生物医学纳米技术ppt课件

生物医学纳米技术生物医学纳米技术生物医学纳米技术1生物医学纳米技术生物医学纳米技术1第四讲：生物医学纳米技术生物医学纳米技术生物医学纳米技术生物医学纳米技术2第四讲：生物医学纳米技术生物医学纳米技术生物医学纳米技BTITNTNTComputer(H/W,S/W)SemiconductorMEMSTelecommunicationInternetAudio/Visual displayGenomicsMolecular BiologyCell TechnologyTissue EngineeringNano-materialNano-structureNano-processingNano-machine BioinformaticsBiosensorBiochipsBioelectronicsBiocomputerNano-computerNano-motorNano-sensorNano-BiosensorNano-BiologyNano-MedicinePOCTotal AnalysisTechnology二十一世二十一世纪的三大关的三大关键技技术生物医学纳米技术3BTITNTComputer(H/W,S/W)Genomi丰富多彩的纳米材料丰富多彩的纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1-1-100nm100nm）或由它们作为基本单元构成的材料）或由它们作为基本单元构成的材料核壳结构磁性荧光纳米棒Fe3O4TiO2AuAuAuFe3O4Fe2O3/SiO2Fe2O3/CdTe/AlgCdTe QDsFe3O4/PLANano-Bio-Tech Group生物医学纳米技术4丰富多彩的纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米物理学家物理学家-光刻技术光刻技术化学家化学家-自组装自组装纳米加工与制备纳米加工与制备生物医学纳米技术5物理学家-光刻技术化学家-自组装纳米加工与制备生物医学纳米技紫外灯激紫外灯激发下不同尺寸量子点下不同尺寸量子点显示出不同的示出不同的颜色（从色（从蓝到到红），），发光波光波长分分别位位于于443,473,481,500,518,543,565,587,610,和和655 nm。Current Opinion in Biotechnology 2002,13:4046CdSe半半导体量子点体量子点荧光光生物医学纳米技术6紫外灯激发下不同尺寸量子点显示出不同的颜色（从蓝到红），发光不同尺寸和形状的银纳米粒子具有不同的光学性质不同尺寸和形状的银纳米粒子具有不同的光学性质生物医学纳米技术7不同尺寸和形状的银纳米粒子具有不同的光学性质生物医学纳米技术Fe3O4磁性纳米颗粒磁性纳米颗粒Fe3O4的晶体结构尖晶石结构 Fe3+A Fe3+,Fe2+B O4 4 B生物相容性生物相容性生物医学纳米技术8Fe3O4磁性纳米颗粒Fe3O4的晶体结构尖晶石结构Fe纳米生物医学纳米生物医学关注生命关注生命纳米生物医学纳米生物医学/技术：技术：一方面，是利用纳米技术（包括纳米材料）研究生命体的特征，发现新的生命现象和规律，为人类健康和疾病诊断与治疗提供新的理论和方法；另一方面，模拟生命体精细的调节机制，通过仿生研究制备新型纳米材料和建立新的纳米技术。纳米技米技术与生物学、医学的交叉与融合。与生物学、医学的交叉与融合。同同时，纳米生物学、米生物学、纳米医学又是米医学又是纳米科学与技米科学与技术的重要研究的重要研究领域。域。生生物物技技术纳米米技技术纳米生物技术生物医学纳米技术9纳米生物医学关注生命纳米生物医学/技术：纳米技术与生肿瘤：能否象慢性病一样治疗？肿瘤：能否象慢性病一样治疗？靶向靶向 挑挑挑挑战战:减少癌症的病痛和死亡减少癌症的病痛和死亡减少癌症的病痛和死亡减少癌症的病痛和死亡 2015 2015 “A Vision Not a Dream!”by using nanotechnology,A v.Eschenbach,NCI早期诊断和靶向治疗早期诊断和靶向治疗破坏破坏肿瘤生瘤生长生物医学纳米技术10肿瘤：能否象慢性病一样治疗？挑战:减少癌隐形-超小-长循环-靶向生物医学纳米技术11隐形-超小-长循环-靶向生物医学纳米技术11Angew.Chem.Int.Ed.2004,43,6042 6108表面：表面：Nano-Bio Bridge-Targeting/Sensing Function纳米探米探针=纳米米颗粒粒+靶向分子靶向分子信号信号组件件+识别组件件生物医学纳米技术12Angew.Chem.Int.Ed.2004,431999 年美国哈佛大学Weissleder 等人提出分子影像学的概念,即应用影像学方法,对活体状态下体内分子的生物化学过程进行定性和定量研究。美国分子影像学会(The Society for Molecular Imaging)：分子影像是利用影像学的手段来无创伤地研究活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子过程.。分子影像学分子影像学 第194 次香山科学会议“分子影像学”研讨会于2002 年10 月30 日至11 月1 日在杭州召开。分子影像学是医学影像技术和分子生物学相互交叉渗透而产生的新学科。分子影像技术是利用现有的医学影像技术(主要是PET、MRI 和光学CT)对人体内部特定的分子进行无损伤的实时成像。目前,分子影像常用的探测方法有核探测方法、核磁共振方法和光学方法等。要实现分子成像技术最关键的是分子探针、信号放大和灵敏度探测仪器。分子影像技术是向人体输入一种分子(分子探针)与细胞内分子(靶分子)进行标记成像。由于分子探针的浓度只有纳克或皮克量级,因而体内成像信号放大和高灵敏度成像仪器的研制是分子影像技术发展的关键。生物医学纳米技术131999年美国哈佛大学Weissleder等人提出分子影单分子行为的直接、实时、动态观察单分子行为的直接、实时、动态观察荧光标记技术荧光标记技术激光共聚焦扫描显微镜实时观察量子点标记的表皮生长因子（EGF）与其受体的结合（标尺为5微米）。量子点沿细胞伪足运动Nature Biotech.2004,22(2):198-203生物医学纳米技术14单分子行为的直接、实时、动态观察荧光标记技术激光共聚焦抗体引导靶向诊断肿瘤抗体引导靶向诊断肿瘤Fig.3 Schematic of the principle of active targeting3.靶向靶向纳米米颗粒粒生物医学纳米技术15抗体引导靶向诊断肿瘤Fig.3SchematicofParticulate Drug纳米药物载体+药物药物本身纳米化：纳米中药、维甲酸纳米颗粒纳米颗粒本身成为药物：肿瘤热疗用磁性纳米颗粒、金纳米颗粒、富勒烯纳米颗粒生物医学纳米技术16ParticulateDrug纳米药物载体+药物药物本身纳紫杉醇白蛋白紫杉醇白蛋白纳米粒米粒阿霉素脂阿霉素脂质体体上市上市药物物临床应用临床应用FDA批准药物批准药物生物医学纳米技术17紫杉醇白蛋白纳米粒上市药物临床应用FDA批准药物生物医学纳磁靶向药物治疗肿瘤磁靶向药物治疗肿瘤Fig.2 Schematic of the principle of magnetic drug targeting2.对照组紫杉醇紫杉醇+磁性纳米粒紫杉醇+磁性纳米粒+磁场可控磁性可控磁性药物物载体体时空可控空可控给药技技术生物医学纳米技术18磁靶向药物治疗肿瘤Fig.2Schematicoft1min24hrs72hrs144hrs磁感磁感应肿瘤瘤热疗 小鼠肝小鼠肝肿瘤瘤动物模型治物模型治疗实验磁性磁性纳米米颗粒作粒作为药物物生物医学纳米技术191min24hrs72hrs144hrs磁感应肿瘤热疗小鼠磁介导热疗的治疗方式磁介导热疗的治疗方式磁介导热疗的治疗方式(a)动脉栓塞热疗，(b)直接注射热疗，(c)细胞内热疗生物医学纳米技术20磁介导热疗的治疗方式磁介导热疗的治疗方式生物医学纳米技术20超选择介入栓塞生物医学纳米技术21超选择介入栓塞生物医学纳米技术21碘油磁液经肝动脉栓塞磁致热疗治疗肝癌的碘油磁液经肝动脉栓塞磁致热疗治疗肝癌的实验研究实验研究经动脉栓塞热疗（Arterial Embolization Hyperthermia AEH）通过超选择介入导管技术将含有纳米级磁性热种子的拴塞剂选择性灌注入肿瘤新生血管并栓塞，结合交变磁场磁致热疗，将有望解决深部肿瘤靶向性级温度分布问题。使用大型交变磁场进行兔子动脉栓塞磁致热疗试验光纤测温生物医学纳米技术22碘油磁液经肝动脉栓塞磁致热疗治疗肝癌的实验研究经动脉栓塞热疗病理结果病理结果热疗两周后肿瘤大片坏死明显，邻近正常肝组织结构清晰，形态正常。（HE，40）正常组织（400）坏死组织（400）生物医学纳米技术23病理结果热疗两周后肿瘤大片坏死明显，邻近正常肝组织结构清晰，磁性磁性纳米米颗粒粒-临床床肿瘤瘤热疗FeFe3 3O O4 4生物医学纳米技术24磁性纳米颗粒-临床肿瘤热疗Fe3O4生物医学纳米技术24RR Qiao,CH Yang and MY Gao J.Mater.Chem.,2009,19,62746293磁性磁性纳米米颗粒粒-临床床MRI造影造影AMAG Pharmaceuticals,Inc.FeFe3 3O O4 4生物医学纳米技术25RRQiao,CHYangandMYGaoJ.磁性靶向磁性靶向载药脂脂质体体多功能多功能诊治策略治策略靶向靶向诊疗一体化一体化生物医学纳米技术26磁性靶向载药脂质体多功能诊治策略靶向诊疗一体化生物医学纳米技多数生物医学应用基于电磁场多数生物医学应用基于电磁场-纳米颗粒纳米颗粒-生物生物体之间的相互作用体之间的相互作用非生命的物非生命的物质与生命的物与生命的物质在在电磁磁场中的相互作用中的相互作用疾病诊治的新原理、疾病诊治的新原理、新方法、新技术新方法、新技术纳米生物纳米生物电磁学电磁学Nano-Bio-eMagcs黑箱黑箱生物医学纳米技术27多数生物医学应用基于电磁场-纳米颗粒-生物体之间的相互作用非生物医学纳米技术28生物医学纳米技术28激光诱导金纳米壳细胞热疗激光诱导金纳米壳细胞热疗Technology in Cancer Research&Treatment，2004，3（1）：）：33-40金金纳米壳米壳生物医学纳米技术29激光诱导金纳米壳细胞热疗TechnologyinCancNanoplatforms-靶向诊断与治疗NCINCI光光光光动动力学力学力学力学疗疗法法法法生物医学纳米技术30Nanoplatforms-靶向诊断与治疗NCI光动力学疗 Nano X-ray Technology二氧化铪(HfO)是一种具有宽带隙和高介电常数的陶瓷材料，具有抗放射性并高效产生光电子。生物医学纳米技术31NanoX-rayTechnology二氧化铪(Hf 150年前，微米成年前，微米成为新的精度新的精度标准，并成准，并成为工工业革命的技革命的技术基基础，最早和最好学会使用微米技，最早和最好学会使用微米技术的国家都在工的国家都在工业发展中占据了巨大的展中占据了巨大的优势。同。同样，未来的技，未来的技术将属于那些明智接受将属于那些明智接受纳米作米作为新新标准，并首先学准，并首先学习和使用它的国家。和使用它的国家。H.Rohrer,1993世上本没有路，走的人多了，便世上本没有路，走的人多了，便变成了路。成了路。鲁迅迅谢谢同学们的参与！谢谢同学们的参与！生物医学纳米技术32150年前，微米成为新的精度标准，并成为工业革命此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！生物医学纳米技术33此课件下载可自行编辑修改，供参考！生物医学纳米技术33