化学与医学

化学与医学摘要：随着科学技术的发展，化学与我们的生活越来越密切，这其中必然会提到与我们息息相关的医学。本文阐释了化学与医学的关系，着重强调了纳米技术在医学中的应用与广泛前景。关键词：化学医学纳米技术一、化学与医学的关系医学的研究对象是人体，人体内时刻发生着各种化学反应，当人体体内化学平衡被打破时，人体便开始出现某些疾病。医学便是努力使人体化学平衡得以恢复，使人回到健康的状态。此外，许多研究方法已成为两科之中通用的办法，更不用说化学和医学那些共同的原理基础。从古代的中医写到现在的西医，以至中西结合，医学的发展特别是现代医学的发展离不开化学的发展。随着化学分析、合成的发展医学得到了长足的进步。不仅是化学的各个分支对医学的发展起到了关键作用，医学也同样能反作用于化学。正是由于在临床医学的发展中遇到的各种病例对医学、化学以及整个的科学技术水平提出的更高的要求，使得医学和化学都得到了相应的进步。同时，医学为化学提供了应用的基础，医学的水平一定程度上反映了化学的发展情况。两者互利互惠，共同发展。二、纳米技术化学也研究微观条件下生物的组成与结构以及微观与宏观性能的相互关系，与生物科学、地质科学、材料科学和医药学等各学科的研究相互关联、相互配合、相互促进。其中产生了纳米技术这一运用广泛的技术。它是用单个原子、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，它是现代科学和现代技术结合的产物。三、纳米技术在医学中的应用纳米技术在医学中发展成纳米医学这一学科，并且随着合成生物学的发展，开发细胞机器人或者细胞生物计算机等技术将在对付癌症和治疗心血管疾病方面有重要意义。而在生物医药领域的应用主要有纳米药物载体、纳米药物、肿瘤治疗、抗菌材料、生物传感器等。1）纳米药物纳米药物与传统的分子药物的根本区别在于它是颗粒药物而广义的纳米药物可分为两类：一类是纳米药物载体，即指溶解或分散有分子药物的各种纳米颗粒，如：纳米球、纳米囊、纳米脂质体；第二类是纳米药物，即指直接将原料药物加工成的纳米颗粒或利用崭新的纳米结构或纳米特性，发现基于新型纳米颗粒的高效低毒的治疗或诊断药物。前者是对传统药物的改良，而后者强调的是把纳米材料本身作为药物。利用纳米科技可将生物降解性和生物相容性的聚合物作为载体与药物一起制成纳米药物，作为靶向药物制剂，直接导人病灶部位的器官、组织甚至细胞，达到提高药物疗效，降低毒性的作用；将纳米材料作为药物载体，可增加某些药物的胃肠吸收，提高其生物利用度。比如：药物特种“衣裳”有目标地合成水溶性嵌段共聚物或接枝共聚物，使之同时具有亲水性基因和疏水性基因，在水中溶解后可自发形成高分子胶囊，从而完成对药物的增溶和包裹。由于它有亲水性外壳及疏水性内核，所以能携带不同性质的药物。亲水性的外壳还具备“隐形”的特点。用聚山梨酯对纳米粒进行表面修饰，可显著增加脑内的药物浓度，提高脑内实质性组织疾病和脑神经系统疾病的治疗效果。口服给予纳米脂质体、聚合物纳米粒，能增加它们在肠道上皮细胞的吸附量，延长吸收时间。人体“分子马达”分子马达是由生物大分子构成、利用化学能进行机械做功的纳米系统。驱动蛋白、聚合酶、肌球蛋白等都是天然的分子马达，参与胞质运输、复制、细胞分裂等一系列重要生命活动。分子马达包括线性和旋转式两大类。其中线性分子马达是将化学能转化为机械能、并沿着一条线性轨道运动的生物分子。典型的旋转式分子马达是F1-ATP酶。它与纳米机电系统的组合已成为新型纳米机械装置，可完成在血管内定向输送药物、清除血栓、进行心脏手术等复杂工作。微型智能“药房”将超小型的血糖检测系统植入皮下，即可监测血糖水平，又可适时准确地释放出胰岛素。一种被称为“微型药房”的微型芯片，具有上千个小药库，每一个小药库里容纳25纳升的各种药物，装有“智能化”的传感器，可以适时和适量地释放药物。此时一种仅有20纳米左右的“智能炸弹”，可以识别出癌细胞的化学特征，并摧毁单个的癌细胞。心血管“清道夫”美国研究小组报告说，现在已能制备出包含几百、几千个原子的颗粒，长度只有几十个纳米，表面活性很大，可以在血管中自由移动，就像一个巡航导弹，能自动寻找沉积于静脉血管壁上的胆固醇，然后一一分解；也可以清除心脏动脉内脂肪沉积物、疏通脑血管中的血栓。因此，纳米技术在治疗心血管疾病上十分看好。这种颗粒还可以完成医生不能完成的血管修补等“细活”。由于它体积微小，连肉眼都看不到它们，对人体健康不会产生影响。而直接以纳米颗粒作为药物的应用之一是抗菌药物。纳米抗菌药物具有广谱、亲水、环保、遇水后杀菌力更强、不会诱导细菌耐药性等多种性能。通过表面化学改性方法将抗菌剂接枝到电纺纳米纤维表面，控制接枝反应在纳米纤维的表面进行，不影纤维膜的本体力学性能。此外，纳米纤维巨大的比表面被具有高密抗菌基团的合物链覆盖，并稳定、牢固地以共价键结合，这不仅大大提高了抗菌效率小剂量即可产生强的抗菌作用，而且还具有长效及重复使用的优势，可以有效避免抗菌剂污染等问题。2）肿瘤治疗在肿瘤治疗方面，基因治疗的关键是基因导入系统、基因表达的可控性以及更多更好的治疗基因。常规使用的病毒载体常伴随着对宿主产生免疫、炎症反应和引起疾病等负面影响。采用纳米材料作为基因传递系统具有显著优势，如：聚丙交酯一乙交酯(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇(PEG)，由于具有良好的生物安全性，可方便有效地实现基因靶向性及高效表达和缓释。而纳米材料成为制备高效、靶向基因治疗载体系统的良好介质。具有热塑性及可溶性的生物可降解高分子材料如聚乳酸、聚乙醇酸、尤其是乳酸一羟基乙酸共聚物(PL—GA)，因其良好的生物兼容性、生物可降解性及机械强度得到了很大的发展。PL—GA已被食品和药物管理局(FDA)批准用于药物输送系统，它不仅安全性高，而且可以大大改进肿瘤药物输送方法，延长药物释放时间，实现了药物的可控释放。用PL—GA包裹携带小分子干扰核糖核酸(Ribonucleicacid，RNA)治疗患有尤文肉瘤的实验鼠，能够抑制生长基因，从而控制癌细胞的扩散。3）其他应用纳米技术可将微型的诊断仪器植入人体内，可随血液在体内运行，实时将体内信息传送到于体外记录置。还可以消除某些寄生虫病、细菌感染，甚至作为疫苗的佐剂有更好的效果。结束语：纳米技术在生物医药领域的应用还有很多，提供了更多医疗技术和手段，逐渐改变人类传统的救治方式，但是它还有着一些风险，有待进一步地研究。通过不断地了解和完善，使它更好地为人类服务。参考文献：纳米技术、纳米医学百度百科《纳米技术在医学上的应用》庾晋《纳米技术在医学上的应用》连俊标《纳米医学正在改变诊断和治疗方法》易家康《世界科学》，2006，(1)20—21《纳米药物的风险及控制》赵迎欢《医学与哲学》，人文社会医学版2010，31(7)27—28