纳米医药.ppt

纳米医药 21世纪又一次产业革命朱愿超 2004年1月12日，由中国科学院主办的528名院士投票评选出来的2003世界十大科技新闻揭晓。其中，排名第一的新闻就是科学家研制出世界最小的纳米电动机。二十一世纪纳米技术将推动信息、医学、自动化及能源科学的迅速发展，给人类带来新的变化。科学工作者将纳米技术应用到医药学领域，就产生了纳米医药学这门新科学。优势小 纳米微粒比血红细胞还小许多，可以在血液中自纳米微粒比血红细胞还小许多，可以在血液中自由运行。由运行。奇异 纳米粒子呈现许多奇异的物理性质、化学性质，纳米粒子呈现许多奇异的物理性质、化学性质，出现一些出现一些“反常现象反常现象”。精细 能直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能能直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品、器械的药品、器械 。关于纳米医药学关于纳米医药学，中华国际医药杂志中华国际医药杂志-2002-2002年年1 1期期 应用一、在诊断方面的应用1 1、遗传病诊断、遗传病诊断 纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕妇女怀孕8 8个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进不需要进行羊水穿刺行羊水穿刺。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。徐辉碧徐辉碧 ，纳米医药纳米医药，清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 2、影像学诊断 一种新型的纳米影像学诊断工具“光学相光学相干层析术干层析术(OCT)”已由清华大学研制成功。uu 每秒钟能完成生物体内活细胞的动态成像 2000次，以此来观察活细胞的动态。uuOCT的分辨率达微米级，可以发现直径是毫米级的肿瘤。uu不会像X线、CT、MRI那样杀死活细胞。3、病理学诊断 肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法,但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显原子力显微镜微镜(atomic force microscope(atomic force microscope(atomic force microscope(atomic force microscope，AFM)AFM)AFM)AFM)可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变,以解决肿瘤诊断的难题。徐辉碧徐辉碧 ，纳米医药纳米医药，清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 目前，已有多种原子力显微镜问世目前，已有多种原子力显微镜问世AFMAFM克服了克服了STMSTM只适用于具导电性样品的不足之处只适用于具导电性样品的不足之处 二在治疗方面的应用1、纳米粒径化增加药物吸收度纳米粒径化增加药物吸收度 增大药物的表面积促进溶解。药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分布面极广。应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。2、纳米医用材料uu目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化镐是一种具有高度抗生物损耗的替代材料。uu银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用徐辉碧徐辉碧 ，纳米医药纳米医药，清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社uu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。制备纳米晶羟基磷灰石或胶原复合的生物硬组织制备纳米晶羟基磷灰石或胶原复合的生物硬组织修复材料，复合材料具有纳米级别的天然骨分级修复材料，复合材料具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构结构和天然骨的多孔结构 纳米人工骨已获得国家食品药品监督管理局的试生产注册证，成为我国首个可以在市场上公开销售和应用的纳米医药产品。目前该材料已经在十几所医院进行了应用。四所医院给出了临床实验报告，患者满意度为。前景一、纳米机器人一、纳米机器人(nanorobot)(nanorobot)的研制的研制 纳米机器人是纳米生物学中最具诱感力的内容。uu动脉粥样硬化的治疗 机器人能够从动脉壁上清除粥样沉积物。这不仅会提高动脉壁的弹性,还会使通过动脉的血液流动状况得到改善。Richard JohnRichard John，The futher The futher of nanotechnology of nanotechnology,Physics Web-Physics World,-Physics World,August 2004August 2004在血管中运动的纳米机器人，它正在使用纳米切割在血管中运动的纳米机器人，它正在使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物纳米机器人在清理纳米机器人在清理血管中的有害堆积血管中的有害堆积物物-中国科学院合肥中国科学院合肥研究院研究院 的研究的研究中国科学院沈阳自中国科学院沈阳自中国科学院沈阳自中国科学院沈阳自动化所研制动化所研制动化所研制动化所研制研制的研制的研制的研制的纳米微操作机器人纳米微操作机器人纳米微操作机器人纳米微操作机器人在在10101010微米的基片微米的基片上刻出的字样上刻出的字样 u检查体内疾病 重庆科研人员开发的“OMOM胶囊内镜系统”估计三年内可以上市。该医该医生长得生长得 像一颗胶囊，像一颗胶囊，把它吞进肚里，把它吞进肚里，消化道内的情景消化道内的情景就可以像放电影就可以像放电影一样在电脑屏幕一样在电脑屏幕 上一上一 目了然目了然 纳米机器人进入人体消化系统工作示意图 目前还只能钻进人的肚子里目前还只能钻进人的肚子里通过传输图像通过传输图像“瞧病瞧病”，还不，还不能治病能治病 。机器人医生在未来三年内：机器人医生在未来三年内：当机器人医生发现可疑病变当机器人医生发现可疑病变组织后，立即能伸出组织后，立即能伸出“手手”来来取样进行活检取样进行活检 uu肾结石、胆结石的治疗 将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内,直接到达结石所在的部位,并且直接把结石击碎。二、用于生化检查 伊利诺依大学迈尔斯特拉诺(Michael Strano)的研究组正研究用碳纳米管验血。原理：给纳米管涂上一层酶，它就能在有糖的环境下制造过氧化氢，然后激发电子流，当激发的电子流与红外线接触会发出光照 这是纳米管的一种独特反应。碳纳米管有奇异的碳纳米管有奇异的碳纳米管有奇异的碳纳米管有奇异的电学和光学特性电学和光学特性电学和光学特性电学和光学特性 纳米管（数以千计）胶囊（毛发状)植入皮下植入皮下 红外光照射红外光照射 植入物植入物 光光 检测可见光强度检测可见光强度三、跟踪生物体内活动 美国伯克利大学的纳米研究部门的崔屹先生指出：有的纳米颗粒具有发光功能，科学家们把这种纳米颗粒送进人的组织、器官内，然后从人体外部向内照射近红外线，纳米颗粒在体内会发光 可以跟踪了解人体细胞的变化情况，从而达到追踪病毒等效果。科学家们还发现癌细胞特别喜欢吃纳米颗粒，这有助于跟踪癌细胞在人体内的活动 四、智能化的纳米药物传输系统 2006年，麻省理工学院和哈佛大学的研究者制备的纳米粒子进入前列腺癌细胞中靶向传输化疗药物。在小鼠实验中方法方法靶向纳米靶向纳米粒子治疗粒子治疗非靶向纳米非靶向纳米粒子治疗粒子治疗 化学抗癌化学抗癌药物药物docetaxel docetaxel 存活率存活率 100%100%57%57%14%14%uu把药物放入磁性纳米颗粒的内部，这些颗粒就可以自由地在血管和人体组织内运动加外磁场导向，使其向病变部位聚集 五、纳米马达u分子马达是目前纳米医疗器件的重点研究项目。分子马达是由生物大分子构成，利用化学能进行机械做功的纳米系统。驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等都是天然的分子马达 佛罗里达大学化学系教授谭蔚泓佛罗里达大学化学系教授谭蔚泓最近在分子马达研究领域取得新最近在分子马达研究领域取得新的突破，首次利用单个的突破，首次利用单个分子制成了分子马达分子制成了分子马达 理论上说，分子马达理论上说，分子马达可以借助一些生物化学变化可以借助一些生物化学变化而进行药物和基因等的传递而进行药物和基因等的传递 谢谢