王治昕(湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳421000)

纳米材料在生物医学中的应用分析

王治昕(湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳421000)

纳米材料在近年来受到了科学界的重视，在多个领域都得到了广泛应用，在生物医学领域，也表现出了蓬勃的发展势头。本文就纳米材料的概念特点进行分析，并总结纳米材料在生物医学中的应用。

纳米材料；生物医学；应用

纳米材料是一种新型材料，可以操纵分子与原子团的重新排列组合，创造出具有新特性的材料，在近年来，纳米材料的研究与应用得到了人们的广泛重视，并在多个学科领域中得到了应用。

1 什么是纳米材料

纳米材料又叫超微颗粒，是指用纳米粒子或者三维空间中有一维的尺寸在1～100nm之间的材料作为基本组成单元的材料。纳米技术是指通过操控这些超微颗粒的材料来进行技术研究。纳米技术广泛应用于纳米加工、纳米测量、纳米应用等方面。在生物医学的领域，纳米技术也发挥了强大的作用，主要应用于药物诊疗和药物传输方面，对生物医学产生了巨大的影响。

2 纳米材料在生物医学中的应用

药物开发。纳米药物是指将原料药物直接加工制成纳米药物晶体或者以纳米材料作为载体利用物理或者化学的方法将药物引入。这种纳米级别的药物，可以使原来只能注射的药物，通过口服进行给药，且不会影响药物的疗效。例如蛋白质、多肽等疫苗，由于容易被胃液破坏且在肠道中容易发生蛋白水解，很难通过肠壁被吸收利用，而注射又容易引起机体的不适反应。因此纳米药物的出现很好的解决这一问题。例如，利用胰岛素纳米脂质体作为载体给药，既促进了胰岛素的小肠吸收，又保护了胰岛素的活性。

药物运输。俗话说“是药三分毒”，事实上很多药物载体确实是具有细胞毒性的，除了对病毒细胞具有杀伤力，同时也会损害正常的细胞。为了解决这一问题，需要提高药物载体的无毒性和靶向性，纳米材料的可操控性为这一难题的解决提供了一个重要方向。举例来说，纳米多孔硅具有较好的生物相容性和可调控纳米粒径，常作为药物运输载体，治疗视网膜的柔红霉素就是利用多孔硅作为载体的，其药物的释放率决定了疾病治疗时间，一般从几天到三个月不等，但是通过调控多孔硅的孔径，使孔径从15nm增大到95nm，柔红霉素的释放率就增大了63倍，从而控制药物的释放量。介孔二氧化硅同样可以作为药物载体，在运载化疗药物、靶向给药、基因转染、蛋白质固定与分离等方面应用广泛。碳纳米管及衍生材料除了可以作为药物载体之外，也可以应用于电敏感透皮药物释放中。超支化聚合物碳纳米管既是抗癌药物载体也是药物缓释的载体。聚乙烯亚胺修饰多壁纳米管由于分散性好，可以降低对正常细胞的毒性；如果将其应用在壳聚糖/甘油磷酸盐上，可以增强凝胶的机械强度；通过改变溶液的温度和PH值，则可以构建双缓释功能的温敏性凝胶，还能降低凝胶突释的可能性。

纳米生物医用材料。纳米生物医用材料主要应用于伤口敷料、人造皮肤和血管、组织工程支架等方面。以开发人工骨头的技术为例，临床上多用自体骨来进行移植手术，但是人体的骨头是有限的，且可自体骨移植的手术时间长、并发症发生几率偏大。而异骨体移植手术容易免疫受到排斥反应且感染风险大。人工骨主要由钛、生物陶瓷、纳米骨、3D模拟人工骨髓等纳米材料制作而成。临床表明，纳米钛合金制作的人工骨相比普通钛合金，不但几乎没有排斥反应，还能够更早的促进骨细胞伪足伸展，实现人工植入材料与肌肉组织的融合。纳米骨材料也可以用于填充人体骨缺损部位，当骨缺部位被新生骨取代之后，纳米骨材料会降解消失，目前已经有一部分纳米材料人工骨投入市场，取得了良好的反响。

基因载体。细胞基因治疗多应用于遗传性疾病的临床治疗，主要依靠发展多样性的载体发挥治疗作用。纳米材料作为基因载体，具有安全性、基因保护、靶向性的优势。例如，介孔二氧化硅在基因治疗方面主要作为基因载体，应用于肿瘤治疗，促进体外小干扰RNA的递送，目前，基因治疗纳米材料研究主要集中在智能通用载体以及靶向药物的开发。

纳米生物探针。纳米探针能够探测出单个细胞活性，能够探测出早期DNA损伤，一些高灵敏度、高选择性纳米传感器，还能够探测其他细胞化学物质的变化。部分高灵敏度、高选择性的纳米传感器，还可以应用在细胞化学物质的探测中，监测生物活性，还可以应用在靶细胞蛋白生成中，筛选微量药物。在纳米技术的发展下，半导体量子点技术诞生，可以改善由于传统有机荧光物质激发光谱范围窄、发射峰宽而且容易脱尾等现象。使用纳米生物荧光探针可以快速准确的选择性标记目标生物分子，灵敏测试细胞内的失踪剂，标记细胞，也可以用于细胞表面的标记研究。

3 结语

虽然纳米技术在生物医学上的发展还不全面、研究技术也参差不齐，但是纳米材料与生物医学的合作依然是一场伟大的变革，纳米生物技术有着一些无可替代的优点，但是其安全问题也是不容忽视的。一些纳米材料的排放不合规，容易在饮用水中发生聚集，对人类水源产生污染，从而损害人类健康。随着纳米技术的发展，纳米技术的安全应用也必然成为纳米材料的重点研究方向。

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