纳米医学怎样诊治疾病
人类对客观世界的认识一直没有止境,一是向无限大的空间去探索,一是向无限小的微观世界去开拓。医学的每一步前进必然建立在科技发展的基础上,在这种巨大驱动力的背景下,一种新的认识微观世界的工具——纳米技术(Nanotechnology)诞生了。
纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在0.10至100纳米(即十亿分之一米)尺度的空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。纳米技术被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展有极为重要影响的一门热点学科,被世界各国列为21世纪的关键技术之一。目前,纳米科技主要包括纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学以及原子、分子操纵和纳米制造等很多领域。专家预测,到2020年将出现一个全新的领域——纳米医学。纳米医学对于医学的发展具有深刻的含义,对于研究疾病的诊断和治疗具有重大的意义。
疾病诊断上的初试
1.影像学诊断
, http://www.100md.com
一种新型的纳米影像学诊断工具"光学相干层析术(OCT)"于1997年12月由清华大学研制成功,OCT的分辨率可达1个微米级,较CT和核磁共振的精密度高出上千倍。它不会像X线、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",而不必等到生命的尾声才被CT或磁共振检查出癌组织病变。
2.实验室诊断
一种具有超高灵敏性激光单原子分子探测术问世了,它可通过人的唾液、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。
3.植入传感器诊断
利用纳米级微小探针技术,可向人体内植入传感器,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。
, 百拇医药
4.病理诊断方面
目前肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法,但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米结构改变,以解决肿瘤诊断的难题。如:红细胞、巨噬细胞、食管上皮细胞、骨母细胞、精细胞、血管内皮细胞、腹膜巨噬细胞、神经母细胞、纤维母细胞、肝内皮细胞、单核细胞、神经细胞、脊椎细胞、胶质细胞、淋巴母细胞、肾上皮细胞等,以及牙龈组织、骨组织、角膜组织、巩膜组织、胃腺体的表面结构等。
5.遗传病诊断方面
为判断胎儿是否具有遗传缺陷,以往常采用价格昂贵并对人体有损害的羊水诊断技术。如今应用纳米技术,可简便安全地达到目的。妇女怀孕8周左右,在血液中开始出现非常少量的胎儿细胞,用纳米微粒很容易将这些胎儿细胞分离出来进行诊断。
, 百拇医药 6.癌症的早期诊断
中国医科大学第二临床学院把纳米级微粒应用于医学研究,完成了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体的研究。运用这项研究成果,可以发现直径3毫米以下的肝肿瘤。这对肝癌的早期诊断、早期治疗有着十分重要的意义。
治疗疾病显身手
1.在基因治疗方面
基因治疗所面临的最大挑战是,首先要找到病变细胞的DNA链,并进一步明确有病的DNA片段,然后,利用纳米技术,将用于治疗的DNA片段送到病变细胞内,替换有病的DNA片段。这就需要将DNA浓缩至50-200nm大小且带上负电荷,才能进入细胞核内。用于治疗的DNA插入细胞核内有病的DNA的准确位点取决于纳米粒子的大小和结构。
2.在器官移植方面
, 百拇医药 纳米所要做的是寻找生物兼容物质。在器官移植领域,只要在人工器官外面涂上纳米粒子,就可预防人工器官移植的排异反应。生物兼容物质的开发,是纳米材料在医学领域中的一个重要应用。
3.在开发新药方面
纳米级粒子可使药物在人体内的传输更为方便。数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。
美国麻省理工学院的研究人员最近研制出"微型药店":一个微型芯片(可植入或吞服)中包含了多达一千个微型药库——每个如针尖般大小,可容纳25毫微升药物。这种"微型药店"可"出售"止痛药、抗生素等多种药物。
不久前,我国已成功地研制出纳米级的新一代抗菌药物。这种粉末状的纳米颗粒直径只有25纳米,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物有强烈的抑制和杀灭作用,还具有广谱、亲水、环保等多种性能,并因使用天然矿物质而不会产生耐药性。
, 百拇医药
科学家目前正在研制一种糖尿病患者专用的超微型传感器,这种传感器会模拟健康人的葡萄糖检测系统。它可植入患者皮下,监控血糖水平,然后按需要释放胰岛素。
4.在肿瘤治疗方面
研究人员将极其细小的氧化铁纳米颗粒,注入患者的癌瘤里,然后将患者置于可变的磁场中,使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到45～47摄氏度,这温度足以烧毁癌瘤细胞,而周围健康组织不会受到伤害。另外,将磁性纳米颗粒与药物结合,注入到人体内,在外磁场作用下,药物向病变部位集中,从而达到定向治疗的目的,将大大提高肿瘤的药物治疗效果。
有科学家设计了一种"聪明"的炸弹,它通过认读癌细胞的化学"签字",把癌细胞做为靶细胞,该炮弹小到约20纳米,能进入单个细胞并把它炸得片甲不留。
5.纳米机器人的开发与治疗疾病
, 百拇医药
现在,科学家已制造出纳米机器人,这种纳米级机器人可遨游于人体微观世界,随时清除人体中的一切有害物质,激活细胞能量,使人不仅仅保持健康,而且延长寿命。
1)动脉粥样硬化的治疗。机器人能够从动脉壁上清除粥样沉积物。这不仅会提高动脉壁的弹性,还会使通过动脉的血液流动状况得到改善。
2)血栓和栓塞的治疗。血栓会在人体的要害部位阻塞血流,导致重要脏器的损伤。纳米机器人可以在这些血凝块尚处在流动中时,把它们打成小碎片,使对机体的损伤大大降低。
3)肾结石的治疗。将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道内,直接到达肾结石所在的部位,并且直接把结石击碎。这可以通过直接应用超声波的方法来完成,也可以应用激光或者其他高强度的局部加热的方法来击碎结石。
4)肝结石的治疗。上述类型的纳米机器人也可以进入胆管,同样可以用来击碎肝结石。
, 百拇医药
5)痛风的治疗。血液中的纳米机器人可以在血流中把痛风结晶物击碎,再让血流把碎片清除。当然,这并不会阻止疾病的复发,但是它会在一定的时间内减轻症状。
6)烧伤和创伤的清除。纳米机器人还可以用来清除创伤和烧伤。它们的大小使它们在清除切割伤和刺伤的垃圾和异物时变得很有用,在烧伤时也是这样。它们可以从事比常规技术更复杂、损伤更小的工作。
7)清除寄生虫。纳米机器人可以用来清除人体内的其他微生物。它们很适宜清除这样的寄生虫,如:心脏蠕虫(在宠物体内要比人体内多)、肝脏血吸虫(只存在于人体内)等。
8)清除或者摧毁肺脏等处的焦油。纳米机器人对于治疗肮脏的肺脏十分有用。这项工作是从肺泡表面清除焦油颗粒及其他的污染物。这就要求纳米机器人能够在肺脏内、肺泡表面、黏液层上和肺内的纤毛上移动。
9)自身组织的构建和修复。纳米机器人从组织水平的修复进展到细胞内部水平,细胞修复仪比一个细胞小得多,工作起来像"纳米医生",到达细胞,感受到损伤部位,修复它们,关闭细胞。它可以重建和加强血管的结构、修复关节、加强骨组织、去除瘢痕组织、用天然牙本质和牙釉质填充牙齿。
虽然纳米医学刚刚问世,但其发展的巨大潜力已经明示在我们的面前。对人体疾病的探索从肉眼观察的器官水平,到光学显微镜观察的细胞水平,再到电子显微镜观察的超微结构水平的发展过程中,每一步前进虽然都带来过一次飞跃,但疾病对人类的威胁依然存在,我们对疾病的征服还远远未能达到理想的水平。应用"纳米"这把微观世界的钥匙,打开疾病奥秘大门的日子已经离我们不远了。, 百拇医药
纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在0.10至100纳米(即十亿分之一米)尺度的空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。纳米技术被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展有极为重要影响的一门热点学科,被世界各国列为21世纪的关键技术之一。目前,纳米科技主要包括纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学以及原子、分子操纵和纳米制造等很多领域。专家预测,到2020年将出现一个全新的领域——纳米医学。纳米医学对于医学的发展具有深刻的含义,对于研究疾病的诊断和治疗具有重大的意义。
疾病诊断上的初试
1.影像学诊断
, http://www.100md.com
一种新型的纳米影像学诊断工具"光学相干层析术(OCT)"于1997年12月由清华大学研制成功,OCT的分辨率可达1个微米级,较CT和核磁共振的精密度高出上千倍。它不会像X线、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",而不必等到生命的尾声才被CT或磁共振检查出癌组织病变。
2.实验室诊断
一种具有超高灵敏性激光单原子分子探测术问世了,它可通过人的唾液、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。
3.植入传感器诊断
利用纳米级微小探针技术,可向人体内植入传感器,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。
, 百拇医药
4.病理诊断方面
目前肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法,但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米结构改变,以解决肿瘤诊断的难题。如:红细胞、巨噬细胞、食管上皮细胞、骨母细胞、精细胞、血管内皮细胞、腹膜巨噬细胞、神经母细胞、纤维母细胞、肝内皮细胞、单核细胞、神经细胞、脊椎细胞、胶质细胞、淋巴母细胞、肾上皮细胞等,以及牙龈组织、骨组织、角膜组织、巩膜组织、胃腺体的表面结构等。
5.遗传病诊断方面
为判断胎儿是否具有遗传缺陷,以往常采用价格昂贵并对人体有损害的羊水诊断技术。如今应用纳米技术,可简便安全地达到目的。妇女怀孕8周左右,在血液中开始出现非常少量的胎儿细胞,用纳米微粒很容易将这些胎儿细胞分离出来进行诊断。
, 百拇医药 6.癌症的早期诊断
中国医科大学第二临床学院把纳米级微粒应用于医学研究,完成了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体的研究。运用这项研究成果,可以发现直径3毫米以下的肝肿瘤。这对肝癌的早期诊断、早期治疗有着十分重要的意义。
治疗疾病显身手
1.在基因治疗方面
基因治疗所面临的最大挑战是,首先要找到病变细胞的DNA链,并进一步明确有病的DNA片段,然后,利用纳米技术,将用于治疗的DNA片段送到病变细胞内,替换有病的DNA片段。这就需要将DNA浓缩至50-200nm大小且带上负电荷,才能进入细胞核内。用于治疗的DNA插入细胞核内有病的DNA的准确位点取决于纳米粒子的大小和结构。
2.在器官移植方面
, 百拇医药 纳米所要做的是寻找生物兼容物质。在器官移植领域,只要在人工器官外面涂上纳米粒子,就可预防人工器官移植的排异反应。生物兼容物质的开发,是纳米材料在医学领域中的一个重要应用。
3.在开发新药方面
纳米级粒子可使药物在人体内的传输更为方便。数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。
美国麻省理工学院的研究人员最近研制出"微型药店":一个微型芯片(可植入或吞服)中包含了多达一千个微型药库——每个如针尖般大小,可容纳25毫微升药物。这种"微型药店"可"出售"止痛药、抗生素等多种药物。
不久前,我国已成功地研制出纳米级的新一代抗菌药物。这种粉末状的纳米颗粒直径只有25纳米,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物有强烈的抑制和杀灭作用,还具有广谱、亲水、环保等多种性能,并因使用天然矿物质而不会产生耐药性。
, 百拇医药
科学家目前正在研制一种糖尿病患者专用的超微型传感器,这种传感器会模拟健康人的葡萄糖检测系统。它可植入患者皮下,监控血糖水平,然后按需要释放胰岛素。
4.在肿瘤治疗方面
研究人员将极其细小的氧化铁纳米颗粒,注入患者的癌瘤里,然后将患者置于可变的磁场中,使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到45～47摄氏度,这温度足以烧毁癌瘤细胞,而周围健康组织不会受到伤害。另外,将磁性纳米颗粒与药物结合,注入到人体内,在外磁场作用下,药物向病变部位集中,从而达到定向治疗的目的,将大大提高肿瘤的药物治疗效果。
有科学家设计了一种"聪明"的炸弹,它通过认读癌细胞的化学"签字",把癌细胞做为靶细胞,该炮弹小到约20纳米,能进入单个细胞并把它炸得片甲不留。
5.纳米机器人的开发与治疗疾病
, 百拇医药
现在,科学家已制造出纳米机器人,这种纳米级机器人可遨游于人体微观世界,随时清除人体中的一切有害物质,激活细胞能量,使人不仅仅保持健康,而且延长寿命。
1)动脉粥样硬化的治疗。机器人能够从动脉壁上清除粥样沉积物。这不仅会提高动脉壁的弹性,还会使通过动脉的血液流动状况得到改善。
2)血栓和栓塞的治疗。血栓会在人体的要害部位阻塞血流,导致重要脏器的损伤。纳米机器人可以在这些血凝块尚处在流动中时,把它们打成小碎片,使对机体的损伤大大降低。
3)肾结石的治疗。将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道内,直接到达肾结石所在的部位,并且直接把结石击碎。这可以通过直接应用超声波的方法来完成,也可以应用激光或者其他高强度的局部加热的方法来击碎结石。
4)肝结石的治疗。上述类型的纳米机器人也可以进入胆管,同样可以用来击碎肝结石。
, 百拇医药
5)痛风的治疗。血液中的纳米机器人可以在血流中把痛风结晶物击碎,再让血流把碎片清除。当然,这并不会阻止疾病的复发,但是它会在一定的时间内减轻症状。
6)烧伤和创伤的清除。纳米机器人还可以用来清除创伤和烧伤。它们的大小使它们在清除切割伤和刺伤的垃圾和异物时变得很有用,在烧伤时也是这样。它们可以从事比常规技术更复杂、损伤更小的工作。
7)清除寄生虫。纳米机器人可以用来清除人体内的其他微生物。它们很适宜清除这样的寄生虫,如:心脏蠕虫(在宠物体内要比人体内多)、肝脏血吸虫(只存在于人体内)等。
8)清除或者摧毁肺脏等处的焦油。纳米机器人对于治疗肮脏的肺脏十分有用。这项工作是从肺泡表面清除焦油颗粒及其他的污染物。这就要求纳米机器人能够在肺脏内、肺泡表面、黏液层上和肺内的纤毛上移动。
9)自身组织的构建和修复。纳米机器人从组织水平的修复进展到细胞内部水平,细胞修复仪比一个细胞小得多,工作起来像"纳米医生",到达细胞,感受到损伤部位,修复它们,关闭细胞。它可以重建和加强血管的结构、修复关节、加强骨组织、去除瘢痕组织、用天然牙本质和牙釉质填充牙齿。
虽然纳米医学刚刚问世,但其发展的巨大潜力已经明示在我们的面前。对人体疾病的探索从肉眼观察的器官水平,到光学显微镜观察的细胞水平,再到电子显微镜观察的超微结构水平的发展过程中,每一步前进虽然都带来过一次飞跃,但疾病对人类的威胁依然存在,我们对疾病的征服还远远未能达到理想的水平。应用"纳米"这把微观世界的钥匙,打开疾病奥秘大门的日子已经离我们不远了。, 百拇医药