纳米材料在生物医学领域的应用_精品.doc

纳米材料在生物医学领域的应用书面报告 纳米材料在生物医学领域的应用 摘要：纳米在生物、医学中的应用使得现代医学有了较大的发展空间，使人们在对生命探索、治疗疾病、卫生保健等方面有了进一步的发展。国际社会纳米生物技术的研究范围涉及纳米生物材料、药物和基因运转纳米载体、纳米生物相容性人工器官、纳米生物传感器和成像技术，以及利用扫描探针显微镜分析蛋白质和DNA的结构与功能等重要领域。目前国际上纳米生物技术在医药领域的研究已取得一定的进展。美国、日本、德国等国家均已将纳米生物技术作为21世纪的科研优先项目予以重点发展。 关键词：纳米材料；生物；医学；应用； 2.纳米材料疾病诊断方面的应用 2.1 基因诊断方面 利用分子杂交及荧光技术检测DNA 片段, 已为基因诊断在临床上的应用带来了巨大的发展前景。目前研究表明,利用纳米技术, 如利用金纳米微粒结合杂交DNA 片段, 很容易进入机体细胞核并与核内染色体组合, 具有较高的特异性, 可以克服目前基因诊断所面临的困难问题, 进一步提高基因诊断在实验室中的地位。一些科学家通过超顺磁性氧化铁纳米粒脂质体对肝癌的研究, 提高了直径3 mm 以下的肿瘤检测率。 2.2分子生物芯片方面 近年来，以D N A 芯片为代表的生物芯片（Biochip）技术得到了迅速发展。目前生物芯片技术正在向纳米化、高度集中化和多功能化方向发展。目前，在疾病诊断中应用较多的是D N A 芯片技术，这种技术是利用两种不同荧光染料标记的靶序列同时与同一个cD N A芯片杂交，通过对不同颜色的荧光信号强度分析即可反映出基因表达的变化。一些研究结果表明，用D N A 芯片技术可以实现癌症的快速精确检测，这表明D N A 芯片技术在肿瘤诊断中具有较好的应用前景。用不同荧光标记的靶序列标记来自卵巢癌细胞及正常人白细胞的cD N A 构成的微阵列杂交，根据产生的不同荧光信号来分析卵巢癌患者基因拷贝数的变化。 D N A 用于检测遗传性乳腺癌和卵巢癌基因BR CA 1 第11 外显子（全长3.45 kB）的突变，因为突变通常是癌症的早期信号，从而可以预防患病的危险性。 2.3 纳米造影材料方面 如今医学影像技术的快速发展，增加了疾病诊断的准确性和快速性，磁共振成像（M R I）是近年来发展起来的医用影像学诊断中的重要成就之一。因为生命体内不同的组织、脏器以及细胞等对不同尺寸的颗粒具有一定的选择富集或结合的性质，通过具有良好生物相容性的纳米微粒控制释放体系，使得纳米尺度的微粒材料可以在身体的一些特定部位或区域富集，以达到被动靶向的目的；如果纳米微粒表面修饰上一定的分子，例如一定的抗体，则该材料可主动地寻找到相关的抗原等目标分子，与其结合，获得主动靶向的功能。科学家将造影增强剂SH U -555A 用于肝脏的M R I显像，结果显示，含有纳米粒子氧化铁的SH U -555A 能明显增强肝脏的对比显像，可早期发现肝肿瘤。另外在使用磁共振成像对兔脉络膜黑色素瘤模型的诊断过程中，使用超顺磁性单晶氧化铁纳米粒子作为对比剂注入血管后，单个肿瘤的T2 加权像密度在0.5 小时后增加46% ~78% ，24 小时后增加24% ~48% 。由此看见纳米微粒造影体系在医用血池显影，以及肝、肺肿瘤诊断等领域具有很好的应用前景。 2.4 纳米生物传感器方面 纳米生物传感器是利用纳米材料实现了传感器结构的超微化，在测定亚细胞水平的化学物质方面更为可靠。将纳米生物传感器与生化检测技术相结合，能够对体内是否存在恶性肿瘤进行早期诊断。 例如 光学相干层析技术：分辨率可达1 个微米级，它能以每秒2 000 次的速度完成生物体内活细胞的动态成像，观察活细胞的动态，发现单个细胞病变，且不会像X 线那样杀死活细胞。因此，人们不必等到疾病发生后才检查出组织病变。 原子粒显微镜：原子粒显微镜（A tom ic Force M icroscope，A FM ）可以在纳米水平上揭示病变细胞的形态特点，通过探测细胞表面特异性的异常纳米结构改变，可以准确地发现病变细胞，从而实现组织细胞水平上的病理学诊断。 3 纳米材料在疾病治疗中的应用 纳米材料治疗疾病也就是利用人体分子工具和分子知识, 预防、诊断、治疗疾病和创伤, 劫除疼痛, 保护和改善人体健康的科学和技术。纳米技术能使DNA 通过主动靶向作用定位于细胞,将质粒DNA 缩小到( 50~ 200) nm, 且带上负电荷, 进入到细胞核, 并且可以插入到细胞核DNA 的确切部位, 起到对症治疗效果。同时分子纳米技术能够快速有效决定基因序列, 基因和药物的体内走向、传送和定位传递, 使临床诊断和治疗过程效率得以提高。同时无机纳米颗粒体积小, 可在血管中随血液循环、透过血管壁进入各个脏器的细胞中, 作为新型非病毒型基因载体能有效介导DNA