11:26 2017年12月16日
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    納米革命:量子點保障了醫學突破

    納米革命:量子點保障了醫學突破

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    無法想象沒有納米技術的現代醫學。科學家不斷地尋找和研發新材料及其使用方法。納米粒子——量子點的大小比人類頭髮的萬分之一還要小,它保障了在診斷學和藥理學里的科學突破。國立核能研究大學-莫斯科工程物理學院積極研究在生物醫學領域使用量子點的可能性。

    量子點(也被稱為人工原子)——是半導體晶體,尺寸非常的小,電子運動在三維空間受到限制。這就像裝在盒子里的球,它只能在盒子里移動。術語“量子”在這種情況下的意思是,這個點的不同的特性,比如光學的和電的,它們根據點的大小而變化。

    量子點在20世紀50年代就已出現,但在相當長的一段時間里一直是物理學家被動的研究對象。然後化學家通過設定尺寸和控制其物理和化學性質,學會了合成量子點。但在生物和醫學上,量子點僅是在找到使其溶於水和生物液體的方式後,以及控制其尺寸(即在形成過程中設定物理性質)的方式後才開始被使用的。

    在醫學上經常使用膠體量子點——是使用化學高溫合成的方式獲取納米晶體。在加熱環境下,包括兩相位或更多相位狀態下,注射必要的化學試劑。結果產生快速的化學反應,形成了固相晶核。這就是晶體量子點的原理。粒子繼續生長,並且它們的大小被準確的控制到10%。適用於醫學的量子點的平均尺寸在2.55納米。尺寸決定了光學特性:外照射時小的納米晶體呈紫色,而大的呈紅色。

    大多數納米粒子導入人體的主要障礙是它們對活細胞的毒性,並且不僅是其成分中有的各種化學元素。這裡說的是納米毒性。納米顆粒非常小,類似於生物分子的大小。我們自己的蛋白質附著到納米晶體上,並且“反面”翻轉過來,這導致免疫系統出現強烈反應,它竭力消除“異己”蛋白質。

    納米顆粒可以成為形成纖維狀(原纖維)和絞合成球狀蛋白質的中心,這些蛋白質類似患有阿爾茨海默病形成的和能阻礙神經脈衝傳輸的斑塊。人們用各種辦法通過納米晶體與蛋白質的“吸引力”作鬥爭。例如,在國立核能研究大學-莫斯科工程物理學院力求使顆粒表面盡可能“不吸引”蛋白質附著,並且使它們不能夠聚結到一起。同時,大小應保持在規定的範圍內(2.55納米),以便使晶體能以接近100%的概率從體內排出。

    很可能,無法完全消除納米材料的毒性。但它們在醫學上的使用前景將由它們在診斷和治療上帶來的優缺點的平衡來決定。很明顯,抗腫瘤藥物對人體的健康造成很嚴重的危險,但否則腫瘤就無法消除!因此納米生物技術人員的任務是極小化有毒物質對健康細胞和機體的影響。只好冒一定的風險,為了最終能獲得更多的拯救人類生命和健康的機會。國立核能研究大學-莫斯科工程物理學院納米與生物工程實驗室主任、法國蘭斯香檳阿登大學教授伊戈爾·納比耶夫對俄羅斯衛星通訊社說道

    目前國立核能研究大學-莫斯科工程物理學院正在擬訂製造包括裝有藥物的微膠囊劑的載體項目,在膠囊壁上注入含磁性和銀的納米顆粒,以及具有放射性的螢光量子點。有了這樣的量子點囊劑將發光,將能夠記錄它們的位置,而顆粒還能借助磁鐵進行控制,由此使整個膠囊移動到腫瘤的位置。借助交變磁場或超聲波,可以對其加熱並在它們到達目標時打開。

    值得一提的是,量子點不會徘徊”在研究階段:人們在納米晶體的基礎上積極研制適合實際應用的儀器。國立核能研究大學-莫斯科工程物理學院正在製造一整套能同時檢測到更多病原體的設備。這些設備僅根據一個空氣樣本便能夠確定各種感染。計劃在20192020年生產這樣儀器的試點系列。

     

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