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關于“納米醫學發展的NIH路線圖”的報告介紹說,NIH路線圖的目標是在活體和納米尺度控制和操縱生物學,可以分為以下三步:定量地表征細胞中的納米機器和生物分子的物理和化學性質;理解活體細胞的工程原理來創造分子、細胞和組織等;利用這種性質和設計原理開發新的技術、器件和復合結構,從而進行組織修復,疾病的控制和治療。美國針對威脅人類健康的腫瘤疾病成立了腫瘤研究的納米技術聯盟,其納米技術表征實驗室作為一個對聯盟的成員開放,針對腫瘤的早期診斷、實時有效評估、多渠道治療方法、分子改變監測、癥候管理和靶向治療等方面展開合作研究。
納米技術對醫學發展具有重要的推動作用,疾病診斷、預防和治療的實際需求對納米技術提出了獲得更先進的藥物傳輸和早期檢測與診斷技術的期望,如早期診斷和預警、代謝產物中的生物標志物的發現、及其微量或痕跡量或瞬間的樣品量的檢測技術,適于大量或批量的實用檢測技術,載體的效率和容量,靶向、緩釋、可控的藥物載體,藥靶確證和藥物篩選,甚至是突變或個體化差異的檢測、診治等。利用DNA分子的自組裝特性,可以獲得新型的納米結構材料,用于發展全新的生物檢測技術,實現基因治療的關鍵因素之一是發展安全有效的基因運載,利用納米技術發展新型醫學傳感器,利用納米技術發展新型活細胞檢測技術。另外納米技術對再生醫學的發展具有重要影響和推動作用,納米技術為模仿和構建天然組織里不同種類的細胞外基質提供了全新的視角和方法,納米技術將有助于探索和確定成體干細胞中的信號,以激發成體干細胞中巨大的自我修復潛能,納米技術在醫學科學中的應用,如單分子、單細胞體內成像應用、單一癌癥細胞檢測、藥物釋放直觀技術等。
納米技術在傳染病防治中也有廣闊的應用,我國是乙肝大國,平均有8%乙肝病人或攜帶者,在偏遠農村遠遠高于這個比例。進展期肝病病人在中國的死亡率比較高,在大城市有60%的死亡率,在小的城市死亡率更是高達80%。雖然乙肝疫苗在乙肝病毒的傳染方面發揮了很大的作用,但是研究表明乙肝病毒的變異也是非常高的,而且目前一些治療乙肝的藥物的抗藥性在我國已經顯現出來,所以在中國開展乙肝病的納米醫藥研究尤其重要,探測活體細胞的功能培頌沒,在分子的水平上認識和理解病變機理,做到早期診斷,實現早期治療。
納米藥物及其藥理學
目前國內外已開發并上市了許多納米藥物制劑,以提高原制劑的口服生物利用度、降低藥物不良反應和提高治療指數等,但是國際和國內納米技術標準化卻還沒有建立,所以在納米醫藥開發的過程中不可避免會受到制約和影響。所以,對于納米藥物學及其藥理學研究的基礎科學問題和近、中、長期的目標設定非常重要。
例如,腫瘤生長機制及阿霉素膠束自組裝分子的抗腫瘤活性研究。腫瘤的微環境對其生長及對藥物輸運有著巨大影響,腫瘤組織內部靜液壓高、低氧、低PH值等微環境使得藥物分子只能聚集在血管細胞周圍,不能達到腫瘤細胞,影響了藥物的使用效果。PEG-PE包裹阿霉素形成的膠束自組裝分子在治療腫瘤方面有著很好的效果,使用后腫瘤尺寸明顯減小。
“用于腫瘤診斷與治療的納米醫藥的材料發展潛力”的研究指出,納米生物技術在腫瘤的早期診斷和治療中可以發揮很大作用。研究結果表明,抗體修飾的脂質體納米復合載藥體系不僅可以對腫瘤進行靶向治療,結合納米粒子修飾的納米復合給藥體系還可以對轉移的腫瘤細胞進行診配納斷和靶向治療,而且納米膠囊的尺寸適中(50-200nm)時效果最好。“脂質分子自組裝及其作為藥物載體的應用”的研究認為,脂質分子作為生物體組成的主要成分具有無可比擬的生物相容性,自組裝形成的納米結構無論從均一性、穩定性,以及重復性方面,都有很大的優勢,而且小肽修飾的脂質體對腫瘤有一定的靶向作用。
在這一議題中,專家們就目前納米醫藥中其安全性評價和標準研櫻歷究方法的問題進行了熱烈的討論。一致認為目前納米醫藥研究應該規范化,推行“力量集成、資源整合和有限目標”的策略。納米藥物學近期或近中期目標可以是通過藥物的直接納米化或納米載藥(NanoDDS),研制一批旨在提高生物利用度、延長藥物作用時間、降低藥物不良反應,或提高制劑順應性等的納米藥物制劑。在納米效應研究基礎上,針對我國重大疾病(如腫瘤、心血管疾病、肝炎、艾滋病、神經退行性疾病等),通過汲取這些疾病的病理學、生理學研究成果,研究和開發一批創新納米藥物制劑,并闡明與此相關聯的深層次科學問題,包括納米藥物的長循環機理、納米粒腫瘤藥物的EPR效應機理、納米藥物對微循環影響機理、基因非病毒納米載體的組裝、轉染機理、納米智能載藥的傳感技術與藥物控制釋放技術的整合等。
生物傳感與醫學示蹤
惡性腫瘤和心血管疾病等重大疾病嚴重威脅人類的健康,是當前醫學研究領域所面臨的一個重大挑戰。我國自上世紀70年代以來,惡性腫瘤和急性冠狀動脈綜合癥的發病率和死亡率一直呈上升趨勢,已經成為危及人群健康及帶來巨大經濟負擔的社會問題。目前癌癥病人和心血管病人死亡率居高不下的一個最主要原因,是現有技術還很難實現真正的疾病早期檢測,所以生物傳感和醫學示蹤技術至關重要,特別是納米生物傳感技術和納米材料在分子影像技術中的應用等是當前的研究熱點。
“生物醫學用磁性納米材料及器件”的中心議題報告中介紹了生物醫學用磁性納米材料及器件在生物學與生物技術、醫學以及藥學等方面的應用及發展;同時,也提出了在這個發展過程中存在的一些急需研究的問題:(1)還有哪些新奇的性質可以應用?對不同分子探針的組裝、聯合及效能等;(2)磁性納米材料究竟是在什么水平,如究竟是在細胞層次還是在組織層次上,對生物產生綜合影響;(3)影像對磁性納米材料對比劑尺寸和其他性質的依賴程度;(4)磁性納米材料在生物體內的分散及循環問題;(5)磁性納米材料的生物安全性、生物相容性等。
《生物微納傳感技術》的報告,對建立在納米材料的生物相容性、磁性、催化性能等特性基礎上的新型傳感技術進行了綜述和探討,如納米單通道技術利用隨機傳感形成的電流脈沖信號來實現DNA測序、單核苷多態性、特異序列DNA等的識別分析。此外,納米陣列通道技術、納米陣列電極、納米微流控通道、納米間隙等技術對基因識別、蛋白質的結構及修飾特征、藥物作用靶標的發現與確證、藥物篩選等方面的研究有著廣闊的應用前景。
納米技術的生物效應及安全性
“納米生物環境健康效應與納米安全性”的研究發現,由于小尺寸效應、量子效應和巨大比表面積等,納米材料具有特殊的物理化學性質,在進入生命體和環境以后,它們與生命體相互作用所產生的化學特性和生物活性與化學成分相同的常規物質有很大不同。一方面要充分評價其安全性問題,比如對人類健康以及生態環境等造成不利影響。另一方面,對納米顆粒與生命過程的相互作用過程的研究,發現納米顆粒對生命過程的調控功能和正面的影響,也是納米醫學發展高效診斷和治療的關鍵。與會專家一致認為對于納米技術安全性的評價是為了保障納米技術在納米醫學和納米生物學方面的更好的應用,更好地將納米技術應用到現實生活中去。
“納米材料安全評價的研究戰略和碳納米管的生物分布”的專題報告,對目前國際上納米材料安全評價的研究進行了綜述,指出納米安全性的研究并不是要阻礙納米科技的發展,而是為納米技術的快速高效發展鋪平道路。
納米生物技術領域是納米技歲首術中極具開發前景的高技術。近年來這一領域的發展令人矚目,《納米生物技術正雀早學》出版社 科學出版社是國內外第一部較完整闡述納米生物技術這一多學科交叉領域形成的新學科的專著,由國家“863”計劃生物與現代農業技舉雀術領域納米生物技術和藥物篩選專題管理專家、國家衛生部納米生物技術重點實驗室主任張陽德教授編著。
生物細胞爛纖攔是微米級的,而生物大分子就是納米級,所以在納米水平研究細胞生物學饑胡就相當于從根本出發。應用納米技術,我們可以研究生物大分子空間構型,它如何影響其生物作用等等。也可以運用納米技術豎鍵研究生物基因,從生物存在本質層面解開生物秘密。
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納米生物技術是指用于此悔漏研究生命現象的納米技術,它是納米技術和生物學的結合,同時也是一門涉及物理學、化學、量子學、機械學、材料學、電子學、計算機學、生物學、醫學等眾多領域的綜合性交叉學科;主要包含兩個方面:利用新興的納米技術解決和生物學問題;利用生物大分子制造分子器件,模仿和制造類似生物大前廳分子的分子機器。納米材料的特性主要有:量子尺寸效應、小尺寸效應、表明和界面效應、宏觀量子隧道效應。當微粒小于100 nm時,物質的很多性能發生質變,從而呈現不同于宏觀物質的奇異森爛現象:低熔點、高比熱容、高膨脹系數;高反應活性、高擴散率;高強度、高韌性;奇特磁性;極強的吸波性。納米微粒的尺寸一般比生物體內的細胞小得多,這就為生物學研究提供了一個新的研究途徑,利用納米生物技術操縱生物大分子,被認為有可能引發第二次生物學的革命。
??1、生物免疫是目前比較備臘熱門的一種醫療研弊滾姿究方向,通過生物技術工程的方式,抽取患者或者相應供者的細胞,將其分離出來再進行改造能具備一定殺滅腫瘤細胞的功能,還能將攻擊性的改善細胞回租絕送患者體內來達到治療腫瘤的目的,生物細胞免疫治療是目前治療惡性血液病的最佳的治療方法和手段。
2、納米生物技術是指用于研究生命現象的納米技術,是納米技術和生物學的結合,同時也是一門涉及物理學、化學、量子學、機械學、材料學、電子學、計算機學、生物學、醫學等眾多領域的綜合性交叉學科。