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论文题目：纳米材料在医学领域的应用 专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气094 姓 名：尤亚超 学 号：090801418
纳米材料在医学领域的应用
纳米材料（anomaterials），定义：材料的基本结构单元至少有一维处于纳米尺度范围(一般在11100 nm)，并由此具有某些新特性的材料。这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度。
纳米材料是八十年代中期发展起来的新型材料，它所具有的纳米结构使它显示出独特而优异的性能和崭新的功能，在医学领域有着广泛的应用前景，很可能成为生物医用材料的核心材料。由于纳米材料的尺寸范围，纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子效应。由于纳米材料的特殊效应，纳米材料在生物医学领域具有广泛的应用。
一、在药物载体方面的应用
纳米材料作为药物输送载体，载药纳米微粒可缓释药物，从而延长药物作用时间；可达到靶向输送目的；可增强药物效应，减轻毒副反应；可提高药物的稳定性；可保护核酸类药物，防止其被核酸酶降解；可帮助核苷酸分子高效转染细胞，并起到靶向定位作用；可建立一些新的给药途径。目前，用于研究药物载体的材料有金属纳米颗粒、生物降解性高分子纳米颗粒及生物活性纳米颗粒等【1】。（1）缓控释性 制备纳米缓控释系统的高分子载体材料以合成的可生物降解的聚合物体系和天然的大分子体系为主, 前者如聚氰基丙烯酸烷基酯、聚丙烯酰胺、乳酸—乙醇酸共聚物等, 它们在体内通过主链酯键的水解而降解, 降解产物对人体基本无毒性;后者如天然的蛋白、明胶、多糖等。活性组分(药物、生物活性材料等)通过溶解、包裹作用位于纳米粒子内部, 或者通过吸附、附着作用位于粒子表面。药物经过载体运送后, 药效损伤很小, 而且还可以效控制释放, 延长药物的作用时间。纳米高分子材料作为载体, 与各类药物之间,无论是亲水性的、疏水性的药物或者是生物大分子制剂, 都有良好的相容性, 因此能够负载或包覆多种药物, 同时可以更有效地控制药物的释放速度。纳米高分子材料作为药物缓控释的载体, 是一种新型的控释体系。制备纳米控释系统的方法主要有以不同单体通过聚合反应制备纳米微粒的乳液聚合和界面聚合技术, 以及利用高分子聚合物超声乳化,溶剂挥发法制备纳米微粒的技术。
（2）靶向性 纳米粒进入体循环以后, 主要被肝、肾、骨髓等处网状内皮细胞(RES)的巨噬细胞吞噬, 具有器官靶向性。聚α—氰基丙烯酸丁酯纳米粒(PBCANP包载庆大霉素, 发现鼠腹膜的巨噬细胞和大鼠的肝细胞对庆大霉素的吸收明显高于直接对庆大霉素溶液的吸收【2】。
二、在生物分子检测方面应用【3】
在生物医学领域，DNA 和蛋白质的检测对于疾病的诊断、遗传性疾病的治疗以及传染性病原体的检测极为重要。目前，对于DNA 分子的分析一般先通过聚合酶链式反应(PCR)对其进行扩增，然后利用有机荧光染色剂对其标记从而加以检测，该方法对于DNA 的检测下限为pmol。然而，该分析方法存在本质上的缺陷，比如，有机荧光染色剂过宽的吸收峰和发射峰及其荧光猝灭的不均匀性均会明显低该方法的检测灵敏度，而且PCR 过程中的选择性及非线性扩增现象会导致DNA 表达的失真。对于蛋白质，目前均通过免疫染色的方法对其进行分析检测，酶联免疫吸附检测(ELISA)依然是蛋白质的标准检测手段，该方法的检测下限同样为pmol。
对于多种疾病而言，在发病初期或缓解期，其相应的生物标志物如特异性蛋白质分子仅以fmol 的极低浓度存在于患者体内，ELISA 对于如此低浓度的蛋白质分子的检测无能为力。当这些特异性蛋白质分子浓度提高至ELISA 的临界检测浓度时，一般疾病已发展至晚期。因而，寻找具有更高灵敏度的生物分子检测手段对于疾病的早期诊断至关重要。
纳米颗粒由于其较小的尺寸、较高的反应活性、优异的物理性质以及这些性质的可调控性，使其在制备用于蛋白质、核酸分子检测的生物亲和性传感器方面受到广泛关注，可以利用其建立新的检测方法以改善目前的检测方法所存在的缺陷，因而具有良好的应用前景。
三、基于纳米纤维、纳米线和纳米管的DNA 检测方法
在对DNA 的电检测方法中，纳米纤维、纳米线和纳米管正被逐渐证实为新的信号转换体。如Hahm等的研究证明，用肽核酸修饰过的硅纳米纤维可以用于实时且不用任何标记的DNA 检测。
Cattani-Scholz等报道了一种基于有机磷酸和多肽核酸(Peptide nucleic acid，PNA)修饰的硅纳米线的无标记DNA 检测方法。在硅纳米线表面修饰羟烷基化的有机磷酸，形成单层膜。并以此为基础，通过一个双官能团的链接分子将PNA 结合到单层膜表面，随后将该纳米纤维转移到场效应传感器装置(长2!m，宽100 nm)中，由此可以实现对无标记的DNA/PNA 的电化学检测。
四、磁性纳米材料的磁效应在生物医学领域的应用
纳米磁性颗粒在生物检测上的应用是仅次与荧光材料。各种磁性生物探针, 磁性跟踪材料都已发展到了实用阶段。洪霞[4]等选用葡聚糖包覆超顺磁性的Fe3O4 纳米粒子, 通过葡聚糖表面的醛基化实现与抗体的偶联, 制得了Fe3O4 /葡聚糖/抗体磁性纳米生物探针, 在组装有第二抗体和抗抗体的全层析试纸上进行的层析实验表明该探针完全适用于快速免疫检测的需要, 达到了层析免疫检测的目的【5】。
五、纳米载银无机抗菌剂对口腔病原菌的抗菌活性研究
菌斑是微生物在牙齿和各种修复体上定居的重要生态环境,是口腔常见感染性疾病———龋病、牙周病的始动因子。作为一种理想的抗菌剂,应该具有即效、广谱长效、稳定、安全的抗菌效果。早期研制的抗生素或有机抗菌剂由于耐药性、抗菌时效短等缺点限制了其广泛应用【6】。
六、总结与展望
随着纳米技术研究的深入, 在分子、甚至原子水平上实现材料的功能结构设计、复合与加工生产成为可能, 材料的功能进一步得到扩展, 呈现前所未有的创新。可以预言, 新一代功能高分子材料的春天已经来临, 纳米材料必将成为新世纪材料发展的主流, 也必将对新世纪的高新技术如电子、生物技术、生命科学的研究产生极为深远的影响。
七、参考文献
【1】2009年10月第6卷第5期生物骨科材料与临床研究（ORTHOPAEDIC BIOMECHANICS MATERIALS AND CLINICAL S）文章编号：swgk2009-03-0052《纳米材料在医学领域的应用及安全性研究进展》金华芳 袁琳邱 乐武奎 【2】2007年第21卷第1期中国药《纳米高分子材料在生物医学领域的研究与应用》冷静 苏华
【3】2011年第74 卷第2 期化学通报http: / /www.hxtb.Org《纳米材料在生物学及医学领域的应用》郭玉明 王玲玲 张洁 江利利 马晓明 杨林
【4】2011年1月分析化学(FENXI HUAXUE)评述与进展第39卷第1期《纳米材料应用于DNA 检测领域的研究进展》
【5】2006 年11月第3卷第32期研究进展《纳米材料在生物医学领域的应用与前景展望》马小艺 陈海斌
【6】2009年第18卷第4期口腔材料器械《纳米技术与纳米材料在口腔医学中的应用（Applica tion of nanotechn iques and nanoma ter ia ls in ora lmed ic ine）》徐征丽 孙皎
