多光子发光的稀土上转换纳米颗粒在生物光子学中的研究进展

生物医学光子学的发展,总是伴随并促进着光子学新技术的发展。光学生物成像技术在癌症肿瘤诊断上有着巨大应用,尤其是具有优良发光特性的稀土离子掺杂的上转换发光纳米颗粒与光学生物成像技术的结合进一步发展了生物光子学在这一领域的应用。鉴于近几年很多人对上转换发光纳米粒子的大量研究,本文对其进行了系统的阐述,综述了稀土上转换发光纳米粒子的光学特异性、发光原理及其在光学成像中不可替代的优势;描述了上转换纳米粒子的化学组成,介绍了几种基本的合成方法,重点说明了水热合成法和热分解法,并从材料和光学两方面分析了生物应用的效率优化;总结了目前上转换材料在生物光子学中的几大应用,着重介绍了生物传感、细胞成像、动物成像、漫射光层析成像、光动力治疗、多模式成像六个方面的应用。本文在最后也对今后的研究进行了展望。     

铁蛋白纳米颗粒应用于生物医疗领域的研究进展

在漫长的进化过程中,生物系统中出现了多种多样的纳米粒子。其中铁蛋白纳米粒子广泛存在于所有生物体内,是参与生命活动的重要功能蛋白。近年来,铁蛋白自组装纳米粒子特殊的理化性质使其在生物医学领域应用中呈现出巨大的优势和应用前景。铁蛋白纳米笼的应用主要包括微量血清铁蛋白的临床检查、作为营养物质补充机体铁需求、纳米生物材料平台和纳米材料的生物呈递等。综述了铁蛋白纳米粒子在疾病诊断与治疗以及药物呈递与疫苗开发上的应用,并对铁蛋白纳米粒子在生物医学领域的应用前景进行展望。     

生物合成的银纳米粒子医学应用潜力

银纳米粒子具有抗菌、抗癌、抗病毒等多种生物活性。生物法合成银纳米粒子在合成过程中绿色环保,无需二次改性,具有很好的稳定性、安全性、兼容性,在生物医药方面具有显著优势。近年来,人们在银纳米粒子的生物合成方法与机制,以及生物合成的银纳米粒子用于敷料、涂层、载药等方面的技术研发方面取得了长足进展。现对这些最新研究成果进行归纳和总结,以期为后续研究提供参考。     

量子点光学成像技术在肿瘤诊断和治疗的应用

纳米技术在生物医学的进展使其在肿瘤的诊治中应用日益广泛。荧光纳米粒子中的量子点(Quantum Dots),具备光学成像特性在肿瘤中应用中显示出独特的优势。其作为一种荧光半导体纳米粒子,具有荧光强度高、稳定性强、激发波谱宽、发射波谱窄等光学特性。同时,它可以结合其他功能基团,包括靶向模式、治疗因素和成像探针,为临床肿瘤诊断和治疗提供了新的潜力。本文就量子点的类型和特点及量子点的肿瘤体外和体内成像进行综述。     

磁性纳米粒子作用于肝癌细胞的生物学效应的研究进展

磁性纳米粒子,是一类智能型的纳米材料,因其特有的性质,被广泛应用于生物医学领域,在肝癌的治疗方面也有大量的实验性研究和成果。研究和探索磁性纳米粒子治疗肝癌的新方法和途径,有着很大的现实意义。本文就磁性纳米粒子作用于肝癌细胞的生物学效应的研究现状和进展进行总结整理,从三个方面进行了综述:磁性纳米粒子直接作用于肝癌细胞,探索磁性纳米粒子的生物相容性、在肝癌细胞的分布方式以及磁性纳米粒子本身对肝癌细胞的生物学效应的影响;磁性纳米粒子协同外加磁场(稳恒磁场、极低频交变磁场和高频交变磁场)作用于肝癌细胞;磁性纳米粒子外加修饰(磁性白蛋白纳米颗粒、纳米磁流体、磁性脂质体等),作为药物载体作用于肝癌细胞。     

硫化铜纳米粒子应用于肿瘤诊断和治疗的研究进展

癌症是当今威胁人类健康的主要疾病之一。近年来提出的近红外光介导的光热治疗,能够对肿瘤组织进行定点清除并且对正常组织具有较低的毒副作用,为肿瘤的治疗提供了新的方法。开发具有良好生物相容性的高效光热偶联剂是发展光热治疗的首要条件。随着纳米技术的飞速发展,一些金属纳米结构由于具有独特的光学特性作为光热偶联剂被广泛应用到肿瘤的光热治疗中。然而,成本高昂、制备过程繁琐以及光热稳定性较差等不足,限制了这些纳米材料的进一步应用。最新报道的新型光热偶联剂半导体硫化铜纳米粒子(copper sulfide nanoparticles,CuS NPs),由于其具有制备工艺简单、成本低廉、突出的光热稳定性和良好的生物相容性等优势,成为了当今纳米医学领域研究的热点。本文主要综述了CuS纳米粒子在肿瘤光热治疗和影像诊断方面的应用研究,并对CuS纳米粒子在生物医学领域应用中存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

纳米材料在生物医学检测中的应用

纳米技术的兴起,对生物医学领域的变革产生了深远的影响。纳米材料是纳米技术发展的重要基础,它具有许多传统材料所不具备的独特的理化性质,因此在生物医学、传感器等重要技术领域有着广泛的应用前景。对几类常见的纳米材料包括纳米金、量子点、磁性纳米粒子、碳纳米管和硅纳米线在蛋白质、DNA、金属离子以及生物相关分子检测方面的应用进行综述。     

磁性纳米粒子固定化酶技术研究进展

磁性纳米粒子因兼具磁学特性和纳米材料独特性能,被广泛应用于各个领域。就磁性纳米粒子的种类、特性、制备和表面修饰四个方面展开介绍,综述了脂肪酶、漆酶、淀粉酶及其复合酶等生物酶固定化酶技术的最新研究动态,针对磁性纳米粒子在固定化酶技术的研究应用现状进行了总结,以期为磁性纳米粒子固定化酶技术的应用研究提供参考。     

蛋白冠与纳米粒子的相互作用

近年来,尽管纳米粒子在生物医学领域的研究中取得了巨大的进展,但很少能进入临床试验阶段,其中,很大程度取决于人们缺乏对纳米粒子与生理环境之间相互作用的认知,对纳米粒子进入体内后的生物学特性了解有限。在生理环境下,蛋白质会吸附于纳米粒子表面,从而形成蛋白冠,这种纳米粒子-蛋白冠复合物的形成严重影响纳米粒子的生物学特性,限制了纳米粒子的临床应用,因此,蛋白质与纳米粒子之间的相互作用应该被深入研究。目前,对纳米粒子-蛋白冠复合物的研究属于一个相对较新的研究领域。概括了蛋白冠的研究现状,对蛋白冠与纳米粒子相互作用所产生的影响进行了重点阐述,也介绍了预防和减少蛋白冠形成的方法,为纳米粒子的进一步研发提供了思路。     

沼泽红假单胞菌生物合成银纳米粒子及其抗菌作用

近年来,利用沼泽红假单胞菌合成银纳米粒子作为一种可靠和环境友好的方法出现。主要利用沼泽红假单胞菌的细胞滤液来还原银离子。制备的纳米粒子用紫外可见光谱(UV-vis)、X射线衍射光谱(XRD)和透射电镜(TEM)进行表征。含有银粒子溶液的UV-vis光谱显示在420 nm-460 nm处出现银纳米粒子的吸收峰。TEM图像表明所形成的银纳米粒子的粒径范围为5 nm-20 nm。纳米粒子的XRD图谱证明产物为金属银。所制备的银纳米粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作抑菌性试验。     

光学成像中兼具光学和力学性质的生物组织仿体

在生物医学光学成像方法的研发、评估和使用中,需要用到在较长时间内具有稳定的光学及力学属性的生物组织仿体,以使光学成像实验可以重复进行。这些仿体一般由混有散射、吸收粒子的基质制成。常用散射粒子包括脂质微粒、聚合物微球、金属氧化物粉末和金纳米粒子等,吸收粒子(及其溶液)包括血液、印度墨水(Indian Ink)和分子染料等。常用来模拟组织特性的基质包括硅胶、纤维蛋白和聚乙烯醇凝胶(Polyvinyl alcohol cryogel,PVA-C)等。讨论和分析常见仿体的光学性质(吸收系数、散射系数、折射率)和力学性质(弹性和粘弹性)。从生物相容性、制备难易程度及耗时情况、稳定性等方面比较了几种常见散射粒子、吸收粒子和基质的优缺点,并据此总结其适用范围。最后对仿体研究的发展进行了展望。     

金纳米棒的光学性质及其在生物医学领域的应用

简要介绍金纳米棒的光学性质和合成方法,重点阐述其在生物医学领域研究的最新进展,并对其今后的研究方向进行展望．金纳米棒是一种胶囊状的金纳米颗粒,具有一个横向等离子共振吸收峰和一个纵向等离子共振吸收峰,分别对应其横轴和纵轴两个特征尺寸．通过调节金纳米棒的长径比,纵向等离子共振吸收峰可由可见光区跨越至近红外光区．金纳米棒这一独特的光学性质在生物和化学传感方面有着广泛而重要的应用前景．     

硫化铜纳米粒子在肿瘤成像与治疗中的功能研究进展

硫化铜是一种二价铜的硫化物,可以作为半导体材料,化学式为CuS,呈黑褐色,溶解度极低。硫化铜纳米粒子(Copper sulfide nanoparticles, CuS NPs)是纳米尺度大小的硫化铜。近年来,CuS NPs因其结构的可塑性,良好的光热稳定性、生物相容性、突出的光热及光声转换性能,成为了当今纳米材料医学领域的研究热点,在肿瘤诊断和治疗领域中引起了广泛关注。CuS NPs本身可通过介质鳌合金属离子合成多功能纳米粒子,实现肿瘤多模式诊断,并且在光热治疗研究中体现出突出的治疗效果。本文综述了近几年CuS NPs在肿瘤诊断与治疗方面的研究进展,总结肿瘤治疗中的应用研究方法,对CuS NPs在生物医学领域应用中存在的问题进行分析,为解决实际操作过程所遇到的问题提供参考。     

基于纳米金光学性质的分子检测与应用

纳米金颗粒是近年研究最为广泛的纳米材料之一,它具有良好的生物相容性、化学稳定性以及独特的光学性质,在生物分子检测、诊断和治疗方面具有很大的发展潜力。尤其是纳米金显示出特殊的表面等离子体共振现象,导致了粒子表面产生强电磁场,并最终增强了诸如吸收和散射的辐射特性,其散射光强与粒子的尺寸和团聚状态有密切关系。而由于共振现象而产生的纳米金对光的强烈吸收并高效转换为热效应也被用于检测和治疗。此外,与纳米金尺寸相关的局域表面等离子体共振光学特性,能够在粒子附近产生很强的电磁场增强,从而构成表面增强拉曼散射的基础。纳米金在强光照射下也表现出良好的抗光漂白的荧光现象,其特有的荧光寿命也成为检测的一种有效手段。与其他荧光物质作用时,又表现出表面增强荧光特性以及荧光共振能量转移。综述中,在介绍纳米金这些特殊光学性质的基础上,回顾了其在生物分子检测方面的应用进展。     

利用纳米粒子的光学性质高敏感性检测核酸的研究进展

将纳米粒子的光学性质应用于核酸检测是纳米技术应用的一个重要内容,其检测敏感性可达到10-15mol/L(fmol/L,飞摩尔浓度)或亚飞摩尔浓度水平,而且检测成本低、时间短、具有和PCR类似的敏感性、稳定性好,不需要复杂、大型、昂贵的仪器,使得核酸检测可以走出专业的实验室,在野外、家庭中进行。本文主要综述纳米粒子和核酸的偶联,以及利用纳米粒子的光吸收性质、光散射性质、高强度荧光性质进行核酸检测的应用进展。     

普鲁士蓝纳米粒子在生物医学诊断和治疗中的应用及进展

随着生物医学诊断和治疗的持续深入研究,出现了多种医学诊断和治疗新方法,为人类的健康提供了更大的保证,其中纳米生物技术在生物医学诊断和治疗中的应用日益增多,基于纳米技术,开发传统材料的生物医学新应用成为了人们的研究热点。普鲁士蓝是一种历史悠久的蓝色染料,其制备过程简单、绿色、成本低,化学结构稳定,具有优良的物理、化学、光学以及磁性等性能,已经在许多领域得到了广泛的应用。近年来,普鲁士蓝开始在生物医学诊断和治疗领域中崭露头角,它已经成功的被开发为新型的核磁共振造影剂和光声成像造影剂,并且在药物输送系统和光热治疗等领域也开始占有一席之地,开发基于纳米技术的普鲁士蓝的生物医学应用已经成为极具吸引力的研究方向。本文对普鲁士蓝在生物医学诊断和治疗中的应用及进展进行综述。     

Fe3O4磁性纳米粒子在生物医学领域的应用

Fe_3O_4磁性纳米粒子由于其良好的磁学性能,被广泛应用到了化学、生物、物理、环境保护等各个领域。尤其是在生物医学领域中的应用越来越受到研究者的关注。由于其所具有的优秀的超顺磁性性质,Fe_3O_4磁性纳米粒子可以作为造影剂,增强核磁共振成像的对比度和成像效果;也可以结合到纳米载药系统内用于药物的靶向输送;也可以包埋到蛋白内部用于蛋白的磁性分离;也可以用于基因治疗,提高靶细胞的转染效率;由于其在近红外光的作用下具有很好的光热转换效果,使温度升高,展现出的良好热疗效果,Fe_3O_4磁性纳米粒子又可以用于癌细胞的热疗。本文针对其在该领域中作为药物的靶向传递,蛋白的磁分离,核磁共振成像,热疗,以及基因治疗的载体等方面的研究应用进行了系统性的总结,阐述了Fe_3O_4磁性纳米粒子在生物医学领域中各种应用进展和优势。     

纳米酶的抗菌作用及其机制研究进展

抗生素类药物的发现和使用给人类提供了抗击细菌感染的强大武器。但是,抗生素长期使用导致的细菌耐药问题限制了其在临床上的应用。开发新型的基于纳米酶(Nano-Enzyme)的新型抗菌剂为解决上述问题提供了新思路。将纳米酶可以归为两大类:一类是酶和纳米材料的复合材料;另一类是纳米材料本身具有类酶活性。因为银(Ag)纳米粒子是历史最悠久且研究最广泛的纳米抗菌剂,而且其抗菌机制多样化,因此将Ag纳米粒子的抗菌机制和最新进展单独论述。纳米抗菌剂可以组合多种抗菌机制协同抗菌,从而提高其抗菌性能。因此,在这篇综述中系统介绍了Ag纳米粒子和上述2种类型纳米抗菌剂的最新研究进展和抗菌机制,重点介绍了纳米材料的物理性质对抗菌活性和生物安全性的影响。最后,该综述还强调了该领域目前面临的问题和挑战,并对该领域的发展前景进行了展望。     

介孔二氧化硅在肿瘤治疗领域的研究进展

介孔二氧化硅纳米粒子(Mesoporous Silica Nanoparticles,MSNs)因其具有独特介孔结构、良好的生物相容性、较大的比表面积及明确的表面性质,在生物医学领域备受关注。基于介孔二氧化硅纳米粒子的药物递送系统已成为众多科研工作者研究的热点。讨论了介孔二氧化硅纳米粒子与多肽、抗体以及抗体片段、核酸适体、免疫治疗应用相结合后在肿瘤治疗领域的局限性和挑战。最后,对目前介孔二氧化硅药物输送体系在实际应用中存在的问题进行了分析,并对其未来的发展前景进行了展望。     

介孔二氧化硅纳米粒子的合成及其在生物医学中的应用

介孔二氧化硅纳米粒子具有均一孔径、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面等特点,在药物缓/控释及靶向释放和基因输送等方面的应用日益得到重视。虽然国内外许多研究组使用不同的方法进行了尝试,但是制备粒径均一的、单分散的、尺寸可控的介孔二氧化硅纳米粒子仍然是一大难点。纳米生物医学技术的安全性问题已经成为纳米技术应用于医学临床的主要障碍之一。为了能够更好地指导纳米医药技术的发展,这些问题都将是今后我们研究的焦点。