纳米生物材料论文

生物材料课程论文

题目：纳米生物材料的研究及发展趋势

院（系）：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

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提交日期：2012 年10 月20 日

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纳米生物材料的研究及发展趋势

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摘要：纳米生物无机材料和纳米生物高分子材料的研究现状与应用进行综述，探讨了纳米生物材料的发展趋势。

关键词:纳米生物技术 ,纳米生物高分子材料,纳米生物无机材料。

一、引言

纳米生物技术是纳米技术和生物技术相结合的产物，它既可以用于生物医学，也可以服务于电子学、材料科学以及其他社会需求。随着纳米科技的发展，纳米技术被广泛用于生物材料的研究中，具有纳米尺度的生物材料称为纳米生物材料，可产生许多新奇的优良特性。纳米材料在21世纪很可能成为生物材料的核心材料，这是因为生物体的骨骼、牙齿等都发现有纳米结构和纳米磷灰石的存在；贝壳、甲虫壳、珊瑚等天然材料具有特别优异的力学性能，它们是由被某种有机黏合剂连接起来的有序排列的纳米碳酸钙颗粒构成的。和生物材料相对应，纳米生物材料主要包括纳米生物无机材料、纳米生物高分子材料等。总之，纳米生物材料就是纳米材料和纳米技术与生物材料的结合，纳米生物材料有着广泛的应用前景，以下介绍了纳米生物无机材料和纳米生物高分子材料的研究与应用，并讨论了纳米生物医用材料的发展趋势。

二、纳米生物无机材料

纳米无机生物材料纳米生物无机材料可分为纳米生物陶瓷材料、纳米生物碳材料、纳米生物玻璃陶瓷、纳米生物复合无机材料等几类，其中应用最广泛的是纳米生物陶瓷材料与纳米生物碳材料等。生物陶瓷如磷酸钙、

生物玻璃、氧化铝等是一类重要的生物材料在临床上已有广泛的应用主要用于制造人工骨、骨螺钉、人工齿、牙种植体以及骨的髓内固定材料等。纳米陶瓷的制备将会使陶瓷材料的强度、硬度、韧性和超塑性都大为提高。由于量子尺寸效应和具有极大的比表面积及不同的抗菌机制无机纳米抗菌剂具有传统无机抗菌剂所无法比拟的优良抗菌效果，其综合抗菌效果也优于有机类和天然类抗菌剂。对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、芽枝菌和曲霉等具有很强的杀伤能力。这种抗菌剂不仅抗菌能力强、范围广而且具有极高的安全性是种长效抗菌剂可用作伤口敷料。Ag可使细胞膜上蛋白失去活性从而杀死细菌。添加纳米银粒子制成的医用敷料对如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿浓杆菌等外科感染细菌有较好抑制作用。纳米无机生物材料的方向将从植入体在人体内随时间变化、力学性能包括抗磨损、耐疲劳、柔韧性等、可降解、生化活性等方面切入研究。三、纳米生物高分子材料

现代医学的发展，对材料的性能提出了愈来愈高的要求，大多数金属材料和无机材料难以满足，而合成高分子材料与天然高分子材料有着极其相似的化学结构，从坚硬的牙齿和骨头、强韧类似筋腱和指甲，到柔软而富于弹性的肌肉组织、透明角膜和晶状体等，都可用高分子材料制作，而且可加工成各种复杂的形状。因此，生物高分子材料在生物材料领域占绝对优势。纳米生物高分子材料可分为天然生物医用高分子材料和合成生物医用高分子材料；根据其稳定性可分为生物降解型高分子材料和不可降解型高分子材料；根据其应用可分为人工脏器，固定、缝合材料，药用高分子材料，诊断用高分子材料及血液净化高分子材料等。目前纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、介入性诊疗、药物控制释放载体、组织工程学

中生长因子控制释放及作为转基因载体等许多方面。已开发出用于制备纳米囊和纳米粒的一些常见的聚合物，已报道的主要有：聚D、L一丙交酯、聚乳酸(PLA)、聚D、L一乙交酯(PLG)、丙交酯一乙交酯共聚物(PLGA)以及聚氰基丙烯酸酯(PCA)、聚氰基丙烯酸烷基酯(PACA)、聚e一羟基已酸内酸(PCL)。较早以前的还有壳聚糖、明胶、海藻酯钠等亲水性、可生物降解天然聚合物。

近年来生物可降解型高分子纳米粒子，在基因治疗中的DNA载体以及半衰期较短的大分子药物，如蛋白质、多肽、基因等活性物质的口服释放载体方面，具有广阔的应用前景。一般说来，药物被溶解、包封或吸附在纳米粒载体上。聚合物纳米粒能有效地把药物输送到特定的靶部位，如器官或组织，从而增加疗效，降低毒副作用，能增强药物特别是蛋白类药物的稳定性，并且具有较好的缓释、控制释放特性。

四、纳米生物材料发展趋势

纳米生物材料是一个多学科交叉发展前景十分广阔的领域，它所具有的独特结构使它显示出独特的性能。尽管对纳米生物医用材料的制备、结构与性能进行了大量的研究，但在基础理论及应用开发等方面还有许多工作尚待进行，随着材料学、医药学、生物工程学、纳米科技等学科的进一步发展，纳米生物材料的基础研究和应用研究必将迎来一个新的发展阶段。今后生物材料研究的主要趋势是：继续筛选现有或新出现的材料；深入研究材料的组织相容性、血液相容性、生理机械性能和耐生物老化性，并建立它们的标准和评价方法；加强材料表面修饰和生物化处理方法的研究，以使材料与活体表面的接触面有一相容性好的过渡层；注意材料结构与性能关系的研究，积累数据资料，逐步发展生物材料的分子设计，在改性和

分子设计基础上合成新的生物材料。纳米生物材料将会使介入性诊断和治

疗各微型、微量、微创或无创、快速，功能性和智能化的方向发展；纳米

药物载体的控释系统具有光明的应用前景，在基因工程迅速发展的今天，

纳米材料作为基因载体将是今后很长时间的研究重点。

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,新一代纳米生物材料的春天已经来临,纳米生物材

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生物技

术、生命科学的研究产生极为深远的影响。

参考文献

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年8月第30卷第8期