納米材料及其技術在動物疫病防治中的應用研究

宋浩亮

摘要：對納米材料及其技術在動物疾病的臨床診斷應用、藥物研發及疾病防控等方面進行分析，并展望納米材料及其技術在畜牧獸醫領域發展應用前景。

關鍵詞：納米材料；納米技術；動物疾病防控

中圖分類號：S858 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2018）04-0012-02

當前國際動物疫病現狀呈現復雜化，形勢不容樂觀。新興復合型科技研究產物應用于動物疾病的診斷、治療 預防等環節迫在眉睫。納米材料及技術由于具有新穎的物理、化學和生物學特性，已被研究應用于生命科學領域。納米材料具有其獨特的功能和優勢，越來越多研究人員將納米技術引入到動物疾病防控領域，如致病菌的快速檢測、疾病的診治等方面，并己取得了一定的效果。

1 納米材料及納米技術研究概況

1.1 納米材料特點

納米材料主要表現為表面與界面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等。實際應用效果包括表面積大、表面活性高、催化效率高、安全性穩定、吸附能力優良、低毒性等特點。

1.2 納米材料研究進展

納米材料是納米科學發展的重要基礎，也是納米科技最為重要的研究對象。納米材料在生物醫學中檢測診斷、藥物治療以及健康預防方面均取得了一定的發展。軍事醫學院邱志剛[1]試驗發現，水中的納米氧化鋁可以促使耐藥基因從大腸桿菌轉入沙門氏菌的效率提高200倍。即使以往很難發生耐藥基因轉移的不同種類細菌，在氧化鋁納米粒子的作用下耐藥基因也發生了轉移。由此可見，應用氧化鋁納米粒子大大加快了細菌獲取耐藥基因的速度。

1.3 納米技術

納米技術是在納米尺度下對物質進行制備、研究。在藥物研究領域，由于納米材料和納米產品性質的特異性和優越性，用該技術建立新的藥物控釋系統可起到提高藥物在體內的吸收效果、改善藥物的輸送、替代病毒載體、催化藥物化學反應的作用。研究引入了微型領域，為尋找和開發新獸藥、結合轉基因技術用于動物試驗研究[2]，研制合成理想的藥物提供強有力的技術支撐。

2 納米材料在動物疾病防治中的應用

隨著生命科學、生物信息學等新興復合型學科的迅速發展，納米材料借助其特殊的結構效應在動物疾病防治領域展示出廣闊的應用前景。醫學起源于疾病診斷，對動物疾病沒有很好的診斷就不可能有很好的預防和治療。目前隨著科技的發展，動物疾病診斷技術得到了前所未有的發展，各種檢驗診斷手段、儀器已是各式各樣。利用納米材料的特性去化驗檢測樣品材料，可借助納米材料極高的傳感靈敏效應對疾病進行早期診斷，便于疾病防治。

2.1 納米分子信息成像和診斷

分子信息影像是生物醫學和分子診斷學中的一門重要學科，可用于檢測，考察機體內外組織中的分子細胞形態結構變化[3，4]。而納米探針由于具有高亮、光學穩定、光譜吸收范圍廣等特點，可用于定量準確監測生物機體內部分子的理想工具，連接于小分子的肽、抗體以及核酸分子來進行疾病檢測，靶向定位于目標細胞分子內部。Wu等[5]研究發現，基于量子點的腫瘤標記Her2的免疫熒光標記，比常規熒光染料標記不同的靶細胞表面受體、細胞骨架、核抗原和其他細胞器更有效。同時也發現了生物結合的膠體量子點在細胞標記、細胞示蹤、DNA檢測和體內成像方面很有價值。Gao等[6]進行了體內量子點成像和腫瘤定位的動物研究，觀察到量子點在肝、脾、腦、心、腎和肺中的吸收、滯留和分布有逐漸減少的規律，在裸鼠前列腺癌異種移植瘤的研究中，量子點在瘤組織內特異性蓄積呈現出亮紅色。

2.2 納米金及其檢測技術

納米金即指金的微小顆粒。其直徑在1～100 nm，具有高電子密度介電特性和催化作用。可與多種生物大分子結合，且不影響其生物活性。新型的納米抗菌復合材料具有作為新的抗菌劑或者是抗菌包裝材料的高效傷口敷料的可行性[7]，可以用作高效的抗微生物制劑在生物應用中具有廣闊的發展前景。納米金PCR是基于常規PCR基礎上，結合納米技術而發展起的新型檢測技術。劉陽等[8]根據副溶血弧菌（VP）的toxR基因序列，設計一對特異性引物，建立納米金PCR檢測方法，結果表明能擴增得到與試驗設計相符的208 bp（VP）的特異性條帶，且與其他細菌無交叉反應。與普通PCR法進行比較，該方法檢測靈敏度比普通PCR高10倍。而與傳統的細菌分離鑒定法相比，納米金PCR檢測大大提高檢測效率且具有靈敏度高、特異性強等優點。

2.3 作為藥物運輸載體

和傳統的注射或口服給藥途徑不同，運用納米材料可定點靶向進行藥物運輸，對于藥物劑量控制和疾病的預防及治療具有重要意義。使用納米材料運輸藥物可有效提升藥物運輸效率，降低毒性反應。越來越多的科研人員開始關注并構建用于藥物輸送的納米載體，這些藥物載體在腫瘤疾病的診斷治療中具有廣闊的前景。如Chen等[9]將pH敏感材料環糊精和低分子量的聚乙烯亞胺整合成納米載體，并負載寡聚核酸，該載體可以有效地轉染肺腺癌細胞，并對腫瘤生長有良好的抑制作用[10]。

3 展望

隨著城市化進程的不斷進行，我國畜牧養殖業發展迅速。養殖行業呈現集約化、規模化等特點。隨之而來也面臨著一系列問題的挑戰。其中以細菌耐藥性問題、藥物殘留問題尤受關注。利用新興科技解決上述問題，提升畜牧生產力成為時下熱點。納米材料及納米技術在動物疾病防治領域的應用發展，已取得顯著的進步和經濟效益。多種基礎研究成果預示其在動物疾病檢測和診斷方面將有著廣闊前景，現有的納米材料在生物診斷檢測上已經具有了一定的發展和應用。同時，仍需要在生物安全性研究和臨床應用中不斷深化和推進。美國伯明翰大學菲利普教授指出：“納米技術最終目的還在于生活本身”。納米技術與生物醫學的結合，為動物疾病防控研究提供了新的思路。納米材料及其技術應用可有效保證動物生命健康，提高畜牧養殖經濟效益。

參考文獻：

[1] 邱志剛.納米材料促進質粒介導的細菌耐藥基因接合轉移及機制研究[D].北京：中國人民解放軍軍事醫學科學院，2012.

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[7] 姚 瑤， 馮偉紅，王 嵐，等.活血止痛納米凝膠貼膏經皮滲透特性及藥效評價[J].中國中醫藥信息雜志，2017，24（2）：70-75.

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[9] CHEN H，LIU X，Y DOU，et al.A pH-responsive cyclodextrin-based hybrid nanosystem as a nonviral vector for gene delivery[J].Biomaterials，2013，34（16）：4159-4172.

[10] 高生平.多功能納米材料的合成表征及在腫瘤靶向成像和藥物控釋的應用研究[D].南京：東南大學，2015.