纳米是怎样治病的?
“纳米”和人的生老病死到底有没有关系,“纳米”怎样诊治疾病的? 让我们顺着医学发展的脉络,层层攀上医学发展的阶梯,来看一看“纳米”的精彩世界。
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。
, http://www.100md.com
疾病诊断上的初试
1.影像学诊断
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。
, 百拇医药
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。
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。
, 百拇医药
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。
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
, 百拇医药
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
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。
, 百拇医药
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。
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。
, 百拇医药
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。
, 百拇医药
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。
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(千龙网)
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。
, http://www.100md.com
疾病诊断上的初试
1.影像学诊断
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。
, 百拇医药
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。
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。
, 百拇医药
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。
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
, 百拇医药
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
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。
, 百拇医药
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。
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。
, 百拇医药
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。
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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。
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(千龙网)