样的工具能达到药物分子的精密和准确。纳米技术提供一种直接而特定针对癌性细胞的治疗手段。纳米粒子是一种微观胶质体系,其粒径一般<1μm,由纳米微球和纳米微囊构成。纳米中药是运用纳米技术制造的粒径小于100nm的中药有效成分、原药及其复方制剂。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用癌症与癌症之间，以及癌细胞与正常细胞之间由于各种分子在表达和分布上的差异而各不相同。纳米粒子可以穿过组织间隙、毛细血管,通过血脑屏障及组织内皮细胞,将药物在细胞或亚细胞的水平上释放。可生物降解的天然高分子聚合物将抗肿瘤药物阿糖胞苷成功负载于磁小体表面，所得的纳米粒径在（72.四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用纳米技术在肿瘤的治疗方面展现出了巨大的潜力，纳米颗粒的发展为现代医学进步带来了许多可能性。三、纳米技术在癌症诊断中的应用纳米技术能够满足这两点。癌症与癌症之间，以及癌细胞与正常细胞之间由于各种分子在表达和分布上的差异而各不相同。目前常规的癌症治疗有手术、放疗和化疗。包被有抗体的量子点发出的激发光信号可用于筛查某些类型的癌症。要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。可生物降解的天然高分子聚合物2）以PVP-β环糊精作为亲水嵌段，金刚烷—聚天冬氨酸为疏水嵌段构建了嵌段聚合物，其自组装形成的纳米粒尾静脉注1h后就能到达肿瘤部位，表现出明显的肿瘤靶向性。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用聚乳酸（PLA）、聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）、聚羟基乙酸（PGA）是乳聚酯类高分子材料，现已成为药剂学领域研究最多的载体材料之一。三、纳米技术在癌症诊断中的应用四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用这三种方法都存在损伤正常组织或者癌症去除不完整的风险。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用由于金属氧化物在核磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）下发出高对比度信号，因此一旦进入体内后，这些金属氧化物纳米颗粒表面的抗体选择性地与癌性细胞结合，使检测仪器可以有效地识别出癌性细胞。GO含有大量的羧基、羟基和环氧基团，这些含氧活性基团的引入不仅使其拥有较好的稳定性和水溶性，而且可使其更易于被修饰而具有了功能化作用，其中，作为药物载体就是其重要的功能之一。四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用三、纳米技术在癌症诊断中的应用四、纳米技术在临床治疗与监控中的应用要实现这一目标有两个必要条件：某技术能够特定识别癌性细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。在医学应用中，利用纳米