納米醫(yī)學(xué)怎樣診治疾病
瀏覽次數(shù): 342 發(fā)布時(shí)間:2017-07-04 14:50:10 發(fā)布人:editor
人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)一直沒(méi)有止境,一是向無(wú)限大的空間去探索,一是向無(wú)限小的微 觀世界去開拓。醫(yī)學(xué)的每一步前進(jìn)必然建立在科技發(fā)展的基礎(chǔ)上,在這種巨大驅(qū)動(dòng)力的背景下,一種新的認(rèn)識(shí)微觀世界的工具——納米技術(shù)(Nanotechnology)誕生了。納米技術(shù)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一門新興技術(shù)。它是在0.10至100納米(即十億分之一米)尺度的空間內(nèi),研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。納米技術(shù)被認(rèn)為是對(duì)21世紀(jì)一系列高新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有極為重要影響的一門熱點(diǎn)學(xué)科,被世界各國(guó)列為21世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前,納米科技主要包括納米生物學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)、納米材料學(xué)以及原子、分子操縱和納米制造等很多領(lǐng)域。專家預(yù)測(cè),到2020年將出現(xiàn)一個(gè)全新的領(lǐng)域——納米醫(yī)學(xué)。納米醫(yī)學(xué)對(duì)于醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有深刻的含義,對(duì)于研究疾病的診斷和治療具有重大的意義。疾病診斷上的初試
1. 影像學(xué)診斷一種新型的納米影像學(xué)診斷工具“光學(xué)相干層析術(shù)(OCT)”于1997年12月由清華大學(xué)研制成功, OCT的分辨率可達(dá)1個(gè)微米級(jí),較CT和核磁共振的精密度高出上千倍。它不會(huì)像X線、CT、磁共振那樣殺死活細(xì)胞。有了如此準(zhǔn)確的依據(jù),人們或許有辦法把疾病“扼殺在萌芽狀態(tài)”,而不必等到生命的尾聲才被CT或磁共振檢查出癌組織病變。
2. 實(shí)驗(yàn)室診斷一種具有超高靈敏性激光單原子分子探測(cè)術(shù)問(wèn)世了,它可通過(guò)人的唾液、血液、糞便以及呼出的氣體,及時(shí)發(fā)現(xiàn)人體中哪怕只有億萬(wàn)分之一的各種致病或帶病游離分子。
3. 植入傳感器診斷利用納米級(jí)微小探針技術(shù),可向人體內(nèi)植入傳感器,根據(jù)不同的診斷和監(jiān)測(cè)目的,可定 位于體內(nèi)的不同部位,也可隨血液在體內(nèi)運(yùn)行,隨時(shí)將體內(nèi)的各種生物信息反饋于體外記錄裝置。此項(xiàng)技術(shù)有可能成為21世紀(jì)醫(yī)學(xué)界常用的手段。
4. 病理診斷方面目前腫瘤診斷最可靠的手段是建立在組織細(xì)胞水平上的病理學(xué)方法,但存在著良惡性及細(xì)胞來(lái)源判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題。利用原子力顯微鏡可以在納米水平上揭示腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn)。通過(guò)尋找特異性的異常納米結(jié)構(gòu)改變,以解決腫瘤診斷的難題。如:紅細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、食管上皮細(xì)胞、骨母細(xì)胞、精細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腹膜巨噬細(xì)胞、神經(jīng)母細(xì)胞、纖維母細(xì)胞、肝內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、脊椎細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、淋巴母細(xì)胞、腎上皮細(xì)胞等,以及牙齦組織、骨組織、角膜組織、鞏膜組織、胃腺體的表面結(jié)構(gòu)等。
5. 遺傳病診斷方面為判斷胎兒是否具有遺傳缺陷,以往常采用價(jià)格昂貴并對(duì)人體有損害的羊水診斷技術(shù)。如今應(yīng)用納米技術(shù),可簡(jiǎn)便安全地達(dá)到目的。婦女懷孕8周左右,在血液中開始出現(xiàn)非常少量的胎兒細(xì)胞,用納米微粒很容易將這些胎兒細(xì)胞分離出來(lái)進(jìn)行診斷。
6. 癌癥的早期診斷中國(guó)醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院把納米級(jí)微粒應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究,完成了超順磁性氧化鐵超微顆粒脂質(zhì)體的研究。運(yùn)用這項(xiàng)研究成果,可以發(fā)現(xiàn)直徑3毫米以下的肝腫瘤。這對(duì)肝癌的早期診斷、早期治療有著十分重要的意義。治療疾病顯身手
1. 在基因治療方面基因治療所面臨的最大挑戰(zhàn)是,首先要找到病變細(xì)胞的DNA鏈,并進(jìn)一步明確有病的DNA片段,然后,利用納米技術(shù),將用于治療的DNA片段送到病變細(xì)胞內(nèi),替換有病的DNA片段。這就需要將DNA濃縮至50-200nm大小且?guī)县?fù)電荷,才能進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)。用于治療的DNA插入細(xì)胞核內(nèi)有病的DNA的準(zhǔn)確位點(diǎn)取決于納米粒子的大小和結(jié)構(gòu)。
2. 在器官移植方面納米所要做的是尋找生物兼容物質(zhì)。在器官移植領(lǐng)域,只要在人工器官外面涂上納米粒子,就可預(yù)防人工器官移植的排異反應(yīng)。生物兼容物質(zhì)的開發(fā),是納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要應(yīng)用。
3. 在開發(fā)新藥方面納米級(jí)粒子可使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便。數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后,可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員最近研制出“微型藥店”: 一個(gè)微型芯片(可植入或吞服)中包含了多達(dá)一千個(gè)微型藥庫(kù)——每個(gè)如針尖般大小,可容納25毫微升藥物。這種“微型藥店”可“出售”止痛藥、抗生素等多種藥物。
不久前,我國(guó)已成功地研制出納米級(jí)的新一代抗菌藥物。這種粉末狀的納米顆粒直徑只有25納米,對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病微生物有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用,還具有廣譜、親水、環(huán)保等多種性能,并因使用天然礦物質(zhì)而不會(huì)產(chǎn)生耐藥性。
科學(xué)家目前正在研制一種糖尿病患者專用的超微型傳感器,這種傳感器會(huì)模擬健康人的葡萄糖檢測(cè)系統(tǒng)。它可植入患者皮下,監(jiān)控血糖水平,然后按需要釋放胰島素。
4. 在腫瘤治療方面研究人員將極其細(xì)小的氧化鐵納米顆粒,注入患者的癌瘤里,然后將患者置于可變的磁場(chǎng)中,使患者癌瘤里的氧化鐵納米顆粒升溫到45~47攝氏度,這溫度足以燒毀癌瘤細(xì)胞,而周圍健康組織不會(huì)受到傷害。另外,將磁性納米顆粒與藥物結(jié)合,注入到人體內(nèi),在外磁場(chǎng)作用下,藥物向病變部位集中,從而達(dá)到定向治療的目的,將大大提高腫瘤的藥物治療效果。有科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種“聰明”的炸彈,它通過(guò)認(rèn)讀癌細(xì)胞的化學(xué)“簽字”,把癌細(xì)胞做為靶細(xì)胞,該炮彈小到約20納米,能進(jìn)入單個(gè)細(xì)胞并把它炸得片甲不留。
5. 納米機(jī)器人的開發(fā)與治療疾病現(xiàn)在,科學(xué)家已制造出納米機(jī)器人,這種納米級(jí)機(jī)器人可遨游于人體微觀世界,隨時(shí)清除人體中的一切有害物質(zhì),激活細(xì)胞能量,使人不僅僅保持健康,而且延長(zhǎng)壽命。
1)動(dòng)脈粥樣硬化的治療 機(jī)器人能夠從動(dòng)脈壁上清除粥樣沉積物。這不僅會(huì)提高動(dòng)脈壁的彈性,還會(huì)使通過(guò)動(dòng)脈的血液流動(dòng)狀況得到改善。
2)血栓和栓塞的治療 血栓會(huì)在人體的要害部位阻塞血流,導(dǎo)致重要臟器的損傷。納米機(jī)器人可以在這些血凝塊尚處在流動(dòng)中時(shí),把它們打成小碎片,使對(duì)機(jī)體的損傷大大降低。
3)腎結(jié)石的治療 將納米機(jī)器人以插入導(dǎo)管的方式引入到尿道內(nèi),直接到達(dá)腎結(jié)石所在的部位,并且直接把結(jié)石擊碎。這可以通過(guò)直接應(yīng)用超聲波的方法來(lái)完成,也可以應(yīng)用激光或者其他高強(qiáng)度的局部加熱的方法來(lái)?yè)羲榻Y(jié)石。
4)肝結(jié)石的治療 上述類型的納米機(jī)器人也可以進(jìn)入膽管,同樣可以用來(lái)?yè)羲楦谓Y(jié)石。
5)痛風(fēng)的治療 血液中的納米機(jī)器人可以在血流中把痛風(fēng)結(jié)晶物擊碎,再讓血流把碎片清除。當(dāng)然,這并不會(huì)阻止疾病的復(fù)發(fā),但是它會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)減輕癥狀。
6)燒傷和創(chuàng)傷的清除 納米機(jī)器人還可以用來(lái)清除創(chuàng)傷和燒傷。它們的大小使它們?cè)谇宄懈顐痛虃睦彤愇飼r(shí)變得很有用,在燒傷時(shí)也是這樣。它們可以從事比常規(guī)技術(shù)更復(fù)雜、損傷更小的工作。
7)清除寄生蟲 納米機(jī)器人可以用來(lái)清除人體內(nèi)的其他微生物。它們很適宜清除這樣的寄生蟲,如:心臟蠕蟲(在寵物體內(nèi)要比人體內(nèi)多)、肝臟血吸蟲(只存在于人體內(nèi))等。
8)清除或者摧毀肺臟等處的焦油 納米機(jī)器人對(duì)于治療骯臟的肺臟十分有用。這項(xiàng)工作是從肺泡表面清除焦油顆粒及其他的污染物。這就要求納米機(jī)器人能夠在肺臟內(nèi)、肺泡表面、黏液層上和肺內(nèi)的纖毛上移動(dòng)。
9)自身組織的構(gòu)建和修復(fù) 納米機(jī)器人從組織水平的修復(fù)進(jìn)展到細(xì)胞內(nèi)部水平,細(xì)胞修復(fù)儀比一個(gè)細(xì)胞小得多,工作起來(lái)像“納米醫(yī)生”,到達(dá)細(xì)胞,感受到損傷部位,修復(fù)它們,關(guān) 閉細(xì)胞。它可以重建和加強(qiáng)血管的結(jié)構(gòu)、修復(fù)關(guān)節(jié)、加強(qiáng)骨組織、去除瘢痕組織、用天然牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)填充牙齒。
雖然納米醫(yī)學(xué)剛剛問(wèn)世,但其發(fā)展的巨大潛力已經(jīng)明示在我們的面前。對(duì)人體疾病的探索從肉眼觀察的器官水平,到光學(xué)顯微鏡觀察的細(xì)胞水平,再到電子顯微鏡觀察的超微結(jié)構(gòu)水平的發(fā)展過(guò)程中,每一步前進(jìn)雖然都帶來(lái)過(guò)一次飛躍,但疾病對(duì)人類的威脅依然存在,我們對(duì)疾病的征服還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能達(dá)到理想的水平。應(yīng)用“納米”這把微觀世界的鑰匙,打開疾病奧秘大門的日子已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。
