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纳米技术(Nanotechnology)也称毫微技术,是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。其是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
近年来,随着研究的深入,科学家们逐渐将纳米技术应用到了很多方面的研究中,生命科学领域就是应用比较广的一个领域,科学家们运用纳米技术进行相关的临床疗法研究,比如使用纳米技术将药物准确运输到患者机体患处进行作用等。
另有纳米生物磁珠,对核酸和蛋白的提取纯化作用等。
本文对纳米技术在临床医学及生物学上的相关应用研究进行了整理汇总,希望读者通过学习更加清楚纳米技术在生命科学领域的应用及作用的分子机理。
【1】Sci Transl Med:科学家开发出纳米胶囊运送疫苗
许多病毒和细菌通过粘膜侵染机体,如肺,消化道,生殖道等粘膜等。为了抗击这些病原体,科学家开发出疫苗在粘膜层建立***道防线。
疫苗可以通过喷雾剂被运输到肺脏中,但是肺脏经常在疫苗起作用前就将其清除了。为了解决该问题,MIT科学家开发出一种新型纳米颗粒,该纳米颗粒可以长时间保护疫苗,足够疫苗产生强烈的免疫反应。该疫苗不仅在肺脏中适用,在消化道,生殖道等粘膜同样适用。相关报道发表在近期的Science Translational Medicine杂志上。
仅有少量的可以用于人体的粘膜疫苗,众所周知的就是脊髓灰质炎疫苗,该疫苗通过口腔服用,在消化道中被吸收。也有些通过喷雾运输的流感疫苗,和针对霍乱,轮状病毒和伤寒等疫苗。
【2】Nano Nanot Biology Med:白血病药物疗法新突破:“纳米钻石”进行药物运输克服药物耐性
刊登在国际杂志Nanomedicine:Nanotechnology,Biology and Medicine上的一篇研究报告中,来自新加坡国立大学等处的研究者通过将常见的白血病多种药物分子结合到“纳米钻石”上,从而增强了对白血病细胞的药物运输,而且可以使得药物停留在细胞中来抵御癌症,这项研究发现是开发白血病药物疗法的又一大突破,为后期研究提供了坚实的基础。
柔红霉素是当前用于治疗白血病的一类常见药物,其通过减缓或者阻断癌细胞的生长来发挥作用,但是由于其使用的普遍性常会使得白血病细胞对其产生耐药性。在治疗过程中常常会出现药物抗性,这种抗性通常是由于白血病的药物转运泵的表达引起的,包括在柔红霉素的治疗过程中,这种泵就会产生化学药物抗性。
当前用于中和药物抗性的方法就是通过开发竞争性的抑制剂,但是并没有得到太多的成效,本文的研究者使用“纳米钻石”-一种小的碳颗粒,其直径在2-8纳米,具有中和药物抗性的潜在作用;文中,研究者将柔红霉素结合到“纳米钻石”上,随后将这种杂交的“纳米钻石”-药物复合物输入到白血病细胞中,结果显示,“纳米钻石”可以携带药物进入癌细胞中,而不会白血病细胞外排出来,而且也可以使得药物被轻松释放到细胞中进行作用。
【3】加拿大科学家发现纳米尺寸DNA笼能控释输送药物
加拿大麦吉尔大学研究人员***近发现一种由DNA构成的纳米尺寸"小笼"可以包载输送药物。这也是科学家***次利用DNA包载药物却又不用将药物和DNA连接在一起。同时,这种DNA纳米颗粒还能够控制药物在其靶点定向释放,增强药效。研究人员表示这一成果还需要进一步研究才能确定其应用前景。
【4】Nano Letters:研究揭示为什么黄金纳米粒子能穿透细胞壁
细胞非常善于保护自己宝贵的内容物,结果在不损坏或破坏细胞的情况下,药物、营养或生物传感器非常难以渗透膜墙,递送进入细胞。而在2008年发现,使用纯黄金纳米粒子,然后纳米粒子表面涂上薄薄的一层特殊的聚合物,就能轻而易举地进入细胞。
但是,没有人知道究竟为什么这个组合会运作得如此好,或者这种黄金纳米粒子是如何穿过细胞壁的。
现在,麻省理工学院和瑞士洛桑高等工业学院研究人员揭示了该过程是如何工作的,他们的分析结果发表在Nano Letters杂志上。
【5】ACS Nano:科学家使用纳米颗粒对免疫细胞进行重编程来有效杀灭癌细胞
刊登在国际杂志ACS Nano上的一篇研究论文中,来自乔治亚大学的研究者通过研究开发出了一种新型技术,其可以使用纳米颗粒来对免疫细胞进行重编程,从而使得免疫细胞可以重新识别并攻击癌症。
研究者Dhar表示,我们目前***研究的对象是乳腺癌,我们***揭示了通过使用线粒体靶向的纳米颗粒来刺激免疫细胞攻击乳腺癌细胞,这就为开发乳腺癌疗法以及抵御癌症的新法提供了思路和希望。
实验中研究者将培养皿中的癌细胞暴露于特定设计的纳米颗粒中,这种纳米颗粒比头发丝要细1000倍,其可以侵入到癌细胞中并且渗透入线粒体中进行作用。随后研究者通过将被侵入的癌细胞暴露于长波长的激光中来激活癌细胞中的纳米颗粒,一旦纳米颗粒被激活,其就可以破坏癌细胞的正常过程,***终引发癌细胞死亡。
【6】纳米生物磁珠对微量样本的核酸提取纯化
G.N.T.生产的核酸提取磁珠,能够有效地从生物样本,如血液、组织、拭子中提取到纯度合理的核酸。对下游的检测和测定,有着良好的基础适应性,能够广泛应用于生物实验室的各种分子实验。这一过程可以在仪器的作用下自动化高通量地进行,大大节省了时间,提高了效率。且如果是对病原生物样本进行提取纯化,可以通过仪器提取,进行与操作人员的安全隔离。