生物医学纳米技术篇1
1进行纳米生物医学技术教学的主要目标
纳米生物医学技术是一门非常典型的多领域交叉学科，生物医学、材料、化学和物理等学科的内容都包含在内，因此对人才培养的要求自然也非常高[5]。个人认为，应该将教学目标设计为培养学生具备相关领域多元化的知识结构，富有创新精神与思维模式，在纳米医学生物技术的某一或某几方面具有相当的专业实践技能与经验，能够将纳米生物医学的知识和技术应用于实际的科学研究与实际技术产业化之中,对纳米生物医学技术的发展方向和某一领域的当前产业情况主要发展趋势有所体悟，具有技术研究与项目管理实施的基本专业素养和技能。
2实施纳米生物医学技术教学的主要理念
纳米生物医学技术作为一门多领域交叉的新兴学科。作为一门非常强调实践与实用性的应用型技术学科，在纳米生物医学技术的教育教学过程中，我们必须坚持将理论教学与实践教学很好地结合在一起，通过把理论知识教学与课程实验教学、专业科研活动和产业企业课外实践活动整合成一个综合教学体系才能够真正培养学生的学习素质、自主发现、思考和解决实际问题的能力。因此，纳米生物医学技术的教学内容、方法、教学主体和教学对象等基本要素必需共同有机的地结合在一起，协同服务于学科教学目标,以合理的安排与布局，相互相同综合成一个有效的教育教学整体过程。我们应该充分注重激发与引导学生学习与创新的主动性与积极性，立足于提高学生的综合素质，不能像过去只是进行知识的单向传授，因此忽略了培养学生自主学习与思考、解决问题的能力,建立一种双向沟通、激励引导、教学相长的良性循环机制。在这种机制下，学生成为教学活动的主体，被动的接受知识变为主动的学习探索，教学过程也不再是枯燥、单调的知识传递,而是师生双方之间在智慧、思想与感情上的沟通分享。而且，教学模式应注意技巧设计，创造设计一个问题情境，通过好的提问与启发引导学生提出和发现问题，然后就该问题从不同的多个角度来解析与研究，并且进行持续的提问与思考，逐步分析挖掘该问题发生的根本性缘由，同时鼓励学生多角度多层次的寻找答案，通过答案的适度不固定性引导学生的思维发散开来,从而让学生主动学习和分析处理问题的习惯与素质得到良好的培养[6]。
3纳米生物医学技术教学课程体系的设计
纳米生物医学技术课程设置上要考虑多元化。作为一门多领域交叉融合的新兴学科，不是几个学科领域知识的单纯组合,而是将相关的学科都以一种非常紧密、多元化、多层次的联系在一起形成一个整体的。因此在课程设计的时候，教育者必须要充分认识到并理解透彻这些交叉学科之间的内部联系和知识理论结构，并依据这种联系与结构在多个学科的藕合点基础，设计出具有纳米医学生物专业特色的理论课程体系。这时候，对学科知识的划分上也不宜再过于详细，而应更注重该专业的理论特点，让学生的知识背景建立在宽厚扎实的大专业平台上。纳米生物医学技术课程设置上要考虑前沿性。纳米生物医学技术作为一门新兴技术其发展是日新月异的。所以，在教学内容上，我们要注意将该学科的最新前沿研究成果整理出来，及时、适当地融入到课程教学当中，并结合纳米生物医学技术在医学诊疗领域应用的经典实例，以让学生可以更好的理解本专业的发展方向、应用方式和创新思维方法，也让教学内容更加的丰富化和实用化，进而让学生知道如何学以致用，很好地激发强烈的学习兴趣[7]。纳米生物医学技术课程设置上要考虑应用性。纳米生物医学技术作为一门应用型技术，其实验教学对于培养学生将理论知识用于实践当中，主动发现问题、分析问题和解决问题的能力起到不可忽视的作用。因此，学生在独立设计、完成实验的过程中，其专业思维、创新意识、科研素质和动手能力都能得到很好的锻炼。这就要求我们注意控制死板的验证性实验所占的比例，多设置一些具有较好综合性、可设计性和开放性的实验，课程进行过程中也更注重学生实验得出结论的过程而非实验结果[5]。
4CDio实践教学模式在纳米生物医学技术教学过程中的应用
CDio实践教学模式是近年出现的一种全新的实践教育模式。CDio的主要内涵是将构思(Conceive)、设计(Design)、实现(implement)与运用(operate)共同组成一个系统的实践教育方法体系[8]。该方法体系模拟了应用技术从研发到运行的完整流程，能充分培养学生运用主动性和综合性的实践方式来学习与运用学到的专业知识，进而提高学生的综合实践能力，非常适用于纳米生物医学技术教育教学体系。因此，我们应当将这套综合性和操作性都强的CDio教学模式融入到整个教学活动中，把每个实践能力点的培养都具体落实到实践教学活动中，并且能够很好的与科研活动参与、行业企业实习等课程外实践活动结合在一起，为学生提供一种深度的“学以致用”的宝贵经历和体验，这不仅可以更好地实现学生创新实践能力的培养，还对其人际交往能力和专业思维能力都能提供有益的帮助。
5结语
纳米生物医学技术近年来的发展十分迅猛，同时具有鲜明的交叉与复合特性，能助力整体医学诊疗水平的提高，对人民健康水平的提升起到巨大推进作用。因此如何培养适应专业发展和产业需求的纳米生物医学技术专业人才，是医学院校相关专业高等教育目前所面临的核心问题。通过以上积极教育教学方面的研究探索，以及在后续的教学实践中不断完善与优化，我们若能据此更好地培养出纳米生物医学技术专业的研究与应用兼顾的综合性专业人才，将能发挥更大的教学效果和教育意义，促进人才培养质量和提高和纳米生物技术的更大发展。
作者:刘斯佳孙健凌敏单位:广西医科大学广西医科大学
参考文献：
[4]顾宁．纳米技术在生物医药学发展中的应用[J]．advancedmaterialsindustry，2002(12)：67-71．
[5]胡建华，张阳德等．促进我国纳米生物医学高端创新人才培养的对策[J]．中国现代医学杂志，2008，18(20)：3070-3072．
[6]胡高，胡弼成．大学教学协同创新论[J]．现代教育科学，2004(4)：109-110．
生物医学纳米技术篇2
纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。
1．纳米尺度空间
国际上公认0．1～100nm为纳米尺度空间。为研究工作方便，有人把尺寸0．1～1μm视为亚微米体系，尺寸1～100nm划分纳米体系，典型尺寸
纳米尺度空间所涉及的物质层次，是既非宏观又非微观的相对独立的中间领域，被人称之为介观(mesoscopy)研究领域。
2．纳米技术范畴
(1)纳米材料与技术：纳米材料包括纳米微粒与纳米固体。纳米微粒通常>1nm，需用电子显微镜才能看到；纳米固体系纳米结构材料，尺寸为1―100nm的纳米微粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。又分为晶态、准晶态和非晶态三类。
纳米材料技术(包括纳米相材料技术和纳米复合改性技术)是缘于纳米颗粒的性能发生了变化，从而使纳米材料在力学、磁学、热学、光学、电学、催化等性能及生物活性方面发生变化，因而被广泛应用于各种材料领域；医学上可用于人造骨、人造牙齿等。
(2)纳米器件及技术：其一，微型传感器：利用尖端直径小到足以插入活细胞内而不严重干扰细胞的正常生理过程，以获取活细胞内足够的动态信息来反映其功能状态。这将为临床相应疾病提供诊断及治疗的客观指标，也为药理学、细胞工程、蛋白质工程、酶工程等研究提供相应的材料和技术。
其二，微机器人(包括微型机器人与微操作机器人)微型机器人是指外形很小，便于进入微小空间进行可控操作的微型机器。如果机械结构能做到前所未有的微细，再集成高度的智能的话，那么人们将创造出面目全非的机械，建立一门概念全新的学科。
纳米技术能为医学做些什么
1．纳米生物学(nanobiology)研究以纳米为尺度，研究(1)细胞内各种细胞器的结构和功能(如线粒体、细胞核)(2)细胞内外之间及生物体的物质、能量和信息交换；(3)生物反应机理：包括修复、复制和调控等方面的生物过程：(4)根据生物学原理，发展分子工程，包括纳米生物分子机器人和纳米信息处理系统。
2．生物与医学工程研究
微操作机器人系统可在生物与医学工程研究中进行显微注射与显微切割，这是一项复杂的微操作过程，其精度要求在微米级。目前上述操作基本上由人工在显微镜下手动或半自动完成。手工操作效率极低，如微注射产生转基因家畜的成功率只有5％左右，一个熟练的操作人员一天大约可注射100个受精卵，而培养一名熟练的操作人员要花5年时间。
3．诊断与监测
(1)光学相干层析术(oCt)已于1997年12月24日，由清华大学单原子探测实验室研制成功，可望1999年进入临床，被科学家誉为“分子雷达”。
oCt的分辨率可达1个微米级，较Ct和核磁共振术的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体内活细胞的动态成像，观察活细胞的动态，发现单个细胞病变，且不会像X光、Ct、磁共振那样杀死活细胞。有了如此准确的依据，人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”而不必等到生命的尾声才被Ct与磁共振检查出癌组织病变。
(2)激光单原子分子探测术：此术同样具有超高灵敏性，可在含有1000亿亿(1019)个原子或分子的1Cm3气态物质中，在单个原子分子层次上准确获取其中一个。按照这一办法，科学家希望对生物体尤其是人体内生物分子的活动进行探测，以找到影响人类健康的某些答案。通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子(或标志体)，相信已不再是一件遥远的事情。
(3)微小探针技术可向人体内植入，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。
4．临床治疗
(1)显微外科术的革命――细胞修复术众所周知，本世纪器官移植，人工器官技术的发展，曾使得外科从修复外科时代(对病变器官与组织的切除)向替代外科时代(器官移植、人工器官)发展，并有专家预言21世纪医学仍然是替代外科为主的时代。
(2)定点给药：利用微型机器人深人体内做到定点给药，将是21世纪内科疾病治疗的革命。①糖尿病：外源性补充胰岛素，需要准确了解体内血糖的变化，且常年肌注，病人极为不便。胰岛移植的手术费用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少问题。利用纳米药物存储器，定点存放在人体胰岛部位，根据纳米监测器对体内血糖水平的变化情况，自动调控对胰岛素的释放。对此，日本科学家已有初步的研究成果。②肿瘤：肿瘤的放疗、化疗及外科手术以及器官移植，心血管疾病的现行治疗方法，因其功用只是弥补疾病后果或推迟死亡，尽管在大众传媒中被视为高技术的同义词，而实际上耗资巨大，已成为西方医疗危机的主要原因，故被刘易斯・托玛斯称为“半拉子”医疗技术。而纳米技术正是向类似的“牛拉子”医疗技术挑战的有力武器，因为利用纳米技术制成的“生物导弹”可导向定点给药，将肿瘤杀灭在萌芽状态之中。
机遇与对策
1．纳米技术在医学领域内的发展前景
除纳米材料在替代医学中得到广泛的应用之外，纳米器件有可能成为未来保卫人类健康的一支忠实可靠的“卫队”。(1)纳米生物传感器用于监测、收集、播送体内细胞的健康状态和病变信息(2)纳米药物存储器(药泵)用于存储、运输指定存储的药物，并按指定的部位存放，即定点给药，其体积可达数个微米(3)纳米生物导弹直接用于治疗各种细胞水平的疾病，对病变组织有亲和力，对病变细胞有杀伤力，可特异性地杀灭肿瘤细胞(4)纳米细胞修复器用于修复细胞内的各种病变，如线粒体、细胞核的病变(5)纳米细胞监督器用于监视免疫细胞、白细胞等细胞正常功能的发挥；(6)纳米细胞清扫器：帮助清除体内的代谢废物以及外界进入体内的有害物质；(7)纳米细胞检疫器：巴西和美国科学家最近发明了世界上最小的“秤”，能够称量10-9克的物体，即相当于一个病毒的重量。利用纳米“秤”可称出不同病毒的重量，以发现新的病毒。可定点于口腔、咽喉、食道、气管等外界开放的部位，以充当“检疫”。
2．迎接纳米技术的挑战
生物医学纳米技术篇3
【关键词】纳米材料生物医学生物安全性
一、引言
纳米材料主要是指结构单元在纳米尺寸范围(1~100nm)内的一类材料，由于表面原子具有很大的比表面积，其表面能极高，从而获得较多的表面活性中心，化学性质十分活泼，因此纳米材料通常具有特异的性能。纳米材料的发现始于20世纪80年代初期，随后人们逐步发现其在光学、磁学、电学和力学方面具有比普通材料更加优越的特性，进而得到了多个领域的关注并逐渐发展起来，广泛应用于生物医学、环境、航空航天和石油钻探等领域的研究。尤其是在生物医学方面，基于纳米技术的药物和传感器已经应用到实际的医学应用中，而且能够得到是理想的治疗和诊断结果。通过从纳米尺度进行精确地制备纳米材料，人们打开了更小的微观世界，特别是生物体细胞层面上的化学反应都发生在纳米的度，纳米材料的使用能有效地检测或调控微观的生理和病理过程。纳米材料发展对医学诊断和医学治疗具有重大意义，已经成为医学界关注的热点和前沿，具有广泛的应用前景和产业化发展空间[1]。
二、纳米材料在医学诊断中的应用
2.1纳米生物传感器
纳米生物传感器是一种由纳米材料制成的检测装置，主要根据将检测到的信息按一定规律变换为电信号或以其他的形式输出，使人们能定量定性地分析检测物质。生物传感器的研发中人们使用纳米材料，能够提高生物传感器的灵敏度以及检测范围。同时以纳米材料制备的新型传感器具有稳定性好，成本低，生物相容性好等优点，在医学的临床诊断方面得到了高度重视，特别是作为一项新兴的前沿技术，纳米生物传感器的研发能够进行早期癌症的诊断。纳米传感器可以利用高灵敏度的特点，在血液中可通过微小的电流变化反映出癌细胞的种类和浓度。这种对癌细胞进行的精确分析，有望实现特殊疾病的无创、快速诊断，今后人们只需将纳米材料注入人体内，便能在短时间内完成确诊。
2.2纳米生物成像技术
在临床诊断中，通过对生物体内的细胞或特定组织进行直观的图像分析，能够迅速高效且准确地获得生理和病理信息。随着纳米技术的飞速发展，新型的纳米材料被不断制备出来，并且广泛应用于生物医学成像领域。碳纳米管具有良好的发光性能，而且毒性极低，具有良好的生物相容性，能够制备成生物荧光探针用于癌细胞的成像[2]。氧化铁磁性材料具有良好的超顺磁性，能够应用于核磁共振成像的研究中，由于其能在生物体内特异性的分布，该部位的肿瘤与正常组织的对比度能够显著提高。目前氧化铁磁性材料可作为造影剂广泛应用于临床的肿瘤及其他疾病的诊断[1]。另外，稀土离子掺杂的纳米材料具有良好的光学性质，能够实现多种颜色的可调发光，同时能够避免生物体自身产生的荧光干扰，极大地提升光学成像效果。总之，在未来的生物成像领域，新型功能的纳米材料将发挥至关重要的作用。
三、纳米材料在医学治疗中的应用
3.1纳米载药技术
纳米载药是指首先制备纳米级的载体，荷载药物后输入人体，最终在人体内控制释放的技术。作为一种新型的给药技术，纳米载药是多学科包括药理学、化学、临床医学交叉研究发展的产物，其最大的优点是具有靶向性和缓释性。靶向性可以使给药更加精确，不仅可以在增加生物体局部药物浓度的，而且同时可以控制其他部位的药物浓度，减少对其他组织部位的副作用。缓释可在保证药效的前提下减少药量，同时减少用药频率，进而减轻药物引起的不良反应。对于某些难溶性药物，纳米药物载体可有效减小药物粒径，从而增加其溶解度和溶出度，提高药物的溶解性提高治疗效果。另外，纳米载体提供了封闭包覆环境，药物能在到达作用部位之前尽量保持自身结构的完整性，维持较高的生物活性。目前，能够作为药物载体的纳米材料有介孔二氧化硅、纳米多孔硅和碳纳米管等，尽管短时间内对生物体无毒性，但其在生物体内的降解情况不理想。为了提高药物载体的降解特性，人们开始关注更易体内分解的高分子纳米材料，如聚合乳酸、乳酸-乙醇酸共聚物、聚丙烯酸酯类等，这些材料能在人体内可水解，降解成无毒产物，是十分有发展前景的药物载体。
3.2纳米生物医用材料和纳米生物相容性器官
纳米材料和生物组织在尺寸上存在着密切的联系，如核酸指导蛋白质合成过程种形成的核糖核酸蛋白的尺寸就在15-20nm之间，影响人体健康的病毒尺寸也在纳米的范围之内。纳米材料和生物医学的紧密结合，制备纳米医用复合材料及相容性器官，广泛应用于生物医学治疗的研究中，如制备人造皮肤、血管以及组织工程支架等[3]。在人造骨中，纳米钛合金具有促进骨细胞发育的功能，使骨细胞紧密贴壁生长，同时加速材料和组织的融合。同时，纳米级的羟基磷灰石或聚酰胺复合骨充填材料可以有效填补骨缺损，具有良好的生物相容性，并且能够促进骨细胞生长。根据血液中的红细胞具有运载氧气的功能，人们开发出纳米级的人造红细胞，实现了比普通红细胞更高的氧气运载能力。如果人体心脏因意外而停止跳动，可以立刻注入人工的纳米红细胞，提供更加充足的氧气[4]。此外该技术在贫血症和呼吸功能受损的治疗中发挥着重要的作用。
四、纳米材料的生物安全性问题
随着科技水平的不断提升，纳米材料在生物医学领域越来越广泛，但是纳米材料与人类接触的过程中依然受到安全性问题的困扰。某些纳米材料可以穿透皮肤，透过细胞膜破坏正常细胞引发炎症，造成免疫、生殖和脑部组织的损伤，如超小的tio2纳米颗粒能引起严重的呼吸道组织变化，导致上皮组织渗透性增加，引起多种炎症。此外，许多物质在普通条件下并无生物毒性，而在降低到纳米尺寸下材料因难以通过正常代谢途径排出体外表现出蓄积毒性，因此纳米材料的生物安全性是亟需解决的问题。目前已经很多科研工作者积极致力于研究纳米材料的安全性问题，研究发现碳基纳米材料（如碳纳米管和石墨烯）会引起生物体内细胞膜磷脂的破坏，造成结构损伤破坏，引起细胞的功能异常；金属氧化物（氧化锌和二氧化钛）易发生氧化还原反应，因该过程会释放电子，会产生一定的细胞毒性，而且其纳米材料的尺寸越小，其比表面积越大活性越高，产生的电子所引起的毒性越强[5]。为了真正实现纳米材料在临床医学中的应用，人们采取了一系列策略降低纳米材料的毒性，如对纳米材料进行表面修饰提高其生物相容性，降低材料的使用剂量和暴露时间，调整纳米材料的反应环境，以及开发可降解的纳米材料。但是大多数纳米材料的毒性问题依然没有彻底解决，其生物安全问题依然是限制纳米材料临床使用的重要因素。
生物医学纳米技术篇4
【关键词】纳米技术应用材料
纳米技术属于高科技范畴，其已经成为国家发展前景十分优越的科学技术之一，当前纳米技术已经广泛涉及到国内很多行业，其中包含化工行业、材料行业、医药行业和食品行业等。纳米技术主要包含纳米的物理、化学、材料、生物、电子等科学，它们彼此虽然是独立的科学，但是彼此又有着联系。当前，纳米的每个领域都取得了很好的研究成果，纳米技术不断创新、进步。
1我国纳米技术发展现状
中国是世界上首先开始研究纳米技术的国家之一。在二十世纪八十年代的中期，我国政府就开始对纳米材料的研究以及设备加大了投入，当前我国的纳米技术基础研究在世界范围内都占据领先地位。1982年研究出的扫描隧道显微镜以及1986年研究出的原子力显微镜是纳米测量表征上的一个重要标杆，代表着纳米技术已经从原本的理论时期，进入到了实践研究时期。纳米技术是一个有着很强的综合性学科，研究的内涵包含了目前科技发展中的各个领域。纳米科学和纳米技术主要包含：纳米体系物理学、化学、材料学、生物学、电子学、加工学、力学等。这七个相对独立又彼此关联的学科与纳米材料、纳米器械、纳米尺度的检测和表征这三个研究方面。纳米材料的制备与研究是整个纳米科技的基础。在这之中，纳米物理学与纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最主要研究内容。
2当前纳米技术的应用
2.1食品方面的应用
纳米技术在食品科学的方面已经得到较为广泛的应用，对于纳米技术的研究能够对食品的品质、营养与安全性等层面进行改善，避免原材料的过度消耗，促进食品科学发展的科学性Ui高效性。近几年，城市中人们的生活节奏不断加快，导致亚健康人群的数量不断提升，因此，人们愈加青睐功能食品。经过研究表明，功能食品功能成分的稳定程度、存在方式和使用方式等对其食品的效果有着很大影响，尽管功能成分能够加入到食品当中，但因为它的水溶性差、对环境较敏感等因素严重造成了功能食品的颜色和气味等，很多功能食品不容易吸收，补充营养的效果较差。日本首先把纳米技术应用于功能食品中，并且使用这一技术将功能食品中的β-聚糖改变成200nm以下的小颗粒，在卵磷脂稳定技术的支撑下，完成吸收。类胡萝卜素是一种和水不相溶的物质，经过纳米技术能够将其纳米化，能够明显的提升类胡萝卜素的水溶性，所以可以保证食品的稳定性和颜色的鲜艳，让它更容易被人消化和吸收。随后研究者将纳米胡萝卜素应用在柠檬水生产和黄油生产中，经济效益得到很大提高。
2.2通信技术的应用
现代社会是网络信息社会，通信技术在我们的日常生活中有着非常重要的作用。纳米技术在通信技术中的应用给这一技术的发展起到了很大的影响。纳米材料也给光缆提供了新的发展空间。近年来，很多厂家已经着手对纳米光纤维涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（pe）及光纤护套管用纳米pBt等材料进行开发。使用纳米材料的光缆，能够让其具有很多的优点，例如提升光缆的对抗机械冲击能力、防水、防气味等，同时还可以让光缆的使用时间得到延伸，提升了网络的安全性。同时，在网络通信的加密上也可以运用纳米技术来制造量子点激光器。当前，很多金融部门以及政府部门都使用了这一技术，保证了信息在传输过程中的安全问题。
2.3医学、药物中的应用
纳米技术在医学以及药物中的应用早就已经开始，目前人们已经能够把健康检测设备佩戴在身上，这样就能更好的了解自己的身体情况。假如能够进一步把这种技术缩小，这样使用纳米技术就能够将微型传感器放进人们的身体当中，了解更具体的信息，这样对于医生的治疗有着很大的便利。另外，纳米技术能够在检测人们身体的炎症、术后恢复等情况，纳米技术在医学与药物当中的应用有着很好的发展前景。
2.4化学方面的应用
使用纳米金属颗粒粉体当做催化剂，能够让化学的反应更加快速，有效地让化工合成的效率得到提升。假如在金属材料中假如纳米成为，它会变得更加坚硬，比一般金属的强度增加十几倍，同时还能够像橡胶一样具有弹性。使用纳米材料制造来建造汽车、飞机等，不光能让重量减少，还能在很大程度上提高其性能。
3纳米技术应用的发展趋势
3.1大数据传感器
传感器的使用能够给我们带来以前没有的大量信息数据，所以要对其进行处理，对于改变交通拥堵以及安全事故十分有效，同时，能够把数据给警方使用，减少犯罪情况出现。纳米技术在这一方面能够创造出一种超密集的记忆体，来储存大量的数据，另外，能够推动快速的运算法则的发展，让这些数据更加安全、有效。
3.2应对全球变暖
目前，电动汽车与太阳能发电已经成为研究的重点，节能减排、低碳环保是重要的战略规划。纳米技术在这一方面也具有很大的作用。在电动机器与太阳能发电中都能够使用纳米纹理以及纳米材料，把平面变成更大面积的三维立体表面，进而储存与形成更多的能量，提升设备的运用效率。
4结论
综上所述，纳米技术在目前已经得到了广泛的应用，并且取得了很大的效果，并且有着很大的发展空间。希望通过笔者的分析，让更多人了解到纳米技术的重要作用，相信在广大学者的共同努力之下，能够不断提升纳米技术在的应用价值。
参考文献
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[4]曲秋莲，张英鸽.纳米技术和材料在医学上应用的现状与展望[J].东南大学学报（医学版），2011（01）：157-163.
生物医学纳米技术篇5
由于篇幅限制，本文下面着重介绍聚合物纳米药物。迄今为止，用于纳米药物输送的载体主要是聚合物［12］。因为聚合物主要有以下优点：分子量大，由于epR效应，作为载体能使药物在病灶部位停留较长时间，延长疗效。可通过调节聚合物物理化学性能和自身降解而达到缓释或控释药物的目的。易功能化，可把一些具有靶向作用或控释功能的组分键合在聚合物粒子表面。可调控的生物降解性，避免药物释放后聚合物载体材料在人体器官聚积，产生毒副作用。（1）聚合物键合药物。聚合物键合药物又称为聚合物前药，它们的生物活性取决于键合的小分子药物是否能够在病变区被及时释放出来。传统的小分子化疗药物在给药过程中遇到许多问题，如在水中溶解性和稳定性较差、体内迅速清除、毒副作用大等。聚合物键合药物采用化学桥联稳定药物分子，将小分子药物以可降解的化学键键合到聚合物骨架上，可以有效避免纳米颗粒在体内循环过程中不必要的药物泄露，而通过不同的化学键的选择，特别是那些对病变局部环境敏感的化学键，比如pH和酶敏感化学键，可以实现在肿瘤组织或肿瘤细胞内的可控释放，这使得其相对于通过物理相互作用包载型的纳米药物更加具有优势。常见的聚合物骨架包括聚乙二醇（peG）、聚谷氨酸（pGa）、聚n-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺（Hpma）。Duncan等研发了一系列Hpma抗肿瘤键合药物，目前正在进行临床i、ii期研究。化疗药物是以Gly-phe-Leu-Gly键合到聚合物骨架上。通过细胞内溶酶体的酶解作用，键合的抗肿瘤药物可以被有效地释放出来，达到了细胞内给药的要求［13］。再比如将galactose键合到聚合物骨架上可以有效地增加这些纳米药物的肝靶向性［14］。（2）聚合物-蛋白质结合体：聚乙二醇和多糖经常用于制备蛋白质高分子共价结合体。获FDa批准可在临床上使用的聚合物-蛋白质结合体大多数是由聚乙二醇制备的（peGylation）。peGylation可增加蛋白质的水溶性和稳定性，又可降低其相应的免疫原和抗原性，从而延长药物在体内的循环半衰期［15，16］。如罗氏公司生产的peGasys（peginterferonalfa-2a）可以使干扰素在血清中的半衰期提高50-70倍［17］。高分子蛋白质结合体的制备方法有：带有功能基团的高分子链与蛋白质活性部位直接连接；将与蛋白质具有特异结合作用的分子首先与高分子以共价键结合，而后实现高分子与蛋白质的特异性结合。目前关注的热点之一是对于具有治疗作用的蛋白质和催化功能的酶等生物特异性蛋白质，与高分子结合后如何保持其生物功能的问题。（3）Rna纳米颗粒：在药物开发史上，化学药物和蛋白质药物已出现，Rna药物或以Rna为目标的药物将是药物开发的第三个里程碑。Rna是由腺嘌呤（a）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）构成的一种核糖核酸高分子.与watson-Crick的Dna碱基配对（a-t，G-C）的双螺旋链的结构不同，Rna的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用。通过底端向上的“自组装”技术，包括模板法和非模板法，Rna分子可以构建种类繁多的和具有生物功能的纳米结构。Rna纳米治疗剂的独特之处在于，其支架、配体和治疗剂都是由Rna组成，由于其均匀的纳米级尺寸、良好的生物相容性、低毒性和目标特异性，使其有利于在活的机体内应用而不会在正常器官内积累［18］，为癌症的治疗提供了参考意见。郭培宣等人于1986年构建phi29Dna组装马达，是至今所能构建最强大的生物马达。1987年郭等人［19，20］报道了phi29噬菌体中由pRna（packagingribonucleicacid，简称pRna）驱动的纳米马达。该纳米马达的功能是包裹Dna并将Dna运送到病毒衣壳中，atp为这种Rna马达提供能量。随后，郭的研究团队证明pRna分子可以经过改造构建成二聚体、三聚体和六聚体的纳米颗粒，从而开创了Rna纳米技术［21，22］。利用此技术，该团队研发了一系列多功能Rna纳米治疗剂，可用于靶向治疗肿瘤，且不会损伤正常组织。例如［23-26］，利用重新改变结构的Rn段携带多达4个治疗和诊断模块构建出了超稳定的X形Rna纳米颗粒。这些Rna纳米颗粒可纳入沉默基因的小干扰Rna，调控基因表达的micro-Rna，靶向癌细胞的核酸适体，或是能够催化化学反应的核酶［27］。（4）固体聚合物纳米粒子。其制备方法包括单体聚合成聚合物纳米粒子和聚合物后分散自组装形成固体纳米粒子。常见聚合物载体有聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚（乳酸-乙醇酸），以及天然大分子如壳聚糖和白蛋白等。药物通过物理吸附或化学键合方法引入载体。abraxane是第一个获FDa批准的聚合纳米粒子药物，用于乳腺癌、肺癌和胰腺癌的治疗，由白蛋白纳米粒子和键合的paclitaxel组成，尺寸约130nm［28］。聚合纳米粒子作为药物载体除需具备生物相容性和生物降解性之外，单分散性要好。将纳米粒子表面接枝peG可有效增强分散性和在体内的循环稳定性。此外，研发多功能纳米粒子以便提高靶向性也是当今研究的一个热点。（5）聚合物纳米胶束。常见小分子表面活性剂形成的胶束稳定性较差，不适于药物运输。而聚合物纳米胶束，具有载药量高、载药范围广、稳定性好，体内滞留时间长等优点［29，30］。常用于难溶性药物、大分子药物及基因治疗药物的载体，还可实现靶向给药，具有广泛的应用前景。聚合物纳米胶束通常是由具有亲水部分和疏水部分的两亲嵌段共聚物在水中自组装形成的纳米级大小的核-壳型胶束，尺寸大约20-100nm。其中亲水部分多由peG组成，疏水部分多由聚乳酸、聚环氧丙烷、聚氨基酸组成。目前至少有6种聚合物纳米胶束抗肿瘤药物进行临床研究。纳米药物是具有巨大发展前景的新型药物，其在医药领域的发展必将引起疾病诊断和治疗的革命。目前，纳米医药技术的基础理论及纳米药物的制备工艺等还很不完善。基础理论方面，人们对纳米药物在体内的行为，包括组织分布、药代动力学和药效，以及它们与载体的化学结构和物理性能之间的相互关系，都缺乏深入和系统的研究；从制备工艺来讲，制备工艺要求操作方便、成本低、易于工业化放大生产，产品性能要稳定。因此，纳米技术在医药领域中的研究还需做大量的工作。其未来发展方向是增强载药量、提高靶向作用及控释能力、降低超敏反应［31］。
2纳米生物医用材料
纳米生物医用材料是纳米材料与生物医用材料的交叉，在人类康复工程中发挥重要作用。纳米生物医用材料将解决临床对伤口敷料、人造皮肤、人造血管和组织工程支架、高性能组织修复、器官替换的迫切需求［32-34］，而且已显示出巨大的潜在应用价值。材料支架在组织工程中起着重要作用［35］。模仿天然的细胞外基质结构而制成的纳米纤维生物可降解材料已开始应用于组织工程的修复和再生。由于软骨再生能力有限，软骨组织工程领域的发展具有重要意义，特别是在治疗老龄化社会日益流行的大关节骨关节炎方面［36］。嵇伟平等采用塑性变形和化学处理方法在ti6a14V合金上制得一种新型多孔纳米晶体，通过体外实验研究了成骨细胞在纳米ti6a14V合金表面的黏附情况。结果表明，与普通钛合金相比，纳米表面钛合金早期就能使成骨细胞伪足伸展良好，促进成骨细胞紧密贴壁和早期融合，与细胞黏附相关的integrinβ1的表达也高于普通钛合金，为将纳米技术应用到人工关节等植入器械领域提供了新的方向［37］。还可以将纳米骨材料［38］植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。目前医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合骨充填材料已投入市场，对骨缺损的恢复具有较好的作用。纳米技术与生物医学的结合，为医学界提供了全新的思路，在医学领域的应用已取得一定成果。但目前大多数研究还处于动物实验阶段，仍需大量临床试验予以证实，纳米材料应用的生物安全性也有待进一步提高。这就要求生物医学研究者与纳米材料的研究人员合作需进一步加强，制造出更先进的生物医用纳米材料。
3纳米诊断学
纳米诊断学是纳米生物技术在分子诊断中的应用，对于发展个性化治疗具有重要意义。目前纳米生物技术在临床诊断方面的研究主要集中在纳米生物传感器［39，40］和成像技术［41，42］、使用制造纳米机器人在细胞水平上进行维修，生物标志物的提取及测定等［43，44］领域，以疾病的早期诊断和提高疗效为目标。
3.1体外生物分子检测
超灵敏的生物分子检测方法可以服务于临床诊断［45，46］。由于待测分子含量很少，因此，对方法的检测灵敏度有很高要求。纳米材料特有的性质可以极大地提高分子检测的灵敏度和简便性［47，48］，人们研究了各种各样的超微量生物分子检测的信号放大方法［49，50］。丁良等［51］利用纳米晶体中阳离子交换反应释放的阳离子来诱导荧光染料，用于痕量生物分子的检测，取得良好效果。实验表明基于ZnS纳米簇的阳离子交换放大器的检测性能优于酶联免疫吸附测定法（eLiSa），检测限低1000倍。标志着利用便携式床旁检测设备检测生物标记物成为可能。
3.2体内诊断
3.2.1注射peG-Glu-Gnps后肿瘤的轮廓很容易与周围组织区别开来，这种复杂的探针可以实现体内疾病的早期诊断，大大有助于癌症或癌转移的早期发现［52］。另外开发体内神经递质参与脑化学的监测是一项具有挑战性的工作，有助于进一步理解生物分子在病理和生理上的作用。Liu等［53］报道了一种新型的封装有金纳米颗粒的玻璃毛细管来感应大脑多巴胺，结果表明，全氟磺酸改进au/GCne可成功用于监测麻醉大鼠纹状体的多巴胺。Kempen等用光学显微镜和扫描电镜定位、观察金纳米粒子聚集的脑肿瘤模型，发现纳米颗粒仅在含有脑肿瘤细胞的区域内聚集，在正常脑组织周围没有发现［54］。3.2.2量子点（半导体纳米晶体）量子点是以CdSe为核、CdS或ZnS为壳的核-壳型纳米体，具有优良的光谱性能。水溶性的量子点在生物化学等研究领域显示了极其广阔的应用前景。它的细胞毒性低，可用于活细胞及体内非同位素标记的生物分子的超灵敏检测。李朝辉等［55］利用反相微乳液技术，以Cdte量子点为核，Sio2为壳，一步制备了表面带有氨基和磷酸基团的核壳型量子点荧光纳米颗粒.该颗粒水溶性好，大小均匀，有效改善了Cdte量子点的不稳定性，成功实现了对肝实质细胞的识别。由于量子点技术有其独特的标记特点，它必将成为今后生物分子检测的尖端技术，为Dna检测（Dna芯片）、蛋白质检测（蛋白质芯片）和探索蛋白质-蛋白质之间（抗原-抗体、配体-受体、酶-底物）反应原理提供更先进的方法。同时也将极大推动生物显像技术和生物制药技术的迅猛发展，给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。3.2.3纳米磁性颗粒较大尺度的磁性纳米颗粒呈现铁磁性，在交变磁场的作用下可通过磁滞现象产热，用于癌症的靶向热疗［56］。而粒径小于20nm的磁性纳米颗粒通常显现出超顺磁性，可被广泛应用于临床诊断领域。目前在临床诊断方面较为成熟、发展较快的应用主要包括：磁共振成像、生物分离、细胞筛选等。（1）磁共振成像（mRi）作为一项新的医学影像诊断技术，近年来发展十分迅速，所提供的特有信息对诊断疾病具有很大的潜在优越性。利用超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒在生物体组织内的特异性分布，有助于提高该部位肿瘤与正常组织的mRi对比度，因而作为造影增强剂被应用于mRi，进行肿瘤及其他疾病的诊断［57］。（2）生物分离。因磁性纳米颗粒具有易操控性、比表面积大等优点，使功能化的磁性纳米颗粒的应用具有很大的吸引力［58］。当前磁分离的研究涉及生物领域的多个方面，如血液中金属离子的去除，蛋白质、核酸等的富集、固定化酶的回收与重复等［59］。Yan课题组［60］利用磁性氧化铁粒子作为载体固定蛋白酶a，并利用其能够与乙肝病毒表面抗原抗体发生特异性结合的性质，达到测定乙肝病毒的目的。（3）细胞筛选。当组织或血液中仅有微量癌细胞的时候，通过特定的技术就可以精确地检测到，从而实现对疾病的早期诊断和治疗，必将为病人获得宝贵的治疗时间，提高治愈率。所以细胞筛选具有重要的意义。免疫磁珠细胞筛选法可在几分钟内从复杂的细胞混合物中分离出很高纯度的细胞。mousavi等［61］等开发了一种新型的与金纳米条结合的微流控芯片，利用高效免疫磁珠法捕捉人血中极少量的细胞，可以达到简单而有效的检测高纯度目标细胞的目的。可以预见，在未来，更加精确的细胞筛选技术将是一个非常热门的研究方向［62］。虽然功能化的磁性纳米材料已经有了广泛的应用，但如何设计更简单的制备过程和更新颖的功能化方式以使材料本身具有更好的分散性和使用寿命，仍是研究者们探索的方向.3.2.4纳米生物传感器在癌症研究领域，利用纳米技术制成的传感器可望使各种癌症的早期诊断成为现实［63］。纳米传感器灵敏度很高，在进行血液检测时，当传感器中预置的某种癌细胞抗体遇到相应的抗原时，传感器中的电流会发生变化，通过这种电流变化可以判断血液中癌细胞的种类和浓度。目前越来越多的风险投资正在涌入这一领域，但这一技术在实用中还有一些技术难题需要解决。今后可能会有多种纳米传感器集成在一起被置入人体，以用来早期检测各种疾病。3.2.5生物芯片生物芯片是基因生物学与纳米技术相结合的产物，它不同于半导体芯片，它是在很小的几何尺度的表面积上，装配一种或集成多种生物活性分子，仅用微量生理或生物采样，即可同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和Dna的特性，以及它们之间的相互作用，获得生命微观活动的规律。具有集成、并行和快速检测的优点，生物芯片技术已经成为21世纪生物医学工程的前沿科技。基于纳米结构阵列的蛋白质芯片和微流控芯片技术在诊断学和生物传感技术方面的应用具有巨大的潜力［64］。ali等［65］制备的基于氧化镍纳米棒的微流控生物芯片，采用电化学检测法来测定人体血液中的总胆固醇浓度，线性范围为1.5-10.3mmol/L，灵敏度高达0.12ma•mmol-1•cm-2。Dna芯片技术可以快速分析大量的基因信息，从而使生物医学工作者可以研究并收集基因表达和变异信息，还可用于监测不同的人体细胞和组织基因表达，以检测癌症或其它疾病所对应的基因的变化。3.2.6纳米机器人纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。“纳米机器人”是根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。以色列科学家研发出一种“胶囊相机”，将摄像头内置入比普通感冒药稍大的胶囊内，以大约每秒14张照片的频率拍摄消化道内的情况，并同时传回外置的图像接收器，可进行人体消化道肿瘤监测。还可将纳米机器人注入人体血管内，进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，用于动脉粥样硬化的治疗；可吞噬病毒，杀死癌细胞；可将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内，直接到达结石所在的部位，并且直接把结石击碎，进行肾结石、胆结石的治疗；还可进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的Dna，把正常的Dna安装在基因中，这样可以从根本上治愈遗传缺陷或病毒，使机体正常运行。未来发展趋势是当机器人医生发现可疑病变组织后，立即能伸出“手”来取样进行活检。纳米机器人在体内的生物传感与智能配送生物活化剂有很大潜力［66］。
4纳米材料和纳米生物技术的安全性问题
随着纳米技术的迅速发展，不可避免地导致含有纳米颗粒的工业废水的排放［67］，纳米材料的潜在的免疫毒性机制所引起的不良反应还没有得到足够的重视［68］。纳米颗粒可直接穿透人体皮肤引发多种炎症；可穿透细胞膜，将异物带入细胞内部，对人体脑组织、免疫与生殖系统等方面造成损害等。如二氧化钛容易在饮用水中聚集，从而污染环境、影响健康。接触二氧化钛纳米微粒后，人体肺部将可能出现炎症。银纳米颗粒目前已被大量使用。研究表明，即使它在环境中的聚集量很低，也会对水中无脊椎动物造成伤害。碳纳米管是工业和实验所需的材料，注射了碳纳米管的老鼠会产生动脉粥状化、线粒体脱氧核糖核酸损伤等反应。当摄入量较大时，对肌肉细胞也有毒性，会对人体健康有不利影响。但尽管纳米生物技术的应用有一定安全性的问题，它的应用也会越来越广泛，同时这也为纳米技术将来的发展指明了方向——如何提高其安全性问题是研究的目标之一。
5发展前景
生物医学纳米技术篇6
关键词：普鲁士蓝；生物医学诊断；生物医学治疗；纳米生物技术
前言
为了保障人类的健康和提高人们的生活质量，生物医学诊断和治疗学科自创立开始便成为了人类永恒的研究课题，在过去的50年里，纳米技术的发展开始逐渐对生物医学诊断和治疗领域产生影响，基于纳米技术，开发传统材料的生物医学新功能已经成为了国内外学者的研究热点[1,2]。然而，现有的金纳米材料[3,4]、碳纳米管[5]和石墨烯等[6]生物医学诊断和治疗制剂要么成本高、要么制备过程复杂，又或生物安全性缺乏保证，大大制约了生物医学诊断和治疗学科的发展。普鲁士蓝是18世纪德国人发现的一种蓝色染料，具有优良的光物理、电光学以及磁性等性能，已经在许多领域得到了广泛的应用[7-10]。普鲁士蓝制备过程简单、绿色，反应条件温和，成本低，表面容易修饰，化学结构稳定，更是一种治疗放射性中毒的临床用药[11]，是医院常规储备药物之一，已得到美国食品及药物管理局的认证[12,13]。因此，开发普鲁士蓝在生物医学诊断和治疗领域的应用将有利于解决现有诊疗制剂生物安全性得不到保证且价格昂贵等生物医学难题，具巨大的科研价值和应用价值。本文将对普鲁士蓝纳米粒子在生物医学诊断和治疗中的应用和研究进展进行综述。
1普鲁士蓝纳米粒子在生物医学诊断中的应用
1.1普鲁士蓝纳米粒子作为核磁共振造影剂
核磁共振成像（nuclearmagneticResonanceimaging，nmRi）是一种通过检测机体不同部位水质子在外加磁场作用下弛豫行为的差别进而进行成像的成像模式[14,15]。核磁共振成像能够高分辨地对物体内部结构进行成像，因此在物理化学、生物医学等方面得到了广泛的应用，而在实际的诊断过程中往往需要使用核磁共振造影剂来增强核磁共振成像效果。Shokouhimehr等人在2009年首次证明了普鲁士蓝纳米粒子可以作为一种t1核磁造影剂[12]。其文章中指出，普鲁士蓝结构中和碳原子结合的Fe2+具有较低的自旋（S=0），而和氮原子结合的Fe3+具有较高的自旋（S=5/2），从而普鲁士蓝具有能够减少体系水中氢核纵向弛豫时间（t1）的能力。实验结果表明，在500mHz（11.7t）的磁场作用下，1.7mm的普鲁士蓝纳米粒子具有明显的核磁成像效果，同时其团队还对普鲁士蓝的吞噬性和细胞毒性进行验证，实验结果表明普鲁士蓝通过胞吞作用进入细胞，不具有明显毒性，生物安全性可靠。随后Shokouhimehr等人利用普鲁士蓝纳米粒子开发出了具有t1核磁造影功能和小分子载体功能[13]双功能的纳米平台。研究人员证明，普鲁士蓝纳米粒子能将负载在其表面的一种名为德克萨斯红(texasRedC5)的小分子成功转运至细胞内部，而普鲁士蓝纳米粒子依旧保持了其良好的t1核磁造影功能。Song等人在2013年以一种具有类沸石结构的胶状普鲁士蓝纳米粒子为纳米支架，以离子交换的方法使Gd(iii)离子和叶酸分子成功嫁接到普鲁士蓝纳米粒子的表面，合成了了一种具有癌症生物靶向性的t1核磁造影剂[16]。此种核磁造影剂的t1弛豫率增高到惊人的23.9mm-1S-1，具有非常好的核磁造影功能，能以极低的浓度使小鼠体内的卵巢瘤产生清晰的核磁共振图像；而其表面的叶酸分子则保证了靶向肿瘤细胞的高效性。其课题组也对该核磁造影剂的稳定性和生物安全性进行了研究，证明该造影剂性质稳定，生物安全性较高，具有非常良好的临床应用前景。
1.2普鲁士蓝纳米粒子作为光声成像造影剂
光声成像（photoacoustictomography，pat）是利用生物组织吸收短激光脉冲后产生的超声波效应进行声学显影的新型成像模式[17]。由于其具有高空间分辨率和无创性等优点，成为了近年来人们关注的热点，尤其是在脑结构及功能成像，乳腺癌成像和肿瘤血管检测等领域[18,19]。由于机体内源性生色团对激光固有的低吸收会导致深层组织成像的低信号效应，因此优良的光声成像造影剂是确保高质量光声成像的必要条件[20-22]。本课题组的Liang等人在2013年成功将普鲁士蓝纳米粒子开发为一种新型的光声成像造影剂[23]，其继承了普鲁士蓝本纳米粒子粒径可控、结构稳定、成本低和生物安全性高等优点，又具有非常良好的光声成像效果。实验显示，普鲁士蓝纳米粒子在765nm处具有非常明显的光声效应，在2.25mHz超声换能器的检测下，60μg/mL的普鲁士蓝纳米粒子能够成功的透过4.3cm的鸡胸肌肉进行高质量成像。课题组还对小鼠的脑部进行了对比成像，发现小鼠在注射20mg/kg的普鲁士蓝纳米粒子5分钟后光声成像效果明显增强，成像质量远远高于未注射造影剂的对照组。最后其团队还对普鲁士蓝的生物安全性进行了验证，发现成像30天后的实验组小鼠的心、肝、脾、肺和肾等组织的切片无明显损伤，再次证明了普鲁士蓝纳米粒子高生物安全性的特性。
2普鲁士蓝纳米粒子在生物医学治疗中的应用
2.1普鲁士蓝纳米粒子在药物输送系统中的应用
wang等人在2013年以普鲁士蓝纳米粒子为载体，成功将Dna药物递送到前列腺癌细胞中，进而进行癌症的基因治疗[24]。其文章中表明普鲁士蓝纳米粒子作为基因载体具有价格低廉、制备简单、粒径可控、生物安全性高和可降解等优点，通过共价结合的方法可以在普鲁士蓝纳米载体上负载大量的Dna药物，进而通过细胞内吞将药物递送到癌症细胞中，实现癌症的基因治疗。文章中的共聚焦实验表明普鲁士蓝负载的Dna药物能够顺利进入癌症细胞并实现癌症的基因治疗，而没有载体负载的Dna药物几乎不能进入癌症细胞，达不到治疗的目的。其文章中还比较了不同载体负载Dna药物后的基因治疗效果，由于普鲁士蓝纳米载体负载量高，递送效率高，所以治疗效果远好于其他药物载体，表明了普鲁士蓝纳米粒子作为药物载体的必要性和高效性。
2.2普鲁士蓝纳米粒子在光热治疗中的应用
光热治疗(photothermaltherapy，ptt)是一种通过光热转换剂将光能转化为热能进而使肿瘤组织达到一定温度并死亡的新型癌症治疗方法[27-29]。和传统癌症治疗方法相比，光热治疗具有显著的微创性和靶向性，近年来成为了人们关注和研究的焦点。光热转换剂决定着光热治疗是否能够靶向并高效地热切除肿瘤细胞，是光热治疗推广应用的核心因素。本课题组的Fu等人[30]首次将普鲁士蓝这种古老的染料开发为一种新型的光热转换剂，和传统的金纳米棒、金纳米壳，碳纳米管和石墨烯等传统光热材料相比，普鲁士蓝具有制备简单、绿色、成本低和生物安全性高等优点。文章中指出通过简单的水热共沉淀法，能制备出立方体状的、粒径在42nm左右的普鲁士蓝纳米粒子，并发现这种普鲁士蓝纳米粒子具有很好的光热转换效率。浓度为0.5mg/mL的普鲁士蓝溶液在被808nm激光照射10min的过程中温度升高速度较快，最高温度达60℃，且在被照射的第3min左右，温度即升至43℃，完全达到了光热杀死肿瘤细胞的温度临界值（42℃），具有非常明显的光热治疗效果。值得一提的是普鲁士蓝纳米粒子光热转换机制为能级跃迁，其光热稳定性高，可多次反复利用，解决了很多传统光热材料的难题。3小结及展望近年来，纳米生物技术已经对生物医学诊断和治疗领域产生了深远的影响，基于纳米材料的生物医学诊断和治疗技术已经成为了新的研究热点。普鲁士蓝作为一种古老的蓝色染料，在生物医学诊断和治疗的应用中体现出了卓越的性质，克服了许多传统诊疗制剂制备复杂、价格昂贵和生物安全性低的缺点。
生物医学纳米技术篇7
【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。
生物医学纳米技术篇8
1.1纳米碳材料
纳米碳材料主要包括碳纳米管、气相生长碳纤维也称为纳米碳纤维、类金刚石碳等。
碳纳米管有独特的孔状结构［1］，利用这一结构特性，将药物储存在碳纳米管中并通过一定的机制激发药物的释放，使可控药物变为现实。此外，碳纳米管还可用于复合材料的增强剂、电子探针（如观察蛋白质结构的aFm探针等）或显示针尖和场发射。纳米碳纤维通常是以过渡金属Fe、Co、ni及其合金为催化剂，以低碳烃类化合物为碳源，氢气为载体，在873K～1473K的温度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在医学领域中有广泛的应用前景。类金刚石碳（简称DLC）是一种具有大量金刚石结构C—C键的碳氢聚合物，可以通过等离子体或离子束技术沉积在物体的表面形成纳米结构的薄膜，具有优秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。资料报道，与其他材料相比，类金刚石碳表面对纤维蛋白原的吸附程度降低，对白蛋白的吸附增强，血管内膜增生减少，因而类金刚石碳薄膜在心血管临床医学方面有重要的应用价值。
1.2纳米高分子材料
纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1nm～1000nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。
1.3纳米复合材料
目前，研究和开发无机—无机、有机—无机、有机—有机及生物活性—非生物活性的纳米结构复合材料是获得性能优异的新一代功能复合材料的新途径，并逐步向智能化方向发展，在光、热、磁、力、声［2］等方面具有奇异的特性，因而在组织修复和移植等许多方面具有广阔的应用前景。国外已制备出纳米Zro2增韧的氧化铝复合材料，用这种材料制成的人工髋骨和膝盖植入物的寿命可达30年之久［3］。研究表明，纳米羟基磷灰石胶原材料也是一种构建组织工程骨较好的支架材料［4］。此外，纳米羟基磷灰石粒子制成纳米抗癌药，还可杀死癌细胞，有效抑制肿瘤生长，而对正常细胞组织丝毫无损，这一研究成果引起国际的关注。北京医科大学等权威机构通过生物学试验证明，这种粒子可杀死人的肺癌、肝癌、食道癌等多种肿瘤细胞。
此外，在临床医学中，具有较高应用价值的还有纳米陶瓷材料，微乳液等等。
2纳米材料在生物医学应用中的前景
2.1用纳米材料进行细胞分离
利用纳米复合体性能稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应的特性进行细胞分离在医疗临床诊断上有广阔的应用前景。20世纪80年代后，人们便将纳米Sio2包覆粒子均匀分散到含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液中，使所需要的细胞很快分离出来。目前，生物芯片材料已成功运用于单细胞分离、基因突变分析、基因扩增与免疫分析（如在癌症等临床诊断中作为细胞内部信号的传感器［5］）。伦敦的儿科医院、挪威工科大学和美国喷气推进研究所利用纳米磁性粒子成功地进行了人体骨骼液中癌细胞的分离来治疗病患者［6］。美国科学家正在研究用这种技术在肿瘤早期的血液中检查癌细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。
2.2用纳米材料进行细胞内部染色
比利时的Demey博士等人利用乙醚的黄磷饱和溶液、抗坏血酸或柠檬酸钠把金从氯化金酸（HauCl4）水溶液中还原出来形成金纳米粒子，（粒径的尺寸范围是3nm～40nm），将金纳米粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合，利用不同抗体对细胞和骨骼内组织的敏感程度和亲和力的差异，选择抗体种类，制成多种金纳米粒子—抗体复合物。借助复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈现某种特征颜色（如10nm的金粒子在光学显微镜下呈红色），从而给各种组织“贴上”了不同颜色的标签，为提高细胞内组织分辨率提供了各种急需的染色技术。
2.3纳米材料在医药方面的应用
2.3.1纳米粒子用作药物载体
一般来说，血液中红血球的大小为6000nm～9000nm，一般细菌的长度为2000nm～3000nm［7］，引起人体发病的病毒尺寸为80nm～100nm，而纳米包覆体尺寸约30nm［8］，细胞尺寸更大，因而可利用纳米微粒制成特殊药物载体或新型抗体进行局部的定向治疗等。专利和文献资料的统计分析表明，作为药物载体的材料主要有金属纳米颗粒、无机非金属纳米颗粒、生物降解性高分子纳米颗粒和生物活性纳米颗粒。
磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断［9］。生物降解性高分子纳米材料作为药物载体还可以植入到人体的某些特定组织部位，如子宫、阴道、口（颊、舌、齿）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。这种给药方式避免了药物直接被消化系统和肝脏分解而代谢掉，并防止药物对全身的作用。如美国麻省理工学院的科学家已研制成以用生物降解性聚乳酸（pLa）制的微芯片为基础，能长时间配选精确剂量药物的药物投送系统，并已被批准用于人体。近年来生物可降解性高分子纳米粒子（nps）在基因治疗中的Dna载体以及半衰期较短的大分子药物如蛋白质、多肽、基因等活性物质的口服释放载体方面具有广阔的应用前景。药物纳米载体技术将给恶性肿瘤、糖尿病和老年痴呆症的治疗带来变革。
2.3.2纳米抗菌药及创伤敷料
ag+可使细胞膜上蛋白失去活性从而杀死细菌，添加纳米银粒子制成的医用敷料对诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿浓杆菌等临床常见的40余种外科感染细菌有较好抑制作用。
2.3.3智能—靶向药物
在超临界高压下细胞会“变软”，而纳米生化材料微小易渗透，使医药家能改变细胞基因，因而纳米生化材料最有前景的应用是基因药物的开发。德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞。这种方法已在老鼠身上进行的实验中获得了初步成功［11］。美国密歇根大学正在研制一种仅20nm的微型智能炸弹，能够通过识别癌细胞化学特征攻击癌细胞，甚至可钻入单个细胞内将它炸毁。
2.4纳米材料用于介入性诊疗
日本科学家利用纳米材料，开发出一种可测人或动物体内物质的新技术。科研人员使用的是一种纳米级微粒子，它可以同人或动物体内的物质反应产生光，研究人员用深入血管的光导纤维来检测反应所产生的光，经光谱分析就可以了解是何种物质及其特性和状态，初步实验已成功地检测出放进溶液中的神经传达物质乙酰胆碱。利用这一技术可以辨别身体内物质的特性，可以用来检测神经传递信号物质和测量人体内的血糖值及表示身体疲劳程度的乳酸值，并有助于糖尿病的诊断和治疗。
2.5纳米材料在人体组织方面的应用
纳米材料在生物医学领域的应用相当广泛，除上面所述内容外还有如基因治疗、细胞移植、人造皮肤和血管以及实现人工移植动物器官的可能。
目前，首次提出纳米医学的科学家之一詹姆斯贝克和他的同事已研制出一种树形分子的多聚物作为Dna导入细胞的有效载体，在大鼠实验中已取得初步成效，为基因治疗提供了一种更微观的新思路。
纳米生物学的设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗（疏通脑血管中的血栓，清除心脏脂肪沉积物，吞噬病菌，杀死癌细胞，监视体内的病变等）［12］；还可以用来进行人体器官的修复工作，比如作整容手术、从基因中除去有害的Dna，或把正常的Dna安装在基因中，使机体正常运行或使引起癌症的Dna突变发生逆转从而延长人的寿命。将由硅晶片制成的存储器（Rom）微型设备植入大脑中，与神经通路相连，可用以治疗帕金森氏症或其他神经性疾病。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。
瑞典正在用多层聚合物和黄金制成医用微型机器人，目前实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段［13］。
纳米材料所展示出的优异性能预示着它在生物医学工程领域，尤其在组织工程支架、人工器官材料、介入性诊疗器械、控制释放药物载体、血液净化、生物大分子分离等众多方面具有广泛的和诱人的应用前景。随着纳米技术在医学领域中的应用，临床医疗将变得节奏更快，效率更高，诊断检查更准确，治疗更有效。
论文关键词：纳米材料生物医学应用
生物医学纳米技术篇9
摘要：纳米技术为人类带来的便利：纳米技术的发展，不仅可以在治理环境污染方面起到很好的作用，对于有害气体，污水处理，而且对于磁辐射，废弃物等治理方面起到了很大的作用，但是随着纳米技术的逐步发展，人类一味的对技术产生依赖心理，在这种情况下我们要用自己的判断力，增加自己的基本素养，具备独立思维的能力，合理的运用科技的发展为人类服务。
关键词：纳米技术污水处理依赖技术基本素养
中图分类号：n031文献标识码：a文章编号：1006-026X（2013）10-0000-02
1.纳米技术的定义
纳米技术是一种创新的技术，它在非常小的范围之内之内，来进行对原子，分子的研究，并利用其来进行发展和创新的一门技术，纳米机器人，纳米马桶，人类通过电子显微镜看到的微观的人体细胞，病毒等等。利用纳米技术制作的材料又与我们经常使用的材料有很大的区别，它发展了吸附等的一系列功能。那么这种新型材料的出现，也将会利用到人类生活的各个方面，带来了技术创新。
2.纳米技术为人类带来的便利
纳米技术的发展为科学技术的发展带动了新的改革，纳米技术的发展也推动了医学、艺术等方面的发展。医学中产生了光学传感设备，对于骨质修复作用产生了重要的作用，同时纳米技术在药物输送方面产生了重要作用，纳米技术在艺术层面也产生了重要的影响，纳米画等作品。纳米技术不仅从技术层面关心人类，而且从人的综合状态中予以提升。
2.1纳米技术带来了科技层面的改革
例如，纳米技术制作的微型器械，按照人类的操作任意运动，将微小的颗粒，划分成原子或者分子，再按照自己的想法任意拼接，这些器械不仅可以按照人类的想法任意工作，而且具有自我还原的能力。纳米材料是一种新型的材料，这也体现了从认识―实践―认识的客观规律。人类之所以能制作出纳米仪器，利用纳米材料的主要原因是人类对于纳米世界认识的比较深入全面，然后再利用纳米材料制作出纳米设备，这也是令一个再认识―实践―认识的过程，推动了从不断认识到实践的过程，体现出了发展是靠不断运动的哲学道理。
2.2纳米技术体现了物质和意识的关系
物质决定意识，意识对物质有反作用。人类推动了纳米材料的发展，最主要的原因在于人类对纳米世界有了非常客观的认识，了解了它的运动发展规律，通过人类对于纳米世界的学习和研究，来创造出纳米材料，而这种材料的创造体现了物质决定意识，意识对物质起到了发作用。
2.3纳米技术同时体现了由量变到质变的一个过程
物质的质变有两种来源，一种形式是量变达到一定程度就会产生质变，质变的另一种形式就是在总量不变的前提下，内部组织自己行的排列与组合，从而产生质变，纳米技术一方面是利用纳米结构的特点而生产的一种纳米材料，另一种就是利用原子，分子中间的距离变化，重新组合，而产生的质变生产的纳米材料，这就体现了由量变到质变的过程，
2.4纳米技术加强了人们对于排列结构的认识
原子，或分子之间的距离，位置不同就会形成新的不同的物质，纳米技术也就是利用了这一特点，而形成的技术。纳米技术完成了从生物到非生物的跨越，在医学上生产出新的微型仪器，置放在人体中代替，或者弥补人体某些部分脏器的功能，通过改变人体细胞的组织结构，利用纳米技术孕育出新的生命，
3.纳米技术带来的消极影响
纳米就会造成人类社会的危害，人类的想象和发明没有边界，纳米技术的产生就是对原子分子进行重新的排列组合，在这种非常方便的状况下，纳米技术也会生产出任何东西，这是一件可怕的事情，在这种没有节制的的状态下，纳米技术就像病毒一样无限蔓延开来，可以想象一下，我们周围到处存在着纳米仪器，有有利于人类发展的仪器设备，医药用品，也有限制人类发展的纳米病毒，学生利用纳米仪器来应付考试，小偷利用纳米仪器进行偷窃，人人都有纳米设备防身，这是一件多么可怕的事情。
人类如果过度依赖技术，就会将人类和技术之间的关系发生改变，不是技术为人类服务，而是人类对技术的崇拜，人的思想会随着发生改变，产生混乱和偏执，基本理论的缺失。
技术会导致人缺乏用自己的思维，一味的对技术产生依赖心理。有些观点认为纳米技术可以解决任何问题，此观点认为，所有的物质存在方式都是按照自己的规律存在的，万事万物的存在都有自己的规则，相互之间也有自己的的特点，遵循着某种法则，依照纳米技术的原理，人类社会的存在方式也可以任意组合，相互之间可以打乱，再进行新的排列组合，有的观点认为，人的思维，与任何一种社会存在进行排列组合，所有的存在都可以依照纳米技术的存在方式来进行发展，有机界和无机界，非生物和生物，任何物种都可以排列组合，有些组合还没有实现，得依据纳米技术的发展状况，需要进一步学习研究。更有甚者认为人的思维是由大脑控制的，为了改变人的思维方式完全可以像纳米技术那样，将人的大脑细胞与大脑结构重新进行排列组合，这种思想是非常可怕的。
依照这种推论，我们要想让刚种的树苗，瞬间长大，完全可以改变它内部细胞生长结构，要想让刚出生的婴儿长大，改变他的细胞排列结构，要想让养的家禽快速长大，只要改变体内细胞的排列结构，这是一件多么可怕的事情，况且这种言论还没有成立，纳米技术的无限制发展就会对人类社会带来危害，使人的思维发生错乱，
这也是一种拜物的想法，一味的抬高技术的发展，而降低了人的主观能动性，人服务于技术，技术是最高的物质，失去了人在社会中的主导地位，虽然这样的想法没有办法去证明它的合理性，但也很难证明它的不合理性，但是能够确定的是，如果按照这种状况发展下去，人类社会的发展将会被阻挠。
4.面对纳米技术的优劣是该如何解决
根据纳米技术的发展而产生的一些消极理论，我们必须做一些考虑，针对性的提出一些意见，来限制其肆意发展。阻止其危害人类社会。纳米技术的发展一方面促进了人类社会的发展，为人类的医学，艺术，技术各个方面提供了积极地影响，而另一方面纳米技术的肆意发展又导致了人的异化，对人类社会的发展产生了阻碍，这种现象也是不可避免的，事物的发展总是存在这两面的，如果利大于弊，它就是正面的，可继续发展的，如果弊大于利，就要引起人们的反思，那么从纳米技术的发展状况来看，它更多地是造福人类，但是在它为人类带来方便的同时又对社会的发展产生了阻碍。对于这一利大于弊的现状，针对于它的利弊我们一方面要改变人的观念发扬正面的力量；另一方面，应该采取一些相关的政策措施，针对性的阻碍它的负面影响。
4.1改变人们的观念发扬正面力量
在科技不断发展的今天，从人的本身开始，从知识文化层面，提高人本身的素养，对科学技术重新认识，树立科学的文化精神。只有这样，当新的的技术出现时，就不会出现违背科学文化而出现的不合于人的伦理道德的事情，人类尊重科学知识，但不盲目崇拜，对科学技术的态度，要合理保护。只有这种科学知识观念扎根在人的脑海中，任何消极的观念都不会滋生，另一方面，科学技术的发展的最要的目的，是以为人类共同利益而服务的，我们应该分出什么任务是共同的，这就需要对人类自身修养的提高与丰富，当面对共同利益时，联合起来，共同发展，当科学技术不符合人的共同利益时，人的自我修养自我意识，就可以提醒自己，科学技术的发展危害到人的共同利益时，要知道杜绝其发展，人的思想也是一步一步完善起来的，科学技术也在发展的阶段，虽然人类很难预测科技发展的后果，但由于人类有基本的科学素养，基本的科学文化，人类在面临科学发展的时候，最基本要做到的是科学技术的发展要与人类社会的发展，相互协调。
科学技术是一种被人类用来创造的东西，是人类达到某种目的的手段或者媒介，是人类可以掌控的东西，在这个时候就对创造者有要求，创作发明者本着为人类共同利益的原则，选择性的发展科学技术哲学，纳米技术也一样，当它符合人的共同利益的时候我们大力发展，当它没有边界肆意发展，为社会的发展总成阻碍，危害人类的共同利益，违反公共道德，反人类的基本素养，创造者就要摒弃它，限制其发展，当然在不同的年代，各个国家对于科学技术发展，纳米技术的发展的衡量标准是不一样的，在这个时候，首先纳米技术的发展要符合当时，符合国家的需求，符合人们的共同利益，不能超越人类的道德底线，不同年代，不同国家的国情，科学技术的发展，要和当时国家的人们素质，国庆的发展相互协调，整体性推动人类发展的历史进程。始终不能违反人类的共同需求，和人性发展的基本素质的本质要求。
4.2纳米技术的发展应从政治、教育、法律等方面来约束和规范
从政治方面国家应该出抬相应的政策引导纳米技术的发展朝向符合国家利益，人民根本利益的方向发展，明确规定杜绝哪些科学技术的发展。最大化的实现人民根本利益的。要杜绝不良技术的发展滋生，不仅仅要依靠政策的导向，严重的情节要依靠法律的武器，彻底消灭不符合人类发展规律的科技发展，有些人为了自己私利，不顾人类发展的根本利益，利用科学技术，发展生产一些危害人类的利益，危害社会健康的一些科技，在这种情况之下，国家的法律应该做出明确的规定，对于这类，危害人类，危害社会发展的行为，予以法律的制裁。目前我们的国家正处于发展中的阶段，以上说的政策导向。和法律法规还需要一个发展过程，科学技术，尤其是纳米技术的发展是一个新型的事物，人类对它的了解是一个非常模糊的状态，所以难免会造成一些违背大众基本文化原则的事情，所以人类要树立这种科技发展的文化观，在每朝每代，社会舆论，难免是人类发展的一个催化剂，我们应该树立正确的舆论导向，人人心里树立正确的和意识，引导科学技术从正确的方向发展，当科学技术，违背大众舆论的时候，人类要积极站出来，对不良的发展想象造成压力，时刻朝向正确健康的方向发展。
结语：纳米技术是一种新型的科学技术，是科技发展的一场革命，它将人类带进了另一个新的先进的世界，它的发展造福了大众，另一个新的光明的世界已经到来，任何事物的发展都有双层的利害关系，纳米技术的发展也如此，人类不能被异化，要树立对科学技术发展的认识和基本素养，并通过政治、文化、法律等一列的约束和导向，使科学技术朝正确的方向发展，造福人类。
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生物医学纳米技术篇10
纳米微针是用纳米材料做的?还是这个针达到了纳米级呢?
徐百博士说，纳米微针针尖达到了纳米级，缩微到纳米级打针就不疼了。因为它的针很短，不会碰到真皮当中的血管和神经末梢，但是它把皮肤的障碍层给打开了，可以让药物或者其他活性物质透过皮肤进入到体内，提高它的疗效，同时还减少毒性。
许多人都有打针的经历，尤其是小孩，特别怕打针。徐博士发明的纳米微针竟然能打针不疼?真有这么神奇吗?
记者现场试验，纳米微针扎在身上确实不疼。
徐百说，我在自己脸上扎也没有感觉。(图1)
中国人民总医院皮肤科主任李恒进说，纳米微针最核心的内容就是针的直径非常细，细到什么程度呢?纳米针头每4平方毫米里面有25个针头。每一个针头的粗细是万分之一毫米。从医学角度讲是一个非常有前景的产品，是能解除病人痛苦的一个新产品。
使用这个粗细仅相当于头发丝百分之一的小针，真能有疗效吗?
记者亲身实验了一下，一条胳膊用纳米微针扎完后涂上麻药；另一条胳膊直接涂上麻药，5分钟后，用普通针尖刺激涂麻药的部位体验痛感，直接涂麻药的胳膊有痛感，经纳米微针涂上麻药的胳膊却没有感觉。
这样一个小针，是如何实现打针不疼的呢?
徐百说，这叫作平通的皮内给药技术，是介于传统的注射和传统的透皮之间的一种全新给药技术，传统的透皮把药物像膏药似的贴在那儿，分子量大的药物都不能进去，用纳米微针我们给它轻轻地打开给药的通道，这样，药物包括大分子药物，比如治疗糖尿病的胰岛素都可以进去，但是又没有打针的疼感。
皮肤是人体表面的最大器官，分为表皮、真皮和皮下组织，表皮的最外层是角质层，药物不容易穿透。纳米微针穿透角质层，为药物打开一个通道，药物就能很快通过通道到达病变部位，发挥治疗的效果。(图2)
在谈到皮内给药的好处时，李主任说，一是局部止疼，比如在抽血之前用微针扎一下，把涂到扎过的表面，很容易就渗透进去，皮肤表面的神经组织就麻痹了；第二便于皮肤病的治疗，这个针很容易穿透角质层，药物容易穿透进去，达到病变部位起作用。
徐博士发明的纳米微针，改变了传统的给药方式，让打针不再疼痛，一个学半导体的专家，是如何想到发明针的呢?
徐百说，我印象最深的是小时发高烧出疹子，当时赤脚医生给我打一针退烧针，打完后我就不能走路了，最后到公社卫生院，吊瓶输液才退烧。
很多人都有打针的痛苦经历，然而，导致徐博士决心发明纳米微针最直接的动因，却是因为他对子女的爱。
徐百说，当时我在美国纽约州立大学当教授，看见我的小孩打针挺痛苦。我想能不能用纳米的制造技术发明一种打针不疼的针呢?后来我咨询了一些专家，就开始研发。半导体领域的发展，过去的50年中，相当于把整个北京市缩小到一张邮票大小，而电子还能在这邮票大小的北京的道路上转来转去，这就是信息革命。半导体制造技术，我们用的是厚膜技术。
传统的半导体技术，是把大的电路缩小到一个小小的芯片上，做得越小，需要的工艺越精细。而在纳米微针中，要想使得微针能够穿透皮肤角质层，需要在相对较厚的半导体上做成针，比传统的半导体芯片厚几十倍，才能达到需要的长度，这就叫半导体厚膜技术。
徐博士说，用了厚膜技术以后，可以获得半导体制造技术的精确性、可重复性、同时还能解决医学上打针痛吃药苦的问题。我们跟国内的专家，联合中科院，从一个概念做成样品，从一个样品做成了国家药监局批准的产品，不但填补了中国的空白，在世界上也是第一例。
徐博士是中科院的研究员，他对于纳米微针研制过程的艰辛，说得轻描淡写，而作为这个团队后勤部长的中科院理化技术研究所所长张丽萍，才真正了解几年来这一成果背后的艰难。张所长说，研究中需要机电、化学、材料、物理方方面面的人才，才能把项目做下去。最困难时，每年只有几十万的所长基金也全部投进了这个团队。
纳米微针作为医疗器械，要想大规模应用，首先要经过医院的临床试验。纳米微针发明后，难坏了科学家们，因为他们没有人认识医院的专家，于是团队中的成员高永华博士假扮病人去医院看病。
李恒进主任说，那是四五年前的事了，当时我在看门诊，之前我跟高博士不认识，高博士挂了我的专家号，我一听他讲这个事，认为很有新意，因为我们皮肤科常有传染性软疣，叫水猴子的患者，尤其小孩多见。这么多年，没研制出一个特别好的药物，还是用传统的消毒后拿针挑的方法。家长摁着，护士挑，有的拿钳子夹，这是最好的治疗方法。当时我同学的女儿两三岁，为了治这个病，最后没办法只好送到手术室打了全麻，病人的痛苦非常大。高博士找到我后，我想如果发明这样一个产品，在传染性软疣表面点一下，把麻药弄进去，孩子就不疼了，这是很好的事。(图3)
通过假扮病人的方式，他们终于和中国人民总医院皮肤科建立了良好的合作关系，在医院进行了临床试验，并取得了药监局的认证。但是对于这样一个创新技术，在做成产品的过程中，需要大量的钱，而这时，他们公司的账上却只剩下不到100块钱。
他们是怎么度过这个难关的呢?
徐博士说，我们比较有运气，我碰到一个美国律师，他出生在上海，12岁离开中国，他帮我们度过了这次难关。
公司成立后的第一次财政危机化解了，接下来，苏州市政府在资金等方面也给了他们巨大的支持。然而，医疗器械的研发和推广都需要巨额资金，律师和政府的钱只能解燃眉之急，很快，他们又没钱了。
徐博士说，当时《创新中国》第一次在苏州举行，我觉得这是个挺好的机会，我们就报了名，宋博士正好是评委之一。
徐博士是这样演说的：大家从小到大都打过针，打针都很痛，对医生护士来说，打针还带来其他的风险，一不小心挑到自己的手上，感染了肝炎还能治，感染了艾滋病怎么办?对于医院来说一次性注射针头，是一个很大的问题，因为是生物污染的废物，需要花钱、花能源处理，我们把注射针用纳米技术缩小到纳米级，打针就不痛了，这样环保、节约能源，而且病人和医生更喜欢。
宋先生说，我当时也问了若干问题，他回答说，国家药监局已经给他盖了章，是医疗器械的注册证书。所以后续就马上跟进。
与“软银中国”一见钟情，很快得到投资，这让徐博士更加有信心。可是搞了20多年科研，在实验室、课堂上游刃有余的徐博士突然间变成了商人，这样的转变让他有些措手不及。在市场的把握上，一开始就出现了失误。
徐博士说，实事求是说，营销，特别是国内市场的营销，是我们的弱项，我们当时第一个想法是请一个公司，他们对市场更熟悉，由他们来做。这样做做得不好，虽然他们对市场特别熟悉，但我们的产品是一个全新产品，需要医院的专家、医生、护士很多专业知识的讲解，这是一般比较难做的。我们公司也花了很多资源支持临床教育和开发，但很难通过打开市场。
商没能让这个创新产品打开市场，加上公司的几次财政危机，徐博士不得不重新考虑市场的问题。有什么办法能让纳米微针很快被人们接受又赚钱呢?
徐博士说，首先我们对产品的定位重新思考，止痛确实是很大的领域，但这都需要通过医院，有相当多的环节，如果我们专注于青春痘这么一个急性或慢性的皮肤炎症，就可以通过化妆品来申报，我们整个营销思路改了一下，用做药妆。
宋先生说，它盈利模式有两个方面：从长期看，药物的给药是个非常大的市场，可以用于胰岛素、止疼药，但是这个市场需要经过中国药监局认证、美国的FDa认证，需要一个很长的过程。但我们又找到一个捷径做化妆品，化妆品通过一些测试马上可以上市，迅速有收益，短和长结合起来，就非常吸引人。