作者：管理員**：本站瀏覽數：94 發布時間：2014-9-4 8:29:34
隨著奈米技術的飛速發展，奈米材料已成為一種新型材料。奈米材料具有獨特的物理化學性質，如小尺寸效應、巨大比表面積、極高的反應活性、量子效應等，這些特性使奈米科學成為當今世界三大支柱科學之一。碳奈米材料是奈米材料領域重要的組成部分，主要包括碳奈米管、富勒烯、石墨烯、奈米鑽石及其衍生物等。
由於其獨特的理化特性，它們在生物醫學領域具有廣泛的應用前景。另外，隨著碳奈米材料的產業化，各種形式的碳奈米材料將以不同途徑進入人們的生活，奈米材料的生物安全性問題正受到世界各國科學家的廣泛關注。
組織工程
1.骨組織工程
碳奈米管是lijima於2023年發現的一種新型奈米材料，是一種由碳原子sp2雜化
形成的石墨烯片層捲成的無縫中空的管體，根據管壁層數的差別，一般可以分為單壁碳奈米管、雙壁碳奈米管和多壁碳奈米管。研究表明，碳奈米管不僅具有相當高的強度和韌性，還具有優異的電學、磁學以及吸收等效能，是一種公認的超強一維增強材料，可以很好地解決組織修復領域中存在的一些問題。
眾所周知，羥基磷灰石是骨骼的天然組分之一，在生理環境下效能穩定，奈米級材料為骨細胞的黏附、生長提供了良好的支撐，使骨細胞易於貼附，分泌多種成骨分化因子，並且在骨細胞鈣化過程中，奈米羥基磷灰石還為骨細胞鈣化成骨提供晶核，發揮骨傳導作用。因此，奈米羥基磷灰石是骨修復領域中研究最為廣泛的材料。但是，現有的研究結果表明，純的羥基磷灰石的力學效能較差，不能用作承重植入材料。
研究證實，將碳奈米管和羥基磷灰石製成複合材料，有望在保持其生物相容性的同時大大提高其力學效能。研究表明，多壁碳奈米管負載骨水泥之後，能夠顯著提高骨水泥的力學效能。
2.神經組織工程
碳奈米管獨特的性質也引起了人們對其在神經組織學領域的研究興趣，碳奈米管增強型複合材料能夠有效地重建神經缺損的大鼠斜方肌的運動機能，術後再生神經電生理與組織學指標檢測結果與自體神經移植材料相當，部分指標結果甚至超過自體神經移植。這些研究表明，碳奈米管增強型複合材料是橋接修復周圍神經的理想材料。據報道，富勒烯具有良好的清除自由基的能力，許多神經退行性病變，如阿爾茲海默症
帕金森症，都是由於谷氨酸受體過度啟用，產生過量的活性氧自由基和no自由
基造成的，實驗證明富勒烯可以有效減少神經元的死亡。
藥物/基因載體
1.藥物載體
碳奈米管獨特的中空結構和奈米管徑，為容納藥物或生物特異性分子提供了有利的空間，但它不溶於任何溶劑的特性限制了它在生物醫學領域的應用。因此，對其表面進行修飾，以提高它的水溶性、生物相容性及靶向性成為乙個非常熱的研究領域。據報道，通過對單壁碳奈米管進行修飾，在其表面連線葉酸就可以靶向葉酸受體陽性的腫瘤細胞，在紅外線的照射下特異地殺傷腫瘤細胞，但對正常細胞不會造成不良影響。
2.基因載體
基因**是目前一種新興的研究領域，是通過將目的基因送到靶細胞中，使之進行複製和表達，從而特異性的**疾病的一種方法。基因**的實施，首先
需要合適的基因載體，以保護dna不被核酸酶降解。因此，尋找合適的基因載體是目前基因**研究的主要方向。
生物成像
1.生物成像劑
生物體在近紅外區基本不產生螢光，由於swnts獨特的結構，不需要通過螢光基團對其修飾就能產生較強烈的螢光，且具有較高的抗猝滅和抗光漂白等效能。因此，科研人員研究了碳奈米管在成像方面的應用。據報道，sw**ts
進入細胞後，其本身帶有的拉曼光譜訊號及螢光訊號能在細胞正常**增殖及
分化過程中保留達3個月，利用這一特性可以使其作為生物標記物長期跟蹤觀察。除了細胞成像，碳奈米管的近紅外螢光在活體成像上也得到應用。
2.mri成像劑
臨床用的mri 對比劑主要是一些由高順磁性金屬與配體形成的螯合物，主要以含la系金屬配合物為主，其中以gd-
dtpa應用最為廣泛。目前mri成像劑的研究主要以基於gd的化合物為主。
腫瘤**
1.腫瘤熱療
碳奈米管本身不具有任何抗腫瘤的特性，但由於它暴露在雷射或近紅外輻射時，會通過震動產生熱能，使腫瘤區域性產生大量熱能，由於腫瘤組織血液供給不足，熱量散發較慢，區域性溫度公升高，導致腫瘤細胞死亡，故碳奈米管可以用於深組織熱療。結果表明，單壁碳奈米管處理組能夠有效抑制腫瘤生長，明顯提高**率。
2.光動力**
光動力**是在20世紀70年代末問世，而在近幾年迅速發展的一種新技術，是
通過光照射活化聚集在病灶組織中的光敏劑，產生活性氧和自由基來達到使細胞損傷和壞死的目的。藥物和光敏劑的雙向選擇作用賦予了其抗腫瘤靶向性高
的特點，成為腫瘤**研究最活躍的領域之一。研究顯示，c60羧酸衍生物在
可見光照射下能夠使dna斷裂，抑制毒性細胞的生長，使其有希望用於光動力**。由於富勒烯分子中的-
共軛體系可以有效的吸收可見光，產生活性氧，使得其作為光敏劑在光動力**領域有極高的應用前景。
據報道，富勒烯在避光條件下，能夠作為自由基清除劑，而在光照條件下，則成為優良的光敏劑。然而由於富勒烯的高度疏水性，其作為光敏劑的生物利用率差，腫瘤親合性低，所以需要對其進行表面修飾。
3.抗腫瘤藥物
奈米顆粒抗腫瘤作用具有下面5個方面的特點：(1)能夠抑制腫瘤生長但不殺死
細胞；( 2)同時抑制多種腫瘤血管生長因子的表達；(3) 能夠逆轉抗癌藥物的抗藥性；(4)不同於傳統的抗腫瘤藥物導致的免疫系統被破壞，反而能夠啟用機體的免疫功能；(5)不損傷細胞，卻能夠清除自由基，增強細胞抗氧化的能力。
生物感測器
目前，生物感測器主要有酶生物感測器、免疫感測器和dna生物感測器。碳納
公尺管用來修飾電極，可以降低化學物質的氧化還原電位，碳奈米管大的比表面積有利於生物分子的固定化，促進生物活性中心與電極表面的電子傳遞，因此，碳奈米管在生物感測器方面具有潛在的應用。
膠原在生物醫學中的作用
1膠原作為生物材料的優勢 低免疫原性 膠原作為醫用移植材料最重要的特點在於其免疫惰性,與其它具有免疫性 immunogenicity 的蛋白質相比,膠原的免疫原性非常低。特別是在膠原以膠原組織 tissue based 和純化膠原形式使用時,這一優勢更為明顯。80年代對各種膠原產品的免疫原性進行測定...
生物醫學訊號處理總結
一 生物醫學訊號處理緒論 生物醫學訊號處理的物件 由生理過程自發產生的 把人體作為通道，外界施加於人體產生的電生理訊號和非電生理訊號。生物訊號的主要特點 複雜性，隨機性強，雜訊干擾強，非平穩性等 二 數字訊號處理基礎 傅利葉變換的意義 把乙個無論多複雜的輸入訊號分解成復指數訊號的線性組合，那麼系統的...
文字挖掘技術在生物醫學文獻管理中的應用
摘要 生物醫學文獻以非結構化的文字形式存在，文字挖掘能夠從海量的生物醫學文獻中發現有趣的知識和模式，可以提高對生物醫學文獻的管理和建設效率。本文針對生物醫學領域，闡述了文字挖掘的具體過程，論述了生物醫學文字挖掘現有的研究方法，詳細討論了生物醫學文獻的分類和關係抽取，最後對文字挖掘在生物醫學領域的應用...