纳米材料在生物医药领域的应用课件

纳米技术在生物医药领域的应用S201209048

郑广伟纳米粒子一生物分子复合体的制备羟基衍生物(柠檬酸、酒石酸盐、硫辛酸)等阴离子修饰纳米粒子时,纳米粒子通过静电反响吸附在阳极蛋白质上纳米粒子抗与体结合体也常用来亲和的连接与它们匹配的抗原链酶亲和素(SAV)功能化的金纳米粒子已经用来连接蛋白质(免疫球蛋白和血清蛋白)或低聚核昔酸现在,蛋白质A连接银纳米粒子已普遍作为不同免疫球蛋白功能片断的通用连接剂纳米药物载体纳米药物载体是以纳米颗粒作为载体，将药物包裹在纳米颗粒中或吸附在其外表，同时结合特异性配体等通过靶向分子与细胞外表特异性受体结合，实现平安有效的靶向治疗。由于其特殊的理化性质，从而能将不同药物在特定时间内运输到身体特定部位。纳米粒药物载体调节释药速度改变药物在体内的分布纳米乳药物载体提高难溶性药物溶解度提高药物生物利用度磁性纳米载体减少药物毒副作用准确到达特定的靶向部位碳纳米管/石墨烯的功能化改性在生物医药领域的应用包括亲水性、亲油性碳纳米管/石墨烯的制备和磁、pH、温度响应性碳纳米管/石墨烯的制备。通过这些功能化改性反响，可以显著改善碳纳米管/石墨烯材料在水或有机溶剂中的分散性和与其他材料的相容性，同时也可以赋予碳纳米管新的特性〔磁、pH和温度响应性等〕，扩大了碳纳米管/石墨烯的应用范围。通过乳化剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）辅助下的自由基反应，我们可以得到聚丙烯酸（PAA）改性的碳纳米管，进而通过水相化学共沉淀方法可以得到磁性四氧化三铁纳米粒子修饰的碳纳米管将上述制备的功能化碳纳米管/石墨烯作为药物载体，利用碳纳米管/石墨烯的富电子可高效负载抗肿瘤药物和纳米尺度效应可以构建靶向药物传输系统，将药物高效传输至指定病灶部位(复旦大学高分子科学系胡建华课题组）中科院过程工程研究所马光辉课题组构建了一种基于磁性氧化铁纳米管的传输体系，实现了紫杉醇（光谱抗肿瘤药物之一）的高效给药。肿瘤早期诊断型纳米材料由氧化铁纳米内核及铁蛋白外壳两局部组成的双功能纳米小体，蛋白壳能够特异识别肿瘤细胞，氧化铁纳米内核能够催化底物使肿瘤显色，区分正常细胞和肿瘤细胞。新型纳米载药系统应用于恶性肿瘤治疗实现恶性肿瘤平安有效治疗是目前生物医学界的重大挑战之一。化疗药物在杀伤肿瘤细胞的同时，也将正常细胞一同杀灭，纳米药物载体可以增强药物的抗肿瘤效果，并且降低药物引起的毒副作用研究人员将极其细小的氧化铁纳米颗粒注入患者的癌瘤里然后将患者置于可变的磁场中使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到56摄氏度，这温度足以烧毁癌瘤细胞，而周围健康组织不会受到伤害。另外，将磁性纳米颗粒与药物结合注入到人体内，在外磁场作用下，药物向病变部位集中!从而到达定向治疗的目的，将大大提高肿瘤的药物治疗效果，这就是对付癌症的纳米生物导弹。分子马达，又名分子发动机，利用化学能进行机械做功的纳米系统。是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，ATP水解的能量转化为机械能，引起马达形变，或者是它和与其结合的分子产生移动。就是说，分子马达本质上是一类ATP酶。分子马达

康奈尔大学的

Carlo

Montemagno已经制作出了一种体积只有红细胞l/5大小的生物分子马达。其关键局部是附着在镇轴上的一种来自大肠杆菌的蛋白质和推进器。这种分子马达只有几nm大小，它所需的能量来自于细胞中普遍存在的生物燃料——ATP(三磷酸腺苷)利用小分子构建的纳米机械和我们日常生活所见的机械有很大不同。在纳米级别，机械力学已经不再适用，取而代之的是量子力学。尽管Montemagno自信可以在两年内向人们展示分子马达的用途，他也不得不成认还有许多工程问题尚待解决。目前，这种分子马达的组装成功率是1%～4%。纳米机器人根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人机器人学国家重点实验室微纳米课题组与中国人民解放军307医院开展合作，利用纳米机器人技术对淋巴瘤细胞开展了体外探测研究，期望通过对肿瘤细胞表面抗原密度的表征和抗体-抗原分子作用力的检测，揭示抗CD20单抗产生耐药性差异的分子机理，并通过与实际临床疗效的对比与建模，实现临床治疗中患者耐药性的前期预测。纳米尺度调整杀死变异的癌变细胞，通过外部激光器指引，精确计算找到出辐射超标的癌变细胞，利用先进的生物细胞溶解技术讲可能病变的细胞溶解成化学分子元素，并通过特定传感器系统精确的核查后，将细胞组分成功进入健康细胞中，完成坏死细胞与成功健康细胞的转换。由于纳米机器人可以小到在人的血管中自由的游动，对于像脑血栓、动脉硬化等病灶，它们可以非常容易的予以清理，而不用再进行危险的开颅、开胸手术。纳米技术在神经科学的应用美国每日科学网站日前报道说，加利福尼亚南部大学工程学研究人员采用交叉学科研究方法，将电路设计与纳米技术结合在一起，以解决具备大脑机能这一复杂问题。帕克强调，真正开发出人造大脑甚至只是大脑的某个功能区域还需要几十年时间。她说，研究小组面临的下一道障碍是在电路中复制出大