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第1篇：生物醫學納米技術范文

[中圖分類號] R445.9[文獻標識碼]A [文章編號] 1005-0515(2010)-9-220-01

納米( nanometer, nm)是一個長度單位, 即十億分之一米( 1× 10- 9m)。納米技術(Nanotechnology) 是指在 0.1～ 100 nm空間尺度上操縱原子和分子對材料進行加工, 制造具有特定功能的產品或對物質及其結構進行研究的一門綜合性的高新技術學科[1-2]。納米技術是一門交叉性很強的綜合學科,在 20 世紀 90 年代獲得了開創性的進展,研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。納米技術的發展正越來越成為世界各國科技界所關注的焦點, 誰能在這一領域取得領先, 誰就能占據 21 世紀科學的制高點。隨著納米技術的發展, 納米電子學、 納米生物學、 納米材料學、 納米醫學等分支學科也相繼建立和發展起來。尤其重要的是這些學科正在發生相互融合、 相互滲透[3- 4]。

納米技術與醫學的結合形成了新興邊緣學科--納米醫學, 納米生物醫學是納米科技和生物醫學結合的產物, 是納米科技的一個核心領域, 即在分子水平上利用分子工具和人體相關的知識, 從事疾病的檢測、診斷、 治療、預防和保健等。生物醫學起源于診斷, 沒有很好的診斷就不可能有很好的預防和治療。目前隨著科技的發展, 生物醫學診斷得到了前所未有的發展, 各種檢驗診斷手段、儀器已是各式各樣, 在其迅猛發展的過程中納米材料起到了關鍵作用。正是納米技術在醫學檢測和診斷中的應用使人們在分子水平上對疾病有了更深的認識,更好的維護和提高了人類的健康水平 。

1納米探測技術在醫學檢測和診斷的應用

納米探針是一種探測單個活細胞的納米傳感器,探頭尺寸僅為納米量級,當它插入活細胞時,可探知會導致腫瘤的早期DNA損傷,而且納米探針據不同的診斷和檢測目的, 將其植入并定位于體內不同部位, 或隨血液在體內運行, 隨時將體內各種生物信息反饋于體外的記錄裝置。該技術有著很高的靈敏性,可在含有 10 個原子/分子的1 cm3氣態物質中, 在單個原子或分子層次上準確獲取其中1個。醫生可通過檢測人的唾液、血液、 糞便和呼出氣體等, 發現人體中只有億萬分之一的各種疾病或帶病游離分子, 用于腫瘤細胞的診斷與治療。

掃描探針顯微鏡目前已經用于人體多種正常組織和細胞的超微形態學觀察 ,而且可以在納米水平上揭示腫瘤細胞的形態特點。通過尋找特異性的異常結構改變 ,以解決腫瘤診斷的難題。另一種新型的納米影像學診斷工具 - - 光學相干層析術(OTC)已研制成功。OTC的分辨率可達納米級 ,較 CT 和核磁共振的精密度高出上千倍 ,并且它不會像 X線、 CT、 磁共振那樣殺死活細胞。

2納米生物芯片在醫學檢測和診斷的應用

納米生物芯片與傳統的生物芯片相比, 納米生物芯片具有以下幾個特點:(1)采用微電子,高產而成本低;(2)高度敏感性;(3)減少了樣品的數量;(4)使用納米尺度上的固定方法, 可以自主組裝。這類型的生物芯片可以在血流中探測病毒、 細菌和異常細胞。 能即時發現病毒和細菌的入侵, 并予以殲滅。也可以沿血液流動并跟蹤鐮狀細胞貧血患者的紅細胞和感染了病毒的細胞。目前, 電場作用下自動尋址的細胞芯片已研究成功, 既可用于基因功能研究與蛋白質亞細胞定位, 又可用于監測基因與蛋白質的瞬間表達[5]。

3納米細胞檢疫器 ( 納米秤) 在醫學檢測和診斷的應用

納米秤又稱納米細胞檢疫器,能稱量10-9g的物體,即相當于1個病毒的質量。利用它可發現新病毒, 可定點用于口腔、 咽喉、食管、 氣管等開放部位的檢疫。

4納米傳感器在醫學檢測和診斷的應用

納米材料用于生物傳感器是由 Alarie 和 Vo- Dinh 等人[6]于 1996年提出的。納米生物傳感器利用其細小的尖端(僅為納米量級)插入活細胞內, 而又不干擾細胞的正常生理過程, 以獲取活細胞內多種反應的動態化學信息、 電化學信息及反映整體的功能狀態, 以便深化對機體生理及病理過程的理解, 例如利用納米生物傳感器可以探知會導致腫瘤的早期 DNA損傷等; 此外, 納米生物傳感器和新的成像技術還能對疾病進行早期的檢測和治療[7]。

5納米金屬在醫學檢測和診斷的應用

PCR 技術發展至今, 不僅僅是實驗室的“寵兒” ,而是已經成為了診斷、治療、科研開發等等各個生命科學領域的“必殺锏”。但是經過近二十年的發展, PCR 技術依然存在這樣或那樣的問題, 比如準確性, 利用 PCR 技術來診斷疾病, 假陰性、假陽性等現象屢見不鮮。造成這一問題的原因一般認為是由于在體外復制過程中缺少在 DNA復制過程中擔任“檢測師”的 SSB蛋白[8]。

解思深院士及來自中科院上海應用物理研究所以及上海交大的研究人員應用納米技術升級了 PCR 技術, 完成了“點金術”: 他們將幾千個直徑為 0.3 納米的金原子堆積在一起, 做成一個個直徑約幾或十幾納米的納米金球, 加入 PCR反應, 結果發現納米金減少了 PCR 復制過程中的出錯率, 并且提高了復制的速度和效率, 這一研究獲得了國際同行的認可。通過應用納米技術 ,在DNA 檢測時 ,可免去傳統的 PCR擴增步驟 ,快速、 準確 ,易實現檢測自動化。這是一項新穎且重要的方法, 它為分子生物學中最為重要的標準方法 PCR 開拓了進一步改進的途徑, 具有較大應用價值[8]。

6磁性納米材料在醫學檢測和診斷的應用

納米磁性顆粒在生物檢測上的應用是僅次與熒光材料。各種磁性生物探針, 磁性跟蹤材料都已發展到了實用階段。洪霞等選用葡聚糖包覆超順磁性的 Fe3O4 納米粒子, 通過葡聚糖表面的醛基化實現與抗體的偶聯, 制得了 Fe3O4 /葡聚糖/抗體磁性納米生物探針, 在組裝有第二抗體和抗抗體的全層析試紙上進行的層析實驗表明該探針完全適用于快速免疫檢測的需要, 達到了層析免疫檢測的目的[9]。

7納米吸附材料在醫學檢測和診斷的應用

實驗表明,做細胞分離的試劑聚乙烯吡咯烷酮可將表面包覆單分子層的直徑 30 納米粒子均勻分散到含有多種細胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中, 通過離心可以使所需要的細胞分離。楊箐等撰文對聚合物納米粒子在基因治療中的應用作了探討, 證明了納米聚合物粒子具有很好的吸附包覆作用, 并已應用到動物型基因治療的實驗研究[10]。美國科學家把某種納米顆粒 “粘”在生物分子上, 然后利用納米顆粒的發光特性研究生物分子的活動情況。比人體細胞小得多的納米顆粒可以被送進人的組織、 器官內, 用光線從人體外部向內進行照射, 體內的納米顆粒也會發光, 這樣就可以達到追蹤病毒的效果。另外, 納米材料其他很多特性在生物醫學檢驗中越來越多的被應用, 如比利時的德梅博士等制備出多種對各種細胞器敏感程度和親和力差異很大的金納米粒子-- 抗體復合體納米材料, 與細胞器結合后在光鏡和電鏡下很容易分辨各種細胞內結構。

隨著人們對疾病防治及保健概念的轉變 ,醫學實驗診斷技術也必然向著相應的方向發展。納米技術與生物醫學的結合, 為醫學界提供了全新的思路, 納米材料在醫學領域的應用取得了顯著效果。但納米材料應用還很有限, 尤其是在生物醫學方面還需大量臨床試驗予以證實,使得納米材料在生物安全性方面的應用有待進一步提高。同時由于相關技術的不斷突破 ,必然促使納米醫學實驗診斷技術加速發展。隨著納米材料在生物醫學領域更廣泛的應用, 醫學檢驗和診斷將變得節奏更快、 效率更高、更準確。

參考文獻

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第2篇：生物醫學納米技術范文

【關鍵詞】醫學；職業技術教育；生物醫學工程

【中圖分類號】R318.0-4 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2014）02-0316-02

基金項目：重慶市教委人文社科基金資助項目（10SKS02）

隨著近20年來世界范圍內高新技術的迅猛發展，職業教育在形式和數量上都有了突飛猛進的增長。基于此，聯合國教科文組織（UNESCO）推出最新版本“國際教育標準分類”ISCED1997，雖然將高等職業教育仍定位于ISCED5為“第三級教育第一階段”，但是作為“不直接通向高等研究資格證書”（not leading directly to an advanced research qualification）獲得的教育層次，它將初版中分屬兩個不同層次的大學專科（原ISCED5）和本科（原ISCED6）以及“所有博士學位以外的研究課程”（原ISCED7中的博士前課程部分）納入了同一層次之中，從此突破了高等職業教育（尤其是在中國）僅僅局限于專科層次的教育瓶頸，為各類職業教育建立本科乃至碩士層次的教育提供了可能[1]。與普通本科教育并行的“立交橋式”發展之路由此拉開序幕。目前我國由于臨床醫學、中醫學、口腔醫學、藥學等專業要求學生掌握一定的科學技術知識以達到“能進入一個高精技術要求的專門職業”。醫學本科院校在醫學主干專業的人才培養定位與水平上均高于醫學類高職高專院校。本文將以生物醫學工程學的國內外現狀為例，來探索職業教育互補于普通醫學本科教育的發展之路。

1生物醫學工程國內外發展現狀

生物醫學工程學是理、工、醫相結合的邊緣學科，是多種工程學科向生物醫學領域滲透的產物。它是運用現代自然科學和工程技術的原理與方法，從工程學的角度，在不同層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現象，為防病治病、促進健康提供新技術手段的一門綜合性的高技術學科。

1.1 80年代起生物醫學工程學步入新起點 50年代是生物醫學工程學發展的初期，工程技術與生物醫學間的交差、滲透是從臨床醫學開始的，其中尤以人工器官的出現，可視為現代醫學的一個重大特征。在經歷了60年代的早期發展和70年代以醫學影像技術為代表，所標志的生物醫學工程學取得突破性進展的基礎上，80年代起，生物醫學工程學除繼續向臨床領域橫向擴展外，開始在向縱深方向發展方面出現新的轉折。如醫學影像技術中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超聲診斷裝置、圖像文檔與通訊系統等；出現了全實驗室自動化系統、體外碎石機和除顫器等治療裝置以及微波、射頻、激光、超聲等各種治療技術。

1.2 90年代與更多的學科交叉、融合 組織工程：是生物醫學工程、細胞生物學、分子生物學、生物材料、生物技術、生物化學、生物力學，以及臨床醫學等學科間的不斷交叉、滲透與融合，而形成的新的前沿科學。所涉及的組織有軟骨、皮膚、胰腺、肝臟、腎臟、膀胱、輸尿管、骨髓、神經、骨骼肌、肌鍵、心瓣膜、血管、腸、等，其中皮膚已有初步產品進入臨床應用。我國自90年代初開始了有關的基礎研究工作，并列入了國家重點基礎研究發展規劃（973），成為國家的重點支持項目。生物芯片：在實施人類基因組計劃的推動下，DNA微探針陣列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一時間內分析大量的基因，實現生物基因信息的大規模檢測。微米/納米技術：是指量度范圍分別在0.1？100微米（？m）和0.1？100納米（nm）內的物質或結構的制造技術。其最終目標是，人們將按自己的意志直接操縱單個原子、分子或原子團（小于10nm）、分子團，制造具有特定功能的產品，包括納米材料學、納米電子學、納米機械學、納米生物學、納米顯微學等等新的高技術群。我國在大尺寸納米氧化物材料制備方面，已成功地研制出致密度高、形態復雜、性能優越的納米陶瓷，從而進入了國際領先行列。日本研制出的“萬能醫用微型機器人”，可在不損害任何人體器官的情況下，沿著血管或胃腸道行進到發病部位進行檢查，醫生可指令機器人取組織樣品、直接釋放藥物、清除血栓、切斷或接通神經和進行細胞操作等精細手術。家庭保健工程（Home Health Care， HHC）：美國、日本和歐洲等均已將HHC作為重要內容列人21世紀的生物醫學發展戰略，成為優先資助的領域之一。即將家庭保健管理系統、疾病早期預報、家庭治療和康復儀器、家庭急救支援系統等技術和產品作為重點開發項目。我國開展HHC的研究與開發以家用治療產品為最多。通過采用電話傳輸監護網的方式進行心臟監測和急救，已在我國北京、上海、天津、南京、廣州等大城市相繼開展起來。

1.3 生物醫學工程學傳統領域的發展 生物材料：自50年代出現合成高分子材料以來，生物材料取得了很大發展；如今，合成高分子材料，天然高分子材料，醫用金屬材料，無機生物醫學材料，以及由活體材料和非活體材料構成的雜化生物材料，幾乎在臨床醫學各個領域得到廣泛的應用，并最終導致了標志著本世紀現代醫學重大特征之一的人工器官的出現；在此基礎上，90年代生物材料又在向著復合/雜化型、功能型和智能型的方向發展。醫學影像技術：在生物醫學工程學中，像X射線、超聲波、磁共振、放射性核素、紅外線等物理源的醫學影像技術，對醫學的發展起了很大的推動作用，數字化、網絡化、綜合化已成為目前醫學影像技術的總體發展方向。生物醫學工程學所涉學科尚有生物力學、醫學電子學、人工器官等等。

2國內生物醫學工程專業建設情況

生物醫學工程專業屬工科專業，具有很強的多學科交叉性和前沿性，強調數理科學、電子信息和計算機技術等理工科知識與生物醫學知識的有機結合。本專業課程設置除數理化及工程基礎課外，主要專業課程有：電路、信號與系統，模擬與數字電子技術，數字信號處理，生物醫學傳感器與檢測技術，微機原理與應用，單片機在醫學中的應用，生命系統分析與仿真，生物醫學信號處理，生物醫學儀器，醫學成像技術，醫學圖像處理，醫學超聲波，工程生理學，人體解剖學，組織胚胎學，自動控制，計算機與信息系列課程等，并開設多個專業課程設計，做到教學與實驗設計并重。目前國內開設生物醫學工程專業的學校，一部分是醫科院校，一部分是各大綜合類院校。排名前十的有浙江大學、四川大學、上海交通大學、東南大學、西安交通大學、天津大學、清華大學、華中科技大學、南方醫科大學、大連理工大學。而在香港大學，生物醫學工程學由工程學院與醫學院合辦，學生將學習到有關工程和生命科學的原理，理解不同類型的先進醫學工程系統之設計和運作，掌握工程技術在醫學領域的應用。

3醫學職業教育可以在生物醫學工程專業中尋找“立交橋式”發展契機

醫學職業教育類院校，應該與本科院校錯位發展。以生物醫學工程專業為例，應該培養計算機網絡技術服務和各類大型醫療設備的操作與維護方面的專業人才；計算機網絡技術包括：數字化醫學中心，醫學圖象處理及多媒體在醫學中的應用，生物信息的控制及神經網絡生物醫學信號檢測與處理。要求學生深入掌握電子技術，計算機技術，信息處理理論醫學與工程相結合的科研能力，解決生物醫學領域中的科學研究，醫療儀器研制，產品開發以及大型醫療設備的操作，維修管理等問題，同時也能勝任其他領域的電子技術及計算機技術。學生主要學習生命科學、電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識，受到電子技術、信號檢測與處理、計算機技術在醫學中的應用的基本訓練，具有生物醫學工程領域中的研究和開發的基本能力。

3.1 生物信息技術 實現生物技術和信息技術以及其他學科的有機結合，發展生物信息高通量、高效、快速的提取方法，發展疾病檢測的新方法和新技術，發展研究藥物與靶標作用的新方法，發展基因組數據、蛋白質組數據和結構基因組數據的計算機處理、分析和可視化方法，解析生物大分子結構和功能之間關系等，提高生物信息處理、分析和利用的水平，為我國生命科學和生物技術的源頭創新奠定基礎。

3.2 醫學圖像與醫學電子學 醫學圖像處理和分析、計算機輔助診斷和治療、醫學物理等，以及生物、醫學和工程學等領域理論和方法，并通過這些學科的交叉形成了新型學科。

3.3 生物與醫學納米技術 包括納米生物材料、納米生物器件研究、納米生物技術在臨床診療中的應用、納米材料與器件的計算模擬。

3.4 生物與醫學納米技術 生物醫用材料研究，用于人體、器官的診斷、修復、替換或增進其功能。

3.5 醫學信息學及工程 應用系統分析工具這一新技術來研究醫學的管理、過程控制、決策和對醫學知識科學分析。

4以生物醫學工程為例，探討醫學職業教育的前景

生物醫學工程專業修業年限為四年或五年。授予學位是工學學士。就業前景良好，由于科學技術的發展，各類大型醫療設備的應用越來越廣泛，大型醫療設備的操作、維修及管理人員是各大醫院及公司急需的人才。畢業后可從事醫學機構中醫療器械的維護、使用、銷售和和醫療電子系統的開發與維護，輔助醫生觀察、診斷、治療疾病。職稱由衛生部組織統一考試評定，頒發臨床醫學工程技術（初級士、初級師、中級等）證書。

醫學職業教育不僅要解決國家發展急需的基層衛生人才的培養問題，更重要的是要引領區域經濟向先進領域拓展，提升地方行業水平。建設西部教育高地，需要在技術類專業中大膽創新，走別人沒有走過或者沒有走出規模的路。其重要意義體現在以下幾點：①醫學應用技術類專業雖然具有辦學成本高、難度大等不利因素，但也具有技術含量高、可直接轉化為現實生產力的巨大優勢。②醫學應用技術類專業走向產業化，對引領區域經濟發展、拓展地方行業布局和提升地方行業水平都具有重要的現實意義。③醫學應用技術類人才培育專業群的建成，將為地方輸出高素質的技能型人才，同時也能提供高水平的就業崗位，有助于拉動地方經濟，整體提高地方生產力。④醫學應用技術類專業人才的聚集，與提高區域人才質量、推動地方經濟發展進程直接相關。斯坦福大學在成立之初不被看好，但堅持將硅谷建設與學校成長聯系在一起，最終成為世界名校就是例證[2]。

5結語

在國家拉動內需、教育優先的有利政策指引下，在醫學職業教育領域大力發展醫學應用技術專業是切實可行的。用教學做一體化培養醫學技術專業人才，為地方醫學應用技術產業化發展提供智力支撐，其意義也是深遠的。創立醫學應用技術專業基本原則是按照專業設計，分步驟解決專業基本格局，建設教學做一體化生產性實訓基地，逐步提升專業辦學水平和內涵質量，最終構建具有影響力的專業群。在全國眾多的醫學類高職高專院校中同質化辦學的現象非常突出，上海醫療儀器高等專科學校涉足生物醫學工程領域外，還沒有一所學校開設生物醫學工程的相關專業[3]。現代醫療活動是建立在龐大的醫療儀器設備的輔助診斷和治療基礎上的，急需醫學工程技術的大量人才。只有大力拓展醫學相關技術領域的辦學，才能真正在傳統醫學專業之外辦出既有生命力又有制高點的醫學職業技術教育。

參考文獻

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第3篇：生物醫學納米技術范文

隨著科學技術的進一步發展，微電子在人們日常生活工作中的應用愈加廣泛，微電子產品的核心便是芯片，而隨著IC設計與半導體加工工藝技術水平的不斷提高，電子元件的尺寸越來越小，集成電路的規模越來越大，其復雜程度也越來越高，對半導體芯片的尺寸、性能及穩定性等有了更高的要求，如何生產出尺寸更小、功耗更低、性能穩定性更好的半導體芯片成為微電子技術發展的瓶頸。與此同時，納米技術的飛速發展及其在各個領域內的應用，為微電子技術的突破性發展提供了機遇和條件。

納米電子技術

納米（nanometer）是一個長度計量單位，一納米等于10億分之一米，納米技術是指在納米空間內，通過特定的技術設計，實現原子或分子在納米例子表面的排列組成，從而制造出具有特定性能的材料或器件的一門高新技術。納米微粒的獨特結構能使其產生小尺寸、宏觀量子隧道、量子尺寸等多種效應，其材料表現出光、電、熱、反射、吸收及生物活性等許多特殊的功能，作為介質擴散氣體的速度極快，顆粒與生物細胞的物化作用很強，能很容易進入細胞內，且在使用時用量小、附加值極高，能夠賦予材料意想不到的高性能。近年來，隨著納米材料和納米技術的發展，其在各個領域內都有了較為廣泛的應用。而隨著微電子技術的發展，電子元件的尺寸不斷縮小，集成電路的集成程度要求也越來越高，為了生產出能夠適應電子元件及集成電路發展要求的半導體芯片，有著諸多特殊功能的納米技術開始被應用于電子領域，納米電子技術由此而生。

納米電子技術是納米技術與電子技術相結合的產物，它是在微電子產業發展較為成熟的條件下產生的，從某種意義上來說，納米電子學是微電子學繼續向更微小的世界的延伸。

納米電子技術是以納米粒子的量子效應為理論基礎建立并發展起來的，也即是當電子元件的尺寸小到納米量級時，其加工技術、運行機理等都與微電子器件有了極大差異，采用納米技術研制出來的分子器件，不僅能夠克服半導體加工工藝中的存在的問題和困難，與基于硅集成電路上的器件相比，其在傳感、靈敏度、集成度等多方面都有更好的性能。

納米電子技術應用現狀

納米電子技術雖然興起的較晚，但其發展極為迅速，經過近些年來的發展，已經取得了一定的成果，當前，這些成果集中體現在納米電子材料和納米電子元件的應用上，同時這一技術在現代醫學中也有了較為廣泛的應用。

1. 納米電子材料

當前常見的納米電子材料有納米半導體陶瓷材料、納米硅材料和納米硅薄膜，其中基于納米技術的硅電子材料一起能耗低、運行時間短、反應速度快及運行可靠穩定，受外界環境影響小的優點，較為完美地契合了現代社會對電子技術的發展需求，與同等材料相比有著絕對的技術優勢，且隨著科研技術的進一步發展，其成本也有所降低，在電子領域內的應用前景十分廣闊。

2. 納米電子元件

納米電子元件是在集成元件和超大規模集成元件的發展基礎上開發研制出來的，當前利用納米電子學已經研制成功了包括單電子晶體管、納米發光二極管及超微磁場探測器等在內的各種納米器件。

3. 納米電子技術在現代醫學中的應用

電子學的發展離不開包括生物學在內的基礎學科的貢獻，而現代電子科技產品在基礎學科中的應用，也推動了基礎學科的發展。隨著納米技術的發展，納米電子技術也被廣泛地應用在醫學領域中，彩色多普超聲診斷儀、伽馬刀、磁共振成像（MRI）等高科技醫學產品的問世及應用，都極大地推動了現代醫學的發展。而應用了納米技術的電子學與生物醫學的結合將會把人們對于微小生物體的研究帶入到一個全新的階段。

納米電子技術發展前景

1. 碳納米管

碳納米管是由石墨碳原子層卷曲而成的，其自身的拓撲機構及極好的機械強度和導電性，使其在光學、機械性能和電子特性上都有著明顯的優勢，應用碳納米管可以推動單電子器件和納米量子器件的研究和開發應用，其本身也是當前世界科學領域內研究的重點。

2. 納米硅薄膜

硅在當前的半導體器件中的應用十分廣泛，目前世界上的半導體器件有95%以上都是由硅做成的，納米硅薄膜的工藝程序與硅器件及集成電路是相容的，其發展將為量子功能的進一步研制提供基礎，并推動納米電子技術向更高層次的發展。

3. 納米生物電子

將納米技術、電子技術與生物芯片相融合，其研制出的最大成果是納米機器人，這種基于納米電子技術的機器人能夠進入到人體的血管中，成為人體內的清潔器，清除體內對人體有害的物質，保證人體新陳代謝，為人體健康提供了更高的保障。

結 語

第4篇：生物醫學納米技術范文

1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。

（1）發達國家和地區雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。

日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。

（2）新興工業化經濟體瞄準先機

意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。

（3）發展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行指導與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。

2、納米科技研發投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。

在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。

中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。

另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。

3、世界各國納米科技發展各有千秋

各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。

（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭

據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。

雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。

日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。

日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。

4、納米技術產業化步伐加快

目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。

日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。

歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。

第5篇：生物醫學納米技術范文

由于篇幅限制，本文下面著重介紹聚合物納米藥物。迄今為止，用于納米藥物輸送的載體主要是聚合物［12］。因為聚合物主要有以下優點：分子量大，由于EPR效應，作為載體能使藥物在病灶部位停留較長時間，延長療效。可通過調節聚合物物理化學性能和自身降解而達到緩釋或控釋藥物的目的。易功能化，可把一些具有靶向作用或控釋功能的組分鍵合在聚合物粒子表面。可調控的生物降解性，避免藥物釋放后聚合物載體材料在人體器官聚積，產生毒副作用。（1）聚合物鍵合藥物。聚合物鍵合藥物又稱為聚合物前藥，它們的生物活性取決于鍵合的小分子藥物是否能夠在病變區被及時釋放出來。傳統的小分子化療藥物在給藥過程中遇到許多問題，如在水中溶解性和穩定性較差、體內迅速清除、毒副作用大等。聚合物鍵合藥物采用化學橋聯穩定藥物分子，將小分子藥物以可降解的化學鍵鍵合到聚合物骨架上，可以有效避免納米顆粒在體內循環過程中不必要的藥物泄露，而通過不同的化學鍵的選擇，特別是那些對病變局部環境敏感的化學鍵，比如pH和酶敏感化學鍵，可以實現在腫瘤組織或腫瘤細胞內的可控釋放，這使得其相對于通過物理相互作用包載型的納米藥物更加具有優勢。常見的聚合物骨架包括聚乙二醇（PEG）、聚谷氨酸（PGA）、聚N-（2-羥丙基）甲基丙烯酰胺（HPMA）。Duncan等研發了一系列HPMA抗腫瘤鍵合藥物，目前正在進行臨床I、II期研究。化療藥物是以Gly-Phe-Leu-Gly鍵合到聚合物骨架上。通過細胞內溶酶體的酶解作用，鍵合的抗腫瘤藥物可以被有效地釋放出來，達到了細胞內給藥的要求［13］。再比如將galactose鍵合到聚合物骨架上可以有效地增加這些納米藥物的肝靶向性［14］。（2）聚合物-蛋白質結合體：聚乙二醇和多糖經常用于制備蛋白質高分子共價結合體。獲FDA批準可在臨床上使用的聚合物-蛋白質結合體大多數是由聚乙二醇制備的（PEGylation）。PEGylation可增加蛋白質的水溶性和穩定性，又可降低其相應的免疫原和抗原性，從而延長藥物在體內的循環半衰期［15，16］。如羅氏公司生產的PEGasys（PeginterferonAlfa-2a）可以使干擾素在血清中的半衰期提高50-70倍［17］。高分子蛋白質結合體的制備方法有：帶有功能基團的高分子鏈與蛋白質活性部位直接連接；將與蛋白質具有特異結合作用的分子首先與高分子以共價鍵結合，而后實現高分子與蛋白質的特異性結合。目前關注的熱點之一是對于具有治療作用的蛋白質和催化功能的酶等生物特異性蛋白質，與高分子結合后如何保持其生物功能的問題。（3）RNA納米顆粒：在藥物開發史上，化學藥物和蛋白質藥物已出現，RNA藥物或以RNA為目標的藥物將是藥物開發的第三個里程碑。RNA是由腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）構成的一種核糖核酸高分子.與Watson-Crick的DNA堿基配對（A-T，G-C）的雙螺旋鏈的結構不同，RNA的二級結構里經常出現一些非傳統的堿基配對如環環相互作用。通過底端向上的“自組裝”技術，包括模板法和非模板法，RNA分子可以構建種類繁多的和具有生物功能的納米結構。RNA納米治療劑的獨特之處在于，其支架、配體和治療劑都是由RNA組成，由于其均勻的納米級尺寸、良好的生物相容性、低毒性和目標特異性，使其有利于在活的機體內應用而不會在正常器官內積累［18］，為癌癥的治療提供了參考意見。郭培宣等人于1986年構建phi29DNA組裝馬達，是至今所能構建最強大的生物馬達。1987年郭等人［19，20］報道了phi29噬菌體中由pRNA（packagingribonucleicacid，簡稱pRNA）驅動的納米馬達。該納米馬達的功能是包裹DNA并將DNA運送到病毒衣殼中，ATP為這種RNA馬達提供能量。隨后，郭的研究團隊證明pRNA分子可以經過改造構建成二聚體、三聚體和六聚體的納米顆粒，從而開創了RNA納米技術［21，22］。利用此技術，該團隊研發了一系列多功能RNA納米治療劑，可用于靶向治療腫瘤，且不會損傷正常組織。例如［23-26］，利用重新改變結構的RN段攜帶多達4個治療和診斷模塊構建出了超穩定的X形RNA納米顆粒。這些RNA納米顆粒可納入沉默基因的小干擾RNA，調控基因表達的micro-RNA，靶向癌細胞的核酸適體，或是能夠催化化學反應的核酶［27］。（4）固體聚合物納米粒子。其制備方法包括單體聚合成聚合物納米粒子和聚合物后分散自組裝形成固體納米粒子。常見聚合物載體有聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚（乳酸-乙醇酸），以及天然大分子如殼聚糖和白蛋白等。藥物通過物理吸附或化學鍵合方法引入載體。Abraxane是第一個獲FDA批準的聚合納米粒子藥物，用于乳腺癌、肺癌和胰腺癌的治療，由白蛋白納米粒子和鍵合的paclitaxel組成，尺寸約130nm［28］。聚合納米粒子作為藥物載體除需具備生物相容性和生物降解性之外，單分散性要好。將納米粒子表面接枝PEG可有效增強分散性和在體內的循環穩定性。此外，研發多功能納米粒子以便提高靶向性也是當今研究的一個熱點。（5）聚合物納米膠束。常見小分子表面活性劑形成的膠束穩定性較差，不適于藥物運輸。而聚合物納米膠束，具有載藥量高、載藥范圍廣、穩定性好，體內滯留時間長等優點［29，30］。常用于難溶性藥物、大分子藥物及基因治療藥物的載體，還可實現靶向給藥，具有廣泛的應用前景。聚合物納米膠束通常是由具有親水部分和疏水部分的兩親嵌段共聚物在水中自組裝形成的納米級大小的核-殼型膠束，尺寸大約20-100nm。其中親水部分多由PEG組成，疏水部分多由聚乳酸、聚環氧丙烷、聚氨基酸組成。目前至少有6種聚合物納米膠束抗腫瘤藥物進行臨床研究。納米藥物是具有巨大發展前景的新型藥物，其在醫藥領域的發展必將引起疾病診斷和治療的革命。目前，納米醫藥技術的基礎理論及納米藥物的制備工藝等還很不完善。基礎理論方面，人們對納米藥物在體內的行為，包括組織分布、藥代動力學和藥效，以及它們與載體的化學結構和物理性能之間的相互關系，都缺乏深入和系統的研究；從制備工藝來講，制備工藝要求操作方便、成本低、易于工業化放大生產，產品性能要穩定。因此，納米技術在醫藥領域中的研究還需做大量的工作。其未來發展方向是增強載藥量、提高靶向作用及控釋能力、降低超敏反應［31］。

2納米生物醫用材料

納米生物醫用材料是納米材料與生物醫用材料的交叉，在人類康復工程中發揮重要作用。納米生物醫用材料將解決臨床對傷口敷料、人造皮膚、人造血管和組織工程支架、高性能組織修復、器官替換的迫切需求［32-34］，而且已顯示出巨大的潛在應用價值。材料支架在組織工程中起著重要作用［35］。模仿天然的細胞外基質結構而制成的納米纖維生物可降解材料已開始應用于組織工程的修復和再生。由于軟骨再生能力有限，軟骨組織工程領域的發展具有重要意義，特別是在治療老齡化社會日益流行的大關節骨關節炎方面［36］。嵇偉平等采用塑性變形和化學處理方法在Ti6A14V合金上制得一種新型多孔納米晶體，通過體外實驗研究了成骨細胞在納米Ti6A14V合金表面的黏附情況。結果表明，與普通鈦合金相比，納米表面鈦合金早期就能使成骨細胞偽足伸展良好，促進成骨細胞緊密貼壁和早期融合，與細胞黏附相關的Integrinβ1的表達也高于普通鈦合金，為將納米技術應用到人工關節等植入器械領域提供了新的方向［37］。還可以將納米骨材料［38］植入體內填充各類型的骨缺損，其網狀結構可生長出很多新生的骨細胞，所有填的納米骨材料，最后會降解消失，骨缺損部能完全被新生骨取代。目前醫用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復合骨充填材料已投入市場，對骨缺損的恢復具有較好的作用。納米技術與生物醫學的結合，為醫學界提供了全新的思路，在醫學領域的應用已取得一定成果。但目前大多數研究還處于動物實驗階段，仍需大量臨床試驗予以證實，納米材料應用的生物安全性也有待進一步提高。這就要求生物醫學研究者與納米材料的研究人員合作需進一步加強，制造出更先進的生物醫用納米材料。

3納米診斷學

納米診斷學是納米生物技術在分子診斷中的應用，對于發展個性化治療具有重要意義。目前納米生物技術在臨床診斷方面的研究主要集中在納米生物傳感器［39，40］和成像技術［41，42］、使用制造納米機器人在細胞水平上進行維修，生物標志物的提取及測定等［43，44］領域，以疾病的早期診斷和提高療效為目標。

3.1體外生物分子檢測

超靈敏的生物分子檢測方法可以服務于臨床診斷［45，46］。由于待測分子含量很少，因此，對方法的檢測靈敏度有很高要求。納米材料特有的性質可以極大地提高分子檢測的靈敏度和簡便性［47，48］，人們研究了各種各樣的超微量生物分子檢測的信號放大方法［49，50］。丁良等［51］利用納米晶體中陽離子交換反應釋放的陽離子來誘導熒光染料，用于痕量生物分子的檢測，取得良好效果。實驗表明基于ZnS納米簇的陽離子交換放大器的檢測性能優于酶聯免疫吸附測定法（ELISA），檢測限低1000倍。標志著利用便攜式床旁檢測設備檢測生物標記物成為可能。

3.2體內診斷

3.2.1注射PEG-Glu-GNPs后腫瘤的輪廓很容易與周圍組織區別開來，這種復雜的探針可以實現體內疾病的早期診斷，大大有助于癌癥或癌轉移的早期發現［52］。另外開發體內神經遞質參與腦化學的監測是一項具有挑戰性的工作，有助于進一步理解生物分子在病理和生理上的作用。Liu等［53］報道了一種新型的封裝有金納米顆粒的玻璃毛細管來感應大腦多巴胺，結果表明，全氟磺酸改進Au/GCNE可成功用于監測麻醉大鼠紋狀體的多巴胺。Kempen等用光學顯微鏡和掃描電鏡定位、觀察金納米粒子聚集的腦腫瘤模型，發現納米顆粒僅在含有腦腫瘤細胞的區域內聚集，在正常腦組織周圍沒有發現［54］。3.2.2量子點（半導體納米晶體）量子點是以CdSe為核、CdS或ZnS為殼的核-殼型納米體，具有優良的光譜性能。水溶性的量子點在生物化學等研究領域顯示了極其廣闊的應用前景。它的細胞毒性低，可用于活細胞及體內非同位素標記的生物分子的超靈敏檢測。李朝輝等［55］利用反相微乳液技術，以CdTe量子點為核，SiO2為殼，一步制備了表面帶有氨基和磷酸基團的核殼型量子點熒光納米顆粒.該顆粒水溶性好，大小均勻，有效改善了CdTe量子點的不穩定性，成功實現了對肝實質細胞的識別。由于量子點技術有其獨特的標記特點，它必將成為今后生物分子檢測的尖端技術，為DNA檢測（DNA芯片）、蛋白質檢測（蛋白質芯片）和探索蛋白質-蛋白質之間（抗原-抗體、配體-受體、酶-底物）反應原理提供更先進的方法。同時也將極大推動生物顯像技術和生物制藥技術的迅猛發展，給疾病的診斷和治療帶來巨大進步。3.2.3納米磁性顆粒較大尺度的磁性納米顆粒呈現鐵磁性，在交變磁場的作用下可通過磁滯現象產熱，用于癌癥的靶向熱療［56］。而粒徑小于20nm的磁性納米顆粒通常顯現出超順磁性，可被廣泛應用于臨床診斷領域。目前在臨床診斷方面較為成熟、發展較快的應用主要包括：磁共振成像、生物分離、細胞篩選等。（1）磁共振成像（MRI）作為一項新的醫學影像診斷技術，近年來發展十分迅速，所提供的特有信息對診斷疾病具有很大的潛在優越性。利用超順磁性氧化鐵磁性納米顆粒在生物體組織內的特異性分布，有助于提高該部位腫瘤與正常組織的MRI對比度，因而作為造影增強劑被應用于MRI，進行腫瘤及其他疾病的診斷［57］。（2）生物分離。因磁性納米顆粒具有易操控性、比表面積大等優點，使功能化的磁性納米顆粒的應用具有很大的吸引力［58］。當前磁分離的研究涉及生物領域的多個方面，如血液中金屬離子的去除，蛋白質、核酸等的富集、固定化酶的回收與重復等［59］。Yan課題組［60］利用磁性氧化鐵粒子作為載體固定蛋白酶A，并利用其能夠與乙肝病毒表面抗原抗體發生特異性結合的性質，達到測定乙肝病毒的目的。（3）細胞篩選。當組織或血液中僅有微量癌細胞的時候，通過特定的技術就可以精確地檢測到，從而實現對疾病的早期診斷和治療，必將為病人獲得寶貴的治療時間，提高治愈率。所以細胞篩選具有重要的意義。免疫磁珠細胞篩選法可在幾分鐘內從復雜的細胞混合物中分離出很高純度的細胞。Mousavi等［61］等開發了一種新型的與金納米條結合的微流控芯片，利用高效免疫磁珠法捕捉人血中極少量的細胞，可以達到簡單而有效的檢測高純度目標細胞的目的。可以預見，在未來，更加精確的細胞篩選技術將是一個非常熱門的研究方向［62］。雖然功能化的磁性納米材料已經有了廣泛的應用，但如何設計更簡單的制備過程和更新穎的功能化方式以使材料本身具有更好的分散性和使用壽命，仍是研究者們探索的方向.3.2.4納米生物傳感器在癌癥研究領域，利用納米技術制成的傳感器可望使各種癌癥的早期診斷成為現實［63］。納米傳感器靈敏度很高，在進行血液檢測時，當傳感器中預置的某種癌細胞抗體遇到相應的抗原時，傳感器中的電流會發生變化，通過這種電流變化可以判斷血液中癌細胞的種類和濃度。目前越來越多的風險投資正在涌入這一領域，但這一技術在實用中還有一些技術難題需要解決。今后可能會有多種納米傳感器集成在一起被置入人體，以用來早期檢測各種疾病。3.2.5生物芯片生物芯片是基因生物學與納米技術相結合的產物，它不同于半導體芯片，它是在很小的幾何尺度的表面積上，裝配一種或集成多種生物活性分子，僅用微量生理或生物采樣，即可同時檢測和研究不同的生物細胞、生物分子和DNA的特性，以及它們之間的相互作用，獲得生命微觀活動的規律。具有集成、并行和快速檢測的優點，生物芯片技術已經成為21世紀生物醫學工程的前沿科技。基于納米結構陣列的蛋白質芯片和微流控芯片技術在診斷學和生物傳感技術方面的應用具有巨大的潛力［64］。Ali等［65］制備的基于氧化鎳納米棒的微流控生物芯片，采用電化學檢測法來測定人體血液中的總膽固醇濃度，線性范圍為1.5-10.3mmol/L，靈敏度高達0.12mA•mmol-1•cm-2。DNA芯片技術可以快速分析大量的基因信息，從而使生物醫學工作者可以研究并收集基因表達和變異信息，還可用于監測不同的人體細胞和組織基因表達，以檢測癌癥或其它疾病所對應的基因的變化。3.2.6納米機器人納米技術與分子生物學的結合將開創分子仿生學新領域。“納米機器人”是根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。以色列科學家研發出一種“膠囊相機”，將攝像頭內置入比普通感冒藥稍大的膠囊內，以大約每秒14張照片的頻率拍攝消化道內的情況，并同時傳回外置的圖像接收器，可進行人體消化道腫瘤監測。還可將納米機器人注入人體血管內，進行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物，用于動脈粥樣硬化的治療；可吞噬病毒，殺死癌細胞；可將納米機器人以插入導管的方式引入到尿道或膽道里內，直接到達結石所在的部位，并且直接把結石擊碎，進行腎結石、膽結石的治療；還可進行人體器官的修復工作、作整容手術、從基因中除去有害的DNA，把正常的DNA安裝在基因中，這樣可以從根本上治愈遺傳缺陷或病毒，使機體正常運行。未來發展趨勢是當機器人醫生發現可疑病變組織后，立即能伸出“手”來取樣進行活檢。納米機器人在體內的生物傳感與智能配送生物活化劑有很大潛力［66］。

4納米材料和納米生物技術的安全性問題

隨著納米技術的迅速發展，不可避免地導致含有納米顆粒的工業廢水的排放［67］，納米材料的潛在的免疫毒性機制所引起的不良反應還沒有得到足夠的重視［68］。納米顆粒可直接穿透人體皮膚引發多種炎癥；可穿透細胞膜，將異物帶入細胞內部，對人體腦組織、免疫與生殖系統等方面造成損害等。如二氧化鈦容易在飲用水中聚集，從而污染環境、影響健康。接觸二氧化鈦納米微粒后，人體肺部將可能出現炎癥。銀納米顆粒目前已被大量使用。研究表明，即使它在環境中的聚集量很低，也會對水中無脊椎動物造成傷害。碳納米管是工業和實驗所需的材料，注射了碳納米管的老鼠會產生動脈粥狀化、線粒體脫氧核糖核酸損傷等反應。當攝入量較大時，對肌肉細胞也有毒性，會對人體健康有不利影響。但盡管納米生物技術的應用有一定安全性的問題，它的應用也會越來越廣泛，同時這也為納米技術將來的發展指明了方向——如何提高其安全性問題是研究的目標之一。

5發展前景

第6篇：生物醫學納米技術范文

目前，國際醫學行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫學就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法，隨著健康科學的發展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發展藥物定向治療，必須憑借納米技術。納米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。

2在涂料方面的應用；

納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能。借助于傳統的涂層技術，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性從而獲得傳統涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛生用品上應用可起到殺菌保結作用。

在建材產品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業中，將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統汽車面色彩多樣化。

3在化工方面的應用；

化工業影響到人類生活的方方面面，如果在化工業中采用納米技術，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，納米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入納米Sio2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3和SiO2,加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應提高。最近又開發了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。4其他生活方面的應用：

納米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現象。不久前，關于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術應用之后，涂料的技術指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。

總之，在未來生活中，納米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優越。

參考文獻

[1]趙清榮：雷達與對抗[J]，2001，（3）：20-23。

[2]秦嶸等。宇航材料工藝[J]，1997，（4）：17-20。

[3]張立德，牟秀美，納米材料學[M]，沈陽；遼寧科學技術出版社1994。

[4]劉列，張明雪，胡連成，宇航材料工藝[J]，1994，24。

論文關鍵詞：納米尺寸；性能

第7篇：生物醫學納米技術范文

關鍵詞：納米金剛石；應用；發展；性質；前景

1 引言

金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石的原身，它是一種由碳元素組成的礦物，是碳元素的同素異形體。金剛石是自然界中天然存在的最堅硬的物質。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業中的切割工具。

納米金剛石，是新型納米技術和傳統的金剛石技術相結合的產物，納米技術興起于20世紀末，一經誕生便迅速發展，在多個領域都取得了顯著成效，尤其在材料科學領域，對最硬材料金剛石的發展，更是有著不同尋常的意義，成績斐然，本文主要對新型材料納米金剛石的研究情況和未來前景展開研究，希望對今后的學習提供資料，為科研提供借鑒。

2 納米金剛石的優點

納米金剛石作為一種新興材料，一經出現，便以其優異的性能廣泛應用于半導體硅片拋光、計算機硬盤基片、計算機頂頭拋光、精密陶瓷、人造晶體、硬質合金、寶石拋光等眾多高科技領域。比如俄羅斯用納米金剛石拋光石英、光學玻璃等，其拋光表面粗糙度達到1nm。精確度比起之前大大提高。

納米金剛石在應用過程中，顯示出很多的優點。因為本身具有超細、超硬的性能，使得光學拋光中一直以來讓人頭疼的難題便隨之迎刃而解。精細拋光是光學拋光中的難題，原工藝方法是把磨料反復使用，需要耗時幾十個小時，效率并不高。自從使用了納米金剛石之后，就使的拋光速度大大提高。拋光相同的工件所需的時間才十幾小時至幾十分鐘，效率提高了數十倍至數百倍。根據資料研究不難得出，納米金剛石能夠適應與滿足超精加工發展的需求。

總之，納米金剛石有以下優點：

（1）.精確度高，納米金剛石的分級準確，如大致范圍是10nm，10～50nm等；

（2）.組合方便，納米金剛石較好的儲存是含水懸浮方式，穩定性更強，更容易適應現實需要，

（3）.納米金剛石的表面和整體化學性質具有好的重復性和再現性，能夠整體適應無機化學要求；

（4）.干凈整潔，有效防止表面污染，納米金剛石使用過程中嚴格按照微電子技術的規范，不含化學不純物等雜質；

（5）摩擦性好，.納米金剛石成本在穩定的條件狀態下，與靜壓合成金剛石的微粉和膏體有可比性。表面修飾的納米金剛石微粒在油中的抗磨減摩性。

3 納米金剛石使用中的問題

作為一種新型的納米材料，納米金剛石不但具有金剛石的特性，而且具有小尺寸效應、大比表面效應和量子尺效應等納米材料的特性。優異的電子、機械和化學性能使得納米金剛石在電子、機械、化學、化工和醫療等很多領域都有著很好的應用前景，受到了廣泛的關注。但是，由于納米金剛石表面能級高以及合成過程中諸多因素的影響等原因，粒子極易團聚，如果分散不好，納米金剛石的硬團聚和軟團聚等問題得不到解決，在實際使用過程中往往會導致粒子失去其作為納米粉體的許多優越性，其良好的性能不能得到充分的發揮，其應用因此受到制約，無法滿足使用的要求，由此也暴露出很多的缺點和問題，因此在實際的操作運行過程中，要注意對其進行解團聚及分級處理。

納米粉體分級的方法主要有干法和濕法兩種。在干法分級中于由粒子間相互附著，分散凝聚是干法分級難以解決的問題。而在濕法分級中，作為介質水本身就是一種較好的分散劑， 且利用添加表面改性劑制得分散性好的料漿，因此在實際運行中，擬采用濕法離心分級方法，試圖達到使用的要求。又由于納米金剛石特有的性能，所以分級前必須解決其團聚及分散性問題，即要先采用機械及化學的方法對其表面改性處理。

4 納米金剛石前景

隨著二十一世紀的經濟發展，科技水平的不斷提高，現實需要的不斷變化，關于新材料的研發是我國重點發展的高新技術領域之一，而納米材料又是其中的佼佼者。跟據權威機構的有關材料，截止到2010年全世界納米材料市場規模已超過2000億美元。隨著國際科技進步及工業向高精尖的發展，納米技術已成各國競相發展的重要領域之一。真正批量生產粒徑為幾個納米的材料只有納米金剛石等少數幾種，可見納米金剛石的發展前景是非常寬廣的。

另外，值得注意的是，納米金剛石應用在腸胃疾病、腫瘤、皮膚病等醫學領域的治療方面，還可以作為葡萄糖氧化酶的載體，可制成性能優良的血糖測定傳感器等，來測定人體血糖血壓等相關數據的變化和發展，從而達到預報病情的目的，提醒醫生病人身體機能發生的變化，及時采取措施，防止糖尿病、高血壓、高血脂等高危病的進一步發展，除此之外，納米金剛石在醫學上還有多種應用，因此我們可以看出，納米金剛石在生物醫學等領域幾有較好的應用前景，將來的發展前途不可限量。

5 結語

納米金剛石作為一種新型的材料，在實際應用過程中，已經展示了良好的應用前景，引起了人的高度重視。隨著對納米材料研究的日趨深入，必將對科學技術產生深遠的影響。不過由于納米金剛石是一個比較新的研究領域，研究涉及到物理、化學、化工、材料等眾多學科，到目前還未形成完整的理論體系。也不可以避免的暴露出一些問題，因此，我們要加大對納米技術研究的關注程度和投資力度。采取有效措施，趨利避害，保證納米技術已在材料、微電子學、生物工程、醫學等領域得到廣泛應用。

參考文獻

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[8]蘇提，陳本敬.熱絲CVD金剛石薄膜Auger電子能譜分析[J].人工晶體學報，1995，01：5～35.

第8篇：生物醫學納米技術范文

過去，人們只注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度的范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家。他們發現：一個導電，導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現出既不導電，也不導熱。材料在尺寸上達到納米尺度，大約是在1～100納米這個范圍空間，就會產生特殊的表面效應，體積效應，量子尺寸效應，量子隧道效應等及由這些效應所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應用價值。

近年來，已在醫藥、生物、環境保護和化工等方面得到了應用，并顯示出它的獨特魅力。

1醫學方面的應用：

目前，國際醫學行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫學就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法，隨著健康科學的發展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發展藥物定向治療，必須憑借納米技術。納米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。

2在涂料方面的應用；

納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能。借助于傳統的涂層技術，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性從而獲得傳統涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛生用品上應用可起到殺菌保結作用。

在建材產品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業中，將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統汽車面色彩多樣化。

3在化工方面的應用；

化工業影響到人類生活的方方面面，如果在化工業中采用納米技術，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，納米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入納米Sio2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3和SiO2,加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應提高。最近又開發了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。

4其他生活方面的應用：

納米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現象。不久前，關于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術應用之后，涂料的技術指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。

總之，在未來生活中，納米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優越。

論文關鍵詞：納米尺寸；性能

第9篇：生物醫學納米技術范文

[關鍵詞] 膠質瘤；納米粒子；納米技術；治療

[中圖分類號] R94 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）10（a）-0032-04

Progress of brain-targeted nanoparticles in glioma therapies

YANG Weili1 WANG Guangtian1 YU Hui1 CHANG Naidan1 LIANG Ling2 LIU Xiaoying1 LI Minghui1 PENG Haisheng1

1.Department of Pharmaceutics， Daqing Campus， Harbin Medical University， Heilongjiang Province， Daqing 163319， China； 2.Cardiac Care Unit， Daqing Oil Field General Hospital， Heilongjiang Province， Daqing 163001， China

[Abstract] Successful treatment of glioma is one of the greatest challenges in the field of medicine. The incidence is growing fast year by year. Annually， there are approximately 13 000 cases of patients diagnosed with glioblastomamultiforme. The 1-year and 5-year survival rates of glioblastomamultiforme are 29.3% and 3.3% respectively. The prognosis of patients with malignant glioma is still poor. As its highly proliferative， infiltrative and invasive property， it's urgent to search effective strategies to control the gliomas. What's more， the non-specific， non-targeted nature of anti-tumor agents led to the low efficiency of drug delivery to glioma. Besides， the presence of the blood brain barrier is another obstacle for gliomas treatments. Hence， it's of great importance to find an effiecient gliomas therapeutic to overcome the BBB barrier. Nanotechnology has brought a new prospect in the treatment of glioma. This review focuses on the potential of various nanoparticles in the therapy of gliomas including dendrimers， receptor-mediated drug delivery systems.

[Key words] Glioma； Nanoparticles； Nanotechnology； Therapies

腦膠質瘤是最難治愈的惡性腫瘤之一，在中樞神經系統疾病的原發性腫瘤中占近80%[1]。傳統的治療手段是采用手術切除，手術切除后采用聯合采用化學治療方法以及放射治療的方法繼續對殘余的腫瘤細胞進行治療。神經外科專家擁有大批精密的手術儀器。然而，這些精密的儀器無法解決切除腫瘤后膠質瘤的侵襲，侵襲正常組織從而促進膠質細胞的再增長，影響了正常腦組織的重要的生理功能。精確的切除新生腫瘤部位和有效的治療殘余腫瘤細胞仍然是一大挑戰。納米技術對提高治療腫瘤是一個重大的促進力，聯合納米粒子治療已被廣泛用于膠質瘤治療[2]。

近年來隨著科學技術的進步，分子生物學、細胞生物學、藥理學和納米技術的快速增長，膠質瘤的分子機制、復發治療和其發病的原因得到了顯著的發展，細胞受體、轉運載體和酶[3-5]，同時還有磁性吸附、超聲滲透的熱化學療法以及細胞工程等為臨床治療和診斷膠質瘤提供了可能性[6-7]。在膠質瘤的治療中有許多的不同的分子機制，如酪氨酸激酶抑制劑、血管內皮生長因子、受體抑制劑、mTOR抑制劑等[8]。然而，這些小分子在臨床的治療效果不理想。目前，很多研究者已經著力去發展新型藥物轉運系統，以找到有效治療膠質瘤的突破口。

1 血腦屏障及其受體

腦是人體中樞神經活動的中心，也是神經系統最復雜的部分。腦組織處于穩定的內環境中，選擇性地與周邊環境進行物質交換，而維持這種穩定性的結構稱為腦屏障。腦屏障由三部分構成：血-腦屏障（blood-brain barrier，BBB），血-腦脊液屏障（blood-cerebrospinal fluid）和腦脊液-腦屏障（cerebrospinal fluid-brain barrier）。其中血-腦屏障所起的屏障作用最大。BBB由腦的連續毛細血管內皮及其細胞間的緊密連接、完整的基膜、周細胞以及星形膠質細胞腳板圍成的神經膠質膜構成，其中內皮是血腦屏障的主要結構。與其他器官的血管內皮相比，腦毛細血管內皮細胞之間沒有開窗式缺損或孔隙，缺少胞飲作用的載體，且存在一系列酶系統阻止了一些物質的通過[9]。這些細胞彼此緊密連接、互相重迭，形成一條完整的帶，圍繞著整個毛細血管壁。腦毛細血管內皮細胞周圍環繞著基膜、細胞外基質、周邊細胞及早形膠質細胞足突，進一步構成屏障并調控其滲透性。血腦屏障的這種形態與結構決定了只有能自由擴散透過毛細血管上皮細胞膜的脂溶性成分才能被動透過BBB，而水電解質及大分子物質難以進入腦組織，這使得接近98%的小分子和100%的生物大分子藥物難以進入腦內發揮作用，嚴重限制了腦部疾病的治療[10]。基于血腦屏障上細胞所具有特定結構，根據主動靶向或者被動靶向機制設計了靶向納米粒子用于腦膠質瘤的治療。在藥物進入到腫瘤細胞之前，藥物不得不克服存在于腦腫瘤細胞和微血管之間第二道屏障――血腦腫瘤屏障。

Liu等[26]合成了Dendrigraft poly-L-lysines （DGLs）樹狀大分子，將腫瘤壞死相關細胞凋亡誘導配體（TRAIL）和DOX包裹于樹狀大分子，在樹狀大分子表面修飾腫瘤特異性靶向配體T7多肽以及轉鐵蛋白受體，制成雙重靶向修飾的樹狀大分子。DGLs變成了一個潛在的基因載體。通過調整死亡受體的表達，DOX加強TRAIL抗腫瘤效果，同時激活凋亡通路，抑制了腫瘤細胞的生長[27]。

3 小結

統治方法效率低促進了新型藥物的發展，新型藥物能夠提高抗癌藥物進入腫瘤部位，減少正常組織的毒性。由于膠質瘤的復雜性和多種蛋白表達在膠質瘤細胞的表面，細胞膜上分子可能改變相同腫瘤在不同階段，甚至相同腫瘤的不同部位。當今，在治療腦腫瘤方面，通過在納米粒子表面修飾的方法，納米粒子能夠高度地包載抗腫瘤藥物、靶向配體。在診斷腦腫瘤方面，納米粒子由于其靶向性、多功能化和成像性促進了納米醫學的快速發展[28]。

納米粒子的多功能屬性是研究者開展研究血腦屏障以及腦腫瘤興趣的主要驅動力。納米粒子有助于檢測腦腫瘤的治療和發展狀況，可能會增加患者的生存率。所以，納米藥物在治療膠質瘤方面，展示出了一個光明的前景。研究者現在已經設計了許多不同分子量的靶向腫瘤細胞的藥物載體，隨著臨床腫瘤學領域的不斷研究，許多用于生物靶向和磁性吸附成像的藥物轉運載體促進基于納米粒子治療腦腫瘤的納米醫學的進步。

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