纳米医学材料

纳米医学---纳米技术在医药卫生中的应用

所谓纳米医学是"利用分子器具和对人体分子的知识，进行诊断、治疗和预防疾病与创伤，减轻疼痛，促进和保持健康的科学和技术"。纳米医学的基础是分子纳米技术（molecular nANotechnology）和分子制作技术（molecular mANufacturing）。它采用分子器械系统或纳米化的药物来处理医疗问题，并将应用分子的知识在分子水平上维护人体的健康。成熟的纳米医学要求所构建的器械和装置，应达到原子的精度。

今天的人们已然知道，人体的疾病或不良的健康状态，大多是由分子和细胞的受损引起的。但在很长的历史时期内，由于各项科学技术和医学本身发展的限制，人类对自身的认识还只能停留在系统、器官、组织、至多到细胞水平。而在临床上，则更多地局限于器官水平上的诊断和治疗。而今，20世纪科学的发展，使得医学开始从只是基于推理，向着全然的分子基础转变。

ANd0002 水热合成羟基磷灰石（HA）纳米粉体的研究

羟基磷灰石（HA或HAP）是脊椎动物骨和齿的主要无机成分，结构亦非常接近。作为生物陶瓷材料，它与动物体组织的相容性好，无生物毒性且界面生物活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料，HA 种植体能诱导周围骨组织的生长，与骨形成牢固的化学结构，因此可广泛用作生物硬组织的修复和替换材料。

陶瓷材料的性能与其粉体的制备方法、性质是密切相关的。水热法是制备结晶良好、无团聚的纳米粉体的优选方法之一。它是在特制的密闭容器（高压釜）里，用水溶液作反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。与其他湿化学方法相比，水热法具有如下特点：（1）水热法可直接得到结晶良好的粉体，不需作高温灼热处理，避免了在此过程中可能形成的粉体硬团聚。（2）粉体晶粒物相和形貌与水热条件有关。（3）晶粒线度适度可调，水热法制备的粉体晶粒线度与反应条件（反应温度、反应时间、前驱物形式等）有关。（4）工艺较为简单。水热法粉体制备技术有：水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热晶化、水热分解等。水热合成是以一元化合物在水热条件下反应合成二元甚至多元化合物。

本文采用CaCO3粉末和CaHPO4·2H2O的混合物为前驱物，通过水热合成制备HA粉体。

ANd0003 纳米生物微管和金属微管的制备及应用前景

生物学的研究进展揭示了自然界，尤其是生物体自组装的结构，而正是这种自组装结构赋予生物体以某种功能。脂类分子的自组装与细胞生物膜的结构，功能有密切联系；细菌微管蛋白的自组装与细胞的繁殖分裂过程密切相关；遗传物质DNA、RNA的自组装结构与生物体遗传、变异息息相关。利用这种生物分子的自组装技术可以服务于纳米生物功能材料的研究。比如利用生物分子的自组装技术设计和制备自组装纳米微管，用于研究和开发新型光电磁功能复合材料。我们利用生物分子组装技术，不仅成功制备出纳米生物微管，而且以纳米生物微管为模板，成功制备得到纳米金属微管，初步的性能研究表明该类纳米生物微管具有广阔的应用前景。

ANd0004 HAP纳米微晶在血浆中的稳定性及对血细胞形态的影响

羟基磷灰石（HAP）是人体骨中的主要无机矿物成分，呈纳米微晶状态。而现在临床应用的HAP经烧结后则呈多晶态。为了探讨羟基磷灰石纳米微晶在生物医学中的应用，我们进行了大理的研究工作，体外细胞培养实验表明HAP纳米微晶对癌细胞具有抑制作用，而对正常细胞无影响。本文的目的就是通过研究HAP纳米微晶在血液中的稳定性和对血胞的影响，探讨静脉注射抑癌的可行性，用Zetaplus电位粒度分析仪检测了HAP纳米微晶加入血浆后粒径的变化，用姬姆萨染色法观察了HAP纳米微晶对血细胞形态的影响。结果表明，血浆中HAP纳米微晶的粒径随时间变化不大，甚至变小，这与血浆中蛋白质对HAP纳米微晶的部分溶解有关；12小时后加纳米微晶组血细胞仍保持了完好的形态。说明它对血细胞的形态没有影响。提示可以于静脉注射，具有一定的安全性。

ANd0005 纳米抗菌材料制备与应用的研究

本文研究了一种新型抗菌材料。它是以纳米级的Ti系材料为主要原料制备而成的一种纳米抗菌材料。研究分析了抗菌材料性能、制备、成型，为纳米抗菌材料的制备和应用提供了理论依据和试验数据。

ANd0006 聚氨酯与纳米碳的复合及表面血液相容性研究

现代临床医学的迅速发展，尤其是植入式人工器官和介入性诊疗技术的应用，对生物医学材料，尤其是与血液直接接触的植入性材料提出了越来越高的要求。

在众多的高分子材料中，聚醚型聚氨酯因其具有相对良好的生物相容性和优异的力学性能一直被作为重要的与血液直接接触的材料用于制作血管移植物、介入导管、心室辅助循环系统及人工心脏等。但是迄今为止，还没有一种改性聚氨酯材料能够完全满足当前心血管系统临床应用的高要求。此外，目前大多数的改性方法在提高材料的血液相容性的同时，会对材料的力学性能带来一定的影响。因此，血液相容性仍然是生物材料领域亟待突破的一个关键性问题。

纳米碳的直径尺寸在几个纳米的范围，与聚氨酯微观结构中的硬段微区的尺寸很接近。本文通过将纳米碳分散到聚氨酯体系中，与聚氨酯形成一种新的纳米复合材料，对这种复合材料的表面的血液相容性和微观结构做了初步的探讨。

纳米碳的直径尺寸在几个纳米的范围，与聚氨酯微观结构中的硬段微区的尺寸很接近。本文通过将纳米碳分散到聚氨酯体系中，与聚氨酯形成一种新的纳米复合材料，对这种复合材料的表面的血液相容性和微观结构做了初步的探讨。

ANd0007 纳米载银抗菌材料与促进健康

利用纳米粒子奇特的形态和理化性能，将Ag设计到粒子表面的微孔中并稳定，制成的纳米载银抗菌材料颗粒尺寸小、抗菌谱广、高效、持久、耐高温，其应用领域极为广阔。对预防有害细菌的感染，促进健康将十分有益。

ANd0008 氢化泼尼松/羟基丁酸酯---羟基戊酸酯共聚物毫微球制备与性质

近年来毫微粒（nANoparticles）：包括球或囊，做为抗癌药、抗生素药等药物的载体，在医药界引起广泛的兴趣与重视。毫微粒的静脉给药表现出明显的肝、脾、骨髓等器官与组织的分布靶向性即天然靶向性。经过表面修饰的毫微粒也具有方位靶向性与延长在血液系统中循环时间，作为靶向制剂得到广泛应用。毫微粒作为口服制剂，特别是多肽、蛋白类药物口服制剂，不仅使生化药物免受消化道内各种酶破坏起着重要作用，而且它能通过回肠上皮细胞的细胞旁路（paracellular pathway）与"派伊尔结"（Peyer's pathes）中M细胞与邻近肠细胞，而穿透回肠粘膜进入淋巴循环，躲避肝首过效应（First pass effect），大大提高了药物的生物利用度。

目前，毫微粒的载体，主要为天然与人工合成的可降解材料组成。常用的有：白蛋白、明胶、多糖类天然高分子化合物；人工合成的聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯及其共聚物。由于人工合成材料中痕量的引发剂等杂质在生物相容性方面产生一定影响,最近几年由微生物合成的可降解聚酯类材料

如聚羟基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate,PHB）及其共聚物聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯（polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate,PHBV）引起药学界广泛兴趣。

ANd0009 智能化释药载体纳米凝胶的制备及其释药特性

目的：合成丙烯酸-β-羟基丙酯/乙烯基吡咯烷酮（β-HPAT/NVP）共聚物并将其制备成载有盐酸阿霉素的纳米凝胶，研究该纳米凝胶的智能化温敏可逆相变及其智能化温敏可逆释药规律。

ANd0010 纳米级的轴长18?蒙脱石的药理作用的矿物学解释

纳米技术、电子信息、生物工程是21世纪三大科技支柱，而纳米技术目前已经渗透到各个领域，如医药、半导体、陶瓷、电子、化工、环保等等。

矿物学作为地质学的一门基础学科，在找矿、矿产评价、矿产的综合利用等曾起着重要的作用。然而，它又是一种天然的无机材料，在纳米技术兴起的今天，矿物学与纳米技术结下了不解之缘。纳米级的羟基磷灰石可以杀死癌细胞（自然界有此种矿物）；纳米级的蒙脱石加到塑料中去可以提高塑料的硬度（自然界有此种矿物）；此外纳米TiO2（天然矿物为金红石）光催化作用的意义在环保工业，纳米级的SnO2（锡石）、ZrO2（斜锆石）、ZnO（红锌矿）、FE2O4（磁铁矿）、石英（SiO2）、重晶石（BaSO4）、重碳酸钙（CaCO3）、高岭石、云母、碳酸锰（MnCO3）以及稀土矿物等均有其本身的独特作用。

ANd0011 可防治植物真菌病害的绿色纳米材料

许多植物真菌病害如麦类白粉病、水稻稻瘟病、立木腐朽病、黄瓜白粉病等已成为影响我国家业和林业生产的主要病害，它们的流行给国民经济发展带来了极大的损失。我们提出了利用无毒的SiO2纳米粒子对植物真菌病害进行防治。实验结果证明，不同尺寸的纳米粒子对植物真菌病害的抑制效果有很大的差别。这是由于不同粒径的纳米粒子可在植物叶片表面形成不同的拓扑结构。特定的拓扑结构可以影响真菌对植物叶片表面的识别过程，从而阻碍真菌在植物叶片表面的粘附和对植物侵染。通过对纳米粒子表面的改性，可以进一步控制纳米粒子在植物叶片表面所形成的拓扑结构提高其对植物真菌的抑制效果。

ANd0012 纳米铜颗粒-酶-复合功能敏感膜生物传感器

用水合联肼作还原剂研制成亲水纳米铜颗粒，用琥珀酸二异辛酯磺酸钠／丙三醇／正庚烷反胶束体系合成出憎水纳米铜颗粒，并通过透射电镜和紫外光谱考察了制得的纳米颗粒样品。用憎水纳米铜颗粒及亲水纳米铜颗粒与聚乙烯醇缩丁醛构成复合固酶膜基质，用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶，构建葡萄糖生物传感器。实验结果表明，纳米铜颗粒可大幅度提高固定化酶的催化活性，响应电流从相应浓度的几十纳安增强到几千纳安。从理论和实验上证明了纳米颗粒对固定酶的作用，讨论了纳米颗粒对酶催化性能的改善作用，为纳米颗粒在生物传感器领域中的应用提供了可供参考的实验和理论依据。

ANd0013 纳米复合抗菌丙纶性能研究

将聚丙烯，纳米陶瓷粒子，沸石混合造粒制得抗菌母粒，聚丙烯切片与抗菌母粒共混熔融纺丝，得到纳米复合抗菌丙纶。测试了纤维的抗菌性能、热性能、力学性能，并对纳米粒子及纤维进行了扫描电镜分析。纤维结晶度下降，而熔点提高。纤维抑菌率在纤维中有少量凝聚，纤维断裂强度略有降低，但能够满足加工及服用要求。

ANd0014 金属与非金属纳米颗粒对葡萄糖生物传感器响应的增强作用机理探讨

本文研制的纳米增强葡萄糖传感器是采用金属纳米Au、Ag、Pt以及非金属SiO2颗粒与聚乙烯醇缩丁醛（PVB）构成复合固酶膜基质，用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶（GOD），组成葡萄糖生物传感器。实验表明，纳米颗粒可以大幅度提高固定化酶的催化活性，增加电极的电流响应。本文探讨了不同种类纳米颗粒在固定化酶中所起的作用，为纳米颗粒应用的新领域提供依据。

ANd0015 纳米材料在生物医学中的应用

ANd0016 纳米高分子材料在医用载体方面的应用

医用纳米高分子作为药物、基因传递和控释的载体，是一种新型的控释体系。它与微米粒子载体的主要区别是超微小体积，它能穿过组织间隙并被细胞吸收，要通过人体最小的毛细血管，还可通过血脑屏障，因而作为新的控释体系而被广泛研究，具有广阔的发展前景。重点论述了纳米高分子控释系统在药物和基因载体方面的最新研究进展，并对其发展前景提出展望。

ANd0017 生物有机纳米材料----细菌纤维素

与传统纤维素相比，醋菌纤维有许多优良性能，如高纯度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高杨氏模量、高强度和纤维的纳米细度。由于这些特性，使它在食品、医药、化工、无纺织物等轻工领域成为一种很有潜力的新型生物材料。工业化生产方法有平面静态培养、连续静培养机械装置、普通发酵罐生产法。

ANd0018 纳米药物和纳米载体系统

阐明了纳米技术在药剂学领域中的现状，综述了国内外纳米药物和纳米载体的发展，介绍了纳米药物与纳米载体的尺寸范围、主要类型及其应用、制备技术、载药方法、表面修饰的意义及其在促进药物溶解、改善吸收、提高靶向性等方面的作用和机制，指出了纳米载体在生物大分子药物传输中的潜在应用前景。

ANd0019 纳米ＴｉＯ／ＳｉＯ2复合食品抗菌材料

以水玻璃和Ｔｉ（ＳＯ4）2为原料,制备出了多孔纳米ＴｉＯ／ＳｉＯ2复合粒子,在后处理过程中,利用无机包覆剂溶解度随温度的变化,在复合粒子表面包覆了一层无机结晶膜,经热处理除去包覆剂后,得到了以

单分散纳米复合粒子组成的复合微粉。对复合微粉进行比表面和孔容测试,并运用XRD和TEM进行了表征。运用纳米ＴｉＯ2和复合粉末对4种保健食品进行对照灭菌实验,两个月以后,测得含复合微粒的样品中的菌落总数为50~120个/ｇ,是相应空白样和纳米ＴｉＯ2粉样品菌落数的0.52%~0.97%和33.3%~83.3%。

ANd0020 短棒状纳米羟基磷灰石的湿法合成及表征

通过简单湿法合成制备了短棒状钠米羟基磷灰石颗粒。粉体在不同的温度下进行了热处理，并用红外光谱、透射电镜及X射线衍射等对其组织、结构及热稳定性进行了表征。研究表明，将适当比例的（NH4）2HPO4和Ca（NO3）2晶体混合、振荡、陈化后提纯、烘干，可制备出长约30-40nm，直径约10-20nm的短棒状纳米羟基磷灰石颗粒，颗粒结构与通常的针状结构相比更接近于人体骨磷灰石；该颗粒具有较好的热稳定性，600℃以下热处理后，颗粒结构、尺寸和形貌基本不变，分散性较好；900℃热处理后，颗粒明显长大并严重团聚。

ANd0021 纳米羟基磷灰石合成及表面改性的途径和方法

综述论述了羟基磷灰石的晶体结构及表面结构特点，纳米羟基磷灰石的主要合成方法，民时通过对目前纳米羟基磷灰石颗粒表面改性研究现状的分析，提出了进行纳米HAP颗粒表面改性的几种主要方法。

ANd0022 浅谈纳米粒子在生物学和医学中的应用

介绍了纳米粒子的基本特征及其在生物学和医学中的应用。

ANd0023 聚合物纳米粒子用于给药载体

聚合物纳米粒子用于给药载体具有广阔的前景。本文按聚合物纳米粒子的主要制备方法（单体聚合法、聚合物后分散法和两亲性聚合物自组装法等）综述了它近十年来在药物靶向输送上的应用研究进展。

ANd0024 纳米材料与保健功能纺织品

纳米材料用于保健功能纺织品目前正在研究开发之中。本文就纳米材料在抗紫外线、抗菌防臭、反射和抗红外线，抗静电及电磁波屏蔽等具有保健功能的纺织品上的应用进行了讨论。

ANd0025 药用载体-硫化亚锑纳米胶粒的制备及表征

采用两种不同的硫源，制备了两种不同粒径分布的药用载体-硫化亚锑纳米胶粒。透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）表征显示，两者的平均粒径分别为10nm和40nm，且均为球形颗粒。同时讨论了硫源和分散剂对纳米胶粒粒径的影响。

ANd0026-01 水热均相沉淀法制备纳米针状羟基磷灰石*＊

羟基磷灰石(Ca10(PO)4(OH)2(HAp)的组成与天然磷灰石矿物相近，是脊椎动物骨和牙齿的主要成分。它和生物大分子如蛋白质和酶具有良好的生物亲和性。作为一种受到广泛重视的重要的生物陶瓷，羟基磷灰石可以作为矫形和种植材料。但在临床应用上，由于脆性大而使羟基磷灰石的应用受到很大限制。一个比较好的办法就是将针状或纤维状无机陶瓷分散在有机聚合物材料中，这样既可以解决无机材料的脆性，又可以解决聚合物材料强度不够的问题。在这种情况下，制备针状的羟基磷灰石就显得很必要，因为它象纤维一样起到增强作用。已有报道羟基磷灰石可以和高分子材料复合，得到了强度高和韧性好的生物材料。

针状羟基磷灰石有不同的制备方法。水热均相沉淀法是相对简便的方法，条件容易控制，反应时间短，结晶好，所得无机颗粒粒度均一。是一个比较理想的制备羟基磷灰石的方法。本文就采用水热均相沉淀法由Ca(NO3)2与（NH4）2HPO4反应制备针状羟基磷灰石。

ANd0027-01 自组装羟基磷灰石中空微球的纳米结构＊

用水热法对乌贼骨进行改性得到纳米羟基磷灰石自组装成的具有纳米结构的微球，实验表明这些微球的纳米结构单元有多种：羟基磷灰石纳米片、纳米块、更小的纳米球以及更小的颗粒，在乌贼骨不同部位，这些球的大小不一，存在形态也不完全一样，表现出纳米羟基磷灰石在组装过程中的多样性及复杂性。对结构这样丰富的自组装体系进行研究，无论对于开发新的移植生物材料和研究纳米结构自组装体系都有十分重要的价值和意义。

ANd0028-02 AOT反相微乳液制备纳米羟基磷灰石的研究＊

采用AOT作为表面活性剂，正辛醇作为助表面活性剂，异辛烷为油相，将水溶液和饱和溶液分别作为水相分别制成反相微乳液，并使之反应，制备出了平均颗粒尺寸107纳米，呈单分散的球形纳米羟基磷灰石颗粒。

采用该体系制备的纳米羟基磷灰石颗粒在微乳液混合的最初5分钟内就完成了颗粒的成核和生长，并随后在微乳液体系中缓慢生长。由于微乳液中水池形状的影响。影响最后呈球形，均匀分散于微乳液体系中。

ANd0029-02 无机纳米粒子的抗肝癌机理研究＊

迄今为止，人们对纳米粒子的抑癌机理尚无一致认识。本文结合作者近期的研究进展，以肝癌为模型，研究羟基磷灰石（HAP）纳米粒子对肝癌细胞的选择性抑制作用和机理。采用倒置相差显微技术和Gimsa染色考察HAP纳米粒子作用前后细胞数量和形态的变化规律；采用荧光微区元素分析研究纳米HAP进入肝癌细胞的位置和途径；通过流式细胞仪检测纳米粒子对细胞周期及DNA的影响等等。在此基础上给出了一些有创新意义的结果。

ANd0030-02 纳米TiO2抗菌剂及其抗菌塑料的性能＊

研究了纳米TiO2以及纳米TiO2/PP、TiO2/PE、TiO2/PS复合材料的抗菌性能及其抗菌机理。结果表明：在光照条件下，纳米TiO2对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和黑色枯草芽杆菌等常见的各种菌种表现出优良的抗菌或抑菌作用，其抑菌率分别可达96.7％、99.9％和86.6。

ANd0031-02 生物活性无定形骨组织支架的生物矿化研究＊

本研究通过溶胶－凝胶方法，制备了两种具有特殊纳米结构的新型无定形生物活性骨组织工程材料。该材料具有纳米尺寸的颗粒及微孔以及较大的比表面积，是一种新型的骨缺损修复及骨组织工程支架材料。本工作还模拟人体生理环境，利用仿生学原理和体外实验（In Vitro）方法，对材料的显微结构以及对模拟环境的响应特性、降解性能、表面反应产物及其矿化过程和机理进行了表征、分析和研究。

ANd0032-02 采用纳米级HAP粉末制备HAP生物陶瓷＊

羟基磷灰石{Ca10(PO4)6(OH)2}（简称HAP）的组成接近于生物体骨质的无机成份，具有非常好的生物相容性，是理想的硬组织替代材料。但是，该材料也存在着很大的缺点，如脆性大，韧性不足，力学性能差等，使它不能够用于负重部位长干骨的缺损修复。自然烧法是以溶胶－凝胶法为基础，利用硝酸盐与羧酸反应，在低温下即可实现原位氧化，自发燃烧快速合成产物的初级粉末，特别适于纳米材料的合成。采用此法合成的HAP粉末，一次平均粒径为85nm，二次平均粒径为494.6±10.1nm。本文采用该粉末制备HAP生物陶瓷，有望克服上述缺点。

本文的研究内容包括以下两部分：一是致密HAP生物陶瓷人工骨的制备，二是多孔HAP生物陶瓷人工骨的制备。

ANd0033-02 羟基磷灰石粒子对细胞系Bel-7402细胞周期的影响＊

羟基磷灰石（HAP）是人体动物骨骼、牙齿的主要无机成分，呈纳米微晶状态。人工合成的HAP纳米粒子在医学上的应用越来越广泛，可用于药物载体及抗肿瘤等方面的研究。实验研究表明，HAP纳米粒子对肝癌、胃癌、骨肉瘤等多种癌细胞的生长具有不同程度的抑制作用，为了深入探讨其抗癌作用，我们选用流式细胞技术测定细胞周期的变化。流式细胞仪是70年代后发展起来的综合多学科的高精度产品，能对单个细胞进行定量分析，具有快速、准确、大量和多点数同时获取的特点，为研究细胞增殖动力学提供了强有力的手段，已广泛应用于肿瘤学的研究。我们通过湿法制备出HAP纳米粒子溶胶，应用透射电镜、电位粒度仪检测纳米粒子的大小、平均粒径和粒度分布。在体外细胞系Bel-7402人肝癌细胞相互作用，分别于72h、96h、120h收集肝癌细胞，经碘化丙啶（PI）染色后，上机检测DNA含量和细胞周期时相的分布，通过细胞周期分析软件进行分析。结果显：制备的HAP纳米粒子呈均匀、稳定、分散的针状颗粒，TEM观察其平均尺寸为15×60nm；粒度仪检测体系的平均粒径为67.6nm。流工细胞仪测定、分析，HAP纳米粒子可使Bel-7402细胞系于72h G2/M期细胞数目增多，随着作用时间的处长，至96h、120h时，G1期细胞数量明

显上升。实验结果表明稳定的HAP纳米粒子在体外使肝癌细胞增殖阻断于G1期，减缓进入S期，使DNA的合成受阻，最终影响癌细胞的增殖。

ANd0034-02 与血液接触的植入器械表面改性用纳米Ti-N-O薄膜的抗变形行为研究＊

本研究对合成Ti-N-O薄膜抗变形能力以及与基体间结合力这两个关键问题进行了研究。对沉积Ti-N-O薄膜后的不锈钢试样进行拉伸变形实验，扫描电子显微镜（SEM）原位观察表明在较大塑性变形量下Ti-N-O 薄膜没有剥落和裂纹出现，表现出优异的抗变形能力。采用WS-97自动薄膜划痕仪测得薄膜与基体间有较强的结合力。对合成Ti-N-O薄膜的TEM观测表明合成薄膜为纳米薄膜材料；AFM表面观察表明薄膜表面致密而平整；AES成分分析显示Ti、N、O沿深度分布逐步均匀过渡。研究认为该合成薄膜的纳米级晶粒尺寸、致密的表面质量以及成分沿深度的分布是其具有优异的抗塑性变形性能以及高的结合强度的原因，并预示了PIII＆D技术在血管支架等生物植入器械表面改性方面存在着巨大的潜力。