第十三单元未来的奈米医学.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 微型药房的雏形 目前这个芯片的尺寸还相当于一个小硬币，可以把它做得更小，并计划装上一个智慧化的传感器，使它可以适时和适量地释放药物。 一种具有上千个小药库的微型芯片，每一个小药库里可以容纳25纳升的任何药物，例如止痛剂或抗生素等。 能否在形成致命的肿瘤之前，早期杀灭癌细胞？ 美国密西根大学的James R. Baker Jr.博士正在设计一种纳米智慧炸弹，它可以识别出癌细胞的化学特征(chemical signatures)。这种智慧炸弹很小，仅有20纳米左右，能够进入并摧毁单个的癌细胞。此装置的研制刚刚开始，而初步的人体实验至少要五年以后才能进行。 人工红血球 设想一种装备超小型纳米泵的人造红血球，携氧量是天然红血球的200倍以上。当人的心脏因意外，突然停止跳动的时候，医生可以马上将大量的人造红血球注入人体，随即提供生命赖以生存的氧，以维持整个机体的正常生理活动。 奈米医学不仅具有消除体内坏因素的功能，而且还有增强人体功能的能力。 人造红血球(respirocyte)的设计 这个血球是个一微米大小的金刚石的氧气容器，内部有1000个大气压，泵浦动力来自血清葡萄糖。它输送氧的能力是同等体积天然红细胞的236倍，并维持生物炭活性。 它可以应用于贫血症的局部治疗、人工呼吸、肺功能丧失和体育运动需要的额外耗氧等。 奈米药物输运 药物的吸收又受其溶解率的限制，因此，缩小药物的颗粒尺度成为提高药物利用率的可行方法。 按目前的认识，有半数以上的新药存在溶解和吸收的问题。由于药物颗粒缩小时，药物与胃肠道液体的有效接触面积将增加，所以药物的溶解速率随药物颗粒尺度的缩小而提高。 奈米晶体技术 深入研究的制粉技术已经能够将药物缩小到400纳米以下。 同时，这些赋形剂在胃肠道中起表面活性剂的作用，也提高了奈米药物颗粒的溶解率。一旦，不溶性药物转变成稳定的纳米颗粒，就适合于口服或者注射了。 可将药物颗粒转变成稳定的奈米粒子，同时提高溶解性，以提高难溶性药物的药效率。 粉碎过程会使粒子间的相互作用力增加，为了避免奈米颗粒在粉碎过程中聚合，加工中，不溶的药物是被悬浮在含一般认为安全的稳定剂和赋形剂的悬浮液中。 新型基因 奈米医学将给医学界，诸如癌症、糖尿病和老年性痴呆等疾病的治疗带来变革，已经获得越来越多的认同。 利用奈米技术能够把新型基因材料输送到已经存在的DNA里，而不会引起任何免疫反应。树形聚合物(dendrimers)就是提供此类输送的良好候选材料。因为，它是非生物材料，不会诱发病人的免疫反应，没有形成排异反应的危险；所以，可以作为药物的纳米载体，携带药物分子进入人体的血液循环，使药物在无免疫排斥的条件下，发挥治病的效果。这种技术用于糖尿病和癌症治疗是很有希望的。 捕获病毒的奈米陷阱 体外实验表明奈米陷阱能够在流感病毒感染细胞之前就捕获它们，同样的方法期望用于捕获类似艾滋病病毒等更复杂的病毒。 密西根大学的Donald Tomalia等已经用树形聚合物发展了能够捕获病毒的奈米陷阱。 此奈米陷阱使用的是超小分子，此分子能够在病毒进入细胞致病前即与病毒结合，使病毒丧失致病的能力。 陷阱细胞 通俗地讲，人体细胞表面装备着含硅铝酸成分的锁，只准许持钥匙者进入。不幸的是，病毒竟然有硅铝酸受体钥匙。Tomalia的方法是把能够与病毒结合的硅铝酸位点覆盖在陷阱细胞(glycodendrimers)表面。当病毒结合到陷阱细胞表面，就无法再感染人体细胞了。陷阱细胞由外壳、内腔和核三部分组成。内腔可充填药物分子；将来有可能装上化疗药物，直接送到肿瘤上。陷阱细胞能够繁殖，生成不同的后代，个子较大的后代可能携带更多的药物。尽管原因尚不明确，所观察的特点是越大效果越好。研究者希望发展针对各种致病病毒的特殊陷阱细胞和用于医疗的陷阱细胞库。 识别血液异常的生物芯片 奈米技术可以在血流中进行巡航探测，实时地发现诸如病毒和细菌类型的外来入侵者，并予以歼灭，从而消除传染性疾病。 Micheal Wisz做了一个雏形装置，发挥芯片实验室的功能，它可以沿血流流动并跟踪像镰状细胞血症和感染了艾滋病的细胞。血液细胞被导入一个发射激光的腔体表面， 从而改变激光的形成。癌细胞会产生一种明亮的闪光；而健康细胞只发射一种标准波长的光，以此鉴别癌变。 新型奈米传感器 航天员因经常暴露于辐射中，可能因此引发辐射相关疾病，成为从事太空旅行者的一大隐忧。贝克说，他们研发的装置能够持续监视辐射伤害的初步征兆。 可进入白血球监测辐射 体积极小的奈米装置，一百万个奈米才只有一个针头直径大小，因此当它被吸入白血球时，不会让航天员感觉不适或有异状。 科学家可利用注射或让它像药物般透过皮