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- 纳米材料走进医学
- 作者:林星|发布时间:2011-03-15|浏览量:828次
纳米技术定义为“通过在纳米水平(1-100nm)对材料、结构、设备及系统进行调控,以达到人为设计、规划、生产及应用的目的。”因为纳米材料在大小上与生物学分子及系统相似,现在已经可以设计出多种不同功能的纳米材料。纳米技术在医学领域的应用前景广阔。纳米医学旨在利用纳米材料的特性及物理特征,实现在分子水平对疾病进行诊断和治疗。福清市医院风湿科林星
许多疾病起源于分子或纳米水平的生理过程改变。突变基因、病毒或细菌感染可能引起细胞功能异常或信息沟通异常,有时可以导致威胁生命的疾病。这些分子和感染源大小都在纳米级。它们的化学特性、大小及形状基本可以解释分子转运到特定生物部位以及分子间的相互作用。
纳米材料现在主要设计用作:辅助诊断或治疗药物穿过生物屏障;增加分子通道;调节分子间相互作用;以敏感、高效的形式探测分子改变。与原子及宏观材料相比,纳米材料具有表面积与体积比值大、可调控的光、声、磁及生物学等特性。可以被设计为不同的大小、形状、化学组成、表层化学性质特性以及中空或实心结构。这些特性被用来生产新的药物转运载体、对比剂及诊断设备,其中的一些药物正在进行临床试验或已经被美国食品药品管理局(FDA)批准用于人体。
纳米材料的特性
科学家们已在批量生产纳米材料,纳米材料主要由金属原子、非金属原子和混合原子构成,相应地被称为金属粒子、有机粒子及半导体粒子。所有纳米材料的共同特性就是表面积与体积的比值很大,可以比同质宏观材料大几个数量级。纳米结构中,电子的运动就相对简单,其运动特点取决于材料的大小或形状,以及电子与表面包膜的相互作用。无机纳米材料的磁和光信号比同质的普通材料强,因为参与能级跃迁的电子更多。
纳米材料的体内应用
已经有部分纳米材料正在进行临床试验或者已经被FDA批准应用于临床,许多纳米材料都被设计用来针对体内肿瘤,或是作为药物载体的治疗应用,还有的作为对比剂用以造影诊断。
纳米材料注入血流后,依靠增强的穿透力及停留能力能够在肿瘤组织中积聚。应用纳米材料携带药物可以通过阻止正常组织的非特异性摄取以最大限度地减少副作用。
纳米颗粒包裹肿瘤坏死因子α及乙二醇聚乙烯的药物,目前正在进行临床试验,用来治疗晚期或转移癌。组织病理学研究已经发现,这些纳米颗粒主要分布在肿瘤或肿瘤周围。不良反应明显减少。患者能够耐受更大剂量的药物,因为使用纳米颗粒使得治疗药物的药物动力学发生改变。试验中没有发现明确由纳米颗粒载体引起的不良反应。
纳米颗粒在作为对比剂对肿瘤进行成像方面也同样具有吸引力。在纳米颗粒增加的MRI中,因质子的旋进频率不同,可以区分含和不含超副磁性氧化铁纳米颗粒的组织。
纳米材料用作体外诊断
纳米材料的第二个重要的应用就是作为目标生物标本中分子的标记物。纳米材料用以简化诊断仪器的操作或增加诊断仪器的探测范围。纳米颗粒被用于体外侧流诊断技术。金纳米颗粒也被用作高产的基因检测仪器。该技术已经被FDA批准用来筛查和确定药物敏感性及检测基因变异。
纳米材料为基础的临床应用
纳米材料还用于其他的临床用途。例如,金纳米贝是一种由硅核覆盖薄层金的纳米材料,正被用作复发的头颈部肿瘤的治疗。科学家们正在对纳米材料在控制性传播疾病方面应用进行研究。
现在存在的问题及将来的前景
越来越多的研究正在通过体外培养细胞研究及动物体内研究了解纳米材料可能的毒性作用。纳米材料中重金属成分及其物理特性,以及其进入生命器官的能力未必就产生特定的毒性反应。纳米材料的毒性问题仍有争议,需要进一步研究。
纳米材料常被用作疾病分子基础的基础研究及实证研究以了解它在医学上的作用。这些研究应当为纳米技术进入临床应用新领域奠定了坚实的基础。
参考文献
http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra0912273?query=BUL
(福清市医院 俞建钰 林星 编译,
原载《福建卫生报》2011,3,14)
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