第9讲 纳米材料在生物医学领域的应用PPT.ppt

纳米材料在生物医学领域的应用 ;1 纳米生物学和纳米医学概述 2 纳米生物材料 3 纳米给药系统与纳米药物载体 4 纳米医学的突破和应用 5 纳米生物工程;;生命现象中的纳米结构 蛋白质、DNA、RNA和病毒，都在1-100nm的尺度范围。 生命现象中的“纳米机械” 细胞中的细胞器。 “纳米车间”和“纳米工厂” 细胞和植物的光合作用。 纳米科技的完美典范：结构精确的遗传基因序列的自组装排列；神经系统的信息传递和反馈等。;生物学和医学的研究内容;生物学的重要内容;DNA的空间结构:规则的双螺旋结构;DNA的复制:边解旋边复制; 现代遗传学家认为，基因是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。 基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。人类只有一个基因组，大约有5－10万个基因。 ; 美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。 该计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。 ; 现代生物学和现代医学的不断发展：其研究内容已从细胞，染色体等微米尺度的结构深入到更小的层次，进入到单个分子甚至分子内部的结构。这些极其微细的分子结构的特征尺寸大多在0.l－ 100nm之间，属于纳米技术的尺度范围。 因此，研究这些纳米尺度的分子结构和生命现象的学科，就是纳米生物学和纳米医学。 ; 1）在纳米尺度上, 应用生物学原理和新兴的纳米技术来研究和解决生物学问题：了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系（这也是整个现代生物学发展的基础）。 2）利用生物大分子制造分子器件，模仿和制造类似生物大分子的分子机器。 ;纳米生物学的研究集中在五个方面 :; ;纳米医学将在以下五个方面得到突破和应用： ;纳米材料在医药领域的应用现状;用纳米级微颗粒（超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体）应用于诊断早期肝癌,可以发现直径 3 mm以下的肝肿瘤 , 对肝癌的早期诊断、早期治疗有着十分重要的意义。 纳米抗菌药物以及创伤贴、溃疡贴等，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物均有强烈的抑制和杀灭作用, 同时还具有广谱、亲水、环保等多种性能。 ;用纳米材料开发的新型药物输送系统 由一种内含药物的纳米球组成的, 纳米球外面有一种保护性涂层 ,可在血液中循环而不会受到人体免疫系统的攻击 ,如果使其具备识别癌细胞的能力 ,就可直接将药物送到癌变部位 ,而不会对健康组织造成损害。 用纳米技术制造的“芯片实验室”可对血液和病毒进行检测 ,几分钟即可获得检测结果。 在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应。 对传统的名贵中草药进行超细开发 ,可极大提高药物的疗效。 ;2 纳米生物材料; 2 纳米生物材料;（按化学结构分类） 1、医用有机高分子材料 2、无机非金属生物材料： 3、医用金属和合金材料： 4、生物复合材料： ;{;用量最大的生物材料。 主要品种：聚乙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚乳酸酯、硅树脂、纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯晴、聚氯乙稀、骨胶原纤维、聚氨酸、纤维蛋白等等。 有生物降解和非降解型之分。根据降解产物能否被机体代谢和吸收，降解型又可分为生物可吸收性（如淀粉、纤维素等）和不可吸收性。 应用：韧带、肌腱、皮肤、血管、角膜、人工脏器、骨和牙等人体软、硬组织和器管的修复和制造以及诊断、治疗和生物工程上。 ;软组织置换材料;隐形眼镜材料;生物降解材料;人工血管和人工心脏补片;分为生物惰性材料和生物活性材料。 生物惰性材料 在生理环境中保持化学稳定，高强度和耐腐蚀性。缺点是不具有生物活性，不能与生物组织形成化学结合，与组织间的连接基本上是机械性的结合。 生物活性材料 在生理环境中能通过表面发生的选择性化学反应，形成一层覆盖其表面的羟基磷灰石层，实现材料与人骨或人体组织的牢固化学键合。 应用：软、硬组织的修复和替代以及疾病的诊断、治疗、防护以及生物工程等方面。;三大支柱：不锈钢、钴基合金、钛及钛基合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的替换。 钛及钛基合金：高比强和抗疲劳腐蚀性能、良好的生物相容性和接近骨的弹性模量。 不锈钢：稳定性欠佳，但价廉易得。 钴基合金：除能满足对材料得生物、物理和化学性质要求之外，易于临床成型加工。 主要缺点：不具有生物活性，植入体内后为一层包囊性纤维膜所包裹，难以和组织形成牢固的结合。 纳米金属和合金作为生物医用材料的优点