前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的医药纳米技术主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
一、国内外纳米材料的研究现状
随着各种新兴技术以及相关产业的发展,对纳米材料的需求日益增多,纳米技术的基础理论等相关研究也都在飞速发展,相关技术在医疗、电子等行业应用得比较广泛,并已面向产业化的方向发展。虽然在美国、日本等几个国家已经实现纳米粉体材料的批量生产,但未来的研发之路是任重而道远的,纳米生物材料和纳米医疗诊断材料等产品还将处在不断的探索过程中。有关机构曾经做过预测:到2020年,全球纳米新材料市场规模达86亿美元,行业的年增长率为24.6%。最近几年,各国政府和企业对纳米技术的研究投入了大量的人力和物力,促进了纳米新材料产业的发展,纳米材料的市场规模将进一步扩大。美国将纳米材料的研发列为国家战略层面的科研项目之一,这与其在国防、军事、航空航天等领域的广泛应用分不开。纳米材料优良的性能已被认可,正逐渐应用到农业、生物、医疗等领域,创造巨大的经济效益。我国开展纳米材料的研究并不算晚,目前,我国有100多个从事纳米材料基础和应用研究的机构。其中,开展研究工作比较早的单位既有高校也有研究所,例如清华大学、吉林大学、东北大学等老牌学校,以及长春应用化学研究所、感光化学研究所等研究院所。在过去的一段时间里,我国纳米材料基础领域的研究取得了丰硕的成果。在研究过程中,主要采用物理和化学方法,并且将多种方法结合使用,研制出金属以及合金的氧化物和氮化物等一系列纳米颗粒;积极地向走在前列的国家学习,并且引进一些急缺但是却不能自主生产的设备,对纳米微粒的尺寸进行有效的控制,将研究的成果应用于生产中,其中生产出一系列高科技产品,例如纳米薄膜、纳米块材等;积极地从各个角度对纳米材料的特性进行挖掘,在很多的方面都积极而显著地创新,取得了一系列的进展,成功地研制出具有优良性能的纳米陶瓷,其主要表现在密度高和结构复杂等方面;另外,我国在世界上首次发现超塑性形变现象,即纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳应力集区所表现出的特性;在其他纳米技术应用的领域也取得了不菲的战绩,例如对功能纳米材料进行了深入的研究,并且取得一系列的丰硕成果。在“八五”研究工作的基础上,我国建立了几个纳米材料研究基地,具有代表性的主要有南京大学、中科院金属所、中科院物理所、国防科技大学、清华大学等。这些基地的建立为纳米材料的研发创造了条件。经过数十年的工作基础和工作积累,我国在纳米材料和纳米结构的研究方面取得了长足进步,在国际社会上具有一席之地。新时期,国内的科研院校不仅为我国纳米材料研究培养了高质量的纳米材料科研人员,还对纳米材料的应用进行了研究,促进了成果转化工作。今后一段时期内,这些科研单位和高校都将是我国纳米材料研究的重要组成部分。据有关部门的统计,目前我国已有700多个以“纳米”命名注册的公司,注册资金达到560多亿元。通过纳米材料的标准化工作,规范纳米材料产品的生产,使纳米材料高新技术与传统产业的改造有机结合,提高了传统产业的技术水平,提升了产品的档次与性能,促进了传统产业的结构调整,加速了传统产业的改造。
二、纳米产业发展的趋势
纳米材料作为一种新型材料,其研究虽然还存在诸多问题,但是伴随着科学技术水平的发展,纳米技术上存在的问题都会一一被解决。纳米技术将逐渐与其他技术相融合,最终融入到社会生活中。
第一,纳米技术与信息产业的融合。信息产业在世界上占有举足轻重的地位。2010年,我国信息产业的利润占GDP的10%。纳米技术与信息产业相融合,具体表现在以下几个方面:首先,现阶段网络通讯、芯片技术以及高清晰度数字显示技术不断发展,推动了纳米技术的发展。未来对通讯和集成等方面的零件性能要求会越来越高,美国等一些发达国家已经着手研究,实验室的研究也取得了一定的成功。其次,我国在分子电子器件和巨磁电子器件等领域的研究起步较晚,研究比较滞后。最后,在网络通讯中,我国对其中一些关键的器件如谐振器、微电容和微电极等方面的研究不足,与世界的差距较大,在进行研发的时候也要努力提升相关零件的性能,这些都为纳米技术与其产业的融合留下了巨大的空间。
第二,纳米技术与环境产业的融合。纳米技术在空气净化以及水污染物的降解方面不可或缺,纳米技术在净化环境方面的意义重大。目前,我国已经制造出可以充分降解甲醛、氮氧化物等一系列污染物的设备,可以大为降低空气的污染程度,可以将有害气体的浓度从10ppm(指用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度)降低到0.1ppm;近年来,很多公司致力水处理产业,利用纳米技术的光催化性能净化水质,提高生活用水和工业用水的质量,已经取得了一定成就;在未来,纳米技术在环境领域的应用将会更加广泛。
第三,纳米技术与能源环保产业的融合。当今,对能源的不合理开发和滥用已致使其呈现出日益枯竭的状态。所以,合理有效地利用能源是我国今后的一项重要工作,同时对新能源的开发和利用也刻不容缓。一方面在传统能源领域,加紧对其催化剂的研究,这样可以使煤炭、石油等资源充分利用,充分燃烧,同时减少废气的排放,这些都需要纳米技术的支持。另一方面,在开发新能源方面,我们不仅要自主创新,还要积极地借鉴国外的先进经验,开发一些可燃气体,开发清洁能源,将一系列的新能源更便捷的在日常生活中应用。
第四,纳米技术与生物医药产业的融合。我国加入世界贸易组织后,各个行业都受到不同程度的冲击。以医药行业为例,在国际医药行业决定采用纳米尺度发展制药业的大背景下,我国必须奋起直追,不能落后。纳米生物医药发展的方向在于从动植物提取需要的材料,之后通过纳米技术处理,使其药效最大限度地发挥出来,这也是我国中医的理论思想。在医药方面采用纳米技术生产,也可以提高纳米技术的适用层次。
第五,纳米新材料的研发。美国一家机构预测:到21世纪50年代前后,汽车上60%的金属材料要被新型复合材料所代替,采用高强度轻质量的材料可节省油量达到55%;还减少了尾气的排放量,尤其是二氧化碳的排放。在车体使用纳米材料,发挥其优良的性能,不仅提升汽车的力学性能,而且还使汽车具有反射各种紫外线、红外线的功能,减少了外界的干扰。
【关键词】药物 制剂 新技术
药物制剂在医药学及药物制造工业中都占据着重要地位。在我国的长期医疗保健事业的发展中,我们不断引进先进的药物制剂新技术,来促进药物制剂质量、作用的提高和完善。当然,随着各种边缘学科甚至自然科学的渗透,药物制剂也发生了深刻的变化,新技术的发展和应用是药物制剂必须面对的课题。本文简单概述了几种新技术在药物制剂中的应用(以中药制剂为例)。
一、几种新技术在药物制剂中的应用,以中药制剂为例
(一)纳米技术在药物制剂中的应用。
纳米技术在中药制剂中已经取得了重大突破,纳米中药也获得了巨大成就,主要应用于:病理学诊断、癌症早期诊断、遗传诊断、器官移植、基因治疗、纳米机器人治疗疾病等。纳米中药的含义是:粒径小于100nm的有效的,中药成份、部位、原药以及复方制剂。纳米技术在中药制剂的应用解决了中药的毒副作用、时效性慢、溶解性能差、生物利用度等问题,填补了我国药物现代化、突破性、原创性技术平台的空缺。纳米中药微囊是纳米技术应用到中药领域的作品,为广大患者带来了福音。但是,纳米技术是一把双刃剑。纳米在常温下,由于布朗运动,使得它悬浮在液体或空间之中,进而通过人体的呼吸系统、皮肤、毛囊、甚至五官进入到病患体内,因此,它的危害要比粉尘的危害大,所以,对待纳米技术在中药制剂上的应用我们要一分为二,用严谨、科学的态度来解读。
(二)中药提取浓缩技术在中药制剂中的应用。
我国的中药提取应用技术的发展,呈:从静态到动态、从单元设备到多缸连续、蒸馏芳香性成分。其中最新被推广应用的逆流缸连续提取技术、超临界流体萃取技术及药酒恒温循环提取技术,简称为:(SFE)在近年来被许多诸如:美国、德国、日本等国家所关注并重视,并且已经归入到其国家的食品医药工业体系之中了,在其国家得到了大力发展。20世纪70年代的提取技术一般采用:从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取啤酒花精以及从烟草中提取尼古丁,而20世纪90年代至今,提取技术采用的是:从红花中提取红花苷及脂苷、从月见草中提取月见草油、从长春花中提取长春花碱、从沙荆中提取沙荆油,这种在临界状态下提取方式已经被广泛应用于制药工业中。
浓缩技术是药物制剂生产的重要工序。随着社会经济的发展,人们对药物生产的质量提出了更高的要求,促使中药制剂不断开发了高效、剂量小、毒副作用小且易被患者服用的药品,正因如此,薄膜式、反渗透法浓缩以及离心薄膜式重要提取液技术得到大力发展且被广大患者认可。
(三)脂质体技术在中药制剂中的应用。
脂质体属于一种靶向给药系统、定向药物载体的新型药物制剂。它能够改变被包封药物的内在分布,因为它具有类细胞结构,主要通过网状内皮系统激活的自身免疫机能进入病患者的体内,其给予的药物主要蓄积在肝、脾、骨髓、肺等组织器官中,从而降低药物的毒性、减少药物用量以及提高药物治疗指数。脂质体具有生物膜特性,能够应用于:疾病的诊断和治疗、生物物理、免疫研究、生化学、免疫诊断学等诸多领域。
脂质体技术的研究要从邓英杰说起,邓英杰等研究人士首先研究并制成了黄氏制成脂质体,从而提高了黄氏多糖脂质体的稳定性并且增加了其免疫活性。总之,脂质体技术的应用成为了目前药物制剂研究的新动向。
(四)中药生物增效技术在中药制剂中的应用。
中药生物增效技术的理论依据是;在生物酶工程技术的基础上,融合四大前沿领域,即:生物酶工程、基因工程、生物医药工程、人体科学,以天然野生的动植物作为基本的药液提取原料,在加以结合传统的中医药理论进行生物技术加工,从而达到增效。
举个例子:背景梵事生物技术研究所采用中草生物增效技术,对中草药的加工进行了探索,主要应用于各类水解酶和部分工具酶的结构重组。
中草生物增效技术主要做到:百分百的利用原材料,节约能源,降低生产成本,提高药剂药效。经过中草生物增效技术的改善的药剂都具备:增强病患者的免疫调节内分泌功能、促进病患者排泄和增进食欲、降低病患者的血脂含量、改善病患者的疲劳状态、抗肿瘤等积极有效作用。
二、结语
综合全文几种新技术在中药制剂中的应用,可以看出新技术的渗透作用很强烈,且是满满的正能量。我国当前的医药学及医药加工制造工业要不断反思,充分利用新技术的优势,为我国的药物制剂事业做出贡献。期望本文的概述起到一定的积极作用。
参考文献:
[1]关皎.药物制剂新技术与药物新剂型设计性实验的探索与实践[J].2012(6).
[2]杨祥良.药物制剂新技术在现代中药研究中的应用[J].2005(3).
[3]陈茂伟.药物制剂新技术概述及其药剂制作中的实例研究[J].2011(7).
[4]邱树毅.药物制剂新技术在药物研究中的应用[J].2007(6).
【关键词】纳米;纳米技术;伦理问题; 技术转型
1.伦理学与纳米技术
纳米(nanometer,nm)与分米、厘米一样,是一个长度单位,1纳米等于十亿分之一米,也就是10-9米,相当于10个氢原子排列成一行的长度,或相当于一根头发丝直径的万分之一。进入21世纪以来,纳米技术非常广泛地应用在医药、能源、材料和环境治理等多个方面,已迅速发展成为引领世界科学技术发展的前沿领域之一。纳米技术的大肆传播,已经引起了人们的狂热的追求和盲目的乐观 [1]。纳米技术自身的特点和发展状况要求我们从一种彻底不同的角度考虑纳米技术的伦理问题,而这种更新颖的伦理方法或观点应该更注重未来纳米技术的发展[2]。
伦理,通常与禁止和限制相关,特别是当它涉及到技术的时候, 其约束是很多的。伦理学可以指导包括确定我们更好的生活的方式,以及告诉我们作为个人也好社会的一部分也好,应该如何争取和实现我们理想,并且使我们无愧于一个活生生的人。因此,尽管纳米技术的伦理问题涉及到禁止和限制,但这不是全部问题之所在,甚至还算不上最重要的部分。
2.与纳米技术有关的社会和伦理问题的三个误区
作为一个社会人,我们已经认识到,学会跟踪一种新技术应用带来影响的能力是很重要的,而且对这种技术的伦理方面影响的考虑也是越早越好[3]。然而就与纳米技术相关的社会和伦理问题而言,还普遍存在三个误区。
2.1认为讨论伦理和社会问题还为时过早
认为讨论伦理和社会问题还为时过早的前提主要来源于两种主张。一是认为纳米技术能力的描述、控制和建设过程,即实践的纳米科学与工程没有什么社会和道德问题的特点。二是目前还很少有产品含有已经完成了纳米粒子的设计,工艺或设备的制定了,更不用说大量生产和广泛传播了[4]。如果纳米技术的实践在社会和道德上是无害的或者纳米技术本身基本上不存在,那么,社会和伦理方面的考虑必须无限延期下去。
2.2认为现在讨论伦理问题意义不大
第二个误区的前提认为技术创新是必然的--甚至呈现出指数增长--当然,在这一过程中也会伴随着他的益处。所以,在这种情况下,强调与纳米技术革命相关的社会和伦理问题是最没有意义也最不利的,因为任何东西都可能延缓纳米技术为社会做出贡献的步伐。要想促进社会发展,就要推动技术发展,尽可能地无阻碍、无约束、无监管的去应用和传播。还有,要健康发展就要教育人民了解纳米技术,促进公众接受它,促进产品的商业化并准备人员和机构以便我们调整、减轻和补救那些意想不到的健康和安全方面的影响。
2.3认为确保公众接受才是关键所在
对于纳米技术研究持续性发展的支持,以及将纳米技术最终融入到消费产品和合理应用的问题上,公众对于纳米技术的接受程度将成为其中的决定性因素。有一个普遍的观点,甚至存在于那些大力倡导社会和伦理研究的专家当中,这个观点认为:通过向公众显示关于纳米技术的社会性担忧已经得到了解决,由此帮助纳米技术获得更多的公众认可度并保证其能够顺利的与国民和国际经济的发展相结合。
3.纳米技术可能引发的社会和伦理问题
纳米技术的发展存在着很大的风险和不确定性,在发展和使用新兴的纳米技术满足人类和社会紧迫需要的同时,如何充分而合理地去预见和减轻不利的影响或未曾想到的结果,已成为各国政府和科学界关注和研究的一个重要问题[5]。从纳米技术的应用及价值来看,具有极大潜力改变我们未来几十年的生活方式,但正如波普尔所说的,"科学进步是一种悲喜交集的福音"。所以解决其引发诸多的社会和伦理问题势在必行。
3.1有争议的道德问题
有争议的道德问题可能涉及到研究和工程实践亦或产品使用。例如,纳米技术涉及包括转基因生物体、使用胚胎干细胞和嵌合体的研究、合成生物学、建设人工生物武器的发展、基因专利、和修改人的本性。当然,有争议的道德问题往往不是独有的纳米技术,虽然在某些情况下,纳米技术可能实现它们特别引人注目的或有争议的开发工具。
3.2社会环境问题
社会环境问题产生于纳米技术同社会体制以及纳米技术出现的体制背景的相互作用。由于纳米技术是一项普遍使用,可以获得的技术,所以它出现的可能引发的社会环境问题也是广泛的,例如,获得技术的公平问题,信息安全和隐私保护问题,知识产权问题,法律和政策问题,各种利益之间的冲突问题等等。纳米技术不是环境负担和利益分布的原因,设计能力,控制和纳米级的创建并非天生是不公正的。当考虑了纳米技术的特点和实践,环境正义似乎不是一个纳米技术的问题。因此,不把社会环境问题理清楚,纳米技术的可靠发展是不完整的。
3.3生命形式问题
生命形式问题出现于纳米技术在社会标准,规范和结构,比如家庭结构,社会网络和生活轨迹等方面。社会规范往往是基于事实,或特定的理解,比如我们彼此的关系和我们与自然环境的关系。纳米技术的出现有可能改变这种状况,如果纳米技术,特别是纳米医学能接近它所预期的那样的那样,那么与人类繁荣有关的规范将会进一步得到修改。此外,同过去一样,人类寿命延长和达到期望的健康等将对家庭规范和结构(例如,赡养责任),生活计划或轨迹(例如,婚姻状况),以及社会和政治机构产生重大影响。
3.4转型问题
转型问题产生于纳米技术的潜力,尤其是结合其他新兴技术,如生物技术、信息技术、计算机科学、认知科学和机器人技术等来改造人权状况,而不是仅仅作为形式的生活问题,修改一些参数。这可能是通过以下方式实现的--显著改变我们原来的生物种类,重建我们与自然环境之间的关系,创造自我意识和自主人工智能或发展强有力的替代环境。在这种情况下,新的道德状况或将引进一些有关于我们的道德景观需要重新配置或重新构思的方面。■
【参考文献】
[1]G..Khushf.The Ethics of Nanotechnology:Vision and Values for a New Generation of Science and Engineering. [J]National Academies Press,2004,(2).
[2]J.P.Dupuy,S.Roeser and A.Grinbaum.Living with Uncertainty:Toward the Ongoing Normative Assessment of Nanotechnology. [J]Research in Philosophy and Technology.2004,(2).
[3]朱凤清,张帆.纳米技术应用引发的伦理问题及其规约机制[J].学术交流,2008,(1).
论文摘要: 纳米技术作为一种新兴的科学技术,随着技术的发展,纳米技术已经被日趋应用于生活领域的各个方面。本文回顾了纳米技术和纳米材料的发展过程并对纳米材料在食品安全的应用进行了介绍和论述。
纳米技术是20世纪末兴起并迅速发展的一项高科技技术,随着研究的深入和科学的发展,纳米技术已经日趋成熟并广泛的应用于各种领域,近年来纳米技术在医药上的许多研究成果正逐步地应用于食品行业,在此技术上开发、生产了许多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品,纳米材料在食品安全上也发挥着越来越重要的作用。
纳米是一种几何尺寸的度量单位,l纳米为百万分之一毫米,即十亿分之一米的长度。以纳米为基础的纳米技术在20世纪90年代初起得到迅速发展并先后兴起了一系列的像纳米材料学、纳米电子学、纳米化学、纳米生物学、纳米生物技术和纳米药物学,纳米技术就是一种多学科的交叉技术,最终实现利用纳米机构所具有的功能制造出有特殊功能的产品和材料。因此,利用纳米技术制造出来的材料就具有微观性和一些普通材料所不具有的功能。
随着纳米技术的发展,纳米食品生产也取得了很大的成就。目前,纳米食品产品超过300种,一些带有纳米级别添加剂的食品和维生素已经实现商业化。据预测纳米食品市场在2010年将达到204亿美元,因此纳米技术在食品上的研究有着很大的发展潜力。纳米技术在食品上的研究和应用主要包括纳米食品加工、纳米包装材料和纳米检测技术等方面。
所谓纳米食品是指在生产、加工或包装过程中采用了纳米技术手段或工具的食品。纳米食品不仅仅是指利用了纳米技术的食品,更大程度上指里哟个纳米技术对食品进行了改造从而改变食品性能的食品。尤其是利用纳米技术改造过结构的食品在营养方面会有一个很大的提高,在这方面应用最广泛主要有钙、硒等矿物质制剂、维生素制剂、添加营养素的钙奶与豆奶、纳米茶等。
然而纳米食品也存在一些问题,首先由于对于纳米食品的加工主要是球磨法这就使得在纳米食品生产的过程中容易产生粉料污染,同时现有的纳米技术也会产生成材料的功能性无法预测,纳米结构的稳定性不高等问题。纳米食品还存在另外问题那就关于纳米食品的安全检测并没有个一个同一的标准。目前,国际上尚未形成统一的针对纳米食品的生物安全性评价标准,大多数是短期评价方法,短期的模型很难对纳米食品的生物效应有彻底的认识。而部分纳米食品存存在一些有害成分,并且经过纳米化后,这些物质更加很容易进入细胞甚至细胞核内,因此副作用也就越大,而这些由于安全检测的标准不统一可能在检测的时候检测不出来,因此纳米食品的安全标准有待进一步统一。虽然纳米食品存在一系列的问题但是纳米技术在食品包装和保险技术中却得到了很好的应用。
首先,在已有的包装材料中加入一定的纳米微粒可以增加包装材料的抗菌性从而产生杀菌功能。目前一些冰箱的生产技术中已经应用了这种技术生产出了一些抗菌性的冰箱。
其次,由于纳米材料的特殊性质,加入一定的纳米微粒还可以改变现有的包装材料的性能,从而进一步保证食品的安全。目前,部分学者已经成功的将纳米技术应用玉改进玻璃和陶瓷容器的性能,增加了其韧性。同时,由于纳米微粒对紫外线有吸收能力,因此在塑料包装材料中加入一些纳米微粒还可以防止塑料包装的老化,增加使用寿命。从而为食品生产提供了性能更加优越的包装容器。
第三,由于纳米材料的力磁电热的性质,使得纳米材料有着优越的敏感性。一些学者已经在研究将纳米材料的敏感性应用到防伪包装上面并取得了一定的成就。新的防伪包装的产生,无疑能够进一步加强普通食品和纳米食品的安全。
第四,经过研究发现纳米技术和纳米材料的一些性能能够很好的解决食品的保鲜问题。
经过研究发现传统的食品保鲜包转,在起到保鲜功能的同时还能够产生乙烯,而乙烯又反过来加剧了食品的腐蚀,因此可以说传统的食品保鲜包转并没有能够很好的起到保鲜功能。在纳米技术在研究过程中,发现纳米Ag粉具有对乙烯进行催化其氧化的作用。所以只要在现有的保鲜包转材料中加入一些纳米Ag粉,就可以加速传统保鲜包转材料产生的乙烯的氧化从而抑制乙烯的产生,进而产生更好的保鲜效果。
综上所述纳米技术虽然还有一些不足和缺陷,但是经过多年的研究和发展纳米技术已经取得了很大的进步和发展,并且已经开始应用于生产和生活领域。纳米技术和纳米材料以其特殊的性能不紧能够生产出性质更加优越的纳米食品同时通过改善包装材料还可以进一步提高食品的安全。
参考文献
[1]杨安树,陈红兵.纳米技术在食品加工中的应用[J].食品 科技,2007(9).
[2]张汝冰,刘宏英,李凤生.纳米材料在催化领域的应用及 研究进展[J].化工新型材料,1999(5).
[3]何碧烟,欧光南.食品添加剂对番茄红素稳定性的影响 [J].集美大学学报:自然科学版,2000(1).
[4]郭景坤,冯楚德.纳米陶瓷的最近进展[J].材料研究学 报,1995(5).
[5]黄占杰.无机抗菌剂的发展与应用[J].材料导报,1999 (2).
[6]张倩倩.纳米粒子增强蛋白质直接电子传递及其传感应用 [D].南京师范大学,2007 .
[7]张涛,江波,沐万孟.纳米技术及其在食品中的应用研究 进展[J].安徽农业科学.
[8]郭卫红,李盾,唐颂超,苏诚伟,徐种德.纳米材料及其 在聚合物改性中的应用[J].工程塑料应用,1998(4).
[9]袁飞,徐宝梁,黄文胜,唐英章.纳米技术在世界范围内 食品工业中的应用[J].食品科技.
纳米技术主要是指在0.1~100nm的尺度范围内,研究物质组成体系中原子、分子和电子之间的相互作用与运动规律,其目的是为了满足人们对原子分子的操控,进而按照人类的意志研制出人们所需要的具有某种特定功能的成品。纳米技术是一门高度交叉的综合学科,其诞生于上世纪八十年代,之后开始迅速崛起,成为新兴技术的领跑者。纳米技术主要包括纳米力学、纳米化学、纳米机械学、纳米电子学,纳米材料学等等,现已广泛应用于各个领域,如:医药、通讯、光学、建筑等领域,而目前纳米材料技术是唯一能够实现的纳米技术。
纳米材料技术凭借其独特的光、电、热等性能使建筑材料发生了巨大变化。科研人员通过纳米导电性能开发出导电材料,利用纳米屏蔽紫外线的功能提高PVC塑钢门窗的抗老化黄变性能,结合纳米技术的自洁功能开发出防菌防霉涂料,利用纳米材料增加塑料管材的强度。由此可见,纳米技术已经在各个领域带来了翻天覆地的变化,其应用具有十分广阔的市场前景,本文详细论述了纳米材料在建材中的应用以及该技术带来的巨大经济效益。
一、纳米技术在玻璃、陶瓷中的应用
普通的玻璃由于在使用的过程中容易吸附有机物,会形成有机污垢,难以清洗。同时,在雨天或者使用水进行清洗的过程中容易形成水雾,严重影响玻璃的反光度。而以纳米技术制作的玻璃则较为坚硬而且具有很强的透光性能,将融入科学技术的纳米玻璃用作住宅玻璃、屏幕玻璃可大大省去人工清洗的过程。通过TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃在阳光的作用下还可以有效分解甲醛和氨气等有害气体,解决了普通玻璃使用方面存在的缺陷。
与玻璃相比,陶瓷的抗腐蚀性和耐高温性得到人们的认可,因此在建筑行业得到了广泛的应用。然而陶瓷还存在一定的易碎性,所以在使用过程中受到了一定限制。而纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3制成的陶瓷材料具有高强度、高韧性、耐磨性等特点,其塑性性能能够吸收相当部分的外来能量,有效解决了普通陶瓷易碎易被破坏的缺陷。火箭喷气口的耐高温材料选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料,由此可见,在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维除了可以提高陶瓷的使用强度外还具有较强的抗烧蚀性,故将纳米技术应用于陶瓷中具有很广阔的市场前景,其防腐耐热的功能在很大范围内改变了材料的力学性质,方便了人们的日常生活。
二、纳米技术在防护、保温材料中的应用
随着科学技术的不断发展,人类社会的整体生活水平有了显著提高,人们对物质生活与精神生活的追求也有了更高的标准,居住环境作为影响人类生活质量的重要组成部分,因此,建筑的安全性、舒适度,周边交通的便捷性等都将成为现代建筑艺术不可忽视的因素。建筑艺术是建筑师赋予建筑物的灵魂,在现代建筑中不乏一些造诣高超极具时代气息、人文色彩和审美价值的代表建筑作品,如澳大利亚的悉尼歌剧院、法国埃菲尔铁塔和我国国家体育馆鸟巢等。除了建筑艺术以外,人们对建筑材料的要求也越来越高,因此对对于建筑物的防护、保温性能要求近乎苛刻。在日常生活中,很多居民区都会有漏水、潮湿的情况发生,这是由于施工的时候,施工方所用的防水材料耐腐性较差,如何提高这些日用材料的防水性能是建筑工程界研究的新课题。而北京建筑研究院研制的纳米防水卷材具有较好的光稳定性、韧性以及热稳定性,因此具有较广泛的应用前景,能够很好的满足防水材料高强、耐腐蚀的要求。
随着节能减排方针的实施,保温材料也更加注重其保温性能。由于技术水平和能源资源的限制,我国目前使用的保温材料会对人体产生一定的危害,如聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体,石棉与纤维制品含有致癌物质,而通过纳米技术开发研制的新型保温材料就能有效避免传统材料存在的问题,一些基料经过提炼成为了绿色无污染的材料,并被社会大众所接受和认可。
三、纳米涂料及纳米水泥的应用
涂料通常是用于建筑的内墙和外墙粉刷,传统涂料通常存在光洁度不够,悬浮稳定性差等缺陷,而新型纳米复合涂料则是在涂料中添加纳米粉体等技术,以实现耐老化、抗辐射等特点,在建筑行业展现了独特的魅力。纳米材料的应用有利于实现材料的功能性转变,用纳米材料改性的纳米有机无机复合乳液制备外墙涂料、纳米二氧化硅系列胶体用于外墙涂料等,可以提高涂层户外的耐水性、耐擦洗性以及涂料悬浮稳定性。普通水泥混凝土由于其刚性大、柔性小,以及自身具有的一些固有缺陷,导致其在使用过程中容易产生开裂和破坏。纳米混凝土的出现使得这一问题得到有效解决,与普通混凝土相比,纳米混凝土被应用于很多行业和领域中,很大程度上提高了建筑工程的施工质量,同时也为人们的生产和生活提供了便利。
纳米技术作为一门新兴学科为新技术发展提供了强大助力,更被人们成为当前最具发展潜力和发展前景的技术。纳米技术不仅在建筑材料发面发挥了强大的作用,同时也被应用于人们的日常生活中,在技术发达的国家,纳米技术已经存在于化妆品、服装等一些与人们生活紧密相连的产品中,有效的改善人们的生活环境,为现代社会提供了便捷,相信在不久的将来,人们会进入一个全新的纳米时代。
纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。
纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。
检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。
微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。
纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。
2、家电:用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料,具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用,可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
3、电子计算机和电子工业:可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后,可以缩小成为“掌上电脑”。
4、环境保护:环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能够对这些制剂进行过滤,从而消除污染。
5、纺织工业:在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料,经抽丝、织布,可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装,可用于制造抗菌内衣、用品,可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。
1.在催化方面的应用
催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。
纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。
光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。
2.在涂料方面的应用
纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。
3.在其它精细化工方面的应用
精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。
4.在医药方面的应用
21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。
微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。
纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。
随着纳米技术在医学领域中的深入研究,临床诊断技术及治疗水平也得以提高。本文就纳米技术、纳米技术在肿瘤治疗中的应用、用于肿瘤治疗的纳米粒子作一简要阐述,并提出相关建议和期望。
关键词:
纳米技术;肿瘤诊断;肿瘤治疗
目前,肿瘤已经严重地威胁着人类的健康,如何提高肿瘤诊断的准确性和治疗的靶向性一直都是临床研究的重点,纳米技术是指在纳米尺寸(1~100nm)内,研究电子、原子和分子的运动规律和特性的一种高新技术,该技术在医学领域有着广阔的应用和发展前景,本文就纳米技术在肿瘤的诊断和治疗中的应用做一简要阐述。
1纳米诊断技术在肿瘤中的应用
当前,临床上针对肿瘤的多种诊断手段都存在准确性和灵敏度低的问题,纳米技术的出现可大大改善这一局面。
1.1细胞分离技术
一直以来,从大量外周血中筛选出极少量的肿瘤细胞是一项难题,纳米细胞分离技术尤其是免疫磁性分离技术的出现有助于快速获取细胞标本,使其成为可能。目前,Wang等[1]发现基于该技术产生的循环肿瘤细胞(circulatingtumorcells,CTCs)检测表明,在乳腺癌等领域,肿瘤患者的预后与其外周血中的CTCs计数有着明显的相关性,甚至在化疗过程中,可以反映患者对当前化疗方案是否敏感,有一定的辅助治疗作用。
1.2纳米造影剂
将无机纳米粒子用作新型的生物造影材料,不仅可以提供较好的检测信号对比度和生物分布度,并有望将现有解剖学层面的造影技术推向分子水平从而提高诊断效率。Chen等[2]研究表明包裹金纳米棒-液态氟碳的纳米级造影剂,实现了体外超声/光声双模态增强显影。另有研究表明多功能纳米造影剂Fa-PEI-SPIO可高效负载MRI和荧光造影剂实现对肝癌细胞的高效率敏感显像,并同时实现目的基因的传输[3,4]。
1.3纳米传感器
纳米传感器可获取活细胞内多种电、化学反应的动态信息,用于监测肿瘤细胞中的异常情况,对认识肿瘤的发生及指导肿瘤的诊断与治疗都有着深远的意义。Wang等[5]已开发出一种含有嵌入金纳米颗粒的碳基传感器的装置Nano-nose,分析了呼吸气体成分,确定肺癌患者存在的气体成分。
2纳米技术在肿瘤治疗中的应用
化疗作为肿瘤治疗的重要手段,存在毒副作用大的问题,纳米技术的引入能够提高化疗的靶向性,为肿瘤的治疗提供了新的思路。
2.1纳米靶向载体系统在肿瘤治疗中的应用
纳米药物载体即溶解或分散有药物的各种纳米颗粒,如纳米囊、纳米球、纳米脂质体等。纳米靶向载体因其表面经过生物或理化修饰后具有靶向作用,可以作为良好的肿瘤药物与基因载体,具有比表面积大、无免疫原性、在血液中有较长的循环时间等特点,大大降低了药物对机体的毒副作用。Yao等[6]以PVP-β环糊精作为亲水嵌段,金刚烷—聚天冬氨酸为疏水嵌段构建了嵌段聚合物,其自组装形成的纳米粒尾静脉注1h后就能到达肿瘤部位,表现出明显的肿瘤靶向性。Gao等[7]将细菌膜包覆到30nm左右的金纳米粒表面(BM-AuNP)用于淋巴结靶向。
2.2纳米中药在肿瘤治疗中的应用
纳米中药是运用纳米技术制造的粒径小于100nm的中药有效成分、原药及其复方制剂。同传统中药相比,纳米中药对一些肿瘤细胞株和动物肿瘤甚至人体晚期癌肿均显示了良好的抑制效应。Huang等[8]成功制备了粒径为97.5nm的冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束,并与冬凌草甲素进行了对比研究,结果表明冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束对小鼠H22瘤体的抑制率明显高于传统的冬凌草甲素。
2.3磁控纳米载药系统在肿瘤治疗中的应用
多项研究表明磁控纳米载药系统在肿瘤的治疗中能够达到很好的靶向效果,具有很大的应用前景。
2.3.1磁控纳米载药系统
磁控纳米载药系统具有磁特性,在外加磁场的作用下,抗肿瘤药物能及时、定点、定向地聚集到病灶处,既能最大程度的浓集效应分子,又能使体内磁性微粒在治疗结束后得以彻底有效的清除,以减少其在体内慢性蓄积的毒性作用。Assa等[9]的研究表明,磁性纳米药物运载系统在肿瘤的治疗中具有极大的应用潜力。
2.3.2磁性纳米材料对肿瘤的热疗作用
磁热疗即应用直接或静脉注射的方法将产热材料定向汇聚于肿瘤部位,在交变磁场的作用下产生磁热效应,将肿瘤组织加热至42~48℃高温,以使肿瘤细胞死亡的新技术。Beik等[10]将磁性阳离子脂质体注射到MM46小鼠乳腺癌中,利用交变磁场使肿瘤表面温度达到45℃,经过几次重复磁热疗,所有小鼠的肿瘤均完全退化。该技术如可同时利用受体—配体特异性结合的特性,将磁粒子准确输送到肿瘤组织,将能达到靶向热疗的目的。
2.3.3磁性纳米微球对肿瘤血管的磁控栓塞作用
磁性纳米微球因具有体积微小、磁控导向等特点,能够在外加磁场的作用下进入并滞留在肿瘤组织的末梢血管床,部分或完全地阻断血管内的血流。惠旭辉等[11]用自制的聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球对血管内栓塞进行了探讨实验表明,PMMA磁性微球具有磁响应能力强、磁控栓塞效果好,在高血流速情况下仍能实现靶位栓塞等优点。
2.4纳米控释系统在肿瘤治疗中的应用
纳米控释系统在肿瘤药物输送方面的优越性得益于其可缓释药物、减少给药剂量、提高药物的稳定性等特性。Zhang等[12]利用对酸性敏感的腙键将抗癌药物阿霉素共价键连在介孔二氧化硅的表面,同样可以实现pH敏感的抗癌药物阿霉素的释放,从而有效地抑制人宫颈癌细胞的增殖。
3用于肿瘤治疗的纳米粒子
为提高肿瘤的疗效,在传统材料的基础上开发出生物相容性及可降解性好、缓控释速度适中、靶向性强的纳米制剂成为研究的重中之重。
3.1可生物降解的天然高分子聚合物
3.1.1多糖类
3.1.1.1壳聚糖
壳聚糖是一类无毒且具有良好生物相容性、可塑性和成膜性的聚多糖,被用作靶向给药载体而降低药物的毒副作用。Abouelmagd等[13]将低相对分子质量(低于6500)的壳聚糖通过多巴胺聚合的方法连接到聚乳酸—羟基乙酸共聚物(PLGA)上,减少了巨噬细胞的吞噬,增加了酸性环境下细胞对药物的摄取。
3.1.1.2海藻酸钠
海藻酸钠具有无毒及可生物降解等优点。Guo等[14]制备了一种以甘草次酸为肝靶向因子的海藻酸钠pH响应型靶向纳米给药系统,研究表明,该纳米粒的生物利用度和半衰期及其对肿瘤细胞的抑制率均有显著提高。
3.1.1.3透明质酸
透明质酸(Hyaluronicacid,HA)又名玻尿酸,除具有良好的生物相容性、可降解性及非免疫原性等特点外还具有主动靶向到CD44受体的作用,因此可作为靶向因子用于修饰其它载体材料,促进其对肿瘤组织的靶向性[15]。
3.1.2蛋白类
3.1.2.1白蛋白
白蛋白受体(gp60、gp30、gp18等)广泛存在于肿瘤组织内新生血管内皮的细胞膜上,故白蛋白可作为构建药物载体的优良材料。Ru-go等[16]将454例乳腺癌患者随机分为白蛋白结合型紫杉醇(nab-PTX)组和紫杉醇注射剂(CrE-PTX)组,结果显示,nab-PTX组缓解率显著高于CrE-PTX组(33%vs.19%),并且nab-PTX治疗组无过敏反应出现,提示nab-PTX治疗乳腺癌的安全性和有效性优于CrE-PTX。
3.1.2.2酪蛋白
酪蛋白毒性较低且有较高的生物相容性,是理想的药物载体。有研究人员在合成的酪蛋白纳米粒子中负载了顺铂,通过近紫外活体成像技术观察到该粒子能够在肿瘤部位有效地富集,显示出了较好的肿瘤靶向作用[17]。
3.1.2.3脂蛋白
脂蛋白是一种大量存在于人体的天然脂质运输载体,作为载体材料能够延长药物在体内的循环时间。Ding等[18]将载脂蛋白apoA-I和穿膜肽(CPP)插入到脂质纳米粒表面构建了一个双功能的仿生HDL用于藤黄酸的递送,提高了对肿瘤组织的靶向性。然而由于脂蛋白均来源于血浆,既难以大规模生产,又在生物安全性方面也受到质疑,因此Simonsen等[19]开发出了新型的仿HDL纳米载体颗粒(HPPS)。
3.1.2.4乳铁蛋白
Zhang等[20]制备了藤黄酸—乳铁蛋白纳米粒,用于提高药物的口服吸收和抗肿瘤活性,同时降低药物的毒副作用。此外,利用乳铁蛋白受体存在于脑毛细血管内皮细胞上的依据,可对脑部肿瘤发挥治疗作用。
3.2可生物降解的合成高分子聚合物材料
聚乳酸(PLA)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚羟基乙酸(PGA)是乳聚酯类高分子材料,现已成为药剂学领域研究最多的载体材料之一。Kwak等[21]将紫衫醇负载在PEG-PLA纳米粒上,同时采用MT1-AF7p修饰纳米粒,实现了对胶质瘤细胞的靶向治疗作用。当前对共聚物的研究也较为常见,如聚乳酸/聚乙醇酸-聚乙二醇共聚物(PLA/PLGA-b-PEG)等[22]。
3.3不可生物降解的靶向纳米材料
3.3.1碳纳米管
碳纳米管是由层状结构的石墨片卷曲而成,因其独特的中空结构和纳米管径可作为递药载体。Sajid等[23]用生物大分子对碳纳米管进行了非共价修饰,除提高其对肿瘤的亲和力外还避免了网状内皮系统对它的迅速清除,降低对正常细胞的毒副作用。
3.3.2纳米石墨烯及其衍生物
近几年在生物医学领域的应用研究方面石墨烯及其衍生物——氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)发展迅速。GO含有大量的羧基、羟基和环氧基团,这些含氧活性基团的引入不仅使其拥有较好的稳定性和水溶性,而且可使其更易于被修饰而具有了功能化作用,其中,作为药物载体就是其重要的功能之一。Chen等[24]报道了一种新颖的药物靶向递送系统,即通过原位还原法将银纳米粒负载于GO上,再载药,制得的递药系统可通过表面增强拉曼散射(SERS)—荧光结合光谱检测,观察到其中药物的胞内释放行为,故能用于癌细胞内的药物输送和成像。
3.3.3金纳米粒
金纳米粒(goldnanoparticles,GNPs)是一种新型的载体材料,鉴于其表面单层被修饰后可与多种药物结合的特点而受到了广泛的关注。Favi等[25]通过巯基聚乙二醇与紫杉醇共价连接之后再与金纳米粒子偶联,制备了PTX-PEG-GNP共聚物,该共聚物不仅提高了药物的稳定性,也增加了药物在肿瘤细胞内的聚集和肿瘤杀伤效果。
3.3.4介孔二氧化硅
介孔二氧化硅因其不同的孔径可以直接包埋药物,还可与其他载体材料合用,连接适当的靶向因子制成靶向纳米载体以发挥快速杀伤这些肿瘤细胞的作用。Wang等[26]首先制备了Fe3O4@SiO2核—壳纳米粒,并进一步合成Fe3O4@MgSiO3磁性介孔纳米复合材料,并将之用于在体靶向研究和抗肿瘤体外体内研究,结果显示,人肝母细胞瘤耐药细胞Hep-G2/MDR细胞对复合材料多柔比星摄取较游离多柔比星溶液有5倍的增幅。
3.3.5磁性纳米靶向载体材料
磁小体作为载体材料,其膜上存在大量的活基团,可通过氨基、羧基、巯基以及分子架桥的方式偶联药物。Deng等[27]将抗肿瘤药物阿糖胞苷成功负载于磁小体表面,所得的纳米粒径在(72.7±6.0)nm,其不仅具有长循环作用,还能改善阿糖胞苷的释药行为,解决了药物的突释现象。
4存在的问题及展望
综上所述,纳米技术在肿瘤的治疗方面展现出了巨大的潜力,纳米颗粒的发展为现代医学进步带来了许多可能性。但是,本研究认为关于纳米技术的研究尚存在一些问题:①研究内容多聚焦在体外研究;②趋向于评价急性毒性和死亡率,评价慢性毒副作用及致病率的研究很少[28]。此外,对于纳米技术应用于肿瘤的治疗,本研究有以下设想:①采取多学科联合攻关,将更多效果更好的纳米中药应用于肿瘤的治疗。②有针对性地将不同类型的高分子材料组合起来,取长补短,使所得的复合材料具有更多功能将会是研究靶向给药制剂的重点。③纳米粒子在肿瘤个体化治疗上应具有广阔的发展前景。
参考文献:
[1]惠旭辉,高立达,何能前.聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球血管内栓塞实验研究[J].四川医学,2001,22(10):928-929.