纳米技术在医学应用

顾建文，解放军306医院

纳米技术作为21世纪的核心技术之一，对于推动各个领域的科技进步起到了至关重要的作用。众多研究已经证实，这一技术能够在医学、药学、生物科学、化学以及信息技术等多个领域得到应用。显而易见，纳米技术在医学、生物工程以及药学领域的深入渗透和显著影响。纳米技术在医学领域的应用中，纳米机器人显得尤为吸引人，它能够在生物医学工程领域扮演起微型医生的角色，有效解决了传统医疗技术难以克服的难题。纳米技术在药学界占据重要地位，药物纳米控释系统作为一项新兴的药物输送技术，受到了广泛关注。尤其在靶向和定位给药、黏膜吸收给药、基因治疗以及蛋白多肽控释等众多领域，纳米粒子展现出了其独特的优势，这种优势是其他技术难以比拟的。

纳米技术，这一综合性技术体系，涉及在纳米尺度对物质进行制造、探究和工业化进程，同时还包括运用纳米尺度物质开展跨学科研究和工业化应用。众多研究已证实，纳米技术能够在医学、药学、生物学、化学以及信息技术等多个领域得到应用，并在无创微创医学领域扮演着至关重要的角色。现就纳米技术在医药学领域中的研究应用进展综述如下:

纳米技术在医学领域中的研究和应用进展

纳米机械装置与生物系统的巧妙融合催生了纳米机器人，这一技术成果被誉为微型医生的先驱。分子机器人，作为纳米技术的杰出应用，在医学领域展现出巨大的潜力。在生物医学工程领域，纳米机器人能够扮演微型医生的角色，攻克传统医疗手段难以逾越的难题。它们能够被注入人体血管，成为血管内活动的分子机器人。这些分子型机器人能够从血液中的葡萄糖和氧气中汲取能量，同时，借助外部提供的声波信号，按照预设的程序来探测它们所遇到的物体。它们能够执行全面的健康检查，清除脑血管中的血栓，移除心脏动脉上的脂肪沉积，吞噬病原体，消灭癌细胞，并监控体内的病变，这些功能无疑将为现代医学的诊断与治疗带来一场颠覆性的变革。在现代医学领域，X线检查、血管造影术、CT扫描以及磁共振成像等手段，构成了疾病诊断不可或缺的技术体系；同时，借助机器人的力量，疾病诊断与治疗过程得以同步进行。纳米机器人具备修复人体器官的能力，诸如对受损器官和组织的修补、实施美容手术、执行基因组装任务等。这包括从基因中移除有害的DNA片段，或者在基因中植入健康的DNA，确保机体正常运作，甚至逆转引发癌症的DNA突变，从而延长人的寿命。此外，纳米机器人还能修复大脑及其他器官的冻伤，使经过低温保存的人得以复苏。

DNA纳米技术，这一技术基于DNA的物理化学特性进行设计，其主要用途在于分子的组装。此外，DNA技术的进步对于DNA纳米技术的完善与发展起到了积极的推动作用。

纳米技术及基因治疗领域取得了显著进展，当质粒DNA被导入目标细胞中，它能够纠正遗传缺陷或生成具有治疗作用的物质。纳米技术能够使DNA借助主动靶向技术精准地嵌入到细胞内；将质粒DNA浓缩到50至200纳米的尺寸并赋予其负电荷，这有助于其顺利进入细胞核；而质粒DNA在细胞核DNA中的精确插入位置，则由纳米粒子自身的尺寸和结构来决定。

医学领域中将人体疾病进行诊断与监测是一项关键任务，纳米颗粒技术在此领域得到了广泛应用。借助纳米颗粒，医学诊断与监测过程得以简化，同时提高了精确度。光学相干层析术（OCT）的分辨率能够达到1微米，凭借这样的精确度，我们或许能够将疾病在初期阶段就予以控制，无需等到生命晚期，通过CT或磁共振扫描才发现癌组织的病变。

这种微小的探针技术能够植入人体，依据不同的诊断与监测需求，它能够精准地定位于身体的不同区域，甚至可以随着血液循环在体内流动，并能够实时将体内各种生物信息传递至体外的记录设备。这种技术有望在21世纪的医学领域中得到广泛应用。

由于纳米粒子体积远小于红细胞，它们能够在血液中自如游动，这使得我们能够将无害的纳米粒子注入人体各个部位，以便进行疾病的检测和相应的治疗。据相关实验报道，动物实验数据表明，通过动脉注射的方式，将含有地塞米松的乳酸-乙醇酸共聚物纳米颗粒引入血管，能够有效治疗动脉的再次狭窄现象；同样，采用冠状动脉注射的方式开yunapp体育官网入口下载手机版，使用含有抗增生药物的乳酸-乙醇酸共聚物纳米颗粒，可以有效地预防冠状动脉的再次狭窄。此外，含有抗生素或抗癌药物的纳米高分子材料，能够通过动脉输注途径进入人体，实现对特定器官的临床治疗。这些携带药物的纳米颗粒，既可制成乳剂形式，通过肠外或肠内注射给药，亦能制备成疫苗，通过皮下或肌肉注射途径使用。

纳米技术在药学领域中的研究和应用进展

纳米技术在药学界的应用领域之一是药物纳米控释系统。这种系统以纳米级聚合物粒子作为药物传输与控制的媒介，标志着一种创新型的药物控释技术。该系统主要由纳米粒子以及纳米胶囊构成。纳米控释系统因其独特的特性，在药物输送领域展现出众多优势，包括能够实现药物的缓慢释放，从而延长药效；实现药物精准靶向输送；在确保药效的同时，降低用药剂量，减少或避免药物的毒副作用；增强药物的稳定性，便于储存；并开辟了新的给药方式，涵盖了体内局部给药、黏膜吸收给药以及多肽药物的口服给药等多种途径。

纳米控释系统用于携带多肽和蛋白类药物，随着分子生物学和技术的进步，这类药物在治疗效果上超越了传统药物，然而它们也存在一些固有不足：一是口服后易受胃肠道蛋白酶分解，因此只能通过注射途径给药；二是其生物半衰期非常短暂，导致需要频繁给药；三是大多数多肽类药物难以穿越生物屏障。这些不足之处限制了其在临床上的应用范围，然而，纳米控释技术则能够有效地解决这些问题。Ga utier 等人研发的含有生长激素释放因子（GRF）的聚氰基丙烯酸异己酯纳米粒子，在动物皮下注射后能够持续释放GRF。这种GRF在血浆中的稳定水平可以维持接近24小时。相比之下，游离的GRF注射后仅2分钟血浆浓度便达到峰值，100分钟后就不再能检测到，这表明纳米粒子负载的GRF的生物利用度显著增强。口服蛋白质多肽类药物的途径，长久以来都是研究的热点，而纳米控释技术则显著提升了这类药物口服后的药效。众多研究指出，若能将药物分子进行恰当的封装，不仅能够起到保护作用，还能增强药物的吸收与利用，从而产生显著的生物效应。比如，通过界面聚合法可以制备出稳定性更高、均一性更好的含胰岛素的聚氰基丙烯酸异己酯（PACA）纳米胶囊。Damg e 等研究者指出，在糖尿病大鼠和糖尿病狗的实验中，通过不同剂量的口服PAC A胰岛素开yun体育官网入口登录app，能够实现1至3周的血糖降低效果。

采用纳米控释技术输送核苷酸具备诸多优势，包括对核苷酸的防护作用，有效防止其降解；同时，它有助于核苷酸进入细胞并实现精准定位；此外，该系统能够实现核苷酸的定向输送。Chavany 等人针对聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子吸附寡核苷酸的影响因素进行了研究，结果表明，无论是在缓冲液还是细胞培养基中，附着于纳米粒子表面的寡核苷酸均展现出对核酸酶的抵抗能力，有效阻止了核苷酸的降解。此外，细胞对纳米粒子的吞噬作用还显著提升了寡核苷酸进入细胞内部的量，并增强了其在细胞内的稳定性。

输送免疫调节剂、抗肿瘤药和抗病毒药的纳米控释系统

纳米控释系统在作为抗恶性肿瘤药物的输送工具方面，展现出极大的应用潜力。鉴于恶性肿瘤细胞具备较强的吞噬特性，且肿瘤组织的血管通透性较高，因此，通过静脉途径输送的纳米粒子能够有效进入肿瘤内部，这不仅提升了治疗效果，还能降低药物的用量及其可能引发的毒性反应。体内及体外实验均证实，将亲脂性免疫调节剂如胞壁二肽或胞壁肽脂质体装载入纳米囊，其在抑制转移性肿瘤方面的效果，相较于未结合的制剂更为显著。例如，阿克拉霉素A与氰基丙烯酸异丁酯形成的纳米粒子在体内和体外对肝细胞瘤的抗肿瘤活性均显著强于游离的阿克拉霉素A。

纳米粒子因其微小的尺寸，在进入血液循环后，主要被网状内皮系统中的白细胞、单核细胞和巨噬细胞所吞噬。该系统主要由肝脏、脾脏和骨髓构成。当含有药物的纳米粒子进入血管，它们会特异性地作用于网状内皮系统。文献指出，为了降低RES系统对纳米粒子的摄取，从而增加其在体内的循环时长，主要策略包括：首先，直接减少RES系统的摄取能力；其次，采用高分子材料对纳米粒子进行包裹，如使用聚乙二醇和非离子表面活性剂进行包覆，实验结果显示，这种处理后的纳米粒子在肝、脾中的摄取量显著降低，有效延长了其在体内的循环时间；最后，利用体外磁性导向技术来实现这一目的。部分研究者通过合成含有磁性成分的药物载体纳米颗粒，并借助外部磁场的作用，实现了药物向特定部位的定向输送。采用抗体进行纳米颗粒的表面修饰，不仅能够增加其在体内的停留时间，还能使纳米颗粒有选择性地被引导至目标区域。例如，氟尿嘧啶类脂质纳米颗粒对肝脏具有显著的靶向作用。有人将较新的抗癌药物紫杉醇封装于聚乙烯吡咯烷酮纳米粒子之中，通过体内实验观察荷瘤小鼠肿瘤体积的减小以及存活时间的延长，以此评估药物的效果。实验结果显示，含有紫杉醇的纳米粒子在相同浓度下，其治疗效果相较于未封装的游离紫杉醇显著提升。近期，陆续有研究报道将抗人类免疫缺陷病毒药物嵌入纳米粒子载体中，这一做法的主要优势在于能够优化药物的药代动力学特性，同时实现药物对网状内皮系统的精准投递，进而提升药物的治疗效果。

纳米控释系统在输送抗寄生虫药物及抗菌药物方面具有显著优势，尤其是在应对利什曼原虫感染这一全球性疾病时，其发病率和死亡率均较高，传统药物治疗效果不佳且毒性较大。该系统可增强药物在单核巨噬细胞内的抗病能力。据Ga spar的研究，含有伯氨喹的聚氰基丙烯酸己酯纳米囊在体外巨噬细胞中对杜氏利什曼原虫的抑制作用，比游离伯氨喹高出21倍。纳米控释技术在对抗体内寄生虫感染方面也展现出了显著的效果。目前，纳米控释系统在抗菌药物领域的应用主要限于体外研究，比如纳米颗粒能够提升小鼠腹腔巨噬细胞和大鼠肝细胞对庆大霉素的吸收能力，因此，它有望成为细胞内药物输送的一种新途径，适用于细胞内化疗。

输送其它药物纳米控释系统

眼科用药中的载药纳米粒子胶体悬液滴入眼睛后，能够提升药物通过角膜的吸收效率，进而增强或延长其药效，同时减少非角膜部位的吸收，降低副作用。特别是那些含有Car teolol的聚己内酯纳米粒子或纳米囊，与市售的Car teol滴眼剂相比，能够显著降低眼内压，并且显著减少心血管系统的不良反应。Calvo等人研究表明，含有环包素A和消炎痛的聚己内酯纳米粒子或纳米囊，能够有效提升药物透过角膜的吸收率。

中枢神经系统用药往往需持续服用，纳米控释技术能够实现药物的缓慢释放，对于慢性病治疗药物尤为适用。Allemann等研究者利用乳液聚合法成功制备了含有抗精神病药物Savoxepine的聚乳酸纳米颗粒，在体外实验中，这些纳米颗粒的药物释放过程因颗粒大小和药物含量不同，其释放时间可从数小时延长至30多天。经过适当处理，纳米控释系统能够穿越血脑屏障，将药物精准地输送至中枢神经系统，从而发挥其作用。例如，对含有dalar gin的聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒子进行吐温80修饰后，通过给小鼠进行静脉注射，这些粒子便能够顺利通过血脑屏障，并且展现出镇痛效果。

神经节苷脂的口服生物利用度不高，一般仅能通过非胃肠道途径给药。为了提高其口服适应性，Po la to 等研究者制备了神经节苷脂的聚氰基丙烯酸烷基酯纳米微球和纳米囊，实验结果显示，纳米囊的药物承载能力最强。美国密歇根大学儿童心血管领域的Levy教授带领的研究团队，创新性地将纳米级药物释放系统与导管介入技术融合，实现了在心血管内部进行局部药物投递，以预防和治疗血管成形术后可能出现的再次狭窄现象。此外，新型补钙药物——999纳米钙，通过超微化技术对碳酸钙晶型进行重组，有效提升了钙制剂的溶解速度与吸收效率，进而增加了生物利用度，成为钙剂研究领域的重要发展方向之一。当纳米钙与伊可新配合使用时，两者发挥协同效应，显著增强钙的吸收，并提升治疗效果。这种方法有助于减少儿童夜间惊醒，改善睡眠质量，预防佝偻病的发生，并促进儿童的生长发育。

纳米技术的进步预示着医学界即将迈入超微观时代，这一技术的医学应用领域将催生出一门全新的学科——纳米医学。它将推动诊断、检测及临床治疗向更微小、微观、微量化的方向发展，并实现微创或无创操作，同时提高诊断的快速性、实时性、动态性，以及治疗的职能化和智能化水平。纳米技术在药学的进步将赋予药物缓释、精准定位等功能，同时显著增强药效开元ky888棋牌官网版，降低副作用的发生。此外，药物制造过程将朝着低成本、高效能、自动化以及规模化方向发展。综合来看，纳米技术在医学与药学领域的应用前景广阔，必将引发该领域的重大技术革新，进而为提升人类健康水平和生活质量作出新的重要贡献。