纳米材料在生物医药领域的应用复习.ppt

纳米材料在生物医药领域的应用 赵宏滨 从宏观世界到微观世界 纳米技术在生物医学、药学、人类健康等领域有重大应用。纳米生物医用材料将解决临床对高性能组织修复、器官替换和诊疗的迫切需求，在人类康复工程中发挥重要作用。预期在未来30年内，与医学和健康领域相关的纳米技术的研究将影响产值达4800亿美元的生物医药制造业。纳米生物医用材料和医药技术研究既有现实的迫切需求，又有广阔的应用前景和巨大的社会效益。 纳米生物技术 一、在诊断方面的应用  1、遗传病诊断 纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕8个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。 2、病理学诊断 肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变，以解决肿瘤诊断的难题。 二、在治疗方面的应用 1、纳米化增加药物吸收度 增大药物的表面积促进溶解。 药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分布面极广。 应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。 2、纳米医用材料 目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化锆是一种具有高度抗生物损耗的替代材料。 银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。 智能药物 这是纳米医学中的一个非常活跃的领域，适时准确地释放药物是它的基本功能之一。863计划项目”心血管病与糖尿病多指标微流控芯片检测系统的研制”，为糖尿病人研制超小型的、模仿健康人体内的葡萄糖检测系统，它能够被植入皮下，监测血糖水平，在必要的时候释放出胰岛素，使病人体内的血糖和胰岛素含量总是处于正常状态。研究控制这个芯片的尺寸，可以把它做得更小，并计划装上一个“智能化”的传感器，使它可以适时和适量地释放药物。 美国正在设计一种纳米智能炸弹，它可以识别出癌细胞的化学特征。这种智能炸弹很小，仅有20纳米左右，能够进入并摧毁单个的癌细胞。 纳米骨材料：把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。 具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构 纳米给药技术 理想的纳米粒应具备性质 (1)具有较高的载药量； (2)具有较高的包封率； (3)有适宜的制备及提纯方法； (4)载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性； (5)具有适当的粒径与粒形； (6)具有较长的体内循环时间。 纳米药物载体优点 1. 纳米载体尺寸小，人体毛细血管腔直径大约为几个微米，纳米药物载体可以进入毛细血管，在血液循环中自由流动，还可以作为异物穿过细胞，被组织和细胞以胞饮方式吸收，因而提高了药物的生物利用度。 2. 纳米载体比表面积高，粒径又小，可改善药物的溶解速率。一些水溶性差的药物在纳米载体中的溶解度相对增强，增加了药物的吸收。 3. 基质可控制药物释放，调整载体材料的种类和配比可调整药物的释放速度，制备出具缓释、控释的载药纳米粒。 4. 可制成靶向定位给药系统，实现靶向给药，减少毒副作用。 5. 改进了给药途径，纳米载体是一种比人体组织细胞还小的超微小药物载体，可以流动形式给药，因而可制成静脉注射剂；药物被纳米载体包裹后，可防止药物在胃酸pH条件下水解或胃肠道内消化酶的酶解，也可减小药物对消化道的刺激和毒性，还可增加药物和肠壁的接触时间与接触面积，因而可建立口服给药途径；也可经皮下、肌肉、经皮和腹腔给药，通过淋巴系统吸收，然后进入全身血液循环。因而用药方式很多，可用于人体腔、至眼和鼻等部位。 药物还适用于口服控释片、颊含片、干粉吸入剂、鼻喷雾剂、舌面速溶片以及植入式制剂和脂质体等多种剂型。 纳米药物的优势 纳米级药物载体可以进入毛细血管，在血液循环系统自由流动，还可穿过细胞，被组织与细胞以胞饮的方式吸收，提高生物利用率。 纳米载体的比表面积高，水溶性差的药物在纳米载体中的溶解度相对增强，克服无法通过常规方法制剂的难题。 纳米载体经特殊加工后可制成靶向定位系统，如磁性载药纳米微粒。可降低药物剂量减轻副作用。 纳米药物的优势 延长药物的体内半衰期，藉由控制聚合物在体内的降解速度，能使半衰期短的药物维持一定水平，可改善疗效及降低副作用，减少患者服