1、纳米医学 纳米医学 = 纳米材料 & 生物医学 生物医学（ biomedicine） 是综合医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展 起来 的前沿交叉学科，基本任务是运用生物学及工程技术手段研究和解决生命科学，特别是医学中的有关问题 纳米医学 纳米毒理学研究内容 检测类型 毒性分类 检测指标 发育能力 生长增殖 代谢活性、 DNA合成、集落形成等 坏死、凋亡 膜结构及完整性 血液毒性 血细胞、血清生化 血细胞数量、分类，溶血、生化指标 器官毒性 纳米材料沉积器官的形态功能 主要器官的形态和功能，纳米材料沉积的细胞定位和细胞主要功能 遗传毒性 染色体倍性、微核 染色体畸变、间期孤立畸变染色体 生
2、殖毒性 生育力、早期胚胎发育、致畸试验、围生期毒性试验 生殖组织形态 功能；精子 卵子的形态、功能；受孕率、分娩率、幼子存活率；胚胎和幼子畸形率等 免疫毒性 细胞免疫 淋巴细胞的数量、分类和功能 纳米材料的主要毒性 纳米材料 产生活性氧物质 ROS或释放 金属离子等有毒物质 附着在细胞表面或通过细胞内陷、膜通道及细胞吞噬作用等进入细胞 破坏细胞膜而后进入细胞内 产生氧化压力并破坏细胞器 细胞内含物外泄到细胞外 生物毒性效应 纳米生物学毒性的主要机理 纳米材料 细胞和亚细胞定位 氧化应激异常 信号通路被激活 细胞周期： 增殖、凋亡、坏死、自噬 炎症反应： 炎症因子、急慢性损伤 基因损伤： 染色体
3、畸变、基因突变、表观遗传修饰异常 免疫损伤： 细胞免疫 纳米生物学毒性的主要机理 氧化应激 炎症反应 细胞发育能力 DNA损伤 纳米材料和生物大分子相互作用 相关信号通路 纳米生物学毒性的主要机理 早期 诊断 靶向治疗 疾病监测 预后评估 疾病预防 纳米技术 服务于 医学领域 （临床科研） 临床检测： 成像、分离淋巴细胞 /胎儿细胞、 细胞染色（树枝状大分子 PANAM） 临床治疗： 抗感染、抗炎、抗肿瘤、分子手 术、人工组织 纳米医学：诊疗预防 生物样本 纳米机器人类型 生物样本大小 纳米机器人 检测和诊断 纳米生物探针（验孕纸）、纳米传感器、纳米生物芯片等 临床治疗 辅助治疗： 光热疗法（
4、金纳米颗粒） 抗菌药物： 纳米银 /金 /铜、碳纳米材料 药物 /基因载体 ： 生物利用度、释放可控性和靶 向性，精准 治疗，壳 聚糖、树枝状大分子 人工生物材料 ：红细胞、线粒体、骨、心瓣膜等 疫苗研发： 疫苗制剂辅料（富勒烯） 保健用品： 纳米级首乌粉、隔离保护服、空气消毒机 纳米材料的医学应用 物理损伤 氧化应激 脂质萃取 隔离包裹 金属纳米材料和碳纳米材料 碳纳米材料抗菌机制 张超等， 材料导报， 2020， 34（专辑 35）： 53 抗菌药物 纳米骨 天然骨 人工生物材料 -纳米骨 种类 特征 高分子纳米粒 缓释、靶向 微乳纳米 难溶药物溶解度， 水溶药物稳定性， 扩散性如皮肤渗透
5、性 脂质体纳米 热力学性质不稳定，控释效果欠佳 纳米金 120 nm，成像，实时监测 基因转导纳米粒 高效表达 纳米疫苗 增强特定疾病免疫力 纳米中药 传统医学 纳米载体的类型 生物相容性好： PEG/多糖 /水凝胶 等，安全 无免疫原性： 安全 体内稳定（半衰期长）： 生物利用度高 可 控 释放： 定时定量 精确靶向： 克服耐药，高效 /副作用小 /耐药少 纳米载体的优势 精 准 治疗（ Precision medicine） 精准治疗主要因素 ： 精准医学和纳米医药 精准医学是根据患者的分子生物病理学特征和各种组学信息（基因组学、蛋白质组学和医学前沿技术）创建一个数据库，通过此数据库辅助和
6、匹配疾病的相关信息进行预防及诊疗，以在临床治疗中获得最大的疗效、最小的毒副作用和更准确的预后判断 纳米医学 -精准治疗 肿瘤治疗 Huabing Chen, et al, Science China Chemistry, 2018, 61(12): 1503 纳米医学 -精准治疗 张付雷，李威， 2017，第二军医大学学报， 38： 689 1 2 3 4 纳米医学 -精准治疗 张付雷，李威， 2017，第二军医大学学报， 38： 689 纳米医学 -精准治疗 Shi J, et al., Nat Rev Cancer, 2017, 17(1): 20 纳米材料 -靶向 纳米毒理学的相关机制 纳米材料的医学应用及相关机制 纳米 机器人 抗菌药物 纳米人工器官 纳米载体 精准治疗 小结
