【文章內(nèi)容簡介】 ufacture an object that maneuvers at that level! There39。s Plenty of Room at the Bottom By Richard Feynman, American Physical Society meeting at Caltech on December 29, 1959. 納米技術的起源 1959: 如果對物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，物體就能得到 大量的異乎尋常的特性 （費曼） 1974： 東京科學大學教授谷口紀男 (Taniguchi Norio)率先提出 Nanotechnology 這一術語，預測 2022年加工精度可達到 1nm 1982： 掃描隧道顯微鏡被成功發(fā)明 1984: 德國學者格萊特 (Gleiter)把粒徑 6nm的金屬粉末壓成納米塊，并 詳細研究其內(nèi)部結(jié)構，指出其界面奇異結(jié)構和特異功能。 1990： 第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩與第五屆國家掃描 隧道顯微鏡學術會議同時舉行， 正式把納米材料科學作為材料 科學的一個新的分支公布于世，標志著納米科學技術的正式誕生。 1991： 碳納米管被發(fā)現(xiàn)和研制，其質(zhì)量為同體積鋼的 1/6，強度為其 10倍 1999： 納米技術產(chǎn)業(yè)逐步走向全面產(chǎn)業(yè)化， 2022年納米產(chǎn)品的營業(yè)額為 500億美元。 納米技術的起源與發(fā)展 2022年：納米技術的市場潛力為 1萬億歐元 全球的關注和投入 日本： 2022年召開的“推進重點領域戰(zhàn)略國家調(diào)查會”上，進一步確定了 未來納米技術發(fā)展的重要方向。 德國： 從事納米技術研究與開發(fā)的歐洲公司，有近一半落戶于德國，德 國政府為該領域每年提供大約 3億歐元 的支持 美國： 2022年克林頓發(fā)表演指出廣泛開展納米尺度下科學和技術研究的 重要性，國家納米技術計劃 (NNI)的投資： （ 1997） → 億美元（ 2022） 中國： 《 國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要 20222020年 》 中將“納米 材料和納米技術在醫(yī)藥領域的應用”列入重大科學研究計劃 韓國、俄羅斯、新加坡 … 納米技術給人類和社會帶來的影響將遠遠超過計算機革命 納米醫(yī)學 納米醫(yī)學：納米技術在醫(yī)學領域的應用，即用工程化的納米器件或納米結(jié)構從分子水平來監(jiān)控、修復、構建或控制人體生物系統(tǒng)。 特點：突出強調(diào)了從分子水平對人體生物系統(tǒng)進行干預 研究方向： Robert AF將納米醫(yī)學的研究方向歸納為 96個 亞類，每個亞類又可分為幾十種研究方向。 微機電系統(tǒng)： MicroElectroMechanical systems （ MEMS） 納米載藥系統(tǒng)： Drug Delivery System 微機電系統(tǒng) MEMS：隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發(fā)展而發(fā)展起來的，具有體積小、精度高、性能穩(wěn)定、多功能和智能化等特點。 MEMS涉及精密機械、微電子、材料學、微納加工、系統(tǒng)與控制等技術學科和物理、化學、力學、生物學等基礎學科，是一門多學科交叉的邊緣學科。 MEMS及其相關技術和產(chǎn)品已覆蓋從檢測、診斷到治療等生物醫(yī)學領域，在細胞操作、介入治療、生物芯片、基因分析和遺傳診斷等各領域的應用較為廣泛。 無創(chuàng)或微創(chuàng)治療技術是現(xiàn)代醫(yī)療領域的一個重要發(fā)展方向，因其具有微創(chuàng)和無創(chuàng)性，更兼具高精確性、可靠性和安全性、智能型等優(yōu)勢，MEMS的研究成果及其應用將對現(xiàn)代醫(yī)學工程的發(fā)展，對人類生活質(zhì)量的提高和社會福利的改善產(chǎn)生積極影響。 MEMS在疾病診療中的應用 在糖尿病診療中的應用 用于藥物輸送或檢測的微加工針 MEMS在疾病診療中的應用 糖尿病藥物輸送 MEMS系統(tǒng) 在糖尿病診療中的應用 MEMS在疾病診療中的應用 心血管疾病 Restenosis: PTCA術后冠脈血管再狹窄 MEMS在疾病診療中的應用 在心血管疾病中的應用 Dr. Julio Palamz 血管支架發(fā)明人 認為支架材料和表面性能對血管再狹窄至關重要 裸支架（ I代）； 藥物涂層支架（ II代）； 表面微處理支架（ III代？？） MEMS在疾病診療中的應用 消化道疾病 膠囊結(jié)腸鏡 (GivensTM) 膠囊在通過消化道的 7h內(nèi)傳遞 5萬張圖片， 經(jīng)無線電頻率發(fā)報器傳遞給外部接收帶。 MEMS在疾病診療中的應用 癲癇癥、腦積水及神經(jīng)創(chuàng)傷中的應用 神經(jīng)電極 脊髓再生的神經(jīng)假體 納米載藥系統(tǒng) 給藥方式對血藥濃度的影響 納米載藥系統(tǒng) 納米藥物控釋系統(tǒng)：將藥物制備成納米級的膠體載體系統(tǒng)，控制藥物在特定的部位以特定的速率釋放。 納米載藥系統(tǒng) ?可緩釋藥物，從而延長藥物的作用時間； ?可達到靶向輸送的目的； ?可在保證藥物作用的前提下，減少給藥劑 量，從而減輕或避免毒副作用； ?可提高藥物的穩(wěn)定性，有利于儲存； ?可以提高藥物的生物利用度； ?可協(xié)助藥物跨過生物屏障； ?可用以建立一些新的給藥途徑。 納米藥物控釋系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點 納米載藥系統(tǒng) Caelyx174。 楷萊 Doxil174。 納米載藥系統(tǒng) 單個的乳酸分子中有一個羥基和一個羧基 ,多個乳酸分子在一起形成聚合物 ,叫做聚乳酸。 聚乳酸也稱為聚丙交酯，屬于聚酯家族。聚乳酸的生產(chǎn)過程無污染，而且產(chǎn)品可以生物降解，實現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，因此是理想的綠色高分子材料。 常用醫(yī)用生物降解聚合物 ● 聚乳酸（ PLA） ● 聚乳酸 /乙醇酸共聚物（ PLGA） ● 溫敏聚乳酸水凝膠（ MPEGPLA、 MPEGPLGA） ● 聚乙二醇 /聚乳酸共聚物 (PLAPEGPLA、 PLGAPEGPLGA) ● 聚己內(nèi)酯及共聚物（ PCL， P(LACL) ● 聚三亞甲基碳酸酯及其共聚物（ TMC、 P(LATMC)） ● 聚對二氧環(huán)已酮及其共聚物（ PPDO、 P(LAPDO)） 納米載藥系統(tǒng) 高分子納米載藥微球的制備、表征及應用：以紫杉醇作為模型藥物 ? 以 2022年最獲商業(yè)化成功的抗癌制劑之一 ? 2022年 2億美元 ? 2022年 (紫杉醇 + 多烯紫杉醇 ) 納米載藥系統(tǒng) ? 乳化法（單乳化 /復乳化） ? 單體聚合法 , ? 噴霧干燥 ? 超臨界流體技術 , 等 ?理化性質(zhì) ?表面形貌學 (掃描電鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡） ?粒徑分布 (激光散射） ?表面電荷分析 (ζ電勢） ?表面元素分析（ XPS) ?藥物包封率 (高效液相色譜） ?細胞實驗 ?細胞攝取 ?細胞存活率 (MTT法） ?體內(nèi)實驗 ?藥物動力學 ?荷瘤動物 納米載藥系統(tǒng) 納米載藥系統(tǒng) 聚乙烯醇 PVA 乳化 TPGS 乳化 乳腺癌細胞對納米紫杉醇的攝取 納米載藥系統(tǒng) 0 20 40 60 80 100 120 24 48 72 96 Treatment time (hr) HT29 cell viability (%) Blank Taxol174。 TPGS (Measured) TPGS (Corrected) 不同劑型的藥物對細胞存活率的影響 納米載藥系統(tǒng) 體內(nèi)藥物動力學 納米載藥系統(tǒng) 0500100015002022250030003500400011 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31D a y s A f t e r T u m o r I m p l a n t a t i o nTumor Size (mm3)C o n t r o lT a x o lN P s* 體內(nèi)抗腫瘤能力 納米載藥系統(tǒng) 納米介質(zhì)的優(yōu)勢 納米材料表面可設計、修飾； 診斷、治療同步化； 多種治療模式的協(xié)同性 腫瘤靶向治療 利用 功能型載體 ，將能殺傷腫瘤細胞的介質(zhì) 選擇性 地運送到腫瘤部位，把治療作用或藥物效應盡量 限定在特定的治療區(qū)域 內(nèi)，而對正常細胞、組織或器官的功能 不產(chǎn)生或產(chǎn)生可忽略 的影響，在保證 腫瘤治療 效果的同時 減少毒副作用 。 腫瘤納米技術 對惡性腫瘤的預測 (WHO) 世界癌癥死亡率到 2020年將增加 50% 達到 1千 5百萬例 亞洲癌癥死亡率到 2020年將增加 60% 達到 7百 1十萬例 中國也將有 550萬新發(fā)癌癥病例，其中死亡人數(shù)將達 400萬。 心血管疾病死亡率的啟示 % 心臟病 癌癥 美國近 50年心臟病和癌癥死亡率的變化： 1950 vs 2022 腫瘤納米技術 美國衛(wèi)生及人類服務部 (HHS) 國立衛(wèi)生研究院 (NIH) 國家癌癥中心 (NCI ) 腫瘤納米技術 “ Cancer nanotechnology will radically change the way we diagnose, treat and prevent cancer……” “腫瘤納米技術將從 根本上 改變?nèi)祟愒\斷、治療和預防癌癥的策略 ……” 人類基因組計劃 人類基因組計劃 (human genome project, HGP)是由美國科學家于 1985年率先提出，于 1990年正式啟動的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本和我國科學家共同參與了這一預算達 30億美元的人類基因組計劃。按照這個計劃的設想，在 2022年，要把人體內(nèi)約 10萬個基因的密碼全部解開，同時繪制出人類基因的譜圖。換句話說，就是要 揭開組成人體 4萬個基因的 30億個堿基對的秘密。人類基因組計劃與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學計劃。 1986年 ,諾貝爾獎 獲得者 Renato Dulbecco發(fā)表短文 《 腫瘤 研究的轉(zhuǎn)折點：人類基因組測序 》（ Science, 231: 1055－ 1056）。文中指出：如果我們想更多地了解腫瘤，我們從現(xiàn)在