生物医学纳米技术篇1

【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2

【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

[1]刘合，金旭，丁彬.纳米技术在石油勘探开发领域的应用[J].石油勘探与开发，2016（06）：1014-1021.

[2]王丽江，陈松月，刘清君，王平.纳米技术在生物传感器及检测中的应用[J].传感技术学报，2006（03）：581-587.

[3]张文林，席万鹏，赵希娟，于杰，焦必宁，周志钦.纳米技术在果蔬产品中的应用及其安全风险[J].园艺学报，2013（10）：2067-2078.

[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3

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。

生物医学纳米技术篇4

【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5

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。

参考文献：

[1]阵垮泉.纳米科技探索[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]孙超.纳米技术带来的哲学思考[J].安徽农业大学学报（社会科学版）：2002（61）

[3]郝春城等.纳米科技及纳米材料发展的哲学思考[J].青岛化工学院学报（社会科学版）：1999（3）1.

[4]吴文新.科学技术应成为上帝吗？[J].自然辩证法研究：2000（11）.

[5]王秀丽，王德胜.纳米技术的哲学价值[J].自然辩证法研究：2006，22（4）61-64.

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。