纳米生物技术在医学中的应用
纳米技术在医学诊断与治疗中的应用研究报告

纳米技术在医学诊断与治疗中的应用研究报告随着现代科技的不断发展,纳米技术已经成为了研究热点之一。
在医学领域,纳米技术的应用也越来越广泛。
本文将从纳米技术在医学诊断和治疗方面的应用展开论述。
一、纳米技术在医学诊断中的应用1. 纳米探针纳米探针是一种具有纳米级别尺寸的探测器,能够在人体内非常精确地定位生物标志物,并用于疾病的诊断。
纳米探针的精度比传统的检测方法更高,对于早期疾病的诊断尤为有利。
例如,奥斯汀的一项研究表明,利用纳米探针检测乳腺癌的准确率达到了90%以上。
2. 纳米成像技术纳米成像技术是用于可视化医学检查的一种技术,可以帮助医生更好地观察病变组织。
纳米技术提供了一种定制化的方法,能够将纳米颗粒与药物和特定的生物标志物结合到一起,产生高分辨率成像效果。
使用这种技术,医生可以更加准确地诊断疾病,提高治疗效果。
二、纳米技术在医学治疗中的应用1. 靶向治疗纳米技术可以将药物直接送达到病变组织,因为纳米颗粒具有优异的组织渗透性和细胞透过性。
因此,医生可以使用特定的纳米颗粒来搭载药物,并将其直接送到目标组织,以达到治疗目的。
例如,一些针对癌症的治疗方案使用纳米技术搭载药物,可以更好地靶向癌细胞,减少对正常细胞的损害。
2. 纳米机器人纳米机器人是一种可以在人体内执行特定任务的微型机器人,例如清除病原体、检测血压水平、或是修复破损的组织。
这些机器人可以被控制,使其针对特定的疾病进行治疗。
在未来,纳米机器人有望成为一种革命性的治疗方案。
三、纳米技术在医学领域的前景纳米技术的应用在医学领域的前景非常广阔。
随着纳米技术不断发展,医学领域的疾病诊断和治疗方法也将得到极大的改善。
例如,随着纳米机器人的发展,我们有望看到一些目前尚未被解决的疾病,在不久的将来得到更为准确和有效的治疗方案。
综上所述,纳米技术在医学诊断和治疗方面的应用,将会为医学领域的发展带来前所未有的机遇和挑战。
我们期待在未来的发展过程中,纳米技术的研究将走向更加成熟和完善。
纳米技术在医学上的用处

纳米技术在医学上的用处纳米技术是一门涉及纳米尺度物质的研究与应用的领域,近年来在医学领域的应用越来越受到关注。
纳米技术的独特特性使其在医学上具有广泛的用途,包括药物传递、诊断、治疗、组织工程以及生物成像等方面。
本文将介绍纳米技术在医学上的几个重要用途。
一、纳米药物传递系统纳米技术在药物传递方面的应用是其中最为重要的领域之一。
传统的药物传递系统往往受到药物的稳定性、生物可降解性和毒性等问题的限制,而纳米技术可以通过纳米粒子的载体作用,改善这些问题。
纳米粒子可以通过调整其大小、形状和表面性质来实现药物的高效传递。
此外,纳米粒子还可以通过改变其表面的功能化修饰,实现靶向输送药物到特定的细胞或组织,并减少对健康组织的损伤。
纳米技术的药物传递系统可以提高药物的生物利用度和治疗效果,减少药物的副作用,为临床治疗提供更有效的手段。
二、纳米诊断技术纳米技术在诊断方面的应用也具有巨大潜力。
纳米颗粒可以被设计成具有特定的光学、磁学或荧光性质,用于生物成像和诊断。
例如,纳米颗粒可以用作造影剂,通过改变其表面的性质,实现对某些疾病或组织的特异性诊断。
此外,纳米颗粒还可以与生物分子或细胞相互作用,用于检测和监测生物分子的变化。
纳米技术的诊断技术可以提高疾病的早期诊断率和准确性,为临床治疗提供更好的指导。
三、纳米治疗技术纳米技术还可以应用于治疗方面。
纳米粒子可以被设计成具有特定的药物释放性质,用于治疗癌症、感染和其他疾病。
例如,纳米粒子可以通过被动或主动靶向的方式,将药物定向输送到肿瘤组织或感染灶,并释放药物以达到治疗的效果。
此外,纳米技术还可以通过热疗、光疗和基因治疗等方式,实现对疾病的精确治疗。
纳米技术的治疗技术可以提高治疗效果,减少治疗的副作用,并为个体化医疗提供可能。
四、纳米组织工程技术纳米技术在组织工程方面的应用也越来越受到关注。
纳米材料可以被设计成具有类似生物组织的结构和功能,用于修复和再生受损的组织。
例如,纳米纤维可以用于制备生物支架,用于修复骨骼、软组织和血管等组织。
纳米技术在医学方面的应用

纳米技术在医学方面的应用纳米技术作为一种新兴科技,被广泛应用于各个领域之中,医学领域也不例外。
在近年来,人们将其应用于医学研究中。
而在纳米技术的应用中,纳米材料和纳米器件的应用更是广泛。
纳米技术在医学方面的应用涉及到生物传感、治疗和诊断等多个方面。
一、生物传感生物传感是纳米技术在医学方面应用的一个重要领域。
它可以通过纳米材料的特殊性质对生物分子进行检测,从而对某些疾病的早期诊断有所帮助。
在纳米材料中,纳米颗粒的表面积相对于其体积很大,因此纳米颗粒具有较高的灵敏度,可以检测出极小的生物分子。
纳米技术利用纳米颗粒的表面积大、表面活性中心多等特点使其成为一种优良的生物传感器。
通过纳米材料与生物分子的结合,我们可以实现一些基于磁性、光学或电学的传感和成像。
例如,磁性纳米颗粒通过磁共振成像(MRI)可以有效监测肿瘤细胞的生长情况,或者是可以在体内定向运输药物到某些特定部位进行释放治疗。
二、治疗纳米技术在治疗上的应用,主要是通过在纳米材料上载药、修饰生物材料等方式,将药物或细胞精确地定位于病变部位。
这种技术被称为精准医疗,目前已经在癌症治疗中得到了广泛的应用。
纳米技术在癌症治疗方面有着广泛的应用。
例如,肿瘤细胞通常分泌许多生长因子,这些生长因子可以通过纳米颗粒被快速地吸附掉,从而可以阻止其生长。
纳米颗粒还可以通过靶向分子与肿瘤细胞表面的受体结合,增加治疗药物的有效性,减少有毒副作用。
此外,纳米技术也可以对药物进行封装,并通过纳米载体使其释放速率变慢,达到持续治疗的效果。
三、诊断纳米技术在医学诊断方面的应用较多,如纳米颗粒的表面改性,可以用于肿瘤细胞的检测。
在传统的行星医学中,检测特异性癌症分子的诊断手段很有限,很难实现早期筛查。
而纳米材料可以通过其极高的灵敏度和特定的表面修饰,将这些特异分子与其他生物分子分开,从而大大提高了癌症的早期诊断的准确性。
此外,纳米材料在生物荧光成像和磁共振成像等技术中也有广泛的应用。
生物纳米技术在医学诊断中的应用

生物纳米技术在医学诊断中的应用随着科技的不断进步和发展,生物纳米技术逐渐成为了当今医学领域中不可或缺的一部分。
生物纳米技术将纳米尺度物质的特性与生物技术相结合,可以用于更准确地检测和诊断疾病。
生物纳米技术的应用在医学领域中主要包括了生物传感器技术、生物成像技术以及药物纳米载体技术。
以下将从这三个方面分别探讨生物纳米技术在医学诊断中的应用。
一、生物传感器技术生物传感器是一种通过检测生物相关分子来诊断疾病的技术。
通过将针尖大小的纳米材料与生物分子结合起来,就可以制造出高灵敏度、高选择性的生物传感器。
其中,最常见的一种生物传感器是蛋白质传感器。
蛋白质在人体内发挥着多种不同的功能,因此它们也是生物医学研究中的热门领域。
利用生物纳米技术制造的蛋白质传感器可以检测出非常细微的蛋白质变化,并且可以被用来诊断许多疾病。
例如,利用生物纳米技术制造的蛋白质传感器可以用来检测癌症标志物,从而实现早期癌症的检测和治疗。
二、生物成像技术生物成像技术是现代医学中经常用来研究生命活动和疾病的一种手段。
利用纳米材料来制造生物成像剂,可以提高成像的灵敏度和分辨率,并且可以实现更加安全的成像方法。
生物纳米技术在生物成像技术领域中的最大价值在于它可以用来制造荧光成像材料,例如量子点。
量子点是一种纳米尺寸的半导体材料,具有很强的荧光性能和多波长发射特性。
这使得量子点可以用来进行多模态成像,例如荧光成像和磁共振成像。
同时,在使用纳米材料进行生物成像的过程中,生物可能会对纳米材料产生抗原性,导致过敏反应的发生。
为了解决这个问题,生物纳米技术可以制造出低毒性低免疫性的纳米材料,可以有效降低生物对纳米材料的免疫反应。
三、药物纳米载体技术药物纳米载体技术是利用纳米尺度的材料来嵌载药物,从而实现更好的药效。
生物纳米技术可以在制造这一类型的载体材料中发挥重要作用。
药物纳米载体技术可以有效地提高药物的稳定性和生物利用度,从而使得药物可以更加准确地靶向病变部位。
纳米生物技术的应用

纳米生物技术的应用纳米生物技术是一种融合了生物学、物理学、化学和工程学的交叉学科技术,它利用纳米粒子的物理、化学和生物学特性,为生物医学、检测、诊断、治疗和基础研究提供了新的思路和工具。
本文将就纳米生物技术的应用做出相关介绍。
一、纳米生物技术在生物医学中的应用生物医学是纳米生物技术的主要应用领域之一。
纳米生物技术可以制备出具有多种功能的纳米粒子,如药物纳米粒子、生物传感纳米粒子、纳米显微镜等,来解决生物医学中面临的各种难题。
1.药物纳米粒子药物纳米粒子是将药物包裹在纳米粒子内制备而成的新型制剂,它具有良好的生物相容性和药物载荷能力。
药物纳米粒子能够减少药物的副作用,提高药物的生物利用度,并且在药物的输送和释放方面具有优势。
例如,纳米化的金刚烷胺可以提高药物的溶解度和渗透性,在抗艾滋病毒疗法中具有良好的应用前景;纳米生物传感器可以利用金纳米粒子等材料的局部表面等离子共振现象,快速检测血清中的蛋白质、细胞等生物分子。
2.纳米生物显微镜纳米生物显微镜是利用纳米粒子的表面等离子共振效应或表面增强拉曼散射效应,或利用扫描隧道显微镜等技术,来观察生物样品的一种强大工具。
纳米生物显微镜可以同时对样品进行在活体、原位、实时的观察,并且可以获得生物样品的多维信息。
例如,空穴电子探测纳米显微镜(HERTEM)可以获得生物分子的三维结构和动态变化;等离子体增强共振拉曼显微镜(SERS)可以检测纳米尺度的生物分子,提高激光显微镜的分辨率和灵敏度。
二、纳米生物技术在检测与诊断中的应用纳米生物技术是一种敏感、快速、实时监测和分析生物分子的新型技术手段。
它可以利用纳米材料的特性,对微量生物分子进行检测和识别。
1.纳米刻蚀技术纳米刻蚀技术是一种用于制备纳米结构的技术,它可以制作出具有纳米尺度空间的电子器件和生物传感器。
利用纳米刻蚀技术制备的生物传感器可以达到极高的灵敏度和选择性,能够实时检测生物分子的浓度和质量,这对于快速诊断和监测疾病具有重要的意义。
纳米技术在医学领域中的应用

纳米技术在医学领域中的应用随着科技的不断发展,人类对于健康的关注也越来越高。
纳米技术作为一个新兴的领域,被广泛地应用于医学中,为医学界带来了许多惊人的变革。
本文将讨论纳米技术在医学领域中的应用及其意义。
一、纳米技术在药物传输中的应用通过纳米技术,药物可以以更加精准的方式被送至身体各处,从而提高药物的治疗效果。
同时,因为纳米颗粒在体内的生物活性不强,所以它们不容易被身体内理化反应代谢掉,从而加快药物的吸收速度。
二、纳米技术在癌症治疗中的应用纳米技术通过纳米颗粒将药物输送至切口附近,从而将药物直接送至癌细胞处,达到更好的治疗效果。
此外,纳米技术也被用于开发肝癌、乳腺癌等癌症药物,有望通过纳米技术来有效治疗癌症。
三、纳米技术在诊断中的应用纳米技术被广泛应用于医学诊断中,特别是针对免疫病毒、病原菌、癌症等疾病的检测。
纳米技术的发展让我们能够观察和分析疾病的细节,帮助我们更好地了解它们的起源和演化。
四、纳米技术在生物医学中的应用纳米技术可以应用于立体构造的组织工程、生物传感器、基因疗法等生物医学领域。
而与此同时,纳米技术也可以帮助我们设计康复设备等生物医学设备。
五、未来的发展趋势与挑战纳米技术在医学领域中具有广阔的应用前景。
但同时也面临许多挑战,如动态监测、智能控制等方面。
在未来,纳米技术的研究和发展将帮助我们更好的处理医学中的复杂问题,并帮助我们找到更好的、更有效的治疗方法,为我们的健康保障打开了新的方向。
综上所述,纳米技术的应用在医学领域中是多方面的,这也是它作为一个新兴技术领域核心价值之一。
因此,我们应支持和鼓励这一领域的研究,同时也应铭记商品流通环节的安全,以保障我们的健康和生活质量的改善。
纳米科技技术在医学领域的应用前景

纳米科技技术在医学领域的应用前景概述:纳米科技技术在医学领域的应用前景广阔。
纳米技术的研究和发展在医疗领域已经取得了一系列重要的突破。
纳米颗粒的材料和结构可以被精确设计和制造,用于帮助治疗癌症、心血管疾病、感染性疾病等多种疾病。
本文将主要介绍纳米技术在医学领域的典型应用。
1. 癌症治疗中的纳米技术纳米技术在癌症治疗中发挥着重要作用。
通过纳米粒子,可以有效地将药物输送到癌细胞内部,减少对健康细胞的伤害。
纳米技术可以增强药物的稳定性和抗肿瘤活性,并改善药物的生物分布和药物的释放速率。
此外,纳米技术还可以用于局部热疗,通过纳米颗粒吸收光能量,产生热量来杀灭肿瘤细胞。
这些创新的纳米药物输送系统为个性化医学提供了新的可能性。
2. 心血管疾病治疗中的纳米技术心血管疾病是全球范围内最常见的致病因素之一。
纳米技术在心血管疾病的治疗中显示出巨大潜力。
用纳米技术制造的药物具有优良的靶向性和生物相容性,可以通过靶向治疗减少心血管疾病的发病率和死亡率。
此外,利用纳米技术可以提高心脏组织工程材料的生物相容性和生物力学性能,为心脏再生提供了新的途径。
3. 感染性疾病治疗中的纳米技术感染性疾病是世界范围内的重要威胁之一。
纳米技术在感染性疾病治疗中具有广泛的应用前景。
纳米技术不仅可以提供高效的抗生素输送系统,减少抗生素的剂量和副作用,还可以通过纳米材料的抗菌特性,直接抑制病原体的生长和扩散。
此外,纳米技术还可以用于制造感染检测和诊断装置,提高感染性疾病的早期诊断和治疗效果。
4. 纳米技术在医学影像中的应用纳米技术在医学影像中也发挥着重要作用。
通过利用纳米粒子的磁性、荧光和超声等性质,可以制造出高分辨率和高敏感度的医学影像剂,帮助医生精确诊断疾病。
纳米技术还可以提高分子成像技术的灵敏度和特异性,使医学影像更加准确和详细,有助于早期发现和治疗疾病。
结论:纳米科技技术在医学领域的应用前景十分广阔。
纳米技术不仅可以提高药物的治疗效果,并减少副作用,还可以制造高效的医学影像剂,帮助医生进行更精确的诊断。
纳米技术在医学领域的应用

纳米技术在医学领域的应用主要包括以下几个方面:
1.肿瘤治疗:纳米技术可以用于肿瘤靶向治疗,通过制备纳米药物载体,
将药物精确地输送到肿瘤细胞内部,提高药物的疗效,减少对正常细胞的伤害。
此外,纳米技术还可以制备磁性纳米颗粒,用于磁控靶向肿瘤治疗,通过外加磁场控制纳米颗粒在体内的运动和聚集,实现对肿瘤的精确灭活。
2.诊断影像:纳米技术可以制备具有特殊荧光或磁性的纳米粒子,用于
提高医学影像的对比度和敏感度。
例如,通过将纳米粒子与荧光染料结合,可以制备出具有高亮度、高稳定性的荧光探针,用于生物分子的检测和细胞成像。
同时,通过将纳米粒子与MRI对比剂结合,可以提高MRI的分辨率和对比度,从而更准确地诊断疾病。
3.药物传输和控释:纳米技术可以制备具有可控释放性质的纳米载体,
用于传输和控释药物。
通过调控纳米粒子的形状、大小和表面性质,可以实现药物的定向输送和递送。
此外,纳米载体还可以利用磁性、光热效应等特性,实现对药物的精确控释,提高药物的疗效。
4.组织工程和再生医学:纳米技术可以用于制备具有特殊结构和性质的
纳米材料,用于支持和促进组织工程和再生医学的发展。
例如,纳米纤维材料可以用于制作支架,用于修复和重建损伤的组织,同时提供细胞黏附和生长的支持。
此外,纳米颗粒还可以用于修复神经组织和心脏组织,促进组织的再生和修复。
总之,纳米技术在医学领域的应用具有广阔的前景,可以提高医疗诊断和治疗
的精确性和效果,为临床医学带来新的突破和进展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
纳米生物技术在医学中的应用作者:天天论文网日期:2015-12-30 10:09:07 点击:1摘要:近年来纳米材料和纳米生物技术在临床治疗及临床诊断方面的应用越来越广泛,纳米药物、纳米医用材料、纳米芯片技术、体外诊断试剂逐渐开发并取得了重要进展。
主要从纳米医疗和纳米诊断这两方面对纳米材料和纳米生物技术的现状及其发展前景进行了阐述。
关键词:纳米生物技术;纳米医疗;纳米药物;纳米诊断纳米技术是20 世纪80 年代发展起来的一门覆盖面极广、多学科交叉的高新技术。
当物质到达纳米尺寸后,其性能就会发生突变,出现特殊性能,如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。
近些年,与生物相关的纳米生物技术发展极为迅速,成为国际生物技术领域的前沿和热点,在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景,特别是纳米药物载体,纳米医用材料、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等[1],将导致诊断和治疗手段的新发展[2]。
本文对纳米医疗技术及纳米诊断技术两方面的最新进展进行了总结,对纳米生物技术未来的发展前景做出了展望。
1 纳米医疗纳米技术的研究重点之一就是开发安全有效的药物/ 基因传递载体,研究合理的输送和靶向给药[2]。
目前国际上纳米生物技术在临床上的研究范围涉及纳米药物包括纳米给药系统[3]、纳米生物材料[4]、纳米生物相容性器官等领域。
1.1 纳米药物纳米药物通常是指以合成/ 天然材料为载体,将药物通过各种物理或者化学方法引入的体系,也可以是直接将原料药物加工制成的纳米药物晶体。
前者又称为纳米给药体系,是本文关注的重点。
根据结构和组成不同,纳米药物可以分为纳米粒、纳米球、纳米囊、纳米脂质体和聚合物胶束等。
不同于大部分常规药物,纳米药物的生物活性与载体的化学结构和物理性能密切相关。
一方面,可以通过研发各种化学和工艺方法提高载体的性能以提高纳米药物的疗效;另一方面,利用这一特性,结合纳米尺寸固有表面效应和小尺寸效应,赋予纳米药物许多常规药物不具备的优点。
(1)增加药物的稳定性,提高生物利用度。
纳米药物可以解决口服易水解药物的给药途径,使原本只能注射的药物可以直接口服而不破坏疗效,提高了药物的生物利用率[5]。
蛋白质、多肽及疫苗这类大分子药物,口服后易被胃酸破坏,且在肠道中很容易发生蛋白水解,故难以透过肠壁被机体吸收,现在多采用注射给药,但这常常使病人产生不适,且费用高昂。
张磊等[6]采用逆向蒸发- 超声法制备了胰岛素纳米脂质体,将胰岛素以脂质体作载体给药促进胰岛素小肠吸收,对胰岛素活性有一定的保护作用。
(2)可以实现靶向和定位释药,减少药物的毒副作用。
纳米药物在癌症的治疗中具有巨大的应用前景。
正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整,纳米药物不易透过血管壁,而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差,淋巴回流缺失,造成纳米药物滞留在肿瘤内。
这种现象被称作实体瘤组织的高通透性和滞留效应,简称EPR 效应。
EPR 效应促进了纳米药物对肿瘤组织的被动靶向性,从而增加药效并减少系统副作用。
迄今为止,大部分用于临床研究并且取得明显效果的纳米药物是基于EPR 效应。
纳米药物的最终目的是实现主动靶向治疗(生物导弹)。
现在研究的热点是利用抗体- 抗原和配体- 受体结合的特异性来修饰纳米药物。
阿霉素作为一种常用抗肿瘤药物因其较大的心脏毒性和骨髓抑制作用而使其应用受到限制。
为减轻这种毒副作用,Suzuki[7]等用抗转铁蛋白受体(TER)单抗与脂质体偶联,制备出可靶向富含TER 细胞的免疫脂质体包裹阿霉素。
结果表明,这种脂质体能促进阿霉素进入人白血病K562 细胞内,大大提高阿霉素对K562 细胞的作用。
(3)控制释放给药,延长药物在体内的循环时间。
控制释放给药系统(CRDDS)是指通过物理、化学等方法改变制剂结构,使药物在预定时间内主动按某一速度从制剂中恒速释放于作用器官或特定靶组织,并使药物浓度较长时间维持在有效浓度内的一类制剂。
药物控释可以延长药物在体内的半衰期,解决因药物半衰期短而需每天重复多次给药的麻烦;纳米药物要实现延长体内的循环时间,可通过表面修饰来改变微粒的表面性质,以达到长循环的效果:一般而言,增大纳米粒的表面亲水性、采用非离子表面活性剂、增大表面吸附层厚度等方法可延长纳米粒在体内的循环时间。
比如采用热融分散技术制备的喜树碱固体脂质纳米粒因其表面吸附有Poloxamer188 表面活性剂,使其亲水性增加,在血液循环中滞留时间延长,喜树碱脂质纳米粒在体内的半衰期显著长于游离药物溶液[8]。
(4)可穿过生物屏障。
机体有许多天然的生物屏障保护着机体不受损害,但这些屏障的存在也给一些病变的治疗带来困难。
许多药物,尤其是RNA和DNA 的遗传药物,往往是带电荷的分子,可以被细胞膜所阻断,这就需要一种特殊纳米颗粒来运输这些特殊的药物至细胞核或细胞器中发挥作用,比如细胞穿透肽修饰过的纳米药物[9]。
(5)基因药物输送的媒介。
纳米基因载体在安全性、基因保护和靶向性修饰上具有优势[10]。
纳米颗粒基因载体是一种非病毒载体,将DNA、RNA 等基因治疗分子包裹在载体之中或键合吸附在其表面。
载体表面可以用特异性的靶向分子修饰来提高靶向性,进而实现安全有效的靶向性基因治疗。
自组装DNA 纳米结构智能药物输送载体已成为一种具有精确结构的纳米生物材料。
目前研究热点是开发智能的通用载体和靶向药物[11]。
加强纳米基因载体在体内的转染效率,是其在临床应用上的突破点。
1.1.1 纳米药物的类型由于篇幅限制,本文下面着重介绍聚合物纳米药物。
迄今为止,用于纳米药物输送的载体主要是聚合物[12]。
因为聚合物主要有以下优点:分子量大,由于EPR 效应,作为载体能使药物在病灶部位停留较长时间,延长疗效。
可通过调节聚合物物理化学性能和自身降解而达到缓释或控释药物的目的。
易功能化,可把一些具有靶向作用或控释功能的组分键合在聚合物粒子表面。
可调控的生物降解性,避免药物释放后聚合物载体材料在人体器官聚积,产生毒副作用。
(1)聚合物键合药物。
聚合物键合药物又称为聚合物前药,它们的生物活性取决于键合的小分子药物是否能够在病变区被及时释放出来。
传统的小分子化疗药物在给药过程中遇到许多问题,如在水中溶解性和稳定性较差、体内迅速清除、毒副作用大等。
聚合物键合药物采用化学桥联稳定药物分子,将小分子药物以可降解的化学键键合到聚合物骨架上,可以有效避免纳米颗粒在体内循环过程中不必要的药物泄露,而通过不同的化学键的选择,特别是那些对病变局部环境敏感的化学键,比如pH 和酶敏感化学键,可以实现在肿瘤组织或肿瘤细胞内的可控释放,这使得其相对于通过物理相互作用包载型的纳米药物更加具有优势。
常见的聚合物骨架包括聚乙二醇(PEG)、聚谷氨酸(PGA)、聚N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)。
Duncan 等研发了一系列HPMA 抗肿瘤键合药物,目前正在进行临床I、II 期研究。
化疗药物是以Gly-Phe-Leu-Gly 键合到聚合物骨架上。
通过细胞内溶酶体的酶解作用,键合的抗肿瘤药物可以被有效地释放出来,达到了细胞内给药的要求[13]。
再比如将galactose 键合到聚合物骨架上可以有效地增加这些纳米药物的肝靶向性[14]。
(2)聚合物- 蛋白质结合体:聚乙二醇和多糖经常用于制备蛋白质高分子共价结合体。
获FDA 批准可在临床上使用的聚合物- 蛋白质结合体大多数是由聚乙二醇制备的(PEGylation)。
PEGylation 可增加蛋白质的水溶性和稳定性,又可降低其相应的免疫原和抗原性,从而延长药物在体内的循环半衰期[15,16]。
如罗氏公司生产的PEGasys®(PeginterferonAlfa-2a)可以使干扰素在血清中的半衰期提高50-70倍[17]。
高分子蛋白质结合体的制备方法有:带有功能基团的高分子链与蛋白质活性部位直接连接;将与蛋白质具有特异结合作用的分子首先与高分子以共价键结合,而后实现高分子与蛋白质的特异性结合。
目前关注的热点之一是对于具有治疗作用的蛋白质和催化功能的酶等生物特异性蛋白质,与高分子结合后如何保持其生物功能的问题。
(3)RNA 纳米颗粒:在药物开发史上,化学药物和蛋白质药物已出现,RNA 药物或以RNA 为目标的药物将是药物开发的第三个里程碑。
RNA 是由腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)构成的一种核糖核酸高分子. 与Watson-Crick的DNA 碱基配对(A-T,G-C)的双螺旋链的结构不同,RNA 的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用。
通过底端向上的“自组装”技术,包括模板法和非模板法,RNA 分子可以构建种类繁多的和具有生物功能的纳米结构。
RNA 纳米治疗剂的独特之处在于,其支架、配体和治疗剂都是由RNA 组成,由于其均匀的纳米级尺寸、良好的生物相容性、低毒性和目标特异性,使其有利于在活的机体内应用而不会在正常器官内积累[18],为癌症的治疗提供了参考意见。
郭培宣等人于1986 年构建phi29 DNA 组装马达,是至今所能构建最强大的生物马达。
1987 年郭等人[19,20]报道了phi29 噬菌体中由pRNA(packagingribonucleic acid,简称pRNA)驱动的纳米马达。
该纳米马达的功能是包裹DNA 并将DNA 运送到病毒衣壳中,ATP 为这种RNA 马达提供能量。
随后,郭的研究团队证明pRNA 分子可以经过改造构建成二聚体、三聚体和六聚体的纳米颗粒,从而开创了RNA 纳米技术[21,22]。
利用此技术,该团队研发了一系列多功能RNA 纳米治疗剂,可用于靶向治疗肿瘤,且不会损伤正常组织。
例如[23-26],利用重新改变结构的RNA 片段携带多达4 个治疗和诊断模块构建出了超稳定的X 形RNA 纳米颗粒。
这些RNA 纳米颗粒可纳入沉默基因的小干扰RNA,调控基因表达的micro-RNA,靶向癌细胞的核酸适体,或是能够催化化学反应的核酶[27]。
(4)固体聚合物纳米粒子。
其制备方法包括单体聚合成聚合物纳米粒子和聚合物后分散自组装形成固体纳米粒子。
常见聚合物载体有聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚(乳酸- 乙醇酸),以及天然大分子如壳聚糖和白蛋白等。
药物通过物理吸附或化学键合方法引入载体。
Abraxane®是第一个获FDA 批准的聚合纳米粒子药物,用于乳腺癌、肺癌和胰腺癌的治疗,由白蛋白纳米粒子和键合的paclitaxel 组成,尺寸约130 nm[28]。
聚合纳米粒子作为药物载体除需具备生物相容性和生物降解性之外,单分散性要好。
将纳米粒子表面接枝PEG可有效增强分散性和在体内的循环稳定性。