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* 纳 米 科 技 第六章 纳米生物学 第三节 纳米医学 * 纳 米 科 技 人体是由多种器官组成的，人体器官是由各种细胞组成的。细胞的尺度大约在微米至毫米之间，细胞是人体器官组织的基本单元，人体器官就是各种细胞的不同组合构成的，从而使不同器官具有不同的功能。但是，细胞还不是构成人体组织的最小单元，细胞还是由无数的更小的生物分子构成的，生物分子包含各种各样的蛋白质、DNA、核酸等。所以，人体的最基本成分是生物分子。 一、引言 具有不同生物活性的生物分子在人体中扮演着不同的角色，有着不同的作用和分工。只要构成人体活性的生物分子出现故障，就会导致人体细胞的异常或死亡，使人体感到不适或生病、衰老，甚至死亡。因此，从微观的角度来讲，给患有疾病的人治病就是要修复这些出现异常的生物分子。 一、引言 然而，目前的医学水平还远没有达到修复人体生物分子的水平。只有纳米技术才可以揭示人体生物分子的微观构造，它在医学上的应用就是纳米医学。纳米医学的本质就是在分子水平上研究和认识人体的生命组成，解释人体复杂的生命过程，最终在分子尺度的水平上进行人体疾病的诊断、治疗以及预防。 一、引言 为了实现纳米医学技术，一个重要的内容就是创造由分子组成的并具有类似于人体器官组织功能的极其微小的纳米装置和机构。利用这些装置和机构，可以方便地植入人体，用它来改善人体的生命系统。 一、引言 同时，这些微小的装置和机构还可以随意出入细胞内外，完成各种各样的特殊的医疗使命： 一、引言 修复发生畸变的基因； 扼杀处于萌芽状态或发生癌变的癌细胞； 及时捕捉侵入人体的细菌和病毒并立即消灭，防止发生疾病； 探测人体内化学成分和生物化学成分的变化，适时地释放相应的药物或人体所需的微量物质，及时地改善人体的健康状况。 纳米技术将会给医学带来一场前所未有的革命，大幅度地提高人类健康水平，使人们真正能够达到延年益寿的目的。可以预见，纳米技术可望在以下几方面得到突破和应用是为期不远的事情。 二、纳米科技在医学方面的应用 在已完成的人类基因序列图谱草图绘制的基础上，人类对人体本身的认识可望达到分子级的水平，并能在细胞的分子结构和分子的基因水平上认识和理解病变的机理，为彻底根治疾病提供理论基础。 二、纳米科技在医学方面的应用 1、在分子的水平上认识和理解病变的机理 现在常用的人体诊断检测仪器是CT（计算机断层造影术）和核磁共振术，它的分辨率是在mm级。正在研究的被称为“分子雷达”的光学相干层析术（OCT）的分辨率可达1μm，比CT和核磁共振术的精密度要高出上千倍，并能以每秒2000次的速度快速地完成生物体内细胞的动态成像，可以实施观察活细胞的动态过程和变化，即使是单个细胞出现的病变也可以准确地检测出来。 二、纳米科技在医学方面的应用 2、大幅度地提高医学诊断和疾病检测的精度 当这种新仪器在临床应用后，就能够及早发现细胞的病变从而把疾病“扼杀在萌芽状态中”，不会像现在那样等到生命垂危时才被CT或核磁共振检查出癌症的病变。不久的将来，人类癌症的早期诊断和及时得到有效的治疗就会变成现实。 二、纳米科技在医学方面的应用 2、大幅度地提高医学诊断和疾病检测的精度 应用纳米技术，可以研制适用于不同的诊断和检测目的，能够直接插入人体不同部位活细胞内的微型探测器。由于微型探测器及其传感器很小，插入活细胞内部都不会干扰细胞的正常生理过程，但却能够获取活细胞内反映其功能状态的动态信息，为临床疾病的诊断和治疗提供客观依据。 二、纳米科技在医学方面的应用 2、大幅度地提高医学诊断和疾病检测的精度 纳米医用机器人极其微小，能够在血管中游走，可以用来捕捉和移动单个细胞，也可用来清除血管壁上、心脏动脉上的脂肪沉积物，大大减少或根除心血管疾病的发病率。医用机器人还可以在人体组织的间隙里清除病毒细菌或癌细胞，像传统的外科手术一样修复心脏、大脑和其它器官等。 二、纳米科技在医学方面的应用 3、纳米医用机器人和完全可控的体内显微手术 除此之外，利用纳米医用机器人在人体内行走自如的能力，可进行定位给药，把药直接送到需要部位，也可在人体内实施显微注射将药直接注射到产生病变的细胞内，达到最快最好的疗效。同时，纳米医用机器人还可以对人体进行定期的健康检查。 二、纳米科技在医学方面的应用 3、纳米医用机器人和完全可控的体内显微手术 有人预测，在10～20年后第一个牙科用纳米机器人将被制造出来，它可以精确的控制牙痛，并在一次门诊中就实现用组织培养的整体牙进行换牙治疗，或者在纳米尺度上迅速精确的实现牙组织的修复，或实现永久的脱敏，或在一次门诊中就完成正牙治疗，或通过