纳米技术在生物医学工程领域中的作用.pdf

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1、纳米技术在生物医学工程领域中的作用 摘要：纳米技术(nanotechnology)是一种具有特定功能产品，一门充分掌握原子和分子运动规律的崭新高技术学科。纳米技术的领域包括纳米材料、纳米电子、纳米生物以及纳米显微等多项技术。其作为近年来一门新兴的学科，与多项高技术紧密结合，已引起世界各国科研人员的极大关注。生物医学工程是将现代生命科学、医学和工程学相结合的综合性学科，涵盖了多个领域，近年来纳米技术在生物医学工程中的应用被越来越多的学者参与研究，为进一步探讨纳米技术在生物工程中的应用价值，本文对纳米技术在生物医学工程领域中的作用进行了相关探讨，以供参阅。关键词：纳米技术；生物医学工程领域；作用

2、1 纳米技术 纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在 1 至 100 纳米范围内材料的性质和应用。早在一九八六年，美国科学家就在创造的机器中提出了纳米技术，但是由于当时的科学技术水平不高，该项技术并没有取得明显的成果，研究学者认为纳米技术就是能够使组合分子的机器实用化，从而任意组合所有种类的分子，制造不同的分子结构。随着科学技术的不断发展，人们对纳米技术的研究也不断深入，与之相应的分支学科也随之发展起来。纳米技术融合了量子力学、分子生物学、纳米生物学、纳米化学等学科，其最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。在现代社会里，纳米技

3、术的应用范围也越来越广，在我国现代社会发展过程中有着举足轻重的作用，以纳米技术取代传统的生产方式，可以提高生产效率，节约资源成本，进而促进行业的更好发展。2 纳米技术在生物医学工程领域中的作用 在经济与科技飞速发展的时期，纳米技术也受到了高度关注，其应用也逐渐广泛。纳米技术不仅在医学领域中有着广泛的应用，同时在测量、加工、粒子制备、材料合成等领域也有着一定的应用价值。生物医学工程在我国现代社会发展中的作用是巨大的，而要想推动我国生物医学工程的发展，我们应当认识到纳米技术的优越性，善于利用纳米技术来推进生物医学工程相关研究的开展，下面将对纳米技术在生物医学工程领域中的作用展开具体的阐述。2.1

4、纳米药物 药剂学中的纳米粒或纳米载体与纳米药物，其尺寸界定于 1-1000nm 之间，而要想生产纳米药物，就必然会用到纳米技术。应用纳米技术，可以直接将原料药加工成纳米粒。纳米级药物载体不仅可以进入毛细血管，在血液循环系统中自由流动，同时还可以穿过细胞，被组织与细胞以胞饮的方式吸收。另外，纳米载体经过特殊加工后，可制成靶向行为系统，进而降低药物剂量，减轻药物的副作用。2.2 纳米泵人造红细胞 脑细胞缺氧 6-10rain 即可出现坏死的情况，随之而来，各种内脏器官缺氧后也会呈现衰竭，而人造红血球比体内血液中的红细胞要多携带 200 多倍的氧气，当心脏发生意外情况突然停止跳动时，可立即注入大量人

5、造红血球，消除体内坏因素，并提供生命赖以生存的氧气，维持人体的生理功。目前纳米人造红血球已被美国纳米技术专家提出设计且成为纳米技术的标志性结果，该项技术在贫血症的局部治疗、呼吸功能受损和其他额外耗氧当中具有良好的应用。2.3 纳米生物传感器 生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，这种仪器在生物工程中发挥着重要的作用。随着纳米技术的发展，纳米生物传感器也随之诞生。应用纳米技术，可以对生物传感器相关物质分子和原子进行细分，不仅可以降低光线传感器的损耗，减少电磁辐射的影响，同时还能增强传感器的抗腐性能。纳米生物传感器具有直观、高效率、响应时间段、分辨率高等特点，在纳米生

6、物传感器的支持下，可以探测正常生理条件下神经递质的传递过程以及细胞内物质交换过程。2.4 纳米生物活性材料 随着纳米技术的发展，纳米生物活性材料也开始出现在人们的视野中，如纳米陶瓷材料、纳米碳材料等，在纳米技术的支持下，这些材料的性能得到了大大的提升。以纳米陶瓷材料为例，这类材料具有很高的生物相容性和底细胞粘附性，这类材料可用于镶牙、补牙。另外，在纳米技术的支持下，纳米复合材料也随之诞生。如，纳米羥基磷灰石晶体，这类材料是采用水热合成工艺在140，0.3MPa 环境下人工合成的，其形态、尺寸和结构与人骨中的 HAP 晶体相似，可经过特殊加工成纳米针状 HAP 晶体，作为骨修复材料。2.5 纳米

7、技术与基因疗法的结合 瑞典科学家制作的纳米微型医用机器人，可移动并捡起肉眼看不见的玻璃珠，并利用微型机器手将果蝇的染色体基因进行信号转移，培育出的果蝇多长一个胸脯和翅膀，甚至把果蝇的眼睛和翅膀也挪位；纳米机器人可注入人体管内，在血管中允当运作分子，并从血液中葡萄糖和氧气中获得能量，在外界医生的信号指令下进行工作；分子机器人能够进行全身健康检查，包括现代医学技术中必要的CT、血管造影、MRI 等检查方式，在纳米机器人的帮助下可同时完成治疗与诊断工作，缩短大量不必要的时间；另外纳米机器人也可参加组织器官损坏的修复工作，如整容手术等，甚至有学者在纳米机器人的帮助下逆转癌症的DNA，延长患者的生存期，

8、使机体正常运行。其在生物医学工程中可充当微型医生，解决传统医生难以解决的问题，这对于一些先天残疾或其他原因导致的功能障碍者，具有十分重要的临床意义，可以实现患者生活自理以及生活质量的提高。在当今世界上，人体中存在各种各样的细菌、真菌以及病毒、寄生虫等有害物质，侵蚀患者的有效生命，也是各种疾病出现的源头，若要与之抗争，破坏其分子结构但不能影响人体分子结构是一项迄今为止的难点所在。而有学者设想过。如果能研究出病菌或寄生虫的分子结构及其生命所需要的蛋白质，再制造出专门的分子以破坏这种蛋白质或分子结构。若这种分子研制成功，麻风、疱疹等难治之病将不再棘手，纳米技术也成为人类征服疾病的主要手段之一。3 纳

9、米技术在生物医学领域研究的发展趋势 在未来的 20 年中，纳米技术的研究力度与应用范围将会越来越广，其发展趋势在于：(1)纳米技术与分子生物学技术相结合，并在各种大病毒与细胞器结构的装配机制上取得进展。(2)逐渐开发出良好的生物相容性物质，人体组织成分、结构与力学性能的纳米生物活性仿生医用复合材料是一个非常重要的研究方向。(3)实现药物的控释系统，直接作用于靶器官，从而大大提高治疗效果。(4)纳米技术将使介入性治疗、诊断和检测更加无创、快速。4 结束语 由于纳米技术中涵盖的内容广泛且多样，具有多项特殊性能，为生物材料、生物医学工程机械以及康复工程等诸多方面提供坚实而强有力的物质基础与技术保障。

10、在生物医学方面，先进的纳米技术可制成各种分子传感器和探测器，快速了解人们体内潜在风险因子；利用纳米羟基磷酸钙可制成人的牙齿、骨关节等医学物品；将药物制成药包或储存在碳纳米管中，可以通过不同途径使药物进入体内并激发药剂释放，成为一种可控药剂，为医学事业做出巨大贡献。此外纳米技术也是对癌症治疗最有可能和希望的手段之一，但纳米技术载体存在很强的免疫原，容易引发过敏反应，因此纳米技术在临床中的应用应以安全性为考虑的前提，从而设计出更为合适的对抗手段。参考文献 1陈哲雨，纳米材料在生物医学工程中的应用J.商业故事，2018，0(10):55-56.2上官萍，吴秀娟.纳米技术打开生物医学新视野J.科技导报，2020，38(08):106-108.