无机纳米材料在生物医学的应用

无机纳米材料在生物医学的应用

班级：材料科学与工程（1）班

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摘要：主要介绍了几种介绍了介孔二氧化硅、纳米碳等非金属类纳米材料，以及磁性铁、氧化铈、银纳米粒子、金纳米粒子、镍等金属类纳米材料，比较了不同来源无机纳米材料的发展、特点、优势，明确了无机纳米材料具有环境友好、成本低、生物相容性好及低毒性等特点，综述了无机纳米材料在生物医药、临床诊断、疾病预防等生物医学方面的研究与应用。

关键词：无机纳米材料生物医学

Abstract: This paper mainly introduces several kinds of the mesoporous silica, nano carbon and other non metal nano materials, and magnetic iron, cerium oxide, silver nanoparticles, gold nanoparticles, nickel and other metal nano materials, compared the development of different sources of inorganic nano materials, features, advantages, the inorganic nano material is environmentally friendly low cost, good biocompatibility and low toxicity characteristics, the application of inorganic nano materials in the biomedical, clinical diagnosis, disease prevention research and application in biomedicine.

Keywords: inorganic nano materials biomedicine

1前言

当物质到达纳米尺寸后，其性能就会发生突变，出现特殊性能，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等[1]。由于纳米材料环境友好、成本低、生物相容性好、毒性低，在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米药物载体，纳米医用材料、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等[2]，相比常规药物以及化疗、放疗，无机纳米材料用于药物载体可达到靶向运输、控释缓释药物的效果，因此无机纳米材料在靶向性给药、药物控制释放和缓释、癌症治疗等方面有良好的应用前景[3]。

2无机纳米材料的分类

依据材料来源不同，将无机纳米材料分为两大类：一类是介孔二氧化硅、碳纳米材料等非金属类材料，另一类时磁性铁、银、金纳米粒子、纳米羟基磷灰石、层状双金属氢氧化物等金属类材料[4]。

2.1非金属类

2.1.1介孔二氧化硅

介孔二氧化硅（mesoporous silica nano-particles，MSNs）是粒径为10-600nm、孔径为2-50 nm 的二氧化硅纳米粒子[5]，通常以表面活性剂或两亲性嵌段共聚物作为模板，与无机源进行界面聚合，最后通过高温煅烧或萃取等方法除去模板，保留二氧化硅骨架形成的多孔结构。介孔二氧化硅是一种新型的无机纳米材料，具有独特的网状孔道结构，孔道规整，孔径连续可调，具有较大的比表面积和比孔容，表面易功能化，毒性低，有良好的生物相容性和稳定性[6-7]。

2.1.2碳纳米材料

由碳元素所构成的材料种类繁多，形态各异，例如sp2结构的石墨、sp3结构的金刚石，和无定型炭黑。近些年，各种新型碳纳米材料引起人们广泛注意，如石墨烯、碳纳米管、富勒烯及碳量子点等。碳纳米材料具有独特的结构和性能，它们具有比表面积大、易功能化、具有光热效应、独特的荧光性能等特点，在药

物缓释控释、荧光示踪、光热治疗等方面具有独特的应用价值[8-9]。

2.2金属类

2.2.1磁性铁

当材料的尺寸小至纳米级别时，磁性会发生变化。磁性纳米氧化铁材料具有较好的化学稳定性、生物相容性和较高的磁响应性。磁性铁氧化物纳米材料因为在药物靶向运输、肿瘤治疗、磁性流体和化学传感等方面所表现出的广阔应用前景[10]。

2.2.2银纳米粒子

银纳米复合粒子通常具有较小的不超过100nm的直径，含有20-15000个银原子。由于纳米银的表面增强拉曼光谱效应、小粒径效应、较大的比表面积等特点，使其具有非常好的抗菌效果，且安全性相对较高，抗菌性能持久。除了抗菌性能外，银纳米复合材料还具有许多其他性能。例如：抗病毒、抗血管病，因此银纳米复合材料在医疗器械、伤口处理、生殖等诸多领域被广泛应用[11]。

2.2.3金纳米粒子

纳米金是指直径0.8-250mm 的缔合金溶胶，它属于纳米金属材料中研究最早的种类，纳米金具有良好的纳米表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应，它具有很多良好的化学特性，比如抗氧性和生物相容性[12]。

2.2.4纳米羟基磷灰石

纳米羟基磷灰石（nano-hydroxyaptite，nHAP）是陶瓷类多孔无机材料，溶解度较好，有较大的表面能、良好的生物活性和生物相容性，可用作骨移植的生物材料，修复、整合人体骨组织，并能改善力学机能，有广泛的临床应用价值[13]。

2.2.5层状双金属氢氧化物

层状双金属氢氧化物（layered double hydrox－ides，LDHs）由二价金属离子及三价金属离子组成，层状结构有记忆效应，其层间的阴离子可交换，有特殊的酸碱性、荧光性质、热稳定性。LDHs 毒性低，能满足组织、血液、免疫等方面的生物兼容性要求；可被生物降解，生物相容性好，细胞内的酸性环境可使其溶解为离子，通过细胞膜上的离子通道排至细胞外[14]。利用LDHs 作为药物载体，