從蛋白質(zhì)、DNA、RNA到病毒,都在1-100nm的尺度范圍,從而納米結(jié)構(gòu)也是生命現(xiàn)象中基本的東西。細(xì)胞中的細(xì)胞器和其它的結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機(jī)械”,細(xì)胞就象一個(gè)個(gè)“納米車間”,植物中的光合作用等都是“納米工廠”的典型例子。遺傳基因序列的自組裝排列做到了原子級(jí)的結(jié)構(gòu)精確,神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳遞和反饋等都是納米科技的完美典范。生物合成和生物過(guò)程已成為啟發(fā)和制造新的納米結(jié)構(gòu)的源泉,研究人員正效法生物特性來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的納米級(jí)控制和操縱。納米微粒的尺寸常常比生物體內(nèi)的細(xì)胞、紅血球還要小,這就為醫(yī)學(xué)研究提供了新的契機(jī)。目前已得到較好應(yīng)用的實(shí)例有:利用納米SiO2微粒實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離的技術(shù),納米微粒,特別是 納米金( Au nanoparticles ) 粒子 的細(xì)胞內(nèi)部染色,表面包覆磁性納米微粒的新型藥物或抗體進(jìn)行局部定向治療等。
正在研制的生物芯片包括細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片(生物分子芯片)和基因芯片( 即DNA芯片) 等,都具有集成、并行和快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn),已成為納米生物工程的前沿科技。將直接應(yīng)用于臨床診斷,藥物開(kāi)發(fā)和人類遺傳診斷。植入人體后可使人們隨時(shí)隨地都可享受醫(yī)療,而且可在動(dòng)態(tài)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)疾病的先兆信息,使早期診斷和預(yù)防成為可能。納米生物材料也可以分為兩類,一類是適合于生物體內(nèi)的納米材料,如各式納米傳感器,用于疾病的早期診斷、監(jiān)測(cè)和治療。各式納米機(jī)械系統(tǒng)可以快速地辨別病區(qū)所在,并定向地將藥物注入病區(qū)而不傷害正常的組織或清除心腦血管中的血栓、脂肪沉積物,甚至可以用其吞噬病毒,殺死癌細(xì)胞。另一類是利用生物分子的活性而研制的納米材料,它們可以不被用于生物體,而被用于其它納米技術(shù)或微制造。
據(jù)媒體報(bào)道:2005年,國(guó)內(nèi)外納米材料實(shí)用化技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展,尤其是在高分子醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用更是進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。高分子納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用成就,目前主要體現(xiàn)在納米復(fù)合材料與納米抗菌材料方面。 在納米復(fù)合材料方面的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在成功應(yīng)用于骨科。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)羅伯特?哈頓博士及其同事發(fā)現(xiàn),碳納米管是骨組織生長(zhǎng)的理想基體。國(guó)內(nèi)山東大學(xué)早在2003年9月就開(kāi)發(fā)了羥基磷灰石/碳納米管復(fù)合材料及其制備工藝,其中涉及了羥基磷灰石與碳納米管的復(fù)合材料及其制備工藝。清華大學(xué)也在2002年12月發(fā)表了一種碳納米管增強(qiáng)高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料,以微生物合成的聚羥基脂肪酸酯(PHA)為基體,并以碳納米管增強(qiáng),所得的復(fù)合材料具有良好的生物降解性和生物相容性以及PHA材料獨(dú)特的壓電性和碳納米管良好的導(dǎo)電性,其足夠的力學(xué)強(qiáng)度很適合于制作骨修復(fù)材料。
另外,由清華大學(xué)材料系崔福齋教授等研制成功的納米人工骨已獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局三類植入產(chǎn)品試生產(chǎn)注冊(cè)證,成為我國(guó)首個(gè)可以在市場(chǎng)上公開(kāi)銷售和應(yīng)用的納米醫(yī)藥用品。它與傳統(tǒng)人工骨材料的******區(qū)別在于,修復(fù)后的骨頭不會(huì)在體內(nèi)留下植入物。它仿照人類骨頭生成的機(jī)理,采用自組裝方法制備納米晶羥基磷灰石或膠原復(fù)合的生物硬組織修復(fù)材料,使復(fù)合材料具有納米級(jí)別的天然骨分級(jí)結(jié)構(gòu)和天然骨的多孔結(jié)構(gòu)。這種納米人工骨植入者一般經(jīng)過(guò)幾個(gè)月就可將它完全體內(nèi)吸收,整個(gè)過(guò)程沒(méi)有任何免疫和排異反應(yīng),手術(shù)操作方便,且價(jià)格與其他類型骨修復(fù)材料相當(dāng)。
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