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生物医药应用中的纳米技术

2020-5-28 10:06:14浏览次数:

近年来,随着纳米材料和纳米技术的发展以及人类对于生命系统和生命过程的认知不断深入,纳米技术与生物医药领域的融合交叉研究受到了广泛关注。纳米生物医药技术涉及化学、材料学、物理学、生物学、药学和医学等多学科交叉协作,对于疾病的预防、诊断和治疗等生物医学的发展起到重大推动作用,展现出其广阔的应用前景。

纳米技术对生物医药学的发展具有重要的推动作用。如何构建新型纳米材料,实现其在疾病部位生物功能的最优化,是当今纳米生物医药领域的关键问题。

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首先,我们得知道纳米材料是什么?纳米(nm)和米、微米等单位一样,是一种长度单位。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm),或由它们作为基本单元构成的材料。国际上公认0.1-100nm为纳米尺度空间,100-1000nm为亚微米体系,而小于1nm为原子团簇。

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纳米空间是联系原子、分子和宏观的中间环节。其组成单元的尺度小,界面相对很大,这就导致由纳米材料具有不同于宏观材料的许多特殊性质。纳米量级的天然材料和人工合成材料应用于生物医学领域,主要是由于它们更容易接触生物体单元,如细胞(10~100μm),病毒(20~450nm),蛋白质(5~50nm),或是一个基因(2nm宽,10~100nm长)等。

生物医用纳米材料举例:

纳米陶瓷

纳米陶瓷是达到显微结构组成纳米级水平的新型陶瓷材料,其中最具代表性的是纳米羟基磷灰石,它是一种生物活性陶瓷。作为一种新型的高性能纳米生物陶瓷,在组织工程化人工器官、人工植入物等方面的应用前景广阔。目前主要应用在硬组织修复材料、药物载体、医药设备等方面。

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高分子纳米生物医药材料

高分子材料也可以形成高分子纳米粒,主要通过微乳液聚合的方法得到。这种超微粒子具有巨大的比表面积,具有一些普通纳米材料所不具有的新性质和新功能。

纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体及介入性诊断等许多方面。人们用某些生物可降解的高分子材料药物进行?;げ⒖刂埔┪锏氖头潘俣?,药物经过载体运送后,药效损伤很小,并且可以有控制的释放,延长了药物的作用时间。

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纳米磁性医用材料

纳米磁性颗粒兼备磁性和纳米尺寸两方面的优势,具有块体材料没有的独特性能,如超顺磁性、磁量子隧道效应等。磁性纳米颗粒在生物医疗的疾病诊断方面已经得到广泛认可,在疾病治疗方面正在积极的研究之中。目前较为成熟、发展较快的应用包括:磁靶向制剂、细胞分离、肿瘤细胞的过热治疗和MRI造影。

纳米生物医药材料的市场情况

近年来,纳米技术突飞猛进,这使得纳米材料逐渐走进人们的生活,从事纳米材料应用的企业也呈现大幅度增长,在医药化工方面,纳米技术更展现出强大的发展前景。

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在上市药品研发公司中,涉及纳米药物的不乏财富500强制药公司(辉瑞、强生、默沙东、诺华、罗氏、GSK、阿斯利康、艾伯维)、日本跨国药企(武田制药、第一三共、安斯泰来)、生物制药巨头(安进、吉利德、赛尔基因、健赞),还有专注于纳米剂型开发的制药公司,如台湾微脂体股份有限公司、和仿制药巨头(Teva)等。

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纳米材料由于其尺寸效应引起的特殊性质,使其具有一些独特的效应,受到环境、能源、农业、医药医疗等各领域的广泛关注与重视,目前,获批上市的纳米药物已达50余种。纳米材料在生物医药领域等诸多方面显示出卓越的应用价值,其中部分产品已进入临床应用,还有大量产品已处于临床试验阶段。

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和其他前沿学科一样,纳米医学也充满了机遇和挑战。但我们完全可以相信,随着对其在生物医学中应用研究的深入及生物安全性问题的阐明和解决,纳米技术将成为医学研究和临床治疗中的一个重要手段,为许多重大疾病患者带来福音。


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