纳米技术在医学上的应用

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1、纳米技术在医学上的应用成员：刘春亮，戴慧平，曾俊主讲人：刘春亮前言纳米医学是在分子水平上，利用分子工具和人体的分子知识，所从事的诊断、医疗、预防疾病、防止外伤、止痛、保健和改善健康状况等科学技术。换句话讲，人们将从分子水平上认识自己，创造并利用纳米装置和纳米结构来防病治病，改善人类的整个生命系统。我们都知道，目前的医疗技术尚无法达到分子修复的水平。而纳米医学则是在分子水平上，利用分子工具和人体的分子知识，创造并利用纳米装置和纳米结构来防病治病，改善人类的整个生命系统。例如：修复畸变的基因、扼杀刚刚萌芽的癌细胞、捕捉侵入人体的细菌和病毒等等，最终实现纳米医学，使人类拥有持续的健

2、康。一、在诊断方面的应用1、遗传病诊断纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕8个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。2、病理学诊断肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜(atomicforcemicroscope，AFM)可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变，以解决肿瘤诊断的难题。目前，已有多种原子力显微镜问世，AFM克

3、服了STM(ScanningTunnelingMicroscope)只适用于具导电性样品的不足之处。3、影像学诊断（1）纳米粒子在影像学诊断中应用将纳米氧化铁造影剂静脉注射以后，氧化铁颗粒被血液带到身体的各部位，只是在肝脏和脾脏被网状内皮细胞吸收。肝脏内的网状内皮细胞是由枯否细胞的巨噬细胞构成，它可以吞噬氧化铁颗粒；而恶性肿瘤细胞仅含有极少量的枯死细胞没有大量吸收氧化铁的作用。纳米氧化铁造影剂就是利用正常细胞和恶性肿瘤细胞之间的这种功能差异别，显示出其对这些病灶诊断的特异性——纳米氧化铁在正常细胞和肿瘤细胞的数量不同，会造成信号强度的差别，这种差别在核磁共振图像中，由于正常组

4、织吸收纳米氧化铁表现为暗的低信号，而病灶不吸收纳米氧化铁表现为亮的高信号。这样，病灶与正常组织在核磁共振图像上会有较大的对比。(2)光学相干层析术(OCT)一种新型的纳米影像学诊断工具OCT的分辨率可达1个微米级，较CT和核磁共振的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体内活细胞的动态成像，观察活细胞的动态，发现单个细胞病变，且不会像X光、CT、磁共振那样杀死活细胞。4.激光单原子分子探测术具有超高灵敏性激光单原子分子探测术,可在含有1000亿亿(1019)个原子或分子的1cm3气态物质中，在单个原子分子层次上准确获取其中一个。它可通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体

5、,及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子。5.微小探针技术利用纳米级微小探针技术,可向人体内植入传感器，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。6.癌症的早期诊断中国医科大学第二临床学院把纳米级微粒应用于医学研究,完成了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体的研究。运用这项研究成果,可以发现直径3毫米以下的肝肿瘤。这对肝癌的早期诊断、早期治疗有着十分重要的意义。二、在治疗方面的应用1、纳米化增加药物吸收度增大药物的表面积促进溶解。药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分

6、布面极广。应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。2、纳米医用材料纳米氧化镐；目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化镐是一种具有高度抗生物损耗的替代材料。纳米银粉：银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。纳米骨材料：把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填充的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构智能药物；美国正在设计一种纳米"智能炸弹"，它可以识别出癌

7、细胞的化学特征。这种"智能炸弹"很小，仅有20纳米左右，能够进入并摧毁单个的癌细胞人工红血球纳米医学不仅具有消除体内坏因素的功能，而且还有增强人体功能的能力。我们知道，脑细胞缺氧6至10分钟即出现坏死，内脏器官缺氧后也会呈现衰竭。设想一种装备超小型纳米泵的人造红血球，携氧量是天然红血球的200倍以上。当人的心脏因意外，突然停止跳动的时候，医生可以马上将大量的人造红血球注入人体，随即提供生命赖以生存的氧，以维持整个机体的正常生理活动。它可以应用于贫血症的局部治疗、人工呼吸、肺功能丧失和体育运动需要的额外耗