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納米醫學

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創建者：匿名 創建時間：2021-08-11
納米醫學圖1

納米醫學的實例教程

【科研摘要】 基于生物分子的納米結構具有固有的多功能性，并具有多種生物活性，可用于癌癥納米醫學?？梢跃_地編程生物分子的超分子特性，以設計智能藥物傳遞載體，從而在單個設計中實現體內有效傳遞，靶向藥物傳遞和組合療法。最近， 國家納米科學中心 聶廣軍教授 團隊在《 Nature Reviews Materials 》上發表了題為 Multifunctional biomolecule nanostructures for cancer therapy 的綜述。團隊討論了 基于生物分子的納米結構，包括多糖，核酸，肽和蛋白質 ，并著重介紹了其為 多功能納米藥物設計 的巨大空間。確定了可以通過基于 生物分子的納米結構解決的癌癥納米醫學中的關鍵挑戰 ，并調查了基于生物分子的納米結構的 獨特生物活性 ， 可編程性和體內行為 。最后，也討論了基于生物分子的 納米結構的合理設計，表征和制造中的挑戰 ，并確定了需要克服的障礙才能實現臨床翻譯。 【主圖導讀】 圖 1：抗腫瘤多功能納米藥物中的功能元素。 圖 2：用于癌癥治療的基于核酸的納米結構。 圖 3：基于肽的多功能納米結構的發展。 參考文獻 ： http://doi.org/10.1038/s41578-021-00315-x 版權聲明 ：「 高分子材料科學 」公眾號旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。如有侵權或引文不當請聯系作者修正。商業轉載或投稿請后臺聯系編輯。感謝各位關注！ 【往期回顧】 《J. Mater. Chem.
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動物實驗證實，載藥磁性納米顆粒具有高效、低毒、高滯留性的特點。 磁共振成像技術是一項正在被廣泛應用的醫學診斷技術，造影劑可以增強對比信號差異，提高成像對比度和清晰度，從而清楚地顯示體內器官或組織的功能狀態，有效檢測出正常組織與病變組織的成像差異。但目前常用的部分造影劑存在體內分布沒有特異性，在必要的時間不能維持一定的濃度等問題。研究人員開發的一種超順磁性氧化鐵新型造影劑，具有靶向性好，血循環半衰期長，體內組織特異性高等特點。 梁萍表示，磁性納米顆粒在熱療、靶向給藥和磁共振成像等生物醫學領域展現了良好的應用前景，但也面臨諸多挑戰。亟待需要解決的問題包括：如何最優化磁性納米顆粒的制備和性能，使其具有強磁響應性能；如何進一步提高磁性納米顆粒的穩定性和改進其生物相容性，進而能適應更多的生物體等。 與會專家強調，準靜態磁場研究將使人們對周圍變化著的磁場的認識在觀念上產生較大的飛躍，甚至催生新原理和新概念的工業產品系統。隨著準靜態磁體制造技術、準靜態磁場探測傳感器技術、新材料、網絡技術以及其他領域研究的進展，準靜態磁技術應用也面臨著巨大的發展機遇。
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哈爾濱工業大學冷勁松教授團隊就近10年形狀記憶聚合物微納米纖維膜的制備技術、結構形貌、驅動方法及其生物醫學應用進行了系統論述。文章總結了由靜電紡絲技術制備的形狀記憶聚合物微納米纖維膜的多種結構，包括無紡、核殼、中空、取向纖維等結構（Fig3）及其不同的驅動方式，包括熱驅動、磁驅動、水驅動等驅動方法。隨后，文章對形狀記憶聚合物微納米纖維膜在骨組織支架、骨組織修復、神經支架（Fig10）及細胞培養等方面的應用進行了系統總結。最后，該團隊對目前形狀記憶聚合物材料其他結構在血管直接、氣管支架、骨修復藥物及細胞載體、動脈瘤、血栓和心臟貼片等醫學領域中的應用進行了概括，并對形狀記憶聚合物微納米纖維膜未來的發展方向進行了展望。 圖文速遞 圖3 不同結構的纖維無紡結構（a）[30]；核殼結構（b）[33]；中空結構（c）[34]和取向纖維（d）[37] 圖10 在第9天，在（A）P5，（B）P5C0.5，（C）P5C1和（D）P5C2納米纖維上培養PC12細胞表達的NF200[45] 形狀記憶聚合物微納米纖維膜在生物醫學中的應用進展相應文章發表于《中國科學：技術科學》雜志上，相信這篇綜述對相關領域的研究者具有重要的參考價值。 全文連接： https://doi.org/10.1360/N092018-00126 來源：高分子科學前沿
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課題組圍繞三大策略，即跨越鉑類藥物進入細胞的生物屏障、解除細胞對鉑藥的解毒機制、抑制細胞對鉑形成的DNA加合物進行修復，來構建高分子鉑類藥物的納米遞送體系，以期降低鉑類藥物的毒副作用、增加療效、抑制臨床耐藥的發生。新冠疫情發生后，生物安全已經納入到我國國家體系，被提升到國家安全高度，成為了我國國家安全的十六個組成部分之一。肖海華研究員課題組提出了“生物安全材料”的概念，主張開發新材料、產品和相關裝備，來應對來自生物安全各分支領域如人類重大新發突發傳染病、動植物疫情、微生物耐藥、個人防護裝備、生物遺傳資源和人類遺傳資源的保藏、外來生物入侵等方面的生物安全威脅和危險因子。迄今為止，肖海華研究員已共發表>90篇學術論文，以第一/通訊作者在Nat. Biomed. Eng.、Prog. Polym. Sci.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.、ACS Nano、Mater. Today、 Coordin. Chem. Rev.、Biomaterials、Nano Today等期刊上發表>40篇論文；申請中國專利12項，獲授權中國專利7項，美國專利2項；已榮獲湖北省科技進步一等獎（2019年，排名：3/14）、吉林省自然科學二等獎（2015年，排名：3/5）、中美納米醫學與納米生物技術學會未來科學家獎（2017年）；應邀擔任中華預防醫學會生物資源管理與利用分會青年委員會副主任委員，中國生物醫學工程協會納米醫學與工程協會青年委員，中國醫藥生物技術協會造影技術分會青年委員。
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由于實體瘤組織的高滲透長滯留（Enhanced permeability and retention effect，EPR）效應，納米顆粒/藥物常具有明顯的腫瘤蓄積能力，因此納米顆粒/藥物成為了診斷、治療甚至根除腫瘤的常用手段。開發具有增強的被動腫瘤靶向作用的納米平臺對癌癥納米醫學應用至關重要。各種納米平臺如脂質體、樹狀大分子、納米凝膠、膠束等已廣泛應用于基于EPR效應的癌癥成像和治療。 在眾多納米平臺體系中，樹狀大分子是一類高度支化的、三維立體結構的單分散大分子，具有從核心以迭代方式向外延伸的樹枝狀楔形物。樹狀大分子獨特的物理、化學和生物學特性為人類健康納米醫學的發展提供了重要手段。其中，聚酰胺-胺（Poly(amidoamine), PAMAM）樹狀大分子具有與蛋白質相似的結構，并且由于其具有良好水溶性、非免疫原性和易官能化等特點，已被廣泛應用于生物醫學研究領域。 一般而言，低代樹狀大分子更容易合成，但具有相對更高分子量和納米尺寸的高代樹狀大分子（G4或更高）卻顯示出更好的基因轉染效率、載藥量以及滲透能力。然而，樹狀大分子代數越高，合成步驟就越繁瑣，純化也相對困難，其價格也相對比較昂貴，從而限制了其有效的腫瘤治療和成像應用。為了克服單代樹狀大分子的局限性，研究者開發了以高代樹狀大分子為核、低代樹狀大分子為殼的核殼結構樹狀大分子（core-shell tecto dendrimers, CSTDs），不僅保持了與高代樹狀大分子相似的特性，而且合成簡單，操作方便。
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光鑷是一種科學儀器，它利用高度聚焦的光束在亞微觀水平上操縱物體，可以用來抓取單個細胞或分子，因此在生物學、醫學和納米化學中有許多應用。 為了確保這些設置的正常功能，所用光束在整個聚焦過程中需要具有穩定的結構。雖然多種不同的基本高斯模式，Hermite或Laguerre高斯模式是該任務的良好選擇，但Chu等人首先提出的設置[Opt.
蛋白質組學 DNA序列分析 蛋白質編碼 蛋白質空間結構模擬 分子生物學 遺傳信息 基因工程 基因表達 蛋白質比對 基因識別分析 分子進化 序列重疊群裝配 基因藥物 生物醫學工程 醫用傳感器 數字信號處理 醫學圖像處理 醫用儀器原理 醫學影像儀器 診斷學 內科學 外科學 生理學 醫學電子學 醫學納米技術
如，在半導體制造、納米技術、生物醫學等領域，精確測量材料表面的微觀臺階高度對于產品質量控制和生產效率至關重要。通過使用高分辨率的臺階儀，制造商可以確保產品的質量和性能，同時提高生產效率。 臺階儀分辨率是衡量儀器精度和準確性的關鍵指標。通過選擇合適的探測器和精細的儀器調整，我們可以提高橫向分辨率，獲得更高的精度和準確性。
流體動力潤滑廣泛應用于噴氣發動機渦輪葉片、機械密封、軸承、齒輪、內燃機、生物醫學和納米技術。 根據屈服剪切應力，潤滑劑可分為剛性潤滑劑或準牛頓潤滑劑。 在流體動力潤滑中，流體動力剪切應力特性非常重要，因為它們影響潤滑劑的變形。 每當兩個表面（例如工具和工件）之間存在摩擦時，就會導致生產力問題。流體動力潤滑是一種公認的潤滑方式，有助于減少表面之間的摩擦。
這使得mRNA納米醫學成為治療各種疾病的一種有前途的多功能工具。 目前，一系列的mRNA納米藥物，包括疫苗和蛋白質療法或基因編輯療法，正在密集進行臨床試驗。
諸多現代科技應用，包括納米力學、磁性、電子、光學、催化、納米生物醫學都與尺寸效應密切相關，因此尺寸效應在現代納米材料及器件中非常重要，上述研究除了展示納米非晶金屬顆粒的類液行為和快動力學，指明低維玻璃的內稟流動特性外，還對尺寸控制的納米器件的設計開發提供了科學依據。 　　
各類不同拓撲構造的蜂窩結構層出不窮，包括三角形、方形、六邊形和圓形單胞等，基體材料涉及紙、金屬、聚合物、陶瓷和復合材料等，年來，隨著電子顯微鏡技術的發展，微納米級蜂窩同樣得到了廣泛的研究，為蜂窩結構從傳統工程應用向納米和生物醫學領域應用打開了大門。
圖9 形狀記憶微/納米圖案超浸潤表面的潛在應用：A-E智能防冰表面；F-H液滴存儲 圖10 形狀記憶微/納米圖案微光學器件的潛在應用：A-C可切換透明度表面；D-F動態光柵、智能窗戶和光控電子設備 圖11 形狀記憶微/納米圖案生物醫學的潛在應用
、Biomaterials、Nano Today等期刊上發表>40篇論文；申請中國專利12項，獲授權中國專利7項，美國專利2項；已榮獲湖北省科技進步一等獎（2019年，排名：3/14）、吉林省自然科學二等獎（2015年，排名：3/5）、中美納米醫學與納米生物技術學會未來科學家獎（2017年）；應邀擔任中華預防醫學會生物資源管理與利用分會青年委員會副主任委員，中國生物醫學工程協會納米醫學與工程協會青年委員
近年來，納米醫學在被廣泛應用于改變腫瘤細胞生存特性，從而提高腫瘤細胞對治療的敏感性。研究表明，細胞的生命活動離不開能量的供給。相較于普通細胞，腫瘤細胞生長迅速、增殖極快、內部的各項生命活動都需要大量的能量來維持。充足的能量供給不僅能增加腫瘤細胞的遷移和侵蝕能力，還能有效地提高腫瘤細胞的生存能力和自我修復能力。