納米材料在生物醫(yī)學領域的 應用

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1、納米材料在生物醫(yī)學領域的應用摘要目前應用于生物醫(yī)學中的納米材料的主要類型有納米碳材料、納米高分子材料、納米復合材料等。納米材料在生物醫(yī)學的許多方面都有廣泛的應用前景。關鍵詞納米材料生物醫(yī)學應用1應用于生物醫(yī)學中的納米材料的主要類型及其特性1.1納米碳材料納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。碳納米管有獨特的孔狀結構[1],利用這一結構特性,將藥物儲存在碳納米管中并通過一定的機制激發(fā)藥物的釋放,使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實。此外,碳納米管還可用于復合材料的增強劑、電子探針(如觀察蛋白質結構的AFM探針等)或顯示針尖和場發(fā)射。納米碳纖維通常是以過渡金

2、屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑,以低碳烴類化合物為碳源,氫氣為載體,在873K~1473K的溫度下生成,具有超常特性和良好的生物相溶性,在醫(yī)學領域中有廣泛的應用前景。類金剛石碳(簡稱DLC)是一種具有大量金剛石結構C)C鍵的碳氫聚合物,可以通過等離子體或離子束技術沉積在物體的表面形成納米結構的薄膜,具有優(yōu)秀的生物相溶性,尤其是血液相溶性。資料報道,與其他材料相比,類金剛石碳表面對纖維蛋白原的吸附程度降低,對白蛋白的吸附增強,血管內膜增生減少,因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學方面有重要的應用價值。1.2納米高分子材料納米高分子材料,也稱高分子納米微?；蚋叻肿映⒘?粒

3、徑尺度在1nm~1000nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能,可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體,以及免疫分析、介入性診療等方面。1.3納米復合材料目前,研究和開發(fā)無機-無機、有機-無機、有機-有機及生物活性-非生物活性的納米結構復合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復合材料的新途徑,并逐步向智能化方向發(fā)展,在光、熱、磁、力、聲[2]等方面具有奇異的特性,因而在組織修復和移植等許多方面具有廣闊的應用前景。國外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復合材料,用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達30年之久[3]。研究表明,納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構建組織

4、工程骨較好的支架材料[4]。此外,納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥,還可殺死癌細胞,有效抑制腫瘤生長,而對正常細胞組織絲毫無損,這一研究成果引起國際的關注。北京醫(yī)科大學等權威機構通過生物學試驗證明,這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細胞。此外,在臨床醫(yī)學中,具有較高應用價值的還有納米陶瓷材料,微乳液等等。2納米材料在生物醫(yī)學應用中的前景2.1用納米材料進行細胞分離利用納米復合體性能穩(wěn)定,一般不與膠體溶液和生物溶液反應的特性進行細胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應用前景。20世紀80年代后,人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液

5、中,使所需要的細胞很快分離出來。目前,生物芯片材料已成功運用于單細胞分離、基因突變分析、基因擴增與免疫分析(如在癌癥等臨床診斷中作為細胞內部信號的傳感器[5])。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學和美國噴氣推進研究所利用納米磁性粒子成功地進行了人體骨骼液中癌細胞的分離來治療病患者[6]。美國科學家正在研究用這種技術在腫瘤早期的血液中檢查癌細胞,實現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。2.2用納米材料進行細胞內部染色比利時的DeMey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸(HAuCl4)水溶液中還原出來形成金納米粒子,(粒徑的尺寸范圍是3nm~40nm),將金納米粒子

6、與預先精制的抗體或單克隆抗體混合,利用不同抗體對細胞和骨骼內組織的敏感程度和親和力的差異,選擇抗體種類,制成多種金納米粒子)抗體復合物。借助復合粒子分別與細胞內各種器官和骨骼系統(tǒng)結合而形成的復合物,在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色(如10nm的金粒子在光學顯微鏡下呈紅色),從而給各種組織貼上了不同顏色的標簽,為提高細胞內組織分辨率提供了各種急需的染色技術。2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應用2.3.1納米粒子用作藥物載體一般來說,血液中紅血球的大小為6000nm~9000nm,一般細菌的長度為2000nm~3000nm[7],引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80nm~100nm,而

7、納米包覆體尺寸約30nm[8],細胞尺寸更大,因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進行局部的定向治療等。專利和文獻資料的統(tǒng)計分析表明,作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。磁性納米顆粒作為藥物載體,在外磁場的引導下集中于病患部位,進行定位病變治療,利于提高藥效,減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液,接上抗原或抗體,就能進行免疫學的間接凝聚實驗,用于快速診斷[9]。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位,如子宮、陰道、口(頰