无机纳米材料在生物医学的应用
纳米材料在生物医学中的应用

纳米材料在生物医学中的应用随着科学技术的不断进步和人类认知的不断深入,越来越多的先进材料被应用于生物医学领域中。
其中纳米材料作为新兴材料,具有结构奇异、性质优异、功能多样等特点,成为了近年来研究的热点之一。
那么,纳米材料在生物医学领域的应用具体有哪些呢?一、纳米材料在药物传递中的应用纳米材料在药物传递方面的应用广泛,主要是通过改变材料的尺寸和表面性质来实现药物的高效传递,从而达到更好的治疗效果。
纳米材料具有非常小的尺寸和大的比表面积,这使得它们能够更好地穿透组织和细胞,减少副作用,并且可以有效地保护药物免受光热、化学和生物因素的影响。
此外,纳米材料还可以通过改变药物的释放速度、靶向性、生物可降解性等性质来增强药物的效力,减轻药物副作用和增强使用安全性。
二、纳米材料在生物成像中的应用纳米材料在生物成像方面的应用主要体现在两个方面:一是通过纳米材料的特殊结构和磁性、荧光、放射性等特性,实现对生物 signals 的采集和信号转换;二是通过纳米材料的多样性和多功能性,能够在生物学显像操作中实现多模式或多层次的成像。
例如,可通过利用纳米材料的荧光特性来制备多种荧光标记的纳米粒子,用于细胞和器官成像、生物检测、生态监测等方面;同时也可通过利用纳米金颗粒的表面增强拉曼等效应技术来实现更加精细、高分辨率的生物成像。
三、纳米材料在生物传感中的应用纳米材料在生物传感方面的应用主要是通过利用其独特的性质,如表面增强拉曼散射、表面等离子激元振荡、自组装等现象,来实现对生物大分子(如DNA、RNA、蛋白质)的快速、敏感、特异性检测。
这种生物传感器可能成为下一代的生物检测和治疗技术,有潜力促进生物医学诊断和治疗的发展。
四、纳米材料在组织工程中的应用组织工程学是一门研究如何制造全新生物组织的学科,其最大的挑战是如何构造具备理想机械性能、形态和功能的人工生物组织。
纳米材料因其尺寸微小,能够模拟自然环境,为生物材料的设计和制备提供了新的思路和方法。
纳米材料在医学领域的应用

纳米材料在医学领域的应用从纳米到医学:纳米材料在医学领域的应用近年来,随着纳米材料在制造业、电子领域的广泛应用,人们对纳米科技所带来的应用前景越来越关注。
除了这些领域,纳米材料还有一个非常广泛的应用领域,那就是医学。
作为一种具有优异的物理、化学特性的材料,纳米材料可以在医学上发挥许多非常有意义的作用。
这其中一大原因是,纳米材料具有纳米尺度下的特殊性能,比如极小的体积、高比表面积、较大的特征长度等,使得它们在医学上的应用领域不断地扩展。
现今,纳米材料在医学上的应用早已广泛,几乎涵盖了许多不同的医学领域,尤其是在诊断、治疗和生物传感方面。
一、纳米材料在医学上的诊断应用诊断是疾病治疗的重要前提,而纳米材料的高比表面积、光效应、磁效应、超声效应和荧光效应等物理特性,使其在医学诊断中得到了广泛应用。
1.纳米颗粒在影像诊断上的应用由于超小的尺寸和磁特性,纳米颗粒可以被用于MRI或磁共振成像,能够在诊断癌症和肿瘤等疾病时做到高精度定位。
而且,当添加一定数目的特定功能基团时,纳米颗粒还可改变其在体内与细胞基质、蛋白质和细胞膜的相互作用,从而可以实现特定的定位及诊断。
2.纳米荧光材料在生物成像上的应用与纳米颗粒相似,纳米荧光材料也可作为生物成像标记物,通过在亲水性、生物相容性、荧光亮度和纳米尺寸的控制上进行改良,使得其在显微镜、X线成像、大鼠的体内荧光成像等方面具有作用,从而体现了在精细和标本处理方面的应用价值。
二、纳米材料在医学上的治疗应用除了纳米材料在医学上的诊断应用,纳米材料在医学上的治疗应用也非常重要。
纳米材料的独特特性如高比表面积、生物相容性等特性,为纳米材料的制药、传输和控制提供了便利。
1.纳米材料在药物传递上的应用纳米材料可以被用于药物传递,这是因为纳米材料的高比表面积意味着它们可以同时包裹更多的药物,增强药物的生物利用度。
而且,因为药物能与纳米材料更好地结合,这就减少了药物流失的风险,从而也减少了患者的用药量。
无机纳米材料应用下生物医学论文

无机纳米材料应用下生物医学论文无机纳米材料应用下生物医学论文1无机纳米材料在生物医学上的应用1.1药物载体许多药物都有细胞毒性,在杀死病毒细胞的同时,也会对正常细胞造成损伤。
因而,理想的药物载体不仅应有较好的生物相容性、较高的载药率,还应具有靶向性,即到达目标病灶部位才释放药物分子。
无机纳米材料的大小和表面的电荷等理化性质决定了纳米材料的性能,研究这些可控特性可应用在生物医学领域中。
例如,用多孔硅作为药物载体递送柔红霉素,治疗视网膜疾病持续时间从几天延长到3个月。
通过调控将纳米粒子孔径从15nm变为95nm,使柔红霉素的释放率增大了63倍,从而调控药物的释放。
用介孔二氧化硅纳米粒子运载化疗药物、探针分子向肿瘤细胞进行递送,可用于癌症等疾病的靶向性治疗和早期诊断。
介孔二氧化硅在药物传输、靶向给药、基因转染、组织工程、细胞示踪、蛋白质固定与分离等方面有广泛的应用。
碳纳米管及其衍生材料可开发用于电敏感的透皮药物释放,又可作药物载体进行持续性释放。
比如,用超支化聚合物修饰碳纳米管,可以从复合物的羟基末端聚集活性基团,从而增强溶解性能,作为抗癌的药物载体,也可以用作药物缓释载体。
用聚乙烯亚胺修饰多壁碳纳米管,分散性好,能降低对细胞的毒性,进一步结合在壳聚糖/甘油磷酸盐上,能增加凝胶的机械强度。
同时,改变溶液的pH值、温度等来构建具有双缓释功能的温敏性凝胶,能减少凝胶的突释现象。
纳米钻石(dND)装载化疗药物具有较低的毒性和较高的生物兼容性。
将叶酸等靶向分子修饰纳米钻石表面,用于装载抗癌药物,以H2N-PEG-NH2作为桥梁分子,形成纳米靶向载药系统,对C6细胞具有靶向作用,为研制肿瘤靶向治疗提供了参考依据。
为了避免被单核细胞、巨噬细胞系统等非特异性吸收,并让药物优先进入肿瘤细胞,用超支化缩水甘油(PG)修饰纳米钻石得到dND-PG,有较好的生物相容性,能避免被正常细胞的巨噬细胞非特异性摄取。
加载抗癌药物阿霉素显示出对肿瘤细胞具有选择性的毒性作用,可作为肿瘤药物载体,对肿瘤细胞进行选择性给药。
无机纳米材料的表征及其应用

无机纳米材料的表征及其应用一、引言随着纳米技术的不断发展,无机纳米材料的研究和应用已经得到了广泛的关注和研究。
无机纳米材料因其特殊的性质和表面活性,具有广泛的应用前景,如生物医学、能源、催化、电子器件等领域。
无机纳米材料的表征是研究其性质和应用的重要基础。
本文将全面介绍无机纳米材料的表征及其应用。
二、无机纳米材料的表征1.传统表征方法无机纳米材料的传统表征方法包括透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱和红外光谱等。
TEM和SEM可以观察到无机纳米材料的形貌、尺寸和形状等结构特征。
XRD可以分析无机纳米材料的晶体结构和晶格参数,拉曼光谱和红外光谱可以标识无机纳米材料的化学组成和表面结构等。
2.高级表征方法高级表征方法包括扫描透射电镜(STEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子能谱(TEM)和霍尔效应测量等。
STEM可以比TEM更准确地确定无机纳米材料的形貌、尺寸和形状。
AFM可以测定无机纳米材料的表面形貌和荷电性等。
XPS可以观察无机纳米材料的化学组成和氧化状态。
TEM可以测定无机纳米材料的电子结构和拓扑结构等。
霍尔效应测量可以测定无机纳米材料的导电性和磁性等。
三、无机纳米材料的应用1.生物医学无机纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送、光热治疗和生物成像等。
无机纳米粒子具有潜在的药物传递载体,可用于药物递送系统、高效零毒或靶向性药物在癌细胞中的投放,同时具有药物控释的功能。
纳米粒子还可作为激活器,经过特殊处理的无机纳米材料可通过将其植入到病变组织中,利用近红外激光激发得到的光热效应增强治愈效果,如提高癌症治疗的效率。
此外,无机纳米材料还可用于生物成像、诊断等领域。
2.能源无机纳米材料在能源领域的应用主要包括储能和转换、太阳能电池、燃料电池和电解水等。
以铁氧体纳米杂化材料为例,其具有优异的储能性能和高电导率,可用于电池等储能器件中。
纳米材料在生物医学中的应用

纳米材料在生物医学中的应用一、纳米材料在生物医学领域的应用1. 生物传感器:纳米材料可以用于生物传感器的制备和运载。
由于其特殊的物理和化学特性,纳米材料能够在低浓度下高度灵敏地探测生物分子,如蛋白质、DNA、RNA等。
纳米材料的高比表面积也能够提高生物分子的靶向性和识别能力,因此在生物传感器中的应用前景广阔。
2. 药物传输:纳米材料在药物传输方面有着巨大的应用前景。
基于其独特的尺寸和表面性质,纳米材料可以实现药物的高效载体和传输,可以改善药物的生物利用度和保留时间,降低药物的副作用。
纳米材料还可以通过靶向控制药物的释放,提高药物的效力和准确性。
3. 治疗:纳米材料的生物学特性还可以被用来治疗疾病。
纳米材料可以通过特定的靶向途径有效地将药物输送到病灶部位,实现对肿瘤、炎症等疾病的治疗。
纳米材料本身也具有良好的生物相容性和生物降解性,可以大大减少对人体的副作用和不良反应。
4. 影像检测:纳米材料在影像检测方面也有很大的应用潜力。
纳米材料可以被用作造影剂,可以通过在体内对比增强显像的方式,帮助医生更准确地进行检测和诊断。
纳米材料还可以通过特定的结构设计和表面修饰,提高对特定靶向组织或细胞的识别和检测能力。
二、纳米材料在生物医学领域的研究进展1. 纳米生物传感器的研究进展纳米生物传感器是将纳米材料作为传感器材料,能够感知和转换生物分子的信号。
近年来,许多基于纳米材料的生物传感器已经被开发出来,并且在许多生物医学领域得到应用。
一种基于纳米金材料的葡萄糖生物传感器已经被研发出来,能够检测血液中的葡萄糖浓度,用于糖尿病的监测和治疗。
2. 纳米材料在药物传输方面的研究进展纳米材料在药物传输方面的研究也越来越受到关注。
以纳米脂质体为载体的药物传输系统已经在临床中得到应用,并被用于多种疾病的治疗。
纳米材料的特殊表面性质也为药物的靶向控制提供了很多可能性。
一种基于聚合物纳米粒子的药物传输系统已经被成功研发出来,并能够实现对癌细胞的高度靶向,从而提高了治疗效果。
纳米材料在生物医学中的应用

纳米材料在生物医学中的应用一、纳米材料简介纳米材料是一种尺度在 1-100 纳米(1nm=10^-9m)之间的材料。
随着纳米技术的不断发展,纳米材料的种类也越来越多,包括碳纳米管、纳米金属、纳米氧化物、纳米化合物等。
纳米材料具有独特的物理和化学特性,在生物医学领域有着广阔的应用前景。
二、纳米材料在生物医学中的应用1. 纳米药物纳米药物是指纳米材料作为载体,将药物包裹其中,以此实现针对性输送和控制释放。
这种药物具有高效、低剂量、较少毒副作用等优点。
例如,近年来研究的纳米抗癌药物在治疗肺癌、乳腺癌等疾病中显示出显著的疗效,成为靶向治疗的重要手段。
2. 纳米生物传感器纳米生物传感器是指将纳米材料与生物体相互作用,通过监测生物体内的物质浓度、生物物质分子等信息,实现对生物体状态的检测、分析和诊断。
例如,纳米粒子的表面修饰可实现对病毒、细菌等病原体的高灵敏性检测,从而提高疾病早期诊断的准确性。
3. 纳米材料的组织工程和再生医学纳米材料在组织工程和再生医学中应用广泛。
例如,纳米材料可以通过与生物体组织细胞相互作用,促进细胞生长和分化。
这种作用可应用于骨折愈合、心脏组织修复等方面。
同时,纳米材料还可以用于人工关节、血管、器官等的研究和制造,应用效果显著。
4. 纳米光学成像纳米光学成像是一种通过光学手段对微观物质进行成像的技术。
纳米材料在这方面的应用虽然有限,但正在逐渐发展。
例如,纳米金颗粒的表面修饰可实现在体内的光学成像,用于疾病诊断和研究。
三、纳米材料在生物医学中的优势与传统医疗技术相比,纳米技术具有以下优势:1. 高效性:纳米药物能够精准靶向病变部位,达到更高的药效和更少的伤害。
2. 安全性:在合理使用下,纳米材料的毒副作用很小,对人体安全。
3. 可控性:纳米药物的性质可以通过合理设计进行调控,达到更好的治疗效果。
4. 生物相容性:多数纳米材料具有很好的生物相容性,不会被生物体的免疫系统排斥。
四、纳米材料在生物医学中的挑战虽然纳米技术在生物医学领域有着广阔的应用前景,但其面临以下挑战:1. 在生物体内的稳定性问题;纳米药物在体内易受生物环境的影响,失去原有的性质和效果。
纳米材料在生物医学领域的应用

纳米材料在生物医学领域的应用纳米科技作为当今科技领域中备受关注的一项重要技术,其应用领域也越来越广泛。
尤其在生物医学领域,纳米材料的应用具有广泛的展望和前景。
本文将就此主题展开讨论。
一、纳米材料的特性及其在生物医学领域的应用纳米材料以其独特的特性,如比表面积大、表面反应活性高、强烈的量子效应等特点,使其在生物医学领域表现出了出色的潜力。
纳米材料的各种特殊功能使其在生物医学领域开发和应用具有明显的优势。
1.纳米材料在生物医学领域的应用纳米材料被用来治疗癌症、糖尿病、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病。
其中,用纳米颗粒治疗肿瘤是众所周知的一个领域。
纳米材料具有增强肿瘤组织特异性的功能,使其在探索癌症诊断和治疗方面变得更加有前景。
另外,纳米材料的表面特性允许其对生物界面的研究,包括细胞循环、细胞代谢和生物学组织学探索等领域。
2.纳米材料的生物应用在生物医学应用方面,纳米材料可以用来制备药物载体、光感材料、生物传感器、杀菌剂、非线性光学分子和缺陷材料等。
纳米材料可以在靶向方面获得更好的控制,减少作用不明、细胞毒性不足或过于导致多种副作用的控制问题。
此外,与常规药物相比,使用纳米材料包装的药物有更好的溶解性,可以在目标区域精确释放。
二、纳米材料在癌症治疗中的应用目前,癌症仍然是世界各国普遍面临的危险疾病之一,而纳米材料就因为其与癌症相关的潜力变得更加重要。
因此,在癌症治疗方面的纳米领域研究也越来越引人注目了。
1.纳米材料作为癌症治疗药物的载体与常规药物相比,使用纳米材料包装的药物在药物分子、药物动力学、药物分布、药物释放以及局部治疗性等方面都具有很大的优势。
使用适当的纳米材料可以为药物输送、释放,甚至作为一种辅助药物。
纳米材料还被广泛应用于癌症的高密度诊断。
对于人类乳腺的癌症治疗,纳米球奶糖材料可以制备成光纤,允许准确定位和吸收受体细胞。
2.纳米材料的靶向治疗纳米材料具有高比表面积、界面反应能力和分子大小能力,便于生物分子界面的靶向自由转运。
纳米材料的生物医学应用

纳米材料的生物医学应用随着科学技术的不断进步,纳米技术在生物医学领域的应用越来越受到重视。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性,使其在生物医学领域具有广阔的应用前景。
本文将从诊断、治疗和药物传递等方面阐述纳米材料在生物医学中的重要应用。
一、纳米材料在疾病诊断中的应用纳米材料的特殊性质使其成为一种理想的生物标记物。
通过在纳米颗粒上修饰抗体、蛋白质或核酸等生物分子,可以实现对特定疾病标志物的高度选择性和灵敏检测。
例如,在癌症的早期诊断中,通过将纳米颗粒与抗体结合,可以实现对肿瘤特异性标志物的检测,提高诊断的准确性和灵敏性。
二、纳米材料在疾病治疗中的应用1. 肿瘤治疗纳米材料在肿瘤治疗中具有重要的应用潜力。
一方面,纳米颗粒可以通过改变其大小、形状或表面性质,实现药物的靶向输送,提高药物在肿瘤组织中的积累,减少对正常组织的损伤。
另一方面,纳米材料还可以作为肿瘤热疗的载体,通过外加磁场或光照射使纳米材料产生热效应,破坏肿瘤细胞的结构,实现肿瘤的热疗。
2. 动脉粥样硬化治疗动脉粥样硬化是一种常见的血管疾病,纳米材料在治疗该疾病中显示出巨大的潜力。
通过将纳米颗粒修饰上抗炎药物或血管重建因子等生物活性物质,可以实现对病变血管的定向治疗,促进血管再生,改善血管通透性。
三、纳米材料在药物传递中的应用纳米材料在药物传递中的应用已经取得了重要的突破。
通过将药物包裹在纳米粒子内部,可以提高药物的溶解度、稳定性和生物利用度。
另外,纳米材料还可以通过改变其表面性质,实现对药物的控制释放,提高药物在靶组织中的作用时间。
此外,纳米材料还可以通过改变其形状、结构或尺寸,实现对药物的靶向输送,减少药物在体内的分布和代谢,提高药物的效果。
总之,纳米材料在生物医学中的应用潜力巨大。
通过纳米技术的引入,可以实现对疾病的早期诊断、靶向治疗和药物传递的精准控制。
然而,纳米材料的安全性和生物相容性仍然是需要面对的挑战。
进一步的研究需要加强对纳米材料的毒性评估和生物安全性研究,以确保其在生物医学应用中的可持续发展和广泛应用。
- 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)。
无机纳米材料在生物医学的应用班级:材料科学与工程(1)班姓名:***学号:************摘要:主要介绍了几种介绍了介孔二氧化硅、纳米碳等非金属类纳米材料,以及磁性铁、氧化铈、银纳米粒子、金纳米粒子、镍等金属类纳米材料,比较了不同来源无机纳米材料的发展、特点、优势,明确了无机纳米材料具有环境友好、成本低、生物相容性好及低毒性等特点,综述了无机纳米材料在生物医药、临床诊断、疾病预防等生物医学方面的研究与应用。
关键词:无机纳米材料生物医学Abstract: This paper mainly introduces several kinds of the mesoporous silica, nano carbon and other non metal nano materials, and magnetic iron, cerium oxide, silver nanoparticles, gold nanoparticles, nickel and other metal nano materials, compared the development of different sources of inorganic nano materials, features, advantages, the inorganic nano material is environmentally friendly low cost, good biocompatibility and low toxicity characteristics, the application of inorganic nano materials in the biomedical, clinical diagnosis, disease prevention research and application in biomedicine.Keywords: inorganic nano materials biomedicine1前言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[1]。
由于纳米材料环境友好、成本低、生物相容性好、毒性低,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[2],相比常规药物以及化疗、放疗,无机纳米材料用于药物载体可达到靶向运输、控释缓释药物的效果,因此无机纳米材料在靶向性给药、药物控制释放和缓释、癌症治疗等方面有良好的应用前景[3]。
2无机纳米材料的分类依据材料来源不同,将无机纳米材料分为两大类:一类是介孔二氧化硅、碳纳米材料等非金属类材料,另一类时磁性铁、银、金纳米粒子、纳米羟基磷灰石、层状双金属氢氧化物等金属类材料[4]。
2.1非金属类2.1.1介孔二氧化硅介孔二氧化硅(mesoporous silica nano-particles,MSNs)是粒径为10-600nm、孔径为2-50 nm 的二氧化硅纳米粒子[5],通常以表面活性剂或两亲性嵌段共聚物作为模板,与无机源进行界面聚合,最后通过高温煅烧或萃取等方法除去模板,保留二氧化硅骨架形成的多孔结构。
介孔二氧化硅是一种新型的无机纳米材料,具有独特的网状孔道结构,孔道规整,孔径连续可调,具有较大的比表面积和比孔容,表面易功能化,毒性低,有良好的生物相容性和稳定性[6-7]。
2.1.2碳纳米材料由碳元素所构成的材料种类繁多,形态各异,例如sp2结构的石墨、sp3结构的金刚石,和无定型炭黑。
近些年,各种新型碳纳米材料引起人们广泛注意,如石墨烯、碳纳米管、富勒烯及碳量子点等。
碳纳米材料具有独特的结构和性能,它们具有比表面积大、易功能化、具有光热效应、独特的荧光性能等特点,在药物缓释控释、荧光示踪、光热治疗等方面具有独特的应用价值[8-9]。
2.2金属类2.2.1磁性铁当材料的尺寸小至纳米级别时,磁性会发生变化。
磁性纳米氧化铁材料具有较好的化学稳定性、生物相容性和较高的磁响应性。
磁性铁氧化物纳米材料因为在药物靶向运输、肿瘤治疗、磁性流体和化学传感等方面所表现出的广阔应用前景[10]。
2.2.2银纳米粒子银纳米复合粒子通常具有较小的不超过100nm的直径,含有20-15000个银原子。
由于纳米银的表面增强拉曼光谱效应、小粒径效应、较大的比表面积等特点,使其具有非常好的抗菌效果,且安全性相对较高,抗菌性能持久。
除了抗菌性能外,银纳米复合材料还具有许多其他性能。
例如:抗病毒、抗血管病,因此银纳米复合材料在医疗器械、伤口处理、生殖等诸多领域被广泛应用[11]。
2.2.3金纳米粒子纳米金是指直径0.8-250mm 的缔合金溶胶,它属于纳米金属材料中研究最早的种类,纳米金具有良好的纳米表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应,它具有很多良好的化学特性,比如抗氧性和生物相容性[12]。
2.2.4纳米羟基磷灰石纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyaptite,nHAP)是陶瓷类多孔无机材料,溶解度较好,有较大的表面能、良好的生物活性和生物相容性,可用作骨移植的生物材料,修复、整合人体骨组织,并能改善力学机能,有广泛的临床应用价值[13]。
2.2.5层状双金属氢氧化物层状双金属氢氧化物(layered double hydrox-ides,LDHs)由二价金属离子及三价金属离子组成,层状结构有记忆效应,其层间的阴离子可交换,有特殊的酸碱性、荧光性质、热稳定性。
LDHs 毒性低,能满足组织、血液、免疫等方面的生物兼容性要求;可被生物降解,生物相容性好,细胞内的酸性环境可使其溶解为离子,通过细胞膜上的离子通道排至细胞外[14]。
利用LDHs 作为药物载体,可提高药物输送效率,增强药物的溶解性。
3无机纳米材料在生物医学的应用3.1载体作用纳米药物载体的发展为药物的靶向输送与治疗提供了可能性,它具有以下优势:(1)可提高化学药物疗法、光动力巧法、光热疗法等治疗方法的疗效(2)可改变所负载药物自身的动力学特性及其在生物体内的分布,比如载带化学药物及生物大分子跨越相关的生理屏障[15](3)可通过制备不同剂型的纳米粒子适应不同的给药途径(4)在纳米粒子载体表面修饰相关配体,如透明质酸、叶酸、转铁蛋白、单克隆抗体、麦胚凝集素、多肽、Tat肽等,可以提高纳米粒子对靶细胞或特定细胞器的靶向性。
理想的纳米药物载体应该具有制备方法简单、低毒性、可控释放、体内循环时间较长、生物可降解等优势。
目前研究较多的纳米药物载体主要有无机纳米材料、碳纳米材料、脂质体、聚合物、水凝胶等。
3.2骨移植临床上可用自体骨移植来治疗创伤、感染、肿瘤等造成的骨缺损,由于骨移植的来源有限,且手术时间长,易导致失血过多和供骨区并发症等,应用受到限制。
将异体骨用作骨移植,则存在免疫排斥反应,且易被感染。
而人工骨同自体骨有相近的疗效,人工骨材料可采用钛、生物陶瓷、纳米骨、3D 模拟人工骨髓等纳米材料。
纳米羟基磷灰石与人体内的无机成分相似,其粒子有小尺寸效应、量子效应及表面效应等,可用作牙种植体或作为骨骼材料,能避免产生排斥反应,促进血液循环,促进人体骨组织的修复、整合和骨缺损后的治愈[16]。
3.3临床诊断与治疗纳米材料在临床诊断治疗方面应用广泛,但多处于试验阶段。
磁性氧化铁纳米粒子可作为造影剂用于肿瘤诊断中,对肿瘤分子产生磁共振分子影像或多模态肿瘤分子影像,也可用于循环肿瘤细胞的分离、富集[17]。
磁性纳米粒子还可用于生物传感器中,利用磁现象和纳米粒子从液相中分离并捕获生物分子[18]。
用介孔二氧化硅制成的细胞荧光成像探针利用量子点良好的光稳定性、较长的荧光寿命和较高的生物相容性,结合介孔二氧化硅可特异性地识别Ramos 细胞的特点,并用激光共聚焦显微镜对Ramos 细胞进行荧光成像,实现了对肿瘤细胞的早期诊断、检测成像[19]。
富勒烯特殊的结构和性质使其可以广泛地应用于光热治疗、辐射化疗、癌症治疗等医学领域,也可作为核磁共振成像的造影剂用于临床诊断[20]。
但富勒烯不溶于水,对生物体存在潜在的毒性,限制了其在临床的应用[21]。
富勒烯结合含羟基的亲水性分子可改善其溶解性,羟基化富勒烯无明显毒性,可作为抗氧化剂。
聚羟基富勒烯利用近红外光激活体内的纳米材料,用光热对肿瘤细胞定位,避免了金纳米粒子、碳纳米管等在体内造成聚积,利用免疫刺激作用来抑制肿瘤细胞的转移、生长,从而减小肿瘤的尺寸,最终造成肿瘤细胞凋亡。
因此,改造碳纳米结构,在成像、吸附、药物装载与靶向运输等生物医学工程方面有潜在的应用价值。
金纳米粒子有较好的生物相容性,功能化的金纳米粒子可用于生物分析、药物检测、临床诊断等生物医药领域,可作为纳米探针检测重金属离子、三聚氰胺等小分子,也可检测DNA、蛋白质等生物大分子,还可以用于对细胞表面和细胞内部的多糖、核酸、多肽等的精确定位[22]。
4展望无机纳米材料在生物医学应用中有待解决的问题还有很多,在今后的研究中,提高疾病治疗的针对性、靶向性和可调控性;使无机纳米材料相对固定在肿瘤细胞表面,不扩散到正常组织,提高肿瘤部位的有效浓度,降低纳米材料的毒副作用达到临床应用的标准将成为重点。
参考文献[1]杨慧,丁良,岳志莲. 纳米生物技术在医学中的应用[J]. 生物技术通报,2016,(01):49-57.[2]张冬英. 纳米材料在生物医药方面的应用及发展动态[J]. 湖北成人教育学院学报,2017,(02):78-81.[3]李珺,李晓桐,赵明. 无机纳米材料及其在生物医学方面的应用研究[J]. 医疗卫生装备,2015,(07):97-101+105.[4]段利利. 纳米材料的国内外研究现状及应用[J]. 山东工业技术,2015,(23):225.[5]穆京海,叶舟,张权,尹健. 介孔二氧化硅在癌症化疗药物控释和靶向输送中的应用进展[J]. 生物技术进展,2016,(03):179-184+229.[6]王延庆. 介孔氧化硅和氧化硅复合物的制备与应用[D].天津工业大学,2016.[7]周婕,李艳,罗成. 介孔二氧化硅纳米粒的医学应用及安全性研究进展[J]. 中国新药与临床杂志,2017,(03):124-130.[8]刘艳,赵玉军. 碳纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用[J]. 广东化工,2016,(19):99-101.[9]孔祥权. 功能化碳材料的制备、表征及其在生物医学中的应用[D].暨南大学,2016.[10]李磊. 铁氧化物纳米复合材料的设计与制备及其SERS性能研究[D].中国科学技术大学,2016.[11]王春燕. 银纳米复合材料的研究进展[J]. 化工管理,2017,(08):104-105.[12]易真志. 纳米金在生物医学技术应用现状探讨[J]. 科技展望,2016,(16):259.[13]潘倩雯,刘宏,李力. 纳米羟基磷灰石复合材料人工骨的研究进展[J]. 中国药房,2017,(04):566-569.[14]敖燕辉,王丹丹,王沛芳,王超. 层状双金属氢氧化物的制备方法及光催化应用[J]. 四川环境,2016,(01):136-143.[15]尚乐,周庆翰. 多功能磁性纳米药物载体的制备及表征[J]. 西南民族大学学报(自然科学版),2016,(05):531-537.[16]许瑾,吴晶晶,王晓冬,王秀梅,韩倩倩. 羟基磷灰石复合骨组织工程支架的研究进展[J]. 生物骨科材料与临床研究,2016,(02):63-66.[17]蒋革,袁玉姣,李宗谕. 磁性氧化铁纳米颗粒在肿瘤诊疗方面的研究进展[J]. 化工管理,2015,(30):99-100.[18]王巧英,祝青,周丽蓉,王燕,曾晓霞. 磁性氧化铁纳米粒子在生物医学应用中的研究进展[J]. 山西医药杂志,2016,(03):272-275.[19]王红红. 基于二氧化硅的纳米荧光探针用于活细胞细胞器中pH的检测与成像[D].山东师范大学,2016.[20]许哲. 富勒烯的功能化及其对细胞防护的应用研究[D].辽宁大学,2016.[21]田可心,甄明明,翟美丽,王春儒. 水溶性纳米富勒烯衍生物的制备及其对细胞氧化应激保护作用的研究[J]. 化工新型材料,2016,(08):207-208+211.[22]易真志. 纳米金在生物医学技术应用现状探讨[J]. 科技展望,2016,(16):259.。