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​纳米技术在医学应用分享!

作者:admin 发布日期:2017/5/16 关注次数: 二维码分享

纳米技术在医学应用有哪些呢?你知道吗?杨凌华翼纳米医药科技有限公司小编为您来分享!

纳米技术已成为21世纪的关键技术之一,对各个领域的科技进步具有极其重要的意义。已有的研究表明,纳米技术可以应用于医学、药学、生物、化学和信息技术等方面。纳米技术对医学、生物工程和药学的渗透与影响是显而易见的。纳米机器人是纳米技术应用于医学领域中较具有诱惑的内容,在生物医学工程中可充当微型医生,解决了医生用传统技术难以解决的问题。纳米技术在药学中的重要应用— — 药物纳米控释系统作为新的药物载运系统被广泛研究,特别是在靶向和定位给药、黏膜吸收给药、基因治疗和蛋白多肽控释等领域,纳米粒子具有不可替代的优越性。





纳米技术( nanotechnology )是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化,以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。已有的研究表明,纳米技术可应用于医学、药学、生物、化学和信息技术等领域,从而可以在无创式微创医学中发挥重要作用。现就纳米技术在医药学领域中的研究应用进展综述如下:

纳米技术在医学领域中的研究和应用进展

纳米机器人充当微型医生纳米技术可能导致纳米机械装置和传感器的产生。纳米机器人也称分子机器人,是纳米机械装置与生物系统的有机结合,它是纳米技术应用于医学领域中较具有诱惑的内容。在生物医学工程中可充当微型医生 ,解决传统医生难以解决的问题。这种纳米机器人可注入人体血管内,成为血管中运作的分子机器人。这些分子机器人可以从溶解在血液中的葡萄糖和氧气获得能量,并通过外界给予的声信号按编制好的程序探示它们碰到的任何物体。分子机器人可以进行全身健康检查,疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物,吞噬病菌,杀死癌细胞和监视体内的病变等,这必然给现代医学的诊断和治疗带来一场深刻的革命。在现代医学中, X线透视、血管造影、CT和磁共振成像等技术,是诊断疾病必不可少的手段,而利用机器人对疾病的诊断和治疗则能同时完成。纳米机器人还可以用来进行人体器官修复,例如修复损坏的器官和组织,做整容手术,进行基因装配工作等,即从基因中除去有害的DNA 或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行 ,或使引起癌症的DN A突变发生逆转而延长人的寿命。纳米机器人通过修复大脑和其他脏器的冻伤而使低温贮藏的人复活。

DNA纳米技术是指以DN A理化特性为原理设计的纳米技术,主要应用于分子的组装。同时DN A技术的发展有助于DNA纳米技术的成熟。

纳米技术和基因治疗基因治疗是治疗学的巨大进步,质粒DN A插入目的细胞后,可修复遗传错误或产生治疗因子。利用纳米技术,可使DNA 通过主动靶向作用定位于细胞; 将质粒DN A浓缩至50~ 200nm大小且带上负电荷,有助于其对细胞核的有效入侵; 而较后质粒DNA 插入细胞核DNA 的准确位点则取决于纳米粒子的大小和结构。

诊断与监测人体疾病的诊断与监测是医学领域的一个重要组成部分,纳米颗粒技术,在医学保健领域已有广泛的应用。运用纳米颗粒可以使医学诊断与监测更加简单和精确。光学相干层析术( OCT) OCT 的分辨率可达1个微米级,有了如此准确的依据,人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中” ,而不必等到了生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。

微小探针技术可向人体内植入,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。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。

疑难病的介入性诊断和治疗由于纳米粒子比红细胞小得多,可以在血液中自由运动,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。据报道,动物实验结果表明,将载有地塞米松的乳酸-乙醇酸共聚物的纳米粒子,通过动脉给药的方法送入血管内,可以有效治疗动脉再狭窄;而载有抗增生药物的乳酸-乙醇酸共聚物纳米粒子经冠状动脉给药,可以有效防止冠状动脉再狭窄。除此之外,载有抗生素或抗癌制剂的纳米高分子可以通过动脉输送给药的方法进入体内,用于某些特定器官的临床治疗。载有药物的纳米球还可以制成乳液进行肠外或肠内的注射,也可以制成疫苗进行皮下或肌肉注射。

纳米技术在药学领域中的研究和应用进展

纳米技术在药学中的重要应用— — 药物纳米控释系统。纳米级聚合物粒子作为药物传递和控释的载体,是一种新的药物控释体系。纳米控释系统包括纳米粒子( na no pa rticles)和纳米胶囊( nanocapsules )。由于纳米控释系统特有的性质,使其在药物输送方面具有许多优越性,如可缓释药物,延长药物作用时间;达到靶向输送目的; 在保证药物作用的前提下,减少给药剂量,减轻或避免毒副反应;提高药物稳定性,以利于储存;建立新的给药途径,包括体内局部给药、黏膜吸收给药和多肽药物的口服给药等。

运载多肽和蛋白类药物的纳米控释系统随着分子生物学及其技术的发展,多肽类药物显示出优于传统药物的治疗效果,但也具有其特有的缺点: ①口服时易被胃肠道内的蛋白水解酶降解,所以必须注射给药;②生物半衰期极短,所以需要重复给药;③多数多肽类药物不易通过生物屏障。上述缺点限制了它们的临床应用,而纳米控释系统可以较好地克服这些缺点。例如, Ga utier 等制备的载有生长激素释放因子( GRF)的可生物降解的聚氰基丙烯酸异己酯纳米粒子,动物皮下给药后能缓慢释放GRF , GRF稳定血浆水平能够维持近24小时,而游离的GRF注射后2分钟血浆水平达高峰,100分钟已不再检测到,显示纳米粒子所载GRF的生物利用度明显提高。蛋白质多肽类药物的口服给药,一直是人们努力的目标,纳米控释系统可使多肽类和蛋白质类药物的口服给药有效。很多报道表明,如果把药物分子适当包裹,就可能起到保护作用,并且能促进药物的吸收利用,产生明显的生物学效果。例如用界面聚合法能得到更加稳定、均一的含胰岛素的聚氰基丙烯酸异己酯( PACA)的纳米胶囊。Damg e 等人报道,对糖尿病模型大鼠和糖尿病模型狗,依不同的剂量大小,1次口服PAC A胰岛素,可维持1~ 3周的降血糖效果。

运载核苷酸的纳米控释系统 利用纳米控释系统输送核苷酸有许多优越性,如保护核苷酸,防止降解; 有助于核苷酸转染细胞,并起到定位作用;能够靶向输送核苷酸。Chavany 等研究了聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子吸附寡核苷酸的影响因素,证明无论在缓冲液还是细胞培养基中,结合在纳米粒子上的寡核苷酸都具有对抗核酸酶的作用,防止了核苷酸的降解,并且通过细胞对纳米粒子的吞噬作用而增加了寡核苷酸进入细胞的量,同时增加其在细胞内的稳定性。

输送免疫调节剂、抗肿瘤药和抗病毒药的纳米控释系统

纳米控释系统作为抗恶性肿瘤药物的输送系统是较有前途的应用之一。由于恶性瘤细胞有较强的吞噬能力,肿瘤组织血管的通透性也较大,所以静脉途径给予的纳米粒子可在肿瘤内输送,从而提高疗效,减少给药剂量和毒性反应。体内和体外实验均证明,把亲脂性免疫调节剂muramyldipetide 或muramyl tipeptide cho leste ro l装载到纳米囊中,其对抗转移瘤的作用比游离态制剂更有效。如阿克拉霉素A的氰基丙烯酸异丁酯纳米粒子的体内外抗肝细胞瘤的效果均明显优于游离的阿克拉霉素A。

纳米粒子由于粒径小,进入体循环后主要被网状内皮系统( RES)中的白细胞、单核细胞以及巨噬细胞吞噬,而RES系统主要包括肝、脾和骨髓。载药的纳米粒子进入血管后,靶向作用于RES系统。据文献报道 ,减少RES系统对纳米粒子的吞噬,延长体内循环时间的方法,主要集中在以下几方面: ①直接降低RES系统的摄取活性。②高分子物质包裹纳米粒子。研究结果证实,用聚乙二醇及非离子表面活性剂包衣的纳米粒子被肝、脾摄取减少,延长纳米粒子体内循环时间效果明显。③体外磁性导向。有学者通过制备含磁性物质的载药纳米粒子,并外加磁场达到靶向给药目的。④抗体包衣纳米粒子。使用抗体包衣后不仅可延长循环时间,而且可将纳米粒子选择性地导向靶位。如氟尿嘧啶类脂纳米粒子具有很好的肝靶向性。也有人把较新的抗癌药—— 紫杉醇包裹在聚乙烯吡咯烷酮纳米粒子中,体内实验以荷瘤小鼠肿瘤体积的缩小和存活时间延长程度来评价药效,结果表明,含紫杉醇的纳米粒子比同浓度游离的紫杉醇的疗效明显增加。近年来,也有关于抗人类免疫缺陷病毒药物装载到纳米粒子中的报道,其主要优点是可改善药物的药动力学性质,并把药物定向输送到网状内皮系统,从而增强药物疗效。

输送抗寄生虫药和抗菌药的纳米控释系统利什曼原虫感染在世界范围内有较高的发病率和病死率,药物治疗有效率不高,并有较大毒性。纳米控释系统能够提高药物在单核巨噬细胞内的抗病活性。Ga spar报道,载有伯氨喹的聚氰基丙烯酸己酯纳米囊对体外巨噬细胞内的杜氏利什曼原虫的作用比游离伯氨喹的作用强21倍。纳米控释系统对体内寄生虫感染同样显示出高效。纳米控释系统在抗菌药物方面的应用目前仅见体外研究的报道,例如纳米粒子能够增加培养基中小鼠腹腔巨噬细胞和大鼠肝细胞对庆大霉素的摄取,从而可作为细胞内药物输送系统,用于细胞内化疗。

输送其它药物纳米控释系统

眼科用药 载药纳米粒子的胶体悬液滴眼后,能使药物经角膜的吸收增加,作用增强或延长,非角膜的吸收减少,副作用减少。载有Car teolol 的聚己内酯的纳米粒子或纳米囊,比市售Car teol滴眼剂能显著降低眼内压,而心血管方面的不良反应却明显减少。Calv o 等人也证明,载有环包素A和消炎痛的聚己内酯纳米粒子或纳米囊都能增加药物通过角膜的吸收。

中枢神经系统药物需要长期使用药物,纳米控释系统能起到缓释作用,特别适用于治疗慢性病的药物。Allemann等人用乳液聚合技术制备的载有抗精神病Sav oxepine的聚乳酸纳米粒子,在体外,药物从粒子大小和药物含量的不同纳米粒子的释放过程可以从几小时至30多天。纳米控释系统经过适当的修饰,还可通过血脑屏障,把药物定向地输送到中枢神经系统而发挥作用。如将载有dalar gin的聚氰基丙烯酸丁酯的纳米粒子表面用吐温80 修饰,给小鼠静脉注射后,能通过血脑屏障,并能产生镇痛作用。

神经节苷脂口服生物利用度低,通常只限于胃肠外途径用药,为了使其适于口服, Po la to 等人制备了神经节苷脂的聚氰基丙烯酸烷基酯纳米微球和纳米囊,并证明纳米囊的载药量较多。美国Michig an大学儿科心血管系统的Lev y 教授所领导的研究小组,创造性地提出把纳米控释系统与导管介入技术相结合,心血管内局部给药,防治血管成形术后的再狭窄。另外,补钙新药— — 999纳米钙,采用超微化技术使碳酸钙晶型重组,成功地解决了钙制剂溶解速度和吸收率,从而使生物利用度增加,是钙剂的研究发展方向之一。纳米钙和伊可新联合使用,具有协同作用,更进一步提高钙吸收,增强治疗效果。可以减少小儿夜惊,改善睡眠,防止佝偻病发生,促进生长发育。

纳米技术在医学领域中的发展意味着未来的医学将进入超微时代,而纳米技术在医学领域的应用将形成一门新兴科学—— 纳米医学。纳米技术将使诊断、检测技术和临床医疗向微型、微观、微量、微创或无创、快速、实时、动态、功能性和智能化的方向发展。纳米技术在药学领域中的发展将使药物具有缓释、靶向性等特点,并且能够提高药物的疗效,减少不良反应。而药物的生产将实现低成本、高效率、自动化和大规模。综上所述,纳米技术应用于医学和药学领域,具有光明的前景,必将引起医学和药学领域的一场新技术革命,从而为提高人类的身体健康,提高人类的生命质量做出新的贡献。



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