生物医学应用

生物医学应用

纳米技术有望通过疾病的早期可靠诊断、改进的药物、有针对性的药物输送、改进的植入材料和其他应用,对改善医疗保健质量产生重大影响。

生物传感器正在被开发用于早期检测多种危及生命的疾病。这些传感器结合了纳米材料、新型设备制造技术和信号处理方面的进步,力图识别特定状况或疾病的特征。使用碳纳米管或硅纳米线(可承载特定探针分子)的纳米生物传感器有望利用微电子行业开发的技术进行大规模生产。

纳米技术也将在治疗学中发挥重要作用。纳米技术有望产生影响的两个领域是 改良药物的合成 和 靶向药物输送。具体来说,有一类分子被称为 树枝状聚合物 (这些是重复分支的分子)被认为是有效递送药物的候选者。这些基于聚合物的结构可用于承载治疗剂并将其递送到目的地。

目前,诊断和治疗主要基于从普通人群中收集的统计数据。那么基于个人基因组成的个性化医疗呢?明确的诊断和减少药物副作用可能是两大好处。这个方向需要一种简单、可靠和快速的技术来识别、存储和提供个人基因组成以用于医疗目的。*

需要更换身体部件(腿、四肢、韧带或器官)的人可以期待使用纳米工程材料(包括使用纳米管、纳米颗粒和其他具有理想机械性能的纳米材料的更优质复合材料)获得更可靠、更抗排斥的替代品。一些理想的特性包括更好地融入人体系统,包括改善对神经信号的响应。这些将有助于开发可靠、耐用的人造部件。


*A 基于纳米孔的基因测序技术 是应对这一挑战的候选方法之一。在纳米孔方法中,一个含有 1-2 纳米直径孔隙的隔膜被安置在一个带有两个电极的电解池中,电解池中装有缓冲溶液中的待测序 DNA。在施加的电位下,DNA 会迁移,当它穿过孔隙时,它会通过阻塞微小的孔隙来抑制缓冲溶液中的离子产生的背景电流。当 DNA 完全穿过纳米孔后,电流会恢复到原来的水平。DNA 穿过孔隙的转位时间以及电流与背景电流的下降量与穿过孔隙的 DNA 的长度和序列细节相关。

血液中的纳米颗粒,3D 插图。Tyrannosaurus/bigstock.com

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