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生物納米技術(shù)論文

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生物納米技術(shù)論文

  納米技術(shù)是在納米尺度上 研究 物質(zhì)的特性,通過組建和利用納米材料來實現(xiàn)特有功能和智能作用的高 科技 先進技術(shù)。下面是小編精心推薦的生物納米技術(shù)論文,希望你能有所感觸!

  生物納米技術(shù)論文篇一

  納米技術(shù)在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用

  摘 要 納米技術(shù)是在納米尺度上 研究 物質(zhì)的特性,通過組建和利用納米材料來實現(xiàn)特有功能和智能作用的高 科技 先進技術(shù)。介紹了納米技術(shù)在生物醫(yī)藥中的 應(yīng)用 現(xiàn)狀和前景,并 分析 了納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用中的納米材料安全性和成本 問題 。

  關(guān)鍵詞 納米技術(shù) 納米材料 生物醫(yī)藥

  1990年在美國召開了第一屆納米技術(shù)國際學(xué)術(shù)會議,成為納米科技 發(fā)展 進步的一個重要標(biāo)志。1999年,美國的Robert A Fr Eitas Jr出版了《納米 醫(yī)學(xué)》,表明了納米科技的發(fā)展已促使人們開始多方面考慮并且探索納米科技在醫(yī)學(xué) 臨床診治、藥物學(xué)等方面的應(yīng)用。納米技術(shù)作為一項新興技術(shù),在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

  1 納米技術(shù)

  納米是 英文 nanometre的譯名,像米、厘米、毫米等一樣,是一個長度單位。1納米(nm)為10-9米,也即百萬分之一毫米,相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的五萬分之一。更形象地講,如果把1nm的物體放在乒乓球上,就像一個乒乓球放在地球上。在納米尺度上,由于物質(zhì)的量子效應(yīng),物質(zhì)的局域性和巨大的表面、界面效應(yīng),形成的材料性能發(fā)生了由量變到質(zhì)變的飛躍,從而突變或產(chǎn)生奇異的新現(xiàn)象。

  納米技術(shù)是指在納米尺度上研究物質(zhì)(包括原子、分子的操縱)的特性,通過組建和利用納米材料來實現(xiàn)特有功能和智能作用的高科技先進技術(shù)。這一基本概念普遍認(rèn)為由美國著名物 理學(xué) 家、諾貝爾物理獎獲得者Richard Feynman在一次題為《在物質(zhì)底層有很大的空間》的演講中提出,“為什么我們不可以從另外一個方向出發(fā),從單個的分子甚至原子開始組裝,以達到我們的要求……如果有一天能按照人們的意志安排一個個原子和分子,將會產(chǎn)生什么樣的奇跡”。

  納米技術(shù)涵蓋領(lǐng)域廣泛,包括納米材料學(xué)、納米生物學(xué)和納米顯微學(xué)等方面,它建立了一種嶄新的思維方式,使人類能夠利用越來越小、越來越精確的物質(zhì)和越來越精細(xì)的技術(shù)成品來滿足更高層次的要求。 目前 ,由于納米技術(shù)具有的獨特優(yōu)勢以及人們對健康和重大疾病防治等問題的日益關(guān)注,納米技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。

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  方興未艾的納米技術(shù)把人類對微觀世界的認(rèn)識帶入了一個全新的境界,同時也為人類戰(zhàn)勝疾病、提高健康水平提供了更為有力的武器。就目前而言,納米技術(shù)在生命領(lǐng)域的應(yīng)用前景已逐漸展現(xiàn),并且許多設(shè)想已經(jīng)逐漸實現(xiàn),可以預(yù)見納米技術(shù)將滲透至生物醫(yī)藥研究和應(yīng)用的方方面面。

  2.1 萬能的機器人

  1986年,美國預(yù)見研究所的工程師埃里克·德雷克斯勒說:“我們?yōu)槭裁床恢圃斐龀扇旱摹⑷庋劭床灰姷奈⑿蜋C器人,讓它們在地毯或書架上爬行,把灰塵分解成原子,再將這些原子組裝成各種物品。這些微型機器人不僅是搬運原子的 建筑工人,同時還具有絕妙的自我復(fù)制和自我修復(fù)能力。”

  同時,還有些 科學(xué) 家設(shè)想將蛋白質(zhì)芯片或基因芯片組裝成尺寸比人體紅細(xì)胞還小的納米機器人,使其具有某些酶的功能,它是納米 機械裝置與生物系統(tǒng)的有機結(jié)合,在生物醫(yī)學(xué)工程中可充當(dāng)微型醫(yī)生,解決傳統(tǒng)醫(yī)生難以解決的問題。將這些納米機器人注入血管內(nèi),可按照預(yù)定程序,直接打通腦血栓,清潔心臟動脈脂肪沉積物等,達到預(yù)防和 治療 心腦血管疾病的目的。

  除此以外,不同的組合方案還可組裝出其他功能的納米機器人,例如,有的可以吞噬病菌、殺死癌細(xì)胞;有的可以作為人體器官的修復(fù)工具,修復(fù)損傷的器官和 組織等,以完成整容手術(shù)或其他器官修復(fù)手術(shù);有的可以進行基因裝配 工作,除去基因中錯誤或有害的DNA片段,并將正常的DNA片段裝配進染色體,使機體正常運作。

  2.2 靈敏的檢測器

  癌癥是人類死亡率極高的疾病之一,但以目前的醫(yī)療診斷水平,癌癥一旦被確診通常已發(fā)展到晚期,即已無藥可救或已過最佳治療時期??茖W(xué)家設(shè)想,可制造出納米傳感器植入體內(nèi),監(jiān)控早期癌變信號分子的產(chǎn)生,通過與外界特定的聲信號或其他信號的相互作用,將內(nèi)部信號轉(zhuǎn)化為外部信號。

  另外,近年來 科學(xué) 家正嘗試 應(yīng)用 納米技術(shù)的新型檢測儀器和診斷試劑,只需檢測少量血液中蛋白質(zhì)和DNA就可診斷出某人患各種疾病的可能性。國內(nèi)外 研究 者正致力于腦腫瘤、肝癌、肺癌、白血病等癌癥的早期納米診斷手段的研究,并取得了一定的成績。

  2.3 多彩的標(biāo)記物

  科學(xué)家根據(jù)CD唱機中激光二極管的發(fā)光原理,研制出半導(dǎo)體納米晶體。這種微型的無機晶體被稱作量子點,可通過對其大小的控制,使其經(jīng)同一光源激發(fā)后,發(fā)出紅、黃、藍等多種顏色的光。又因量子點比傳統(tǒng)有機染色小分子更穩(wěn)定, 目前 得到了廣泛應(yīng)用。例如,研究者可用量子點附著在不同基因序列組成的DNA分子上,通過比較標(biāo)記的基因序列與已知序列找出哪些基因在特定細(xì)胞或 組織中表達較為活躍;當(dāng)用量子點標(biāo)記蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)時,技術(shù)人員可動態(tài)跟蹤標(biāo)記物在體內(nèi)的過程,從而使其應(yīng)用于一些疾病的診斷。

  2.4 無限的備用器官

  有科學(xué)家預(yù)言,納米材料制成的性質(zhì)優(yōu)良的人造器官和組織(包括人工血液等)將與人體“融為一體”,“殘疾”將遠離人類,需要器官移植的患者也可以告別漫長的等待??梢源竽懺O(shè)想將納米材料制成的微型器件安全地植入人體內(nèi),如人工耳膜、人工視網(wǎng)膜等,可使聽力或視覺受損的患者恢復(fù)功能,也可使正常人聽力增強、看得更遠,甚至在黑暗中也能有視覺。

  2.5 精準(zhǔn)的生物導(dǎo)彈

  中國 有一句俗話“是藥就有三分毒”,到目前為止科學(xué)家還未發(fā)現(xiàn)有一種藥完全沒有毒副作用,這主要因為藥物在體內(nèi)作用過程中,除在病灶部位濃度較高外,在其他部位也大量蓄積或者被分解后的產(chǎn)物具有較強毒性。這一難題通過納米技術(shù)可以得到解決。將藥物直接納米化,即用 機械或物理等手段將藥物顆粒的大小控制在納米級別,或者用制備的納米尺度藥物載體裝載藥物,可以使藥物有效地到達病灶區(qū),就像生物導(dǎo)彈直接攻擊靶位點不殃及其他部位一樣,從而達到降低藥物毒副作用的目的。目前,納米藥物載體的種類有微乳、高分子納米粒、聚合物膠束、樹狀大分子、納米磁球等,國內(nèi)外藥物研究領(lǐng)域?qū)Υ艘延写罅康难芯?,結(jié)果表明,藥物的毒副作用在降低的同時,其生物利用度也得到有效的提高,對載體進行設(shè)計和修飾后,還可起到緩慢釋放而延長藥效的作用。

  眾所周知,中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)藥的寶貴遺產(chǎn),是悠久 歷史 的象征以及我國人民智慧的結(jié)晶。中藥 醫(yī)學(xué)本應(yīng)在 科技 高度 發(fā)展 的今天得到發(fā)揚光大,但目前卻遇到了發(fā)展瓶頸,毒性 問題 就是其中的一個阻礙。將納米技術(shù)引入中藥研究的思路可能可以解決存在的問題,“納米中藥”這一概念也應(yīng)運而生。納米中藥是直接提取中藥的有效成分然后用納米藥物載體包裹,或?qū)⒂行Р课恢苯蛹{米化,而起到降低中藥毒性的作用。

  3 納米技術(shù)應(yīng)用存在的問題

  以上只是納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域幾個方面的應(yīng)用展望,相信將來還會有更廣泛的應(yīng)用。但任何事物都有兩面性,納米技術(shù)也不例外。納米技術(shù)在給人類帶來種種好處的同時,也存在納米材料的安全性問題。這也成為當(dāng)今世界各國研究學(xué)者關(guān)注的 熱點,許多國家包括中國、美國和歐盟等,都投入了大量的人力、物力和財力,試圖在納米技術(shù)得到普遍應(yīng)用以前,解決其潛在的問題,以使其在將來更好地服務(wù)于人類。其問題主要表現(xiàn)在:

  (1)要達到精確的調(diào)節(jié)和控制粉末組成和化學(xué)劑量比以及粒子的粒度和形態(tài)等方面都還有相當(dāng)大的困難。

  (2)要制造成分準(zhǔn)確、粒度均勻、表面功能團穩(wěn)定的高質(zhì)量微粒還有一定困難,其收集與存放也存在問題。

  (3)納米中藥因其表面效應(yīng)和量子效應(yīng)顯著增加,使得藥物的有效成分獲得了高能級的氧化和還原潛力,往往引起許多性質(zhì)的變化。這種變化究竟會對藥物性質(zhì)產(chǎn)生什么樣的 影響 ,目前還不清楚。

  (4)因制備技術(shù)所限,制備納米微粒的成本一般較傳統(tǒng)醫(yī)藥的制備高出許多。

  (5)納米機器人一旦在人體內(nèi)失控,能夠快速復(fù)制的納米機器人在體內(nèi)擴散的速度可能比癌細(xì)胞還快,它是否會對人體正常的組織造成不利影響,目前還沒有確切的研究結(jié)果。

  4 結(jié)語

  納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用,為提高生物醫(yī)藥技術(shù),尋找和開發(fā)生物醫(yī)藥材料、合成理想的藥物提供了充足的技術(shù)保證,但是根據(jù)需要組合原子或分子的思維模式將極大地沖擊以至改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)的生活和生產(chǎn)方式,因此,納米技術(shù)還有待更進一步的研究,通過更深地剖析和了解,不斷完善,使它更好的為人類服務(wù)。

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