生物醫(yī)藥應(yīng)用中的納米技術(shù)
近年來,隨著納米材料和納米技術(shù)的發(fā)展以及人類對于生命系統(tǒng)和生命過程的認(rèn)知不斷深入,納米技術(shù)與生物醫(yī)藥領(lǐng)域的融合交叉研究受到了廣泛關(guān)注。納米生物醫(yī)藥技術(shù)涉及化學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)和醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉協(xié)作,對于疾病的預(yù)防、診斷和治療等生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展起到重大推動作用,展現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用前景。
納米技術(shù)對生物醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展具有重要的推動作用。如何構(gòu)建新型納米材料,實(shí)現(xiàn)其在疾病部位生物功能的最優(yōu)化,是當(dāng)今納米生物醫(yī)藥領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。
首先,我們得知道納米材料是什么?納米(nm)和米、微米等單位一樣,是一種長度單位。納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1-100nm),或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。國際上公認(rèn)0.1-100nm為納米尺度空間,100-1000nm為亞微米體系,而小于1nm為原子團(tuán)簇。
納米空間是聯(lián)系原子、分子和宏觀的中間環(huán)節(jié)。其組成單元的尺度小,界面相對很大,這就導(dǎo)致由納米材料具有不同于宏觀材料的許多特殊性質(zhì)。納米量級的天然材料和人工合成材料應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,主要是由于它們更容易接觸生物體單元,如細(xì)胞(10~100μm),病毒(20~450nm),蛋白質(zhì)(5~50nm),或是一個基因(2nm寬,10~100nm長)等。
生物醫(yī)用納米材料舉例:
納米陶瓷
納米陶瓷是達(dá)到顯微結(jié)構(gòu)組成納米級水平的新型陶瓷材料,其中最具代表性的是納米羥基磷灰石,它是一種生物活性陶瓷。作為一種新型的高性能納米生物陶瓷,在組織工程化人工器官、人工植入物等方面的應(yīng)用前景廣闊。目前主要應(yīng)用在硬組織修復(fù)材料、藥物載體、醫(yī)藥設(shè)備等方面。
高分子納米生物醫(yī)藥材料
高分子材料也可以形成高分子納米粒,主要通過微乳液聚合的方法得到。這種超微粒子具有巨大的比表面積,具有一些普通納米材料所不具有的新性質(zhì)和新功能。
納米高分子材料的應(yīng)用已涉及免疫分析、藥物控制釋放載體及介入性診斷等許多方面。人們用某些生物可降解的高分子材料藥物進(jìn)行保護(hù)并控制藥物的釋放速度,藥物經(jīng)過載體運(yùn)送后,藥效損傷很小,并且可以有控制的釋放,延長了藥物的作用時間。
納米磁性醫(yī)用材料
納米磁性顆粒兼?zhèn)浯判院图{米尺寸兩方面的優(yōu)勢,具有塊體材料沒有的獨(dú)特性能,如超順磁性、磁量子隧道效應(yīng)等。磁性納米顆粒在生物醫(yī)療的疾病診斷方面已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可,在疾病治療方面正在積極的研究之中。目前較為成熟、發(fā)展較快的應(yīng)用包括:磁靶向制劑、細(xì)胞分離、腫瘤細(xì)胞的過熱治療和MRI造影。
納米生物醫(yī)藥材料的市場情況
近年來,納米技術(shù)突飛猛進(jìn),這使得納米材料逐漸走進(jìn)人們的生活,從事納米材料應(yīng)用的企業(yè)也呈現(xiàn)大幅度增長,在醫(yī)藥化工方面,納米技術(shù)更展現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展前景。
在上市藥品研發(fā)公司中,涉及納米藥物的不乏財(cái)富500強(qiáng)制藥公司(輝瑞、強(qiáng)生、默沙東、諾華、羅氏、GSK、阿斯利康、艾伯維)、日本跨國藥企(武田制藥、第一三共、安斯泰來)、生物制藥巨頭(安進(jìn)、吉利德、賽爾基因、健贊),還有專注于納米劑型開發(fā)的制藥公司,如臺灣微脂體股份有限公司、和仿制藥巨頭(Teva)等。
納米材料由于其尺寸效應(yīng)引起的特殊性質(zhì),使其具有一些獨(dú)特的效應(yīng),受到環(huán)境、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥醫(yī)療等各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注與重視,目前,獲批上市的納米藥物已達(dá)50余種。納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域等諸多方面顯示出卓越的應(yīng)用價值,其中部分產(chǎn)品已進(jìn)入臨床應(yīng)用,還有大量產(chǎn)品已處于臨床試驗(yàn)階段。
和其他前沿學(xué)科一樣,納米醫(yī)學(xué)也充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。但我們完全可以相信,隨著對其在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用研究的深入及生物安全性問題的闡明和解決,納米技術(shù)將成為醫(yī)學(xué)研究和臨床治療中的一個重要手段,為許多重大疾病患者帶來福音。
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