納米材料在生物醫學中的應用分析

王治昕(湖南環境生物職業技術學院，湖南衡陽421000)

納米材料在生物醫學中的應用分析

王治昕(湖南環境生物職業技術學院，湖南衡陽421000)

納米材料在近年來受到了科學界的重視，在多個領域都得到了廣泛應用，在生物醫學領域，也表現出了蓬勃的發展勢頭。本文就納米材料的概念特點進行分析，并總結納米材料在生物醫學中的應用。

納米材料；生物醫學；應用

納米材料是一種新型材料，可以操縱分子與原子團的重新排列組合，創造出具有新特性的材料，在近年來，納米材料的研究與應用得到了人們的廣泛重視，并在多個學科領域中得到了應用。

1 什么是納米材料

納米材料又叫超微顆粒，是指用納米粒子或者三維空間中有一維的尺寸在1～100nm之間的材料作為基本組成單元的材料。納米技術是指通過操控這些超微顆粒的材料來進行技術研究。納米技術廣泛應用于納米加工、納米測量、納米應用等方面。在生物醫學的領域，納米技術也發揮了強大的作用，主要應用于藥物診療和藥物傳輸方面，對生物醫學產生了巨大的影響。

2 納米材料在生物醫學中的應用

藥物開發。納米藥物是指將原料藥物直接加工制成納米藥物晶體或者以納米材料作為載體利用物理或者化學的方法將藥物引入。這種納米級別的藥物，可以使原來只能注射的藥物，通過口服進行給藥，且不會影響藥物的療效。例如蛋白質、多肽等疫苗，由于容易被胃液破壞且在腸道中容易發生蛋白水解，很難通過腸壁被吸收利用，而注射又容易引起機體的不適反應。因此納米藥物的出現很好的解決這一問題。例如，利用胰島素納米脂質體作為載體給藥，既促進了胰島素的小腸吸收，又保護了胰島素的活性。

藥物運輸。俗話說“是藥三分毒”，事實上很多藥物載體確實是具有細胞毒性的，除了對病毒細胞具有殺傷力，同時也會損害正常的細胞。為了解決這一問題，需要提高藥物載體的無毒性和靶向性，納米材料的可操控性為這一難題的解決提供了一個重要方向。舉例來說，納米多孔硅具有較好的生物相容性和可調控納米粒徑，常作為藥物運輸載體，治療視網膜的柔紅霉素就是利用多孔硅作為載體的，其藥物的釋放率決定了疾病治療時間，一般從幾天到三個月不等，但是通過調控多孔硅的孔徑，使孔徑從15nm增大到95nm，柔紅霉素的釋放率就增大了63倍，從而控制藥物的釋放量。介孔二氧化硅同樣可以作為藥物載體，在運載化療藥物、靶向給藥、基因轉染、蛋白質固定與分離等方面應用廣泛。碳納米管及衍生材料除了可以作為藥物載體之外，也可以應用于電敏感透皮藥物釋放中。超支化聚合物碳納米管既是抗癌藥物載體也是藥物緩釋的載體。聚乙烯亞胺修飾多壁納米管由于分散性好，可以降低對正常細胞的毒性；如果將其應用在殼聚糖/甘油磷酸鹽上，可以增強凝膠的機械強度；通過改變溶液的溫度和PH值，則可以構建雙緩釋功能的溫敏性凝膠，還能降低凝膠突釋的可能性。

納米生物醫用材料。納米生物醫用材料主要應用于傷口敷料、人造皮膚和血管、組織工程支架等方面。以開發人工骨頭的技術為例，臨床上多用自體骨來進行移植手術，但是人體的骨頭是有限的，且可自體骨移植的手術時間長、并發癥發生幾率偏大。而異骨體移植手術容易免疫受到排斥反應且感染風險大。人工骨主要由鈦、生物陶瓷、納米骨、3D模擬人工骨髓等納米材料制作而成。臨床表明，納米鈦合金制作的人工骨相比普通鈦合金，不但幾乎沒有排斥反應，還能夠更早的促進骨細胞偽足伸展，實現人工植入材料與肌肉組織的融合。納米骨材料也可以用于填充人體骨缺損部位，當骨缺部位被新生骨取代之后，納米骨材料會降解消失，目前已經有一部分納米材料人工骨投入市場，取得了良好的反響。

基因載體。細胞基因治療多應用于遺傳性疾病的臨床治療，主要依靠發展多樣性的載體發揮治療作用。納米材料作為基因載體，具有安全性、基因保護、靶向性的優勢。例如，介孔二氧化硅在基因治療方面主要作為基因載體，應用于腫瘤治療，促進體外小干擾RNA的遞送，目前，基因治療納米材料研究主要集中在智能通用載體以及靶向藥物的開發。

納米生物探針。納米探針能夠探測出單個細胞活性，能夠探測出早期DNA損傷，一些高靈敏度、高選擇性納米傳感器，還能夠探測其他細胞化學物質的變化。部分高靈敏度、高選擇性的納米傳感器，還可以應用在細胞化學物質的探測中，監測生物活性，還可以應用在靶細胞蛋白生成中，篩選微量藥物。在納米技術的發展下，半導體量子點技術誕生，可以改善由于傳統有機熒光物質激發光譜范圍窄、發射峰寬而且容易脫尾等現象。使用納米生物熒光探針可以快速準確的選擇性標記目標生物分子，靈敏測試細胞內的失蹤劑，標記細胞，也可以用于細胞表面的標記研究。

3 結語

雖然納米技術在生物醫學上的發展還不全面、研究技術也參差不齊，但是納米材料與生物醫學的合作依然是一場偉大的變革，納米生物技術有著一些無可替代的優點，但是其安全問題也是不容忽視的。一些納米材料的排放不合規，容易在飲用水中發生聚集，對人類水源產生污染，從而損害人類健康。隨著納米技術的發展，納米技術的安全應用也必然成為納米材料的重點研究方向。

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