纳米技术在生物及医药学领域的应用

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1、现代化工990719现代化工MODERNCHEMICALINDUSTRY1999年第19卷第7期Vol.19No.71999纳米技术在生物及医药学领域的应用张汝冰*　刘宏英　李凤生　　摘　要　介绍了纳米技术在生物学、医学和药学领域的应用研究概况，并展望了有关发展前景。　　关键词　纳米技术，医学，药学，生物学，应用1　纳米技术在医药学领域的应用　　在迅速发展的药剂学中，控释药(CRDDS)是控制释放给药系统(Controlledreleasedrugdeliverysystem)的简称。CRDDS是通过物理、化学

2、等方法改变制剂结构，使药物在预定时间内，自动按某一速度从剂型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。CRDDS的一个重要方向是将药物粉末或溶液包埋在直径为微米级的微粒(Microparticles)中，粒径进一步减小，成为纳米级的纳粒(Nanoparticles)或称毫微粒。微粒和纳粒的研制开发是国内外药剂学领域的研究热点。如Debenedetti等［1，2］，使聚乳酸包裹在降血脂药洛伐他汀的表面，经冷冻喷雾干燥后制成的纳米颗粒在体内可控释放。总之，纳米技术在药物制剂中

3、的应用将使药物的发展进入新的阶段。　　微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本要求是无毒，生物相容性好，有一定机械强度和稳定性，与药物不发生化学反应；当微粒和纳粒通过非胃肠道给药时，还要求材料具有生物降解性，其中由脂质双分子层组成的脂质体具有类细胞膜结构，受到国内外研究人员的广泛关注。微粒和纳粒系统主要被网状上皮细胞丰富的肝、脾、肺、骨髓等吸收，作为外来异物被巨噬，有些颗粒能被溶解酶体中的酶系攻击，导致其裂解并释出药物［3］。颗粒的粒径直接影响其体内分布，比如粒径＜5μm的微粒可以通过肺［4］，粒径＜300nm

4、的纳粒可以进入血液循环，粒径＜100nm的纳粒能进入骨髓，因此纳粒系统更容易通过胃、肠粘膜和鼻腔粘膜，甚至皮肤的角质层，使口服、鼻腔给药和透皮吸收的生物利用度得以提高。颗粒的组成也能影响其在体内的分布和吸收，如含有脑硫脂的脂质体包封葡萄糖氧化酶后能够克服血脑屏障，进入脑组织。　　微粒和纳粒系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药，如抗癌药物。众所周知，癌症是人类最主要的死因，在恶性肿瘤的3种治疗方法——放疗、化疗、手术治疗中，化疗仍是主要手段，如何提高药物的靶向性并降低其毒副作用是改善化

5、疗效果的关键。在美国马里兰州约翰斯*霍普金斯大学工作的比利时副教授丹尼斯*沃茨，经过3年的苦心研究，发明了一种可直接将药物导入癌组织的磁铁技术，可望代替化疗药物，以提高治病效果，避免药物对胃和肠道带来的副作用。万方数据file:///E

6、/qk/xdhg/xdhg99/xdhg9907/990719.htm（第1／4页）2010-3-2311:05:28现代化工990719沃茨所发明的磁铁技术并不复杂，整个系统只由3组铜线圈组成，每组两个，这些线圈与电源相联后，分别固定在身体的不同部位。然后，通过在患病部位连续

7、移动磁铁，附着在药袋上的氧化磁铁纳米微粒，便可随DNA链进入患处，并将药物直接释放到癌组织内。在研究的过程中，沃茨用一种能附着在DNA链顶端的生物素，先将磁铁颗粒包住，然后用荧光技术在磁铁颗粒上着色。这样，便可在显微镜下清楚地看到DNA链的所在位置，以便仔细观察DNA链包裹的磁性微粒的活动情况。沃茨发现，当磁铁不移动时，DNA链呈长形链状盘绕着球体。当磁铁连续移动时，球形DNA链则伸展，呈锥形体，顺利进入癌组织［6］。笔者根据上述原理，已成功地从淀粉酶粗品溶液中分离出纯度很高的淀粉酶。实验方法是用亚铁盐制备顺磁

8、性的Fe3O4微球的同时加入二羧甲基聚氧乙烯作为包覆层，所得的顺磁性有机物纳粉活化后可以特异性地吸附和分离淀粉酶，利用这项技术分离和提纯生物酶将是纳米技术在医药领域的重要应用。　　人们在趋磁菌体内观察到含有20nm左右的Fe3O4球状磁性微颗粒。大约20颗磁性微粒在细菌体内形成链状，从而导致在地磁场中的趋向。相类似的，鸽子、蝴蝶、海豚、蜜蜂等动物也具有识别方向的能力，亦与体内含有超细的磁性颗粒有关。利用生物酵母可以合成2nmCdS超细微粒并观察到光谱线蓝移的量子尺寸效应。尺寸小于10nm的超细微粒可以在血管中自

9、由移动，因此可以注入各种对机体无害的纳米粒子到人体的各部位，检查病变和进行治疗，将纳米颗粒压成薄片制成过滤器，其过滤孔径为纳米量级，在医疗工业中可用于血清消毒(引起人体发病的病毒尺寸一般为几十纳米)。纳米材料具有优异的吸附能力，可用作微生物吸附和选择分离的功能材料。此外，纳米金属粉末还是制备动物生长素药物的添加剂。有机物的超细微粒可以由疏水性而变为亲水性，已利用氟碳化合物的超细微粒与水