納米技術在生物醫學工程領域的應用

楊藝璠

摘 ?要：納米技術是八十年代興起的一個全新技術，后在九十年代實現了飛躍性發展，其對生物醫學工程領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，能夠將藥物靶向性和基因治療等相結合，且獲得了不錯的科研成果。在新世紀發展中，納米技術是生物醫學工程領域中的廣泛應用，也是必然的發展態勢。

關鍵詞：納米技術;生物醫學工程;研究現狀;發展方向

引言：

納米技術的概念是指：在<100nm的量度范圍下，對物質或結構進行研制的一項技術。1960年，相關科學家認為，在限定的范圍內人們能夠借助于特殊技術利用原子原理來制造物質。上世紀80年代科學家逐漸認識到納米技術的價值，到了90年代開始在化學合成領域得到廣泛應用。隨后納米技術在半導體、生物醫學工程等領域也相繼應用。比如：納米技術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結構，為生物醫學認識研究細胞或分子水平的生命現象提供了便捷的條件。

一、納米技術在生物醫學工程領域的研究現狀

納米技術在生物醫學工程領域中的應用價值是巨大的，從醫學的角度來看，納米機器人能夠滲透到機體細胞中，對蛋白質、核酸等實施細胞或分子水平的治療，由此達到治療疾病或延長壽命的目的。對于現階段的研究現狀來看，這只是很多科學家的理想，還未實現，不過，納米技術的現實應用還是讓人非常驚訝的。

（一）生物兼容物質的開發

在器官或組織移植方面，困擾醫學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，但是應用納米物質則能夠更好地解決這一問題。通過納米技術研制的納米物質，其和自然界中的常規狀態有著本質的差異性，例如，較高的生物兼容性、過低的細胞粘附性等，都能夠真正地為器官移植提供更多條件。例如，在正畸領域中，由納米技術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，由此發揮顯著的正畸應用價值。

（二）利用生物大分子實施物質組裝

通過DNA納米技術進行分子層面的物質組裝，由此能夠體現出較強的互補性與轉移性。納米大小的膠體粒子在物理、化學、生物等方面具備特殊的性能，一般能夠在化學傳感器、色譜激發器等方面得到廣泛應用。例如，英國生物學家在徑長是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。

（三）分析及檢測技術的升級

當前，在生物醫學工程領域中，用于觀察納米技術的大型顯微鏡有了全面的優化。比如：光子色譜顯微鏡、激光多普勒風速表、引物顯微鏡等。借助于納米技術能夠對生物體進行研究、分析及檢測，現今有很多光學技術在骨強度測量、眼球徑長測量等方面得到廣泛應用。另外，也有與光介導法相似的測量血壓的技術。通過對單一細胞電流學的研究，能夠把各個類型的細胞分離開，促使活細胞和死細胞完全分離，這對于臨床上腫瘤細胞的診治發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，由此達到強化藥效、減少不良反應的目的。目前，三級靶向治療方法一般是利用納米技術來實現的。①納米粒子與藥物分布。這一類粒子一般是指脂質、乳膠等，它們能夠和藥物結合轉變成復合物，通過不同的途徑滲透到體內，然后作用于特定的組織或器官，由此發揮藥物治療作用。當前，一般重點研究的方向是肝臟、血液、肺、胃等。②納米技術與基因治療。當質粒DNA與目的細胞相結合之后，能夠修復錯誤基因（例如多肽、抗原等），站在基因層面達到治療疾病的目的。當前，這一技術存在一個很大的挑戰，即：需要將質粒DNA轉移到特定細胞或組織內，然后使其與特定細胞器相結合，并插入特定的位點。借助于納米技術，能夠讓DNA利用主動靶向效應完成定位，促使其對目標DNA位點進行精準入侵。不過，現階段，針對納米粒子的物理化學特性等方面的研究并不深入，還存在技術方面的障礙。

二、納米技術在生物醫學工程領域的發展方向

隨著科學技術的不斷發展，納米技術的應用范圍會不斷地擴大，其與生物醫學工程領域的結合愈加密切，其未來的發展方向主要包括：①生物兼容性物質的廣泛研發。關于納米技術在生物兼容性物質方面的設計與開發，已經逐漸應用到臨床實驗階段。②納米技術和分子生物學技術的相融合，能夠促使生物大分子不同等級結構及功能的有效破譯，為下一步工作做鋪墊。③納米技術與分子復合物、分子組裝等方面的研究相結合，對大病毒結構、細胞器結構等測定、研究、分析等獲得全面的進展。④納米技術逐漸運用到基因診斷、微創治療等方面，并體現出快速、動態、高效、實時等特點。⑤納米技術逐漸使藥物的生產成本控制到最低范圍內，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胞、生物分子等特點，并對它們之間的相互作用進行深入分析。由此能夠最大化地朝著自動化、智能化、大規模的方向轉變。并且，藥物治療能夠體現出靶向性的特征，這也是納米技術今后一個非常重要的研究課題。由此來看，納米技術在生物醫學領域中已經得到廣泛應用，例如，藥物研發、腫瘤治療、基因治療、抗菌方案、醫學診斷等，這對于人類社會的發展發揮著積極作用。不過，與納米技術相關的毒理學等方面的研究也比較多，由于納米技術具有一定的納米特性，例如：小尺寸效應、界面效應、量子尺寸效應等，由此能夠引發相對特殊的生物學效應，這值得廣大生物醫學專家的重視與警惕。

三、結束語

總而言之，隨著納米技術、納米材料的廣泛應用，其對人類生命系統的影響愈加深入。并且，隨著納米技術和生物醫藥領域的不斷融合與深入交叉，已經逐漸受到更多研究學者的重視。其在疾病預防、診斷、治療等方面逐漸呈現出重大的推動作用，對傳統生物醫學的發展帶來很大的變革與推動。由此來看，在今后的發展過程中，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;在臨床診斷學上能夠設計出更靈敏、響應性更強的臨床診斷試劑;并且在針對不同患者方面，能夠結合他們所具有的異質性等，能夠借助于分子生物標記物等技術，實現個性化醫療，必然能夠發揮更強的療效，彰顯出更強的安全性。

參考文獻

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