納米在醫學研究中的運用范文
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1進展
1.1在診斷方面的應用
在影像學診斷中,納米粒可被廣泛應用[1]。例如,靜脈注射納米氧化鐵造影劑以后,氧化鐵顆粒被血液帶到身體的各部位,但只在肝臟和脾臟被網狀內皮細胞吸收。惡性腫瘤組織僅含極少量的網狀內皮細胞,只能吸收少量氧化鐵。納米氧化鐵造影就是利用正常組織和惡性腫瘤組織之間的這種功能差別,顯示出其對病灶診斷的特異性。由于納米氧化鐵在正常組織和腫瘤組織的數量不同,會造成信號強度的差別,因此病灶與正常組織在磁共振圖像上會有較大的對比。肝癌患者由于早期沒有明顯癥狀,一旦發現常已到晚期,難以治愈,因而早期診斷極為重要。
1.2在治療方面的應用
1.2.1作為藥物載體納米材料在醫學領域中的應用,最引人注目的是作為藥物載體。納米粒用作藥物載體具有許多顯著優點:靶向定位:載藥納米粒可作為異物而被巨噬細胞吞噬,在網狀內皮系統聚集,如給小鼠尾靜脈注射載有抗艾滋病毒藥物-疊氮胸腺嘧啶(AZT)的納米粒后,在其肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位的AZT濃度,比對照組(AZT水溶液)高5~18倍[2]。將磁性納米顆粒與藥物結合,注入到人體內,在外磁場作用下,藥物向病變部位集中,從而達到定向治療的目的,將大大提高腫瘤的藥物治療效果。張陽德等用放射性標記的阿霉素白蛋白磁納米粒進行肝癌治療的研究,結果發現,在腫瘤區加磁場之后,腫瘤組織的放射活性為正常肝組織的8.7倍。他們的研究還發現,在對照組沒有磁場的條件下,腫瘤組織的放射活性也較正常肝組織的放射活性高2.8倍,說明納米粒本身對腫瘤組織有一定的選擇性[2]。此外,將單克隆抗體(McAb)共價交聯或吸附到納米粒表面,形成具有免疫活性納米粒的研究也取得令人鼓舞的體外試驗結果,如阿霉素免疫磁性納米粒的抗癌實驗證明,由于兼具磁性和抗體的復合靶向功能,其殺傷癌細胞的特異性大大增強[3]。控制性釋放藥物:許多藥物只有在特定的部位才能發揮其藥效,同時它又易在體內被降解。用納米材料將藥物包被形成載藥納米粒,不僅可對藥物進行保護,而且納米粒因構建材料種類或配比不同而具有不同的釋藥速度,因此可制備出控制性釋放藥物的載藥納米粒。載藥納米粒到達靶部位時,藥效損失很小,藥物作用時間可延長。大量的研究工作證實,口服納米囊可保護胰島素不被酶破壞,提高胰島素的降糖作用,皮下注射胰島素納米囊,降糖作用可持續7d,3d1次給藥的降糖作用可接近1d3次給藥的常規胰島素治療效果。作為控釋劑的聚乳酸的藥效時間,藥學家經過實驗最長已經達到200d,一般也可以到1~2個月。載藥量高:納米粒的載藥量一般大于30%。提高藥物的吸收率:載藥納米粒可以改變膜運轉機制,增加藥物對生物膜的透過性,有利于藥物透皮吸收與細胞內藥效發揮。如載帶抗腫瘤藥物阿霉素的納米粒,可使藥效比阿霉素水針劑增加10倍;由于載藥納米粒的粘附性及小的粒徑,有利于藥物滯留性的延長,增加藥物與腸壁的接觸時間與接觸面積,提高藥物口服吸收的生物利用率。
1.2.2直接用于治療由于藥物顆粒縮小時,藥物與胃腸道液體的有效接觸面積將增加,因此,縮小藥物的顆粒尺度成為提高藥物利用率的可行方法。納米晶體技術可將藥物顆粒轉變成穩定的納米粒子,以提高難溶性藥物的藥效。藥物粉碎過程常會出現粒子間的相互作用力增加,為了避免納米顆粒在粉碎過程中聚合,加工中一般將不溶的藥物懸浮在含穩定劑和賦形劑的懸浮液中,深入研究的制粉技術已經能夠將藥物縮小到400納米以下。德國柏林醫療中心將鐵氧體納米粒用葡萄糖分子包裹后,注入腫瘤部位,使磁性納米粒在癌細胞內濃縮,通電后癌細胞的溫度可達到47℃,而慢慢死亡,周圍的正常組織絲毫不受影響。
2展望
把納米技術與基因療法結合起來是納米醫學的重要方向之一。在現有的基因治療中,病毒是最常用的基因載體之一,但病毒DNA在人體內有復制的可能性,并且可能引起人體免疫系統的嚴重排斥反應,存在著安全問題。研究人員認為,可制成安全有效的納米載體,將外源基因包入其中,以避免病毒的毒性和機體免疫系統對外源性物質的排斥反應。反義核苷酸在用于病毒感染和癌癥的治療中,其最大的缺點是易被降解和難進入細胞內,將反義核苷酸包裹在納米囊內,可防止降解和使其易于進入各種細胞。DNA本身為納米結構,利用納米技術,通過在DNA表面覆蓋金屬原子,可制成導電的DNA鏈。如將其制成DNA探針,雜交DNA所引起的變化會導致電導的改變,而計算機能夠簡單地通過測量電導的變化來識別DNA的異常。除此之外,導電DNA鏈還能用于篩選與DNA結合而發揮療效的抗腫瘤藥物。將熒光納米粒與DNA單鏈共價連接,可對DNA進行直接的定位探測,用于基因的光學定位制圖和DNA與蛋白質間相互作用的研究。科學家們設想根據DNA鏈互補原理,將cDNA鏈與抗癌藥物的納米膠囊連接,注入病人血液和組織內,一旦其遇上癌細胞的DNA時,cDNA鏈將與癌細胞的DNA結合,藥物開關受觸發而開放,釋放出藥物,殺滅癌細胞。醫學界也非常看好納米藥物,如不易被人體吸收的藥物(如雌二醇),當被制成納米粉或懸浮液時,變得容易吸收;把納米藥物做成膏藥貼在患處,可通過皮膚直接吸收而無須注射。
