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生物醫藥應用中的納米技術

2020-5-28 10:06:14瀏覽次數:

近年來,隨著納米材料和納米技術的發展以及人類對于生命系統和生命過程的認知不斷深入,納米技術與生物醫藥領域的融合交叉研究受到了廣泛關注。納米生物醫藥技術涉及化學、材料學、物理學、生物學、藥學和醫學等多學科交叉協作,對于疾病的預防、診斷和治療等生物醫學的發展起到重大推動作用,展現出其廣闊的應用前景。

納米技術對生物醫藥學的發展具有重要的推動作用。如何構建新型納米材料,實現其在疾病部位生物功能的最優化,是當今納米生物醫藥領域的關鍵問題。

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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成的材料。國際上公認0.1-100nm為納米尺度空間,100-1000nm為亞微米體系,而小于1nm為原子團簇。

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納米空間是聯系原子、分子和宏觀的中間環節。其組成單元的尺度小,界面相對很大,這就導致由納米材料具有不同于宏觀材料的許多特殊性質。納米量級的天然材料和人工合成材料應用于生物醫學領域,主要是由于它們更容易接觸生物體單元,如細胞(10~100μm),病毒(20~450nm),蛋白質(5~50nm),或是一個基因(2nm寬,10~100nm長)等。

生物醫用納米材料舉例:

納米陶瓷

納米陶瓷是達到顯微結構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用前景廣闊。目前主要應用在硬組織修復材料、藥物載體、醫藥設備等方面。

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高分子納米生物醫藥材料

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和新功能。

納米高分子材料的應用已涉及免疫分析、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行保護并控制藥物的釋放速度,藥物經過載體運送后,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。

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納米磁性醫用材料

納米磁性顆粒兼備磁性和納米尺寸兩方面的優勢,具有塊體材料沒有的獨特性能,如超順磁性、磁量子隧道效應等。磁性納米顆粒在生物醫療的疾病診斷方面已經得到廣泛認可,在疾病治療方面正在積極的研究之中。目前較為成熟、發展較快的應用包括:磁靶向制劑、細胞分離、腫瘤細胞的過熱治療和MRI造影。

納米生物醫藥材料的市場情況

近年來,納米技術突飛猛進,這使得納米材料逐漸走進人們的生活,從事納米材料應用的企業也呈現大幅度增長,在醫藥化工方面,納米技術更展現出強大的發展前景。

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在上市藥品研發公司中,涉及納米藥物的不乏財富500強制藥公司(輝瑞、強生、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、吉利德、賽爾基因、健贊),還有專注于納米劑型開發的制藥公司,如臺灣微脂體股份有限公司、和仿制藥巨頭(Teva)等。

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納米材料由于其尺寸效應引起的特殊性質,使其具有一些獨特的效應,受到環境、能源、農業、醫藥醫療等各領域的廣泛關注與重視,目前,獲批上市的納米藥物已達50余種。納米材料在生物醫藥領域等諸多方面顯示出卓越的應用價值,其中部分產品已進入臨床應用,還有大量產品已處于臨床試驗階段。

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和其他前沿學科一樣,納米醫學也充滿了機遇和挑戰。但我們完全可以相信,隨著對其在生物醫學中應用研究的深入及生物安全性問題的闡明和解決,納米技術將成為醫學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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