奈米材料在生物醫學上有什麼應用和優勢
奈米技術對醫學發展具有重要的推動作用，疾病診斷、預防和治療的實際需求對奈米技術提出了獲得更先進的藥物傳輸系統和早期檢測與診斷技術的期望，如早期診斷和預警、代謝產物中的生物標誌物的發現、及其微量或痕跡量或瞬間的樣品量的檢測技術，適於大量或批次的實用檢測技術平臺，載體的效率和容量，靶向、緩釋、可控的藥物載體，藥靶確證和藥物篩選，甚至是突變或個體化差異的檢測、診治等。利用DNA分子的自組裝特性，可以獲得新型的奈米結構材料，用於發展全新的生物檢測技術，實現基因治療的關鍵因素之一是發展安全有效的基因運載系統，利用奈米技術發展新型醫學感測器，利用奈米技術發展新型活細胞檢測技術。另外奈米技術對再生醫學的發展具有重要影響和推動作用，奈米技術為模仿和構建天然組織裡不同種類的細胞外基質提供了全新的視角和方法，奈米技術將有助於探索和確定成體幹細胞中的訊號系統，以激發成體幹細胞中巨大的自我修復潛能，奈米技術在醫學科學中的應用，如單分子、單細胞體內成像應用、單一癌症細胞檢測、藥物釋放直觀技術等。
奈米技術在傳染病防治中也有廣闊的應用，中國是乙肝大國，平均有8%乙肝病人或攜帶者，在偏遠農村遠遠高於這個比例。進展期肝病病人在中國的死亡率比較高，在大城市有60％的死亡率，在小的城市死亡率更是高達80％。雖然乙肝疫苗在乙肝病毒的傳染方面發揮了很大的作用，但是研究表明乙肝病毒的變異也是非常高的，而且目前一些治療乙肝的藥物的抗藥性在中國已經顯現出來，所以在中國開展乙肝病的奈米醫藥研究尤其重要，探測活體細胞的功能，在分子的水平上認識和理解病變機理，做到早期診斷，實現早期治療。
奈米藥物及其藥理學
目前國內外已開發並上市了許多奈米藥物製劑，以提高原製劑的口服生物利用度、降低藥物不良反應和提高治療指數等，但是國際和國內奈米技術標準化卻還沒有建立，所以在奈米醫藥開發的過程中不可避免會受到制約和影響。所以，對於奈米藥物學及其藥理學研究的基礎科學問題和近、中、長期的目標設定非常重要。
例如，腫瘤生長機制及阿黴素膠束自組裝分子的抗腫瘤活性研究。腫瘤的微環境對其生長及對藥物輸運有著巨大影響，腫瘤組織內部靜液壓高、低氧、低PH值等微環境使得藥物分子只能聚集在血管細胞周圍，不能達到腫瘤細胞，影響了藥物的使用效果。PEG－PE包裹阿黴素形成的膠束自組裝分子在治療腫瘤方面有著很好的效果，使用後腫瘤尺寸明顯減小。
“用於腫瘤診斷與治療的奈米醫藥的材料發展潛力”的研究指出，奈米生物技術在腫瘤的早期診斷和治療中可以發揮很大作用。研究結果表明，抗體修飾的脂質體奈米複合載藥體系不僅可以對腫瘤進行靶向治療，結合奈米粒子修飾的奈米複合給藥體系還可以對轉移的腫瘤細胞進行診斷和靶向治療，而且奈米膠囊的尺寸適中（50-200nm）時效果最好。“脂質分子自組裝系統及其作為藥物載體的應用”的研究認為，脂質分子作為生物體組成的主要成分具有無可比擬的生物相容性，自組裝形成的奈米結構無論從均一性、穩定性，以及重複性方面，都有很大的優勢，而且小肽修飾的脂質體對腫瘤有一定的靶向作用。
在這一議題中，專家們就目前奈米醫藥中其安全性評價和標準研究方法的問題進行了熱烈的討論。一致認為目前奈米醫藥研究應該規範化，推行“力量整合、資源整合和有限目標”的策略。奈米藥物學近期或近中期目標可以是透過藥物的直接奈米化或奈米載藥系統(NanoDDS)，研製一批旨在提高生物利用度、延長藥物作用時間、降低藥物不良反應，或提高製劑順應性等的奈米藥物製劑。在奈米效應研究基礎上，針對中國重大疾病(如腫瘤、心血管疾病、肝炎、艾滋病、神經退行性疾病等)，透過汲取這些疾病的病理學、生理學研究成果，研究和開發一批創新奈米藥物製劑，並闡明與此相關聯的深層次科學問題，包括奈米藥物的長迴圈機理、奈米粒腫瘤藥物的EPR效應機理、奈米藥物對微迴圈影響機理、基因非病毒奈米載體的組裝、轉染機理、奈米智慧載藥系統的感測技術與藥物控制釋放技術的整合等。
生物感測與醫學示蹤
惡性腫瘤和心血管疾病等重大疾病嚴重威脅人類的健康，是當前醫學研究領域所面臨的一個重大挑戰。中國自上世紀70年代以來，惡性腫瘤和急性冠狀動脈綜合症的發病率和死亡率一直呈上升趨勢，已經成為危及人群健康及帶來巨大經濟負擔的社會問題。目前癌症病人和心血管病人死亡率居高不下的一個最主要原因，是現有技術還很難實現真正的疾病早期檢測，所以生物感測和醫學示蹤技術至關重要，特別是奈米生物感測技術和奈米材料在分子影像技術中的應用等是當前的研究熱點。
“生物醫學用磁性奈米材料及器件”的中心議題報告中介紹了生物醫學用磁性奈米材料及器件在生物學與生物技術、醫學以及藥學等方面的應用及發展；同時，也提出了在這個發展過程中存在的一些急需研究的問題：(1)還有哪些新奇的性質可以應用？對不同分子探針的組裝、聯合及效能等；（2）磁性奈米材料究竟是在什麼水平，如究竟是在細胞層次還是在組織層次上，對生物產生綜合影響；（3）影像對磁性奈米材料對比劑尺寸和其他性質的依賴程度；（4）磁性奈米材料在生物體內的分散及迴圈問題；（5）磁性奈米材料的生物安全性、生物相容性等。
《生物微納感測技術》的報告，對建立在奈米材料的生物相容性、磁性、催化效能等特性基礎上的新型感測技術進行了綜述和探討，如奈米單通道技術利用隨機感測形成的電流脈衝訊號來實現DNA測序、單核苷多型性、特異序列DNA等的識別分析。此外，奈米陣列通道技術、奈米陣列電極、奈米微流控通道、奈米間隙等技術對基因識別、蛋白質的結構及修飾特徵、藥物作用靶標的發現與確證、藥物篩選等方面的研究有著廣闊的應用前景。
奈米技術的生物效應及安全性
“奈米生物環境健康效應與奈米安全性”的研究發現，由於小尺寸效應、量子效應和巨大比表面積等，奈米材料具有特殊的物理化學性質，在進入生命體和環境以後，它們與生命體相互作用所產生的化學特性和生物活性與化學成分相同的常規物質有很大不同。一方面要充分評價其安全性問題，比如對人類健康以及生態環境等造成不利影響。另一方面，對奈米顆粒與生命過程的相互作用過程的研究，發現奈米顆粒對生命過程的調控功能和正面的影響，也是奈米醫學發展高效診斷和治療的關鍵。與會專家一致認為對於奈米技術安全性的評價是為了保障奈米技術在奈米醫學和奈米生物學方面的更好的應用，更好地將奈米技術應用到現實生活中去。
“奈米材料安全評價的研究戰略和碳奈米管的生物分佈”的專題報告，對目前國際上奈米材料安全評價的研究進行了綜述，指出奈米安全性的研究並不是要阻礙奈米科技的發展，而是為奈米技術的快速高效發展鋪平道路。
奈米材料在生物醫學上有什麼應用和優勢
奈米技術對醫學發展具有重要的推動作用，疾病診斷、預防和治療的實際需求對奈米技術提出了獲得更先進的藥物傳輸系統和早期檢測與診斷技術的期望，如早期診斷和預警、代謝產物中的生物標誌物的發現、及其微量或痕跡量或瞬間的樣品量的檢測技術，適於大量或批次的實用檢測技術平臺，載體的效率和容量，靶向、緩釋、可控的藥物載體，藥靶確證和藥物篩選，甚至是突變或個體化差異的檢測、診治等。利用DNA分子的自組裝特性，可以獲得新型的奈米結構材料，用於發展全新的生物檢測技術，實現基因治療的關鍵因素之一是發展安全有效的基因運載系統，利用奈米技術發展新型醫學感測器，利用奈米技術發展新型活細胞檢測技術。另外奈米技術對再生醫學的發展具有重要影響和推動作用，奈米技術為模仿和構建天然組織裡不同種類的細胞外基質提供了全新的視角和方法，奈米技術將有助於探索和確定成體幹細胞中的訊號系統，以激發成體幹細胞中巨大的自我修復潛能，奈米技術在醫學科學中的應用，如單分子、單細胞體內成像應用、單一癌症細胞檢測、藥物釋放直觀技術等。
奈米技術在傳染病防治中也有廣闊的應用，中國是乙肝大國，平均有8%乙肝病人或攜帶者，在偏遠農村遠遠高於這個比例。進展期肝病病人在中國的死亡率比較高，在大城市有60％的死亡率，在小的城市死亡率更是高達80％。雖然乙肝疫苗在乙肝病毒的傳染方面發揮了很大的作用，但是研究表明乙肝病毒的變異也是非常高的，而且目前一些治療乙肝的藥物的抗藥性在中國已經顯現出來，所以在中國開展乙肝病的奈米醫藥研究尤其重要，探測活體細胞的功能，在分子的水平上認識和理解病變機理，做到早期診斷，實現早期治療。
奈米藥物及其藥理學
目前國內外已開發並上市了許多奈米藥物製劑，以提高原製劑的口服生物利用度、降低藥物不良反應和提高治療指數等，但是國際和國內奈米技術標準化卻還沒有建立，所以在奈米醫藥開發的過程中不可避免會受到制約和影響。所以，對於奈米藥物學及其藥理學研究的基礎科學問題和近、中、長期的目標設定非常重要。
例如，腫瘤生長機制及阿黴素膠束自組裝分子的抗腫瘤活性研究。腫瘤的微環境對其生長及對藥物輸運有著巨大影響，腫瘤組織內部靜液壓高、低氧、低PH值等微環境使得藥物分子只能聚集在血管細胞周圍，不能達到腫瘤細胞，影響了藥物的使用效果。PEG－PE包裹阿黴素形成的膠束自組裝分子在治療腫瘤方面有著很好的效果，使用後腫瘤尺寸明顯減小。
“用於腫瘤診斷與治療的奈米醫藥的材料發展潛力”的研究指出，奈米生物技術在腫瘤的早期診斷和治療中可以發揮很大作用。研究結果表明，抗體修飾的脂質體奈米複合載藥體系不僅可以對腫瘤進行靶向治療，結合奈米粒子修飾的奈米複合給藥體系還可以對轉移的腫瘤細胞進行診斷和靶向治療，而且奈米膠囊的尺寸適中（50-200nm）時效果最好。“脂質分子自組裝系統及其作為藥物載體的應用”的研究認為，脂質分子作為生物體組成的主要成分具有無可比擬的生物相容性，自組裝形成的奈米結構無論從均一性、穩定性，以及重複性方面，都有很大的優勢，而且小肽修飾的脂質體對腫瘤有一定的靶向作用。
在這一議題中，專家們就目前奈米醫藥中其安全性評價和標準研究方法的問題進行了熱烈的討論。一致認為目前奈米醫藥研究應該規範化，推行“力量整合、資源整合和有限目標”的策略。奈米藥物學近期或近中期目標可以是透過藥物的直接奈米化或奈米載藥系統(NanoDDS)，研製一批旨在提高生物利用度、延長藥物作用時間、降低藥物不良反應，或提高製劑順應性等的奈米藥物製劑。在奈米效應研究基礎上，針對中國重大疾病(如腫瘤、心血管疾病、肝炎、艾滋病、神經退行性疾病等)，透過汲取這些疾病的病理學、生理學研究成果，研究和開發一批創新奈米藥物製劑，並闡明與此相關聯的深層次科學問題，包括奈米藥物的長迴圈機理、奈米粒腫瘤藥物的EPR效應機理、奈米藥物對微迴圈影響機理、基因非病毒奈米載體的組裝、轉染機理、奈米智慧載藥系統的感測技術與藥物控制釋放技術的整合等。
生物感測與醫學示蹤
惡性腫瘤和心血管疾病等重大疾病嚴重威脅人類的健康，是當前醫學研究領域所面臨的一個重大挑戰。中國自上世紀70年代以來，惡性腫瘤和急性冠狀動脈綜合症的發病率和死亡率一直呈上升趨勢，已經成為危及人群健康及帶來巨大經濟負擔的社會問題。目前癌症病人和心血管病人死亡率居高不下的一個最主要原因，是現有技術還很難實現真正的疾病早期檢測，所以生物感測和醫學示蹤技術至關重要，特別是奈米生物感測技術和奈米材料在分子影像技術中的應用等是當前的研究熱點。
“生物醫學用磁性奈米材料及器件”的中心議題報告中介紹了生物醫學用磁性奈米材料及器件在生物學與生物技術、醫學以及藥學等方面的應用及發展；同時，也提出了在這個發展過程中存在的一些急需研究的問題：(1)還有哪些新奇的性質可以應用？對不同分子探針的組裝、聯合及效能等；（2）磁性奈米材料究竟是在什麼水平，如究竟是在細胞層次還是在組織層次上，對生物產生綜合影響；（3）影像對磁性奈米材料對比劑尺寸和其他性質的依賴程度；（4）磁性奈米材料在生物體內的分散及迴圈問題；（5）磁性奈米材料的生物安全性、生物相容性等。
《生物微納感測技術》的報告，對建立在奈米材料的生物相容性、磁性、催化效能等特性基礎上的新型感測技術進行了綜述和探討，如奈米單通道技術利用隨機感測形成的電流脈衝訊號來實現DNA測序、單核苷多型性、特異序列DNA等的識別分析。此外，奈米陣列通道技術、奈米陣列電極、奈米微流控通道、奈米間隙等技術對基因識別、蛋白質的結構及修飾特徵、藥物作用靶標的發現與確證、藥物篩選等方面的研究有著廣闊的應用前景。
奈米技術的生物效應及安全性
“奈米生物環境健康效應與奈米安全性”的研究發現，由於小尺寸效應、量子效應和巨大比表面積等，奈米材料具有特殊的物理化學性質，在進入生命體和環境以後，它們與生命體相互作用所產生的化學特性和生物活性與化學成分相同的常規物質有很大不同。一方面要充分評價其安全性問題，比如對人類健康以及生態環境等造成不利影響。另一方面，對奈米顆粒與生命過程的相互作用過程的研究，發現奈米顆粒對生命過程的調控功能和正面的影響，也是奈米醫學發展高效診斷和治療的關鍵。與會專家一致認為對於奈米技術安全性的評價是為了保障奈米技術在奈米醫學和奈米生物學方面的更好的應用，更好地將奈米技術應用到現實生活中去。
“奈米材料安全評價的研究戰略和碳奈米管的生物分佈”的專題報告，對目前國際上奈米材料安全評價的研究進行了綜述，指出奈米安全性的研究並不是要阻礙奈米科技的發展，而是為奈米技術的快速高效發展鋪平道路。