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纳米科技导论 应化09-3班 袁晓荣 2011年5月4日 第六章 纳米生物医学 一.纳米生物医学概念 二.纳米药物（自学） 三.纳米医用材料 四.纳米药物载体 五.功能性纳米给要系统 六.纳米生物材料 七.纳米生物器件 八.纳米生物医学诊断与检测技术 九.纳米生物医学的发展 一.纳米生物医学概念 1.1纳米生物医学定义 纳米医学：借助纳米科技开展疾病预防，诊断，治疗以及康复等许多医学研究与应用的科学，是运用纳米科技的理论与方法，在传统医学和现代医学的基础上，开展医学研究与实践的新兴边缘学科。 纳米生物学:研究在纳米尺度上的生物结构与生物反应机理的学科，其中包括复制，修复和调控等许多方面的过程。 现在将纳米生物学与纳米医学合称为纳米生物医学。 1.2纳米生物医学的研究内容 随着纳米科学技术的进步及其在医学领域的深化应用，纳米生物医学的研究内容日益丰富，涉及人类生理，病理和医疗等有关内容。 1.在纳米尺度上获取生命信息 2.开发物质潜在的信息结构潜力 3.开发纳米机器人 纳米机器人 三.纳米医用材料 3.1.纳米医用材料的分类 依据纳米医用材料的功能性：辅助性材料和功能性材料 依据纳米材料的属性分：高分子材料，有机分子材料，矿物材料，邮寄矿物复合材料，混合材料等。 依据纳米材料的用途：药物载体材料，植入性生物材料 ，检测检验材料等。 3.2.辅助性纳米医用材料 3.2.1纳米高分子材料 3.2.2微乳液 纳米药物及其药理学 目前国内外已开发并上市了许多纳米药物制剂，以提高原制剂的口服生物利用度、降低药物不良反应和提高治疗指数等，但是国际和国内纳米技术标准化却还没有建立，所以在纳米医药开发的过程中不可避免会受到制约和影响。所以，对于纳米药物学及其药理学研究的基础科学问题和近、中、长期的目标设定非常重要。 例如，肿瘤生长机制及阿霉素胶束自组装分子的抗肿瘤活性研究。肿瘤的微环境对其生长及对药物输运有着巨大影响，肿瘤组织内部静液压高、低氧、低PH值等微环境使得药物分子只能聚集在血管细胞周围，不能达到肿瘤细胞，影响了药物的使用效果。PEG－PE包裹阿霉素形成的胶束自组装分子在治疗肿瘤方面有着很好的效果，使用后肿瘤尺寸明显减小。 “用于肿瘤诊断与治疗的纳米医药的材料发展潜力”的研究指出，纳米生物技术在肿瘤的早期诊断和治疗中可以发挥很大作用。研究结果表明，抗体修饰的脂质体纳米复合载药体系不仅可以对肿瘤进行靶向治疗，结合纳米粒子修饰的纳米复合给药体系还可以对转移的肿瘤细胞进行诊断和靶向治疗，而且纳米胶囊的尺寸适中（50-200nm）时效果最好。“脂质分子自组装系统及其作为药物载体的应用”的研究认为，脂质分子作为生物体组成的主要成分具有无可比拟的生物相容性，自组装形成的纳米结构无论从均一性、稳定性，以及重复性方面，都有很大的优势，而且小肽修饰的脂质体对肿瘤有一定的靶向作用。 生物传感与医学示踪 恶性肿瘤和心血管疾病等重大疾病严重威胁人类的健康，是当前医学研究领域所面临的一个重大挑战。我国自上世纪70年代以来，恶性肿瘤和急性冠状动脉综合症的发病率和死亡率一直呈上升趋势，已经成为危及人群健康及带来巨大经济负担的社会问题。目前癌症病人和心血管病人死亡率居高不下的一个最主要原因，是现有技术还很难实现真正的疾病早期检测，所以生物传感和医学示踪技术至关重要，特别是纳米生物传感技术和纳米材料在分子影像技术中的应用等是当前的研究热点。 “生物医学用磁性纳米材料及器件”的中心议题报告中介绍了生物医学用磁性纳米材料及器件在生物学与生物技术、医学以及药学等方面的应用及发展；同时，也提出了在这个发展过程中存在的一些急需研究的问题：(1)还有哪些新奇的性质可以应用？对不同分子探针的组装、联合及效能等；（2）磁性纳米材料究竟是在什么水平，如究竟是在细胞层次还是在组织层次上，对生物产生综合影响；（3）影像对磁性纳米材料对比剂尺寸和其他性质的依赖程度；（4）磁性纳米材料在生物体内的分散及循环问题；（5）磁性纳米材料的生物安全性、生物相容性等。 生物微纳传感技术》的报告，对建立在纳米材料的生物相容性、磁性、催化性能等特性基础上的新型传感技术进行了综述和探讨，如纳米单通道技术利用随机传感形成的电流脉冲信号来实现DNA测序、单核苷多态性、特异序列DNA等的识别分析。此外，纳米阵列通道技术、纳米阵列电极、纳米微流控通道、纳米间隙等技术对基因识别、蛋白质的结构及修饰特征、药物作用靶标的发现与确证、药物筛选等方面的研究有着广阔的应用前景。 纳米技术在生物医学上的应用 纳米技术对医学发展具有重要的推动作用，疾病诊断、预防和治疗的实际需求对纳米技术提出了