纳米生物机器人研究与进展.docVIP

《机器人技术基础》课程论文 机器人技术研究进展报告（课程论文题目） 学生姓名 ___田________________震_____ 学生班级 ____电_____封_ ___ 1102________ 学生学号 _____U201111109__________________ 手机号码 ____________________ 华中科技大学材料科学与工程学院 纳米生物机器人与药物靶向递送技术 摘要：微纳米生物机器人与生物医学的结合可以解决传统医学无法解决的问题, 从而显示出了其巨大的发展潜力。将微纳米生物机器人作为药物载体用于药物靶向递送技术, 是机器人学、动力学、纳米科学、生物学和医学等多学科的交叉产物, 对于治疗癌症、心血管疾病等具有特别的临床意义。但当前国内外的微纳米生物机器人及药物靶向治疗的整体发展水平仍处于基础研究阶段, 还存在许多不足。介绍目前主要的药物靶向递送技术,一涌滋性药物靶向及其实现机理和应用进展, 总结目前存在的问题和可能解决的方法, 提出以磁性红细胞作为机器人而组成的药物载体机器人群的概念, 将纳米磁性红细胞机器人群应用到药物靶向递送技术上, 由于与其他药物载体相比磁性载药红细胞具有强大的优势, 使得它们可以很好地解决药物靶向递送过程中遇到的问题, 并得到最优的、可控的、准确靶向及高浓度的药物递送机制。最后展望微纳米生物机器人在生物医学特别是药物靶向递送领域的未来前景及巨大的发展潜力。 1　引言 纳米机器人学( nano-robotics)是一门崭新的,集纳米技术、生物、化学、计算机、数学、机器人学等多门学科于一体的交叉学科,它是研究纳米级/分子级(1nm = 10- 9m)物体及设备的构建、装配、复制和控制的一门学科,也称分子机器人学(molecular robot-ics). 纳米机器人具有微型、智能、价廉、敏感的特点,决定了其组成部件必须具备一定的特异性,而生物分子部件具有无机材料部件无法比拟的优越性能:在自然界中大量存在,原料充足成本低;可自复制,易于实现生产自动化和高效性;部件之间的连接装配可通过控制生化反应实现,易于实现通讯; 无磨损,具有自然平衡机理(自优化和自适应) ,可自我修复,维护需求低,可靠性高[ 1 ] . 因此很多学者把生物分子部件作为构建纳米机器人的首选,由此构建的纳米机器人称为纳米生物机器人( bio-nano-robot). 它们可以进入毛细血管以及器官的细胞内进行治疗和处理,在人体内定点定量给药,诊断和治疗一系列危害人类的传染性疾病及基因突变引起的遗传性疾病等,是纳米医学诊疗的重要工具.纳米尺度的材料和结构具有许多独特的性质,纳米科技的每一步进展均推动了其他学科的进步,特别是在生物和医学领域,纳米技术与分子生物学。结合将开创分子仿生学崭新的研究领域。分子仿生学模仿细胞生命过程的各个环节, 以分子水平上的生物学原理为参照原型, 设计制造各种各样的可对纳米空间进行操作的“ 功能分子器件” , 即纳米生物机器人。细胞本身就是一个典型的纳米机器, 科学家早就意识到了这一点: 细胞有一些与人工机械相类似的分子机械,例如细菌细胞膜上的旋转马达带动着它的轴转动, 类似于一个电动机; 核糖体如同工厂流水线一般制造蛋白质等。 纳米生物机器人是纳米生物学中最具诱惑力的内容。从纳米生物机器人的发展历史可以看出,纳米医疗机器人目前几乎成了“ 纳米生物机器人”的代名词。纳米医疗机器人是可以在细胞内或血液中对纳米空间进行操作的“ 功能分子器件” , 在生物医学工程中可充当微型医生, 解决传统医生难以解决的问题。这种纳米机器人可注入人体血管内, 成为血管中运作的分子机器人。分子机器人从溶解在血液中的葡萄糖和氧气中获得能量, 并按医生通过某种生化机制编制好的程序来探示它们碰到的任何物体。分子机器人可以进行全身健康检查, 疏通脑血管中的血栓, 清除心脏动脉脂肪沉积物,吞噬病菌, 杀死癌细胞, 监视体内的病变等这必然给现代医学的诊断和治疗带来一场深刻的革命闭。 将纳米生物机器人用于癌症治疗的药物靶向递送技术是纳米机器人学和纳米医学、纳米生物学的有机结合,显示了引人瞩目的应用前景。癌症是严重危害人类健康的常见病、多发病, 是因为疾病导致死亡的主要原因之一。大多数实体肿瘤外科手术移除后, 剩余的癌细胞用放疗、化疗、免疫疗法等进行处理[2] 。但是一旦癌细胞转移, 化疗就成为主要的手段了。在传统的药物递送系统里, 常规化疗药物可以静脉注射, 也可以口服。药物从被注射的地方或者经胃肠吸收进入血液循环, 运动到心脏再到全身其他区域, 对于药物要靶向的小区域