纳米药物开发与应用PPT课件

1、 内容提要 纳米药物的定义与分类 纳米药物的优势 纳米技术在药物传递控制释放方面的优势 研究案例1-抗肿瘤药物载药纳米微球的制备与表征 应用实例 研究案例2-量子点及其应用第1页/共48页 IntroductionIntroduction 现代医学无法攻克的疑难杂症有癌现代医学无法攻克的疑难杂症有癌症、心脏病、艾滋病、糖尿病、老症、心脏病、艾滋病、糖尿病、老年痴呆症与中风等。未来希望可运年痴呆症与中风等。未来希望可运用纳米科技包括纳米机器人、纳米用纳米科技包括纳米机器人、纳米药物、生物芯片、纳米显微镜等应药物、生物芯片、纳米显微镜等应用于医学，可帮助人类成功克服上用于医学，可帮助人类成功克服上

2、述疾病，延长人类寿命。述疾病，延长人类寿命。 主编主编 徐辉碧徐辉碧 第2页/共48页 纳米药物的定义纳米药物的定义 纳米药物是指以纳米级高分子纳米粒( nano-particles，NP)、纳米球 ( nano-spheres， NS)、纳米囊( nano-capsules，NC)等为载体，与药物以一定方式结合在一起后制成的药物，其粒径可能超过100nm，但通常应小于500nm。纳米药物也可以是直接将原料药物加工制成的纳米粒。第3页/共48页 纳米粒在药剂学中的分类纳米粒在药剂学中的分类 药剂学中将纳米粒分成纳米载体与纳米药物，其尺寸界定于11000 nm之间。 纳米载体系指溶解或分散有药物

3、的各种纳米粒，而纳米药物则是指直接将原料药物加工成纳米粒。 理想的纳米粒子应具有： (1)具有较高的载药量30%。具有较高的包封率80%。 (2)制备与方法简便，容易中试放大，工业化生产。 (3)载体材料可生物降解，无毒性。 (4)具有适当粒径与粒形。 (5)具有较长的体内循环控释时间。第4页/共48页 纳米米药物的优势 可进入毛细血管，在血液循环系统自由流动。 经特殊加工后可制成靶向定位系统。 可改善疗效及降低副作用，减少患者服药次数。 可消除特殊生物屏障对药物作用的限制。 纳米粒可将药物送到特定的目标，包括一般药物不容易抵达之处。纳米粒可将药物送到特定的目标，包括一般药物不容易抵达之处。第

4、5页/共48页 Targeted Drug Delivery第6页/共48页 Advantages of Advantages of NanotechnologyNanotechnology Nanotechnology is better suited for drug targeting of individual tissues. Cells and cellular receptors and hence, more suitable for gene and vaccine delivery. It may also be helpful in designing nanoporou

5、s membranes for controlled-delivery drug devices.第7页/共48页 Advantages of Advantages of NanotechnologyNanotechnology Nanoscale powders of antiasthma and analgesic drugs are quickly absorbed in the human body in comparison to the traditional drug delivery systems. Nanotechnology is particularly useful

6、in case of drugs with narrow therapeutic indices. 第8页/共48页 研究案例研究案例 1 抗肿瘤药物抗肿瘤药物ImHRuClImHRuCl4 4-(DMSO)(Im)-(DMSO)(Im)（NAMI-ANAMI-A） 聚乳酸羟基乙酸（聚乳酸羟基乙酸（PLGAPLGA）载药纳米微球）载药纳米微球 制备与表征制备与表征第9页/共48页 选题背景 恶性肿瘤具有极高的致死率，目前治疗癌症的主要方法为手术、放疗和化疗，而化疗在肿瘤的治疗中显得日益重要。 临床使用的抗肿瘤药物多为核苷类，有较强的毒副作用，且长期使用容易使肿瘤细胞产生抗药性。故非核苷类抗肿瘤

7、药物成为目前及今后的研究重点。 第10页/共48页 许多金属元素在生命体系中起着关键作用，使用金属离子及其配合物作为抗肿瘤药物研究的一个重要方向。 1969年发现顺铂具有抗肿瘤活性，对多种癌症都具有显著的药效。但大剂量的使用顺铂具有较大的毒副作用。第11页/共48页 研究目的和意义 近年来，非铂类金属抗肿瘤药物的研究得到了很大的发展。国际上普遍认为，钌配合物将成为最有前途的抗肿瘤药物之一。 钌的配合物具有高选择性、低毒副性的特点，且容易吸收并在体内很快排泄。第12页/共48页 研究目的和意义 钌的系列配合物中， NAMI-A最受关注。 NAMI-A对肿瘤细胞 的选择性来源于咪 唑配体，穿透性来

8、 自于DMSO。 图1 NAMI-A结构简图第13页/共48页 研究目的和意义 NAMI-A极易水解，难以在一定的湿度和温度下长期保存。 载药纳米微球不易水解，在一定的环境下可以长期保存。 第14页/共48页 研究目的和意义研究目的和意义 纳米药物是医药研究领域的新热点。 载药纳米微球具有颗粒度小、比表面大、低毒、高效、缓释、长效等特性。 释放后的高分子载体无毒、不会长期积累在体内、副作用小。第15页/共48页 研究内容 合成具有抗肿瘤活性的药物NAMI-A，并对其进行初步表征分析。 通过双乳化法，以聚合物PLGA为载体，胆酸钠为乳化剂，将合成的NAMI-A药物制备成纳米微球。第16页/共48

9、页 表征分析部分结果一、紫外光谱图 图2 NAMI-A紫外光谱图 图3 纳米微球紫外光谱图3003504004505005500.00.51.01.52.02.5Abslength/nm4483872883003504004505005500.00.51.01.52.02.5391Abslength/nm452291第17页/共48页二、红外光谱 图4 NAMI-A药物的红外光谱图 吸收峰：3346、3136 、1579、1414 、1312 、1064和771 cm-1 第18页/共48页二、红外光谱 图5 NAMI-A纳米微球红外光谱图 药物吸收峰：3424，1580，1398 ，1298

10、 ，1088 和 669 cm-1 PLGA吸收峰：3326，2400，1750 ，1100 cm-1 第19页/共48页三、粒度分析、粒度分析高速机械搅拌高速机械搅拌 图6 纳米微球粒度分析图 平均粒径：155.9 m 第20页/共48页三、粒度分析超声乳化1 min 图7 纳米微球粒度分析图 平均粒径：23.8 m 第21页/共48页表征部分三、粒度分析超声乳化5 min 图6 NAMI-A纳米微球粒度分析图 平均粒径：133nm第22页/共48页 应用实例：医用纳米材料l细微而分散的药物，可加速药效释放并降低剂量。分散度高并有良好弹性的生物相容性材料在开发制备新型人工关节替代物方面具有奇

11、特优势，这些通常是混入纳米颗粒的陶瓷材料。 纳米晶胶原基骨材料第23页/共48页u 纳米骨材料纳米骨材料把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填充的纳米骨材料，最后会降解消失 我国第一项纳米医药产品骨缺损部能完全被新生骨取代。 第24页/共48页l纳米颗粒分散及涂覆主要应用于化妆品及药品。液状分散的配方被广泛用于局部涂覆于人体的表皮，因为它们比传统的涂覆吸收速度快而且完全。第25页/共48页第26页/共48页 应用实例：药剂方面的应用 美容美发护理剂 疾病检测指示剂 抗菌剂 纳米矿物中药 纳米导向剂第27页/共48页 美容美发护理剂美容美发护理剂 纳米氧化锌粉

12、末无毒、无味、对皮肤无刺激性； 分解、不变质、热稳定性好； 为白色，可以简单地着色；第28页/共48页 疾病检测指示剂疾病检测指示剂 纳米粒子微细结构使其对环境中的化学或物指针的变化极为敏感，因此可对人体内的病原体作出早预测。第29页/共48页 抗菌剂抗菌剂 纳米氧化锌粉末在阳光下，尤其在紫外线的照射下，在水和空气中能自行分解出自由移动的带负电的电子（e-）,同时留下带正电的空穴（h+）。第30页/共48页 纳米矿物中药纳米矿物中药 研究表明，矿物中药制成纳米粉末后，药效大幅度提高，并具有高吸收率、剂量小的特点。 利用纳米粉末的强渗透性将矿物中药制成贴剂或含服剂，避开胃肠吸收时体液环境与药物反

13、应引起不良反应或造成吸收不稳定。第31页/共48页 纳米导向剂纳米导向剂 将以纳米磁性颗粒为载体的药物注入人体后，药物在外磁场的作用下会聚集于体内的局部，从而可在对人体的整体副作用很小的情况下对病理位置进行高浓度的药物治疗。第32页/共48页 应用实例：医疗系统医疗系统的应用的应用利用纳米材料制造微型的机器人或纳米级的半导体材料。 纳米机器人 DNA感应器 纳米彩虹标签第33页/共48页 纳米机器人 “纳米蜘蛛”机器人的大小仅有4纳米，比人类头发直径的十万分之一还小。该机器人的发明是对几年前“蜘蛛分子”机器人的改进与升级，其功能更加强大。 科学家们已经研发出这种机器人的生产线，希望未来能大量生

14、产，并期望此机器人利用于医疗事业，以帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的。第34页/共48页纳米机器人消灭癌细胞虚拟图第35页/共48页 研究案例 2 量子点量子点纳米彩虹标签纳米彩虹标签 纳米量子点是一种崭新的材料。 具有荧光标定特性，目前广泛地应用于各种临床前生医检测、细胞行为的长期追踪与观察、以及肿瘤标定的研究上。 目前量子点的用途相当广泛，在生医工程上可制成各种荧光标签，应用于生物检测的“基因条形码”或“蛋白质条形码”。第36页/共48页 何谓量子点？ 量子点（quantum dots, QDs）是纳米级半导体材料； 它的电子排列相当紧密，由于量子限量化效应可以激发出不同颜色的

15、荧光； 例如硒化镉（CdSe）粒径在2.1 nm 时发出蓝色荧光，粒径5 nm时发出绿色荧光，当粒径接近10nm 时，它所激发的荧光就接近红色。第37页/共48页(A)在样本瓶中，量子点的颜色有如彩色染剂。在样本瓶中，量子点的颜色有如彩色染剂。(b)在石英瓶中，量子点有荧光色彩特性(c)在细胞培养皿中，各式量子点被林纸质包覆后的荧光表现。第38页/共48页 量子点与功能性分子结合量子点与功能性分子结合 许多研究团队把亲水性修饰后的量子点与特定的DNA、抗体、多肽 、蛋白质或生物分子结合，发展出许多新式的疾病检测技术。 常见的结合方式有： （1）双功能键连接法； （2）硅烷化连接法； （3）疏水

16、性吸引力连结法； （4）静电吸引力连接法； （5）纳米珠子包覆法等。第39页/共48页第40页/共48页 照亮癌细胞照亮癌细胞 使用6 种不同粒径的量子点搭配10 种不同的发射光强度，发展出光学卷标，预计可用来编译各种核酸或蛋白质的序列。 量子点也可做为体内分子在磁共振造影及正电子放射断层造影时的对比标志，或用于癌症的诊断和药物治疗效果的评估上。 例如：把抗癌药物与纳米量子点结合后送入细胞，由观察细胞内有无量子点荧光得知抗癌药物能否进入细胞，进而观测抗癌药物对细胞的毒杀状况。第41页/共48页量子点送入纤维母细胞的10X显微镜影像，其中绿色荧光是量子点荧光表现，不规则灰色结构是细胞。第42页/共48页 量子点与量子点与HER-2HER-2（humanhuman epidermal epidermal growth growth factor receptor-factor receptor-2 2）蛋白质的结合物显微镜）蛋白质的结合物显微镜暗视野图，其中绿色点状物是量子点荧光表像。暗视野图，其中绿色点状物是量子点荧