纳米在医学研究中的运用
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纳米在医学研究中的运用
1进展
1.1在诊断方面的应用
在影像学诊断中,纳米粒可被广泛应用1。
例如,静脉注射纳米氧化铁造影剂以后,氧化铁颗粒被血液带到身体的各部位,但只在肝脏和脾脏
被网状内皮细胞吸收。
恶性肿瘤组织仅含极少量的网状内皮细胞,只能吸收少量氧化铁。
纳米氧化铁造影就是利用正常组织和恶性肿瘤组织
之间的这种功能差别,显示出其对病灶诊断的特异性。
因为纳米氧化铁在正常组织和肿瘤组织的数量不同,会造成信号强度的差别,因此病灶
与正常组织在磁共振图像上会有较大的对比。
肝癌患者因为早期没有
明显症状,一旦发现常已到晚期,难以治愈,因而早期诊断极为重要。
1.2在治疗方面的应用
1.2.1作为药物载体纳米材料在医学领域中的应用,最引人注目的是作为药物载体。
纳米粒用作药物载体具有很多显著优点:靶向定位:载
药纳米粒可作为异物而被巨噬细胞吞噬,在网状内皮系统聚集,如给小
鼠尾静脉注射载有抗艾滋病毒药物-叠氮胸腺嘧啶(AZT)的纳米粒后,在其肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位的AZT浓度,比对照组(AZT水溶液)高5~18倍2。
将磁性纳米颗粒与药物结合,注入到人体内,在外磁场作用下,药物向病变部位集中,从而达到定向治疗的目的,将大大提升肿瘤的药物治疗效果。
张阳德等用放射性标记的阿霉素白蛋白磁纳米粒进
行肝癌治疗的研究,结果发现,在肿瘤区加磁场之后,肿瘤组织的放射活性为正常肝组织的8.7倍。
他们的研究还发现,在对照组没有磁场的条件下,肿瘤组织的放射活性也较正常肝组织的放射活性高2.8倍,说明
纳米粒本身对肿瘤组织有一定的选择性2。
此外,将单克隆抗体(McAb)共价交联或吸附到纳米粒表面,形成具有免疫活性纳米粒的研究也取得令人鼓舞的体外试验结果,如阿霉素免疫磁性纳米粒的抗癌实验证明,
因为兼具磁性和抗体的复合靶向功能,其杀伤癌细胞的特异性大大增强3。
控制性释放药物:很多药物只有在特定的部位才能发挥其药效,同
时它又易在体内被降解。
用纳米材料将药物包被形成载药纳米粒,不仅可对药物进行保护,而且纳米粒因构建材料种类或配比不同而具有不同的释药速度,因此可制备出控制性释放药物的载药纳米粒。
载药纳米粒到达靶部位时,药效损失很小,药物作用时间可延长。
大量的研究工作
证实,口服纳米囊可保护胰岛素不被酶破坏,提升胰岛素的降糖作用,皮下注射胰岛素纳米囊,降糖作用可持续7d,3d1次给药的降糖作用可接
近1d3次给药的常规胰岛素治疗效果。
作为控释剂的聚乳酸的药效时间,药学家经过实验最长已经达到200d,一般也可以到1~2个月。
载药量高:纳米粒的载药量一般大于30%。
提升药物的吸收率:载药纳米粒可以改变膜运转机制,增加药物对生物膜的透过性,有利于药物透皮吸
收与细胞内药效发挥。
如载带抗肿瘤药物阿霉素的纳米粒,可使药效比阿霉素水针剂增加10倍;因为载药纳米粒的粘附性及小的粒径,有利于药物滞留性的延长,增加药物与肠壁的接触时间与接触面积,提升药物
口服吸收的生物利用率。
1.2.2直接用于治疗因为药物颗粒缩小时,药物与胃肠道液体的有效接触面积将增加,因此,缩小药物的颗粒尺度成为提升药物利用率的可行
方法。
纳米晶体技术可将药物颗粒转变成稳定的纳米粒子,以提升难溶性药物的药效。
药物粉碎过程常会出现粒子间的相互作用力增加,为了避免纳米颗粒在粉碎过程中聚合,加工中一般将不溶的药物悬浮在含稳定剂和赋形剂的悬浮液中,深入研究的制粉技术已经能够将药物缩小到400纳米以下。
德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒用葡萄糖分子包裹后,注入肿瘤部位,使磁性纳米粒在癌细胞内浓缩,通电后癌细胞的温度可
达到47℃,而慢慢死亡,周围的正常组织丝毫不受影响。
2展望
把纳米技术与基因疗法结合起来是纳米医学的重要方向之一。
在现有的基因治疗中,病毒是最常用的基因载体之一,但病毒DNA在人体内有
复制的可能性,并且可能引起人体免疫系统的严重排斥反应,存有着安
全问题。
研究人员认为,可制成安全有效的纳米载体,将外源基因包入
其中,以避免病毒的毒性和机体免疫系统对外源性物质的排斥反应。
反
义核苷酸在用于病毒感染和癌症的治疗中,其最大的缺点是易被降解和难进入细胞内,将反义核苷酸包裹在纳米囊内,可防止降解和使其易于进入各种细胞。
DNA本身为纳米结构,利用纳米技术,通过在DNA表面覆盖金属原子,可制成导电的DNA链。
如将其制成DNA探针,杂交DNA所引起的变化会导致电导的改变,而计算机能够简单地通过测量电导的变化来识别DNA的异常。
除此之外,导电DNA链还能用于筛选与DNA结合而发挥疗效的抗肿瘤药物。
将荧光纳米粒与DNA单链共价连接,可对DNA进行直接的定位探测,用于基因的光学定位制图和DNA与蛋白质间相互作用的研究。
科学家们设想根据DNA链互补原理,将cDNA链与抗癌药物的纳米胶囊连接,注入病人血液和组织内,一旦其遇上癌细胞的DNA时,cDNA链将与癌细胞的DNA结合,药物开关受触发而开放,释放出药物,杀灭癌细胞。
医学界也非常看好纳米药物,如不易被人体吸收的药物(如雌二醇),当被制成纳米粉或悬浮液时,变得容易吸收;把纳米药物做成膏药贴在患处,可通过皮肤直接吸收而无须注射。
纳米在医学研究中的运用。