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1、太原理工大学纳米技术对癌症的检测和治疗院（系）：年级 ：矿业工程学院测绘科学技术系2012 级专业 ：地理信息系统班级 ：学号 ：地信 12012012003446姓名 ：徐文强完成日期：2014 年 06 月7目录1、纳米技术和癌症的简介p31.1 、纳米技术1.2 、癌症2、利用纳米技术对癌症进行检测p32.1 、利用纳米技术开发出可检测癌症早期症状的传感器2.2 体内癌症生物标志的检测和监测2.3 体外癌症生物标志分子的早期精确检测3、利用纳米技术对癌症进行治疗p53.1 纳米癌症疗法简介3.2 缓释治疗3.3 靶向药物疗法3.4 热疗法3.5 纳米医疗机械4、纳米技术治疗癌症的未来展望
2、p7引言： 医疗水平的不断进步，但目前为止，癌症的有效诊断和治疗仍然是现代医学面临的重要问题。 纳米技术是近年来出现的一门高新技术， 随着对纳米科技研究的深入， 纳米技术逐渐展现出对癌症的检测和治疗方面的优势， 希望日后纳米技术持续发展可以找到检测和治疗癌症的有效方法。关键词：纳米技术、癌症检测、癌症治疗一、纳米技术和癌症的简介1、纳米技术（1） 、什么是纳米技术纳米技术（ nanotechnology ）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在 0.1 至 100 纳米范围内材料的性质和应用。 纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学
3、、介 观物理、分子生物学） 和现代技术（计算机技术、 微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如： 纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学 等。资源来自百度百科（2） ）、纳米材料的特性A、表面与界面效应B、小尺寸效应C、量子尺寸效应D、宏观量子隧道效应2、癌症（ 1）、什么是癌症，癌症有什么特性？癌症是一大类恶性肿瘤的统称。癌细胞的特点是无限制、无止境地增生， 使患者体内的营养物质被大量消耗； 癌细胞释放出多种毒素，使人体产生一系列症状； 癌细胞还可转移到全身各处生长繁殖， 导致人体消瘦、 无力、贫血、 食
4、欲不振、 发热以及严重的脏器功能受损等等。与之相对的有良性肿瘤，良性肿瘤则容易清除干净，一般不转移、不复发，对器官、组织只有挤压和阻塞作用，但癌症（恶性肿瘤）还可破坏组织、器官的结构和功能，引起坏死出血 合并感染，患者最终由于器官功能衰竭而死亡。资源来自百度百科二、纳米技术对癌症的检测由于从癌细胞发展成肿瘤需要 20 年到 30 年的时间，等癌症症状出现并由传统检测方法发现大于某尺寸的肿瘤， 这时病人基本上已经是晚期了， 治疗效果微乎其微。如果当癌细胞在局部少量产生时就可以检测出来，并进行治疗， 效果甚佳，因此癌症的早期检测和诊断是医学界的一大重大难题。早期阶段癌症的诊断需要能检测非常少量的生
5、物标记物， 随着纳米技术的发展， 癌症的早期检测有了可能。2.1 、利用纳米技术开发出可检测癌症早期症状的传感器斯坦福大学的科学家最近利用纳米科技及电磁效应发明了一种生化传感器，这种传感器可以及早发现癌症的早期症状， 利于患者及时进行治疗。 科学家声称， 这种安 装在微晶片中的传感器， 其灵敏度比现有的医用癌症探测仪高 1000 倍以上。科学家们表示：“在癌症早期患者的血液中，蛋白质指标的等级非常之低，因此 需要使用灵敏度极高的传感器才可以将其检测出来。而如果能及早检测到癌症的症状， 那么癌症的治愈率便可大大提高。 “据悉这种传感器甚至可以检测到千亿分之 一等级的蛋白质指标变化。不仅如此， 这
6、种传感器在化疗后的几天之内， 便可检测出接受化疗的癌症患者病情是否有好转， 而目前的仪器设备则需要等病人接受化疗后几个月，才能做出类似的判断，给癌症患者造成了莫大的痛苦。在斯坦福大学的这种生化传感器方案中，微芯片内部共集成有64 个生化传感器，可以检测出多种不同种类的癌症病变。另外，上个月底， 多伦多大学的科学家也利用纳米科技开发出了另一种生化传感器，这种传感器同样可以在癌症早期检测到癌变症状。今年 8 月份，华盛顿大学医学院的科学家则开发出了一种“纳米蜜蜂”，这种技术能利用纳米级尺寸的微粒将蜂毒素传递给癌肿瘤细胞并将其杀死，在针对小白鼠的试验中， 这种技术已经能成功杀死白鼠体内的癌细胞， 并
7、使癌肿瘤的尺寸缩小。同样在 8 月份，麻省理工学院的科学家则声称找到了新的治疗卵巢癌的方法，他们使用纳米级颗粒传递基因，并成功杀死了试验白鼠体内的卵巢肿瘤。- 资源来自科讯网2.2 体内癌症生物标志的检测和监测新的影像学技术使用的造影剂上结合有分子识别物质或靶向性药物（抗体）， 具有信号增强作用，可以检测更微小更早期的癌细胞。近来证实， 亲淋巴的顺磁性纳米粒子， 可对前列腺癌的隐性淋巴结转移进行MRI显像，这为非侵袭性方法难以发现。 Meta 分析显示，使用纳米粒子造影的MRI对多种癌症的淋巴结转移的诊断具有很高的特异性（96%）和敏感性（ 88%）。 Kobayashi 等在乳腺癌小鼠中使用
8、钆纳米载体聚合状的树状体（dendrimers ）可以清晰显示淋巴结和淋巴管的排泄，提示在临床上可以替代前哨淋巴结活检。双峰纳米粒子，携带有近红外的肉眼可见的荧光基团，与MRI 造影剂（交联氧化铁） 共价结合， 可以用于手术前脑肿瘤轮廓的描绘和手术中的病变显示。交联氧化铁纳米粒子与annexin? 鄄 Y共价结合，用于 MRI可识别喜树碱诱导 T 细胞的凋亡。使用生物精确纳米粒子， 端粒酶活性（增殖潜能的标志） 也可以在细胞水平由 MRI 检测。持续血管生成发生于癌前病变中， 是早期诊断中的重要标志。 在动物模型中使用改良纳米粒子， 以 3?鄄 integrin为靶点，可以对血管形成进行了MR
9、I 显像。另一个体内分子检测的是植入性传感器， 体外设备进行信号接收， 但植入性材料存在非特异性吸附血清蛋白生物污垢， 导致传感器对蛋白检测能力迅速下降。2.3 体外癌症生物标志分子的早期精确检测临床使用的一些癌症分子标志，如CEA、PSA，由于特异性不是很好，限制 其应用于早期诊断。 有几个纳米技术是很合适的侯选者， 如纳米悬臂， 检测蛋白组的 SELDI?鄄 TOF质谱分析。生物分子的结合会产生压力和形变， 使用合适的选择性纳米结构传感器可以进行检测和识别。 主要的例子是微米和纳米悬臂， 当其表面发生核酸杂交、 分子结合事件， 其共振频率会发生偏斜和改变。 此偏斜或者直接被激光束探测， 或
10、者偏斜转换成可以测量的物理特征， 如共振频率发生改变， 见图 1。值得提出的是， 将成千上万个纳米悬臂阵列集成在厘米大小的芯片上，这样可以同时读码蛋白组信息，甚至整个蛋白组。 此技术与微电子制作技术存在相同之处， 因此提示可以大规模的，低成本可靠的生产。纳米悬臂、纳米导线和纳米管的阵列是可以将癌症的诊断、预后和治疗的选择从单个生物标志向多个生物标志转化的工具。此外，携带荧光基团的硅珠已经用于白血病细胞的检测；在人类SY5Y成神经细胞瘤和 C6 胶质细胞瘤中，荧光纳米粒子可以检测细胞内的钙浓度细胞死亡的有效标志，因此可定量测量细胞对药物的反应。纳米粒子比传统的细胞染色方法具有稳定性和可调性的优势
11、。如量子点不会随时间丢失其信号强度， 即不存在光漂白作用； 而且，偶联不同抗体的纳米粒子与对应的分子靶向性结合后， 可以显示不同的颜色。 即使进行单波长光照射， 单个细胞或细胞群中的分子标志分布地图将准确而清晰的显示。纳米粒子已经用于血清蛋白组的检测，重点是痕量的低分子量蛋白水解片段，应用于卵巢癌和其他肿瘤。 SELDI?鄄 TOF蛋白组分析使用纳米粒子后， 可增加单位面积的蛋白吸附能力，进行更多不同样本的分离和检测。目前已经开始联合使用多个纳米诊断技术。 如改良的寡聚核苷酸金纳米磁性粒子具有 500 个 zepto 摩尔（ zepto=10-21 ）的敏感性，用于核酸的检测。因不需要酶扩增，
12、 具有超过 PCR的优势， 而且也用于蛋白质分析。 更进一步的方法是改良金纳米粒子探针，与微悬臂结合，可以分析DNA的单个碱基错配。三、利用纳米技术对癌症进行治疗3.1 纳米癌症疗法简介名词解释：“纳米癌症疗法”是美国一家名为“ BIND生物科学”的医药公司利用先进的纳米技术开发出一套新的癌症治疗方法， 初步试验证明其能非常有效地杀死癌细胞。治疗特点：对于患者来说， BIND的纳米疗法不仅能够“令肿瘤缩小到几乎没有” ，最重要的是能极大减轻化疗带来的痛苦。 传统化疗药物在到达癌细胞之前就已经在血液中扩散开来， 所以病人才会那么痛苦， 而在新型纳米颗粒的包裹之下， 化疗药物丝毫不会在到达患处前泄
13、漏出来。BIND的新型纳米疗法已经完全治愈了实验鼠的前列腺癌，从实验图像中可以看出纳米颗粒紧紧地包围着肿瘤，不断释放着药物， 令其一天天缩小， 直到消失不见。BIND的科学家表示， 他们只待 2010 年在 25 名癌症患者身上进行临床诊治， 一旦治疗获得成功，那么这将是人类对抗癌症病魔史上一大突破性进展。1983 年，北川勋首次从红参中分离出20（S）- 人参皂苷 -Rh2。现在已经证实人参皂苷 Rh2 具有诱导癌细胞凋亡、 分化及调控细胞周期的抗癌活性， 通过增强人体的自然免疫能力，抑制癌细胞增殖和转移的作用。- 资源来自百度百科3.2 缓释治疗纳米粒子缓释抗肿瘤药物， 延长了药物在肿瘤内
14、的存留时间， 减慢了肿瘤的生长，与游离药物相比延长了患肿瘤个体的存活时间。由于肿瘤组织血管的通透性也比较大，所以，静脉途径给予的纳米粒子在肿瘤内输送，从而可提高疗效， 减少给药剂量和毒性反应。3.3 靶向药物疗法进入二十一世纪后的抗肿瘤药物研发战略是在继续深入发展细胞毒性药物的基础上同时逐渐引入分子靶向性药物的开发。迄今为止， 很多靶向药物已经在临床起了极其重要甚至是奇迹般的作用。 有些已经按照循证医学的原则进入了国际肿瘤学界公认的标准治疗方案和规范。 更多、更有希望的药物也在快马加鞭地研制和早期临床试验中。 所有这些都使我们有理由相信， 目前肿瘤的药物治疗正处于从单纯细胞毒性攻击到分子靶向性
15、调节的过度时期，应是前程无量。靶向性药物传递和控释性药物传递的最终目标就是发挥药物的最大效应， 从而产生最小的毒副作用。 这对恶性肿瘤的治疗无疑具有重大理论和现实意义。 要实现药物的靶向传递就必须通过三级靶向：首先到达药物的一级靶特定器官；再到达二级靶特定细胞； 最后到达三级靶细胞内结构。 要使药物可控性释放就是要使药物在预定的时间内自动恒速释放，作用于特定器官和组织，使药物浓度在较长时间内维持在有效浓度范围之内。 纳米颗粒技术的出现给人们带来了无限希望， 使药物的靶向传递和可控释放成为现实， 这就是纳米技术疗法。所谓的纳米技术疗法就是指将已存在的药物用纳米材料进行包装， 进行靶向给药的技术手
16、段， 所以这里所说的纳米技术手段就是一种材料技术手段， 也就是说将纳米材料作为一种靶向药物载体。纳米颗粒作为抗癌药物的良好载体， 它的优点体现在在体内具有长循环、 隐形和主体稳定的特点， 能够有效地减少被人体网状内皮系统巨噬细胞吞噬，可以通过毛细血管及血脑屏障并被细胞组织吸收，可以控制药物在靶向部位的释放， 减少药物用量、增强疗效并降低毒性， 能避免药物活性丧失， 有利于药物的储运。研究表明采用纳米颗粒作为基因载体对正常细胞的毒副反应非常小，纳米避免了病毒对患者造成的可能毒性。3.4 热疗法肿瘤热疗法是一类利用各种物理能量（包括微波、 射频和超声波等） 在人体组织上所产生的热效应，使组织细胞温
17、度升到43以上的有效治疗温度，并维 持一定时间， 达到加速癌细胞死亡的疗法。 癌细胞对高热敏感， 而且肿瘤组织较正常组织散热轻，大部分肿瘤细胞的致死温度在42.5-43 ，在此温度范围内， 延长加热时间可杀伤肿瘤细胞，抑制肿瘤细胞的繁殖。3.5 医疗纳米机械在治疗癌症的过程中， 通常使用一些纳米机械帮助探测和修复细胞， 称为纳米机器人， 纳米机器人的诞生之日也将是人类步入纳米医学圣殿之时，已经开发的纳米机器人甚至可以到达体内癌症组织的基部。 随着纳米科技的发展和纳米生物相容性元件， 如 DNA分子自组装器件、 纳米微电子元件、 纳米发动机等相继研究成功，纳米机器人的组装便指日可待。 纳米机器人
18、进入机体后可随血液流经全身，对整个机体进行全天候实时监测， 并能根据监测结果进行适时的改造和维护。同时纳米机器人还将借助其灵敏的传感器件和高度智能化的计算机系统识读出人脑中所有信息， 并将其转录到计算机或其他人脑之中， 使人脑变成电脑， 电脑变成人脑。最近科学家还发明了纳米铲子、纳米勺子， “血管机器人”可以在人的血管里用这些工具进行全身健康检查， 杀死癌细胞， 监视体内的病变等。 纳米机器人还可以用来进行人体器官修复工作， 如进行基因装配工作， 即从基因中除去有害的 DNA或把正常的 DNA安装在基因中， 使机体正常运行， 或使引起癌症的DNA突变发生逆转而延长人的寿命。四、纳米技术治疗癌症的未来展望纳米技术是一门新型的高新技术。 它为研究、改造生物分子结构和进行生物医学诊断、 治疗提供了新的思路和途径。 而纳米药物载体技术、 纳米中药技术也将在医学临床的诊断、 治疗、预防等方面发挥重大的作用， 纳米技术将在不久应用于生物医学领域，丰富并改变传统的诊治方法，推动现代医学的发展。