纳米医学讲座有感

第三学期选了今日化学这门课程，目的是为了了解更多的关于我们化学领域的各种前沿技术，学习到更多的和化学有关的知识。而事实也证明没有错，选了这门课之后，每次上课都能听到有关化学的各个不同的领域。其中，最给我留下深刻印象的就是帅心涛教授上的第一次课，讲授的“纳米医学进展”。

纳米科技是90年代初迅速发展起来的新兴科技，其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。纳米科技以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原子、分子世界。这表明，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高了前所未有的高度。

纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。

而纳米医学则是随着纳米生物医药发展起来用纳米技术解决医学问题的学科。合成生物学的发展，开发细胞机器人或细胞生物计算机等技术，将带来一场新的纳米技术革命。

为什么纳米技术在医学上应用前景广泛呢？众所周知，纳米作为微观世界里的长度单位，一纳米等于十亿分之一米，大约是三、四个碳原子的宽度。纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。纳米微粒具有比表面积大、表面反应活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力强等特点，并具有许多新的光、电、磁等物理特性，这使得纳米材料在生物医学研究领域，尤其是在医学诊断方面得到很大的应用。

下面，我列举几个纳米技术在医学上的应用：

一、纳米药物

在药学方面，将常规治疗药物纳米化，可大大增加药物颗粒的表面积，使之与组织的接触面积增大，从而提高药效，并能减少用量及降低副作用。另外，纳

米化药物容易透过血管和组织屏障，易被巨噬细胞吞噬，故亦能增强药物的靶向性。

若将不易被人体吸收或难溶性的药物制成纳米粉粒或悬浮液，可使其变得容易吸收，提高了药物的利用度。若把纳米药物制成膏药贴在患处，则有可能通过皮肤直接吸收而无需注射。以纤维结构比较特殊的西洋参来说，其有效成分不易为人体充分吸收，经过纳米技术的超细粉末加工后，就有助解决吸收问题。通过纳米技术改造传统制剂加工工艺，可提高中药的疗效。如以纳米技术开发的雷公藤新剂型，有助解决其毒性问题。

中国科学家已成功开发出一种直径只有25纳米的广谱速效抗菌颗粒，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物有强烈抑制和杀灭作用。这种纯天然抗感染原料药，性能远远优于现有的抗感染药，将广泛用于人体皮肤和黏膜组织的抗菌治疗。目前以这种抗菌颗粒为原料药的创伤贴、溃疡贴和烧烫伤敷料等纳米医药产品，已进入规模化生产阶段，并开始陆续投放市场。

二、纳米医疗器件

众所周知，每个人都是从一个受精卵来到这个世界，以30亿对碱基作为生命的蓝本，决定着细胞乃至生命的基础。细胞、基因组、蛋白质组、细菌、病毒等均属纳米级尺寸，它们全活在一个超微世界里。事实上，人体就如同一所微型工厂，要对其深入了解并进行改造，若能利用与其相当大小的器件，定能取得更好的效果。科学家们设想纳米医疗器件和药物可以畅游于人体各处，甚至进出细胞，在体内完成特定的监视、控制、防御、治疗和修复使命。例如运用纳米传感器进入体内监测生物或化学变化，适时释放所需药物和养分；或捕捉入侵的细菌和病毒并把它们消灭，杀灭癌细胞、修复畸变的基因等。

分子马达是目前纳米医疗器件的重点研究项目。分子马达是分子水平的复合体，能够作为机械部件的最小实体，通过外部刺激(如采用化学、电化学、光化学等方法改变环境)使分子结构发生变化。美国科学家正研制可以进入人体细胞的分子马达，该设备包括两个金属推进器和一个金属杆，由生物分子组件将人体的腺苷三磷酸转化为机械能量，驱使金属推进器运转。这种纳米机电设备仍处于研制初期，但将来有望能应用在人体细胞内发放药物等医疗任务上。

三、纳米诊断技术

使用纳米诊断技术只需通过血液中的DNA或蛋白质检测，便能诊断出很多早期疾病；如应用分子雷达光学相干层析术(optical coherence tomography，OCT)这种先进的纳米成像技术，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。在发现单个细胞病变的同时不伤及正常细胞，其分辨率可达1微米级，精密度较计算机X射线断层成像(CT)或核磁共振高上千倍；而运用超顺磁性氧化铁纳米粒子脂质体，则可以诊断直径3毫米以下的肝肿瘤。

利用纳米级荧光微粒接上抗体，就能进行免疫学的间接凝集试验。如只需0.5克金便可制备10 000毫升纳米金溶胶，研制成的金溶胶妊娠试剂，可验孕10 000人次，其诊断快速而可靠。

纳米技术还有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕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，以判断胎儿是否有遗传缺陷，比往常采用的羊水诊断技术更简便安全。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。

四、纳米医用材料

科学家们正研究将磁性纳米粒子表面涂覆高分子材料后与蛋白质结合，作为药物载体注入人体，在外磁场作用下，通过纳米磁性粒子的导向性，使其向病变部位移动，从而达到靶向治疗的目的。美国已利用树形聚合物作为药物载体，制成纳米陷阱，其超小分子能在病毒进入细胞致病前与病毒结合，使其丧失致病能力。中国科学家正在研制一种让针剂长“眼”的纳米级脂质颗粒，它能带领药物向肝脏聚集，通过肝脏代谢，不仅提高了药效，还大大降低了药物副作用，有望能成为中国一个具有自主知识产权的抗乙肝西药。

纳米骨材料具有很好的生物兼容性和重塑性，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，所有充填的纳米骨材料最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。应用纳米技术还可以制出只有几毫米的“人造手”，植入病人体内，医生在体外控制操作，进行精细的手术，此研究仍在模型阶段。

纳米技术在医学方面有着以上许多的应用，简单地概括，优点有以下

一、使诊断更精确

应用纳米技术可将微型的诊断仪器植入人体内，可随血液在体内运行，实时

将体内信息传送到于体外记录置。

二、使治疗更有效

将常规治疗药物纳米化，可提高药效、减少用量、降低副作用。这对于恶性肿瘤的治疗，有重要作用。

三、成为防病新武器

运用纳米技术在血流中进行巡航探测，可及时发现病毒、细菌的入侵，并予以歼灭，从而消除传染病。

纳米技术在医学中的应用研究已取得了巨大的进展。当然，目前大多数研究还处于体外和动物体内实验阶段，在将纳米技术广泛应用于临床疾病诊疗之前还需进行大量人体实验。但我们相信，随着纳米技术相关基础研究的深入，纳米技术与临床医学的联系将更为紧密，纳米技术将使临床诊断、检测技术和治疗手段向微型、微观、微量、微创或无创、快速、实时、遥距、动态、功能性和智能化的方向发展，同时，纳米材料将在人工组织器官、介入性治疗、药物载体、血液净化等众多方面，具有广泛的和诱人的应用前景。所以，我认为纳米医学这方面的领域在未来的时间内会有更多更大的飞速发展，而这则需要我们这些对此感兴趣的新鲜血液的注入，使得这门科学继续发展下去。

第二篇：中山大学 化学工程学院