納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用

楊藝璠

摘 ?要：納米技術(shù)是八十年代興起的一個全新技術(shù)，后在九十年代實現(xiàn)了飛躍性發(fā)展，其對生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的影響是非常深刻且直接。其在生物大分子的分析、檢測等方面，能夠?qū)⑺幬锇邢蛐院突蛑委煹认嘟Y(jié)合，且獲得了不錯的科研成果。在新世紀(jì)發(fā)展中，納米技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，也是必然的發(fā)展態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù);生物醫(yī)學(xué)工程;研究現(xiàn)狀;發(fā)展方向

引言：

納米技術(shù)的概念是指：在<100nm的量度范圍下，對物質(zhì)或結(jié)構(gòu)進(jìn)行研制的一項技術(shù)。1960年，相關(guān)科學(xué)家認(rèn)為，在限定的范圍內(nèi)人們能夠借助于特殊技術(shù)利用原子原理來制造物質(zhì)。上世紀(jì)80年代科學(xué)家逐漸認(rèn)識到納米技術(shù)的價值，到了90年代開始在化學(xué)合成領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨后納米技術(shù)在半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域也相繼應(yīng)用。比如：納米技術(shù)和掃描探針顯微鏡的相融合，以便于能夠更清晰地觀察、制造原子水平下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，為生物醫(yī)學(xué)認(rèn)識研究細(xì)胞或分子水平的生命現(xiàn)象提供了便捷的條件。

一、納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用價值是巨大的，從醫(yī)學(xué)的角度來看，納米機器人能夠滲透到機體細(xì)胞中，對蛋白質(zhì)、核酸等實施細(xì)胞或分子水平的治療，由此達(dá)到治療疾病或延長壽命的目的。對于現(xiàn)階段的研究現(xiàn)狀來看，這只是很多科學(xué)家的理想，還未實現(xiàn)，不過，納米技術(shù)的現(xiàn)實應(yīng)用還是讓人非常驚訝的。

（一）生物兼容物質(zhì)的開發(fā)

在器官或組織移植方面，困擾醫(yī)學(xué)人士的一個主要原因是植入物遭到機體排斥而引起的炎癥反應(yīng)，但是應(yīng)用納米物質(zhì)則能夠更好地解決這一問題。通過納米技術(shù)研制的納米物質(zhì)，其和自然界中的常規(guī)狀態(tài)有著本質(zhì)的差異性，例如，較高的生物兼容性、過低的細(xì)胞粘附性等，都能夠真正地為器官移植提供更多條件。例如，在正畸領(lǐng)域中，由納米技術(shù)研制出的骨科常用的合金材料，其硬度大、韌性強，能夠和正常骨組織相融合，由此發(fā)揮顯著的正畸應(yīng)用價值。

（二）利用生物大分子實施物質(zhì)組裝

通過DNA納米技術(shù)進(jìn)行分子層面的物質(zhì)組裝，由此能夠體現(xiàn)出較強的互補性與轉(zhuǎn)移性。納米大小的膠體粒子在物理、化學(xué)、生物等方面具備特殊的性能，一般能夠在化學(xué)傳感器、色譜激發(fā)器等方面得到廣泛應(yīng)用。例如，英國生物學(xué)家在徑長是12nm的粒子表面連接上2段寡核苷酸鏈，再連接兼有與其相補的“粘附末端”雙鏈寡核苷酸，由此能夠研制出肉眼能夠看得到的金粒子聚合體，從而完成納米粒子的組裝任務(wù)。

（三）分析及檢測技術(shù)的升級

當(dāng)前，在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中，用于觀察納米技術(shù)的大型顯微鏡有了全面的優(yōu)化。比如：光子色譜顯微鏡、激光多普勒風(fēng)速表、引物顯微鏡等。借助于納米技術(shù)能夠?qū)ι矬w進(jìn)行研究、分析及檢測，現(xiàn)今有很多光學(xué)技術(shù)在骨強度測量、眼球徑長測量等方面得到廣泛應(yīng)用。另外，也有與光介導(dǎo)法相似的測量血壓的技術(shù)。通過對單一細(xì)胞電流學(xué)的研究，能夠把各個類型的細(xì)胞分離開，促使活細(xì)胞和死細(xì)胞完全分離，這對于臨床上腫瘤細(xì)胞的診治發(fā)揮著非常重要的作用。

（四）藥物靶向性和基因治療

藥物靶向性是指藥物可以高選擇性地作用于某一對象，由此達(dá)到強化藥效、減少不良反應(yīng)的目的。目前，三級靶向治療方法一般是利用納米技術(shù)來實現(xiàn)的。①納米粒子與藥物分布。這一類粒子一般是指脂質(zhì)、乳膠等，它們能夠和藥物結(jié)合轉(zhuǎn)變成復(fù)合物，通過不同的途徑滲透到體內(nèi)，然后作用于特定的組織或器官，由此發(fā)揮藥物治療作用。當(dāng)前，一般重點研究的方向是肝臟、血液、肺、胃等。②納米技術(shù)與基因治療。當(dāng)質(zhì)粒DNA與目的細(xì)胞相結(jié)合之后，能夠修復(fù)錯誤基因（例如多肽、抗原等），站在基因?qū)用孢_(dá)到治療疾病的目的。當(dāng)前，這一技術(shù)存在一個很大的挑戰(zhàn)，即：需要將質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移到特定細(xì)胞或組織內(nèi)，然后使其與特定細(xì)胞器相結(jié)合，并插入特定的位點。借助于納米技術(shù)，能夠讓DNA利用主動靶向效應(yīng)完成定位，促使其對目標(biāo)DNA位點進(jìn)行精準(zhǔn)入侵。不過，現(xiàn)階段，針對納米粒子的物理化學(xué)特性等方面的研究并不深入，還存在技術(shù)方面的障礙。

二、納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，納米技術(shù)的應(yīng)用范圍會不斷地擴大，其與生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的結(jié)合愈加密切，其未來的發(fā)展方向主要包括：①生物兼容性物質(zhì)的廣泛研發(fā)。關(guān)于納米技術(shù)在生物兼容性物質(zhì)方面的設(shè)計與開發(fā)，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到臨床實驗階段。②納米技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的相融合，能夠促使生物大分子不同等級結(jié)構(gòu)及功能的有效破譯，為下一步工作做鋪墊。③納米技術(shù)與分子復(fù)合物、分子組裝等方面的研究相結(jié)合，對大病毒結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器結(jié)構(gòu)等測定、研究、分析等獲得全面的進(jìn)展。④納米技術(shù)逐漸運用到基因診斷、微創(chuàng)治療等方面，并體現(xiàn)出快速、動態(tài)、高效、實時等特點。⑤納米技術(shù)逐漸使藥物的生產(chǎn)成本控制到最低范圍內(nèi)，例如，研制出的生物芯片等，能夠同時檢測及研究多個生物細(xì)胞、生物分子等特點，并對它們之間的相互作用進(jìn)行深入分析。由此能夠最大化地朝著自動化、智能化、大規(guī)模的方向轉(zhuǎn)變。并且，藥物治療能夠體現(xiàn)出靶向性的特征，這也是納米技術(shù)今后一個非常重要的研究課題。由此來看，納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，例如，藥物研發(fā)、腫瘤治療、基因治療、抗菌方案、醫(yī)學(xué)診斷等，這對于人類社會的發(fā)展發(fā)揮著積極作用。不過，與納米技術(shù)相關(guān)的毒理學(xué)等方面的研究也比較多，由于納米技術(shù)具有一定的納米特性，例如：小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，由此能夠引發(fā)相對特殊的生物學(xué)效應(yīng)，這值得廣大生物醫(yī)學(xué)專家的重視與警惕。

三、結(jié)束語

總而言之，隨著納米技術(shù)、納米材料的廣泛應(yīng)用，其對人類生命系統(tǒng)的影響愈加深入。并且，隨著納米技術(shù)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域的不斷融合與深入交叉，已經(jīng)逐漸受到更多研究學(xué)者的重視。其在疾病預(yù)防、診斷、治療等方面逐漸呈現(xiàn)出重大的推動作用，對傳統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展帶來很大的變革與推動。由此來看，在今后的發(fā)展過程中，其在臨床上能夠研制出更多具備較強生物相容性、靶向性的納米藥物;在臨床診斷學(xué)上能夠設(shè)計出更靈敏、響應(yīng)性更強的臨床診斷試劑;并且在針對不同患者方面，能夠結(jié)合他們所具有的異質(zhì)性等，能夠借助于分子生物標(biāo)記物等技術(shù)，實現(xiàn)個性化醫(yī)療，必然能夠發(fā)揮更強的療效，彰顯出更強的安全性。

參考文獻(xiàn)

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