纳米生物技术在医学中的应用

纳米生物技术在医学中的应用

发表时间：2019-12-12T13:42:23.983Z 来源：《科学与技术》2019年第15期作者：汤丽

[导读] 纳米技术是融合的跨学科性质的集中表现，而现代技术的进步几乎总是在交叉和边缘领域的创造性突破。

摘要：纳米技术的快速发展,将极大的发展和科技创新,将引发重大技术革命和科技等领域的飞速发展无害环境技术、生物技术和信息,纳米技术是融合的跨学科性质的集中表现，而现代技术的进步几乎总是在交叉和边缘领域的创造性突破。与生物技术一样，纳米技术将有助于新兴产业的发展，成为未来高科技产业的优势和国民经济的活力源泉。纳米生物技术和医学的结合促进了临床医学诊断和治疗技术的深刻变革。近年来，在治疗和诊断纳米技术、生物相容性材料、天然生物纳米材料和传统草药纳米药物等领域取得了重大进展。

关键词：纳米生物技术；医学；应用

纳米生物技术、纳米技术主要是指用生命现象的研究,是生物学和纳米技术的组合,以及等纳入多学科的交叉学科,化学、材料化学、物理和量子物理。当粒径小于10 m时，物质或物质的性能会发生许多变化，表现出许多宏观经济现象，熔点低时膨胀系数高，增殖率高，反应活性高。这些性能使得纳米颗粒的应用范围越来越广。过去几年,纳米技术使用了越来越多的医学研究中,从而大大激发了临床诊断技术和治疗水平,从而使得有更多的病人受益的好消息。

一、慨述

目前，纳米生物技术的重点是尚未成为纳米生物器件的纳米生物材料。纳米材料主要包括无机生物材料和纳米生物聚合物以及纳米复合生物材料。纳米材料的结构特异性决定了纳米生物材料的独特效应，主要表现为小尺寸效应和对表面和界面的影响，从而产生良好的性能。纳米生物材料可分为两类:适应生物体的纳米材料和基于生物分子特性开发的新纳米材料。最具代表性的是取代纳米材料的人造组织和器官，如假牙、人造骨骼和角膜，以及用于分离生物分子和各种特征生物分子材料的功能膜。一旦该物质到达纳米尺寸，其性质就会发生突变，并出现特殊的性质，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。过去几年生物纳米生物技术发展非常迅速,生物科技领域的前沿与热点领域有着广泛的应用,国际医学和健康产业的前景,包括药品、医疗用品、纳米生物传感器和麦克风的成像技术和智能医疗器械的诊断和治疗。目前，纳米生物技术主要应用于五个领域:生物芯片、纳米波、生物荧光标记、分子马达和分子纳米筛与检测等医学领域中发挥了不可替代的重要作用。

二、纳米生物技术医学应用

1、诊断技术应用。扫描探针显微镜，其探针可沿样品表面逐点扫描，其尖端可根据样品的高波和低波上下移动。对人体各种正常组织和细胞进行了超微形态学观察，肿瘤细胞的形态学特征可在纳米水平上得到揭示，对特定异常结构变化的研究解决了肿瘤诊断的难题。另一种用于纳米成像的新诊断工具光学相干层析成像(OCT)已经开发出来，其分辨率可达纳米级，较CT 和核磁共振的精密度高出上千倍。它不会杀死活细胞，比如X线、CT 、磁共振。由于纳米技术，传统的PCR扩增程序在检测中是可以避免的，并且是快速和准确的。中国科学家们还成功开发了一个肝癌的诊断技术借助氧化铁纳米颗粒,使得检测肝肿瘤直径小于3毫米和检测肝功能癌症的家庭更小。目前，无造影剂的磁共振检查可检测直径为1.0厘米的肝癌病变，大大提高了早期诊断肝癌的敏感性。用磁性纳米计分离癌细胞在动物实验中取得了成功。其方法是:直径50纳米的Fe3O4纳米颗粒表面覆盖着聚苯乙烯，并附着着一种与骨髓癌细胞相关的特异性抗体。因此，使用磁性分离装置，癌细胞可以很容易地从骨髓中分离出来，分离率超过99.9%，这是显著的。肿瘤切除术后的放射治疗是目前肿瘤治疗的选择之一，但放射治疗伴随着正常细胞的损伤，特别是骨髓细胞的死亡，导致造血功能障碍。

2、治疗技术应用。生物纳米材料可作为基因治疗药物的载体或靶点材料。通过筛选纳米材料、控制纳米颗粒大小和装载目标物质，可以显著提高药物载体的靶向性，降低药物的副作用。用于研究的模型药物包括阿霉素(ADM)、米托蒽醌和单克隆抗体，以及近年来迅速发展的抗血清药物。我们可以把药物埋入纳米颗粒中，或者吸附它们，或者将它们附着在纳米颗粒的表面，在纳米颗粒通过阀门注入纳米颗粒后，纳米颗粒主要被视网膜内皮系统吸收，大量细胞网络化的方式存在于肝脏和位于该药物蓄积在肝脏,然后要么逐渐进入血液中,从而增加了肝脏内的药物浓度,减少不良影响其他器官肝脏上被动和具有针对性;当纳米颗粒足够小(100 - 150毫米)以避免kupf铁细胞的吞噬时，它们可能会被特殊的覆盖物覆盖，它们所连接的特定抗体等物质可能会作用于其他靶器官。

近年来，肿瘤基因治疗一直是基因治疗和肿瘤治疗领域研究的中心。基因肿瘤免疫治疗;自杀式基因治疗;耐药基因治疗;其他基因治疗。虽然基因治疗在基础研究方面取得了很大进展，但临床研究的结果仍不令人满意。造成这种现象的原因有很多。基因转移载体的有效性、安全性和能力;绝大多数治疗方案只针对一个基因。传统的DNA传播系统分为病毒和非病毒载体系统。病毒载体在体内和体外均有高表达，但病毒载体为抗原，在体内应用会引起免疫和炎症反应;此外，病毒载体可能会将外源性病毒基因插入人类基因组，造成严重的毒性作用。非病毒载体通常不会导致永久性基因表达、缺乏抗原和体内应用的安全性;组成是明确的，很容易准备大量，但转移是无效的。高转染、安全、低毒性、器官特异性、甚至肿瘤细胞特异性基因载体的开发，已成为基因治疗药物开发的瓶颈。纳米技术的出现为处理基因转移载体提供了新的思路。能够定位核苷酸的运输;核苷酸对体内生物酶降解的有效保护;无机纳米颗粒本身具有破坏癌细胞的作用，不影响正常细胞。nanobiomatériaux者也可用于制造等各类织物(支架血管、气管、尿素、韧带和肌腱),用于组织工程支架,支架的材料和内部故障修复骨组织。纳米机器人是由几百个原子和分子组成的粒子，大小只有几十纳米，在表面非常活跃，可以穿透血管。科学家们正在考虑将这些机器人植入血液、尿液和细胞介质中，例如清除血管壁上的沉积物，清除脑血管上的血栓。

三、纳米材料和纳米生物技术的安全性问题

随着纳米技术的迅速发展，不可避免地会释放含有纳米颗粒的工业废水，纳米材料潜在的免疫机制引起的不良反应没有得到充分的考虑。纳米颗粒可以直接进入人体皮肤，引起各种炎症;可穿透细胞膜，将异物引入细胞，对人体脑组织、免疫系统、生殖系统等造成损害。例如，二氧化钛很容易集中在饮用水中，污染环境，影响健康。暴露在二氧化钛纳米颗粒中会导致肺部炎症。纳米银颗粒现在被广泛使用。研究表明，即使它在环境中的浓度很低，它也会对水生无脊椎动物造成损害。碳纳米管是工业和实验所必需的材料。当摄入量高时，它们对肌肉细胞也是有毒的，并可能对人体健康产生不利影响。但是，即使纳米生物技术的应用带来了一些安全问题，它们也将变得越来越普遍，这为纳米技术的未来发展指明了方向——如何提高其安全性是研究的目标之一。

纳米生物技术为人类提供了更多更好的医疗设备、资源和材料，极大地促进了人类的进步和发展。随着生物技术的快速发展，纳米生物技术将在医学领域得到广泛应用，从而产生更好的经济效益。纳米生物技术有望在15年内征服部分恶性肿瘤，基因纳米受体也有望推动基因治疗的临床应用。纳米生物材料也将作为人体植入物用于组织工程，这将有助于解决许多传统材料的临床应用问题。综上所述，纳米生物