化学材料的发展及其在医学领域的应用

化学材料的发展及其在医学领域的应用

宫高鑫

四川轻化工大学 643002

摘要：进入21世纪来，我国在化学材料技术方面取得了众多举世瞩目的成就，为我国的科技发展注入了新的动力。本文主要论述化学材料的发展，以及其在医学领域的应用情况，由于化学材料种类众多，逐一论述并不现实，因此，笔者主要以化学材料领域的重大科研成果——新型纳米材料为例，介绍其具体的发展情况与医学领域的实际应用情况。

关键词：化学材料；医学领域；应用

一般情况下，纳米材料的粒径为1-100nm，其主要成分可分为两大类，一类是天然材料，另一类是人工合成材料，同时还可以根据其化学结构分为有机和无机纳米材料。在现阶段对于纳米材料的研究中发现，许多纳米材料具备环境友好性，生物低排异性，以及量产成本低等特点。随着纳米材料生产技术的不断成熟，其应用成本也必将大幅降低，因此，其在医学领域的应用进度也会随之加快。笔者将通过以下内容介绍纳米材料的发展背景，以及其在医学领域的应用情况，希望能为我国化学材料的医学领域应用提供有力参考。

一、纳米材料的发展背景

20世纪以来，各种新型科技的发展速度突飞猛进，拓宽了人们对于微观世界的了解途径，为世界科学家对微观世界的探索开启了一扇全新的大门。1990年，在美国的贝尔实验室成功制造出了世界上的第一台纳米机器人，极大的鼓舞了世界科学家对于微观世界探索的信心。1990年7月，美国举行了第一届国际纳米科学技术会议，提出了纳米材料学，纳米机械学，纳米电子学等全新的科学概念，至此，纳米材料技术正式走向世界科技舞台。从人们确立了纳米科技的科学地位后，在纳米材料领域，各种新型研究成果不断涌现，与其他的科学技术发展特点不同，纳米材料技术的发展速度较为迅速，且其应用周期较短，为其他领域的发展提供了新的材料种类选择途径。

二、纳米材料在医学领域的应用与未来发展方向

2.1应用于MRI

为了能够直观的区分人体内的正常组织与病变组织，可以利用MRI增强扫描技术，向人体内体内注射MRI对比剂，对人体内的病变组织和正常组织进行增强或弱化标记，以此获取精度更高的正常组织与病变组织区分影像。MRI增强扫描技术主要利用横向和径向质子的弛豫时间不同的特性，将人体内的不同组织进行信号强弱不同的标记，并利用这样的标记信号，利用计算机绘制高对比度的组织区分图像，以此判断人体内的正常组织与病变组织。人体内的许多组织的水分含量不同，组织的水分含量主要受制于体内生理环境，不同情况下会出现不同的弛豫时间，同时，同一组织在病变状态下和正常状态下，其水分含量也会不同，这种特性会在组织病变的后期明显增强。由于细胞对于纳米材料的摄取能力更强，利用纳米材料的这一特性，可以将纳米颗粒替代传统MRI对比剂中的部分成分，提升正常组织与病变组织的对比度，以此提升MRI增强扫描的整体精度。

2.2药物载体

药物在体内的作用时间与靶向药物载体的运输性能息息相关，由于纳米材料与传统的化学材料相比，其靶向药物运输性能较高。因此，有纳米材料制成的靶向药物载体可以有效提高药物的人体作用时间，提高药物的实际应用效果。同时，由于纳米材料具有无毒性，低排异性等特点，能够降低传统药物的负面效应，大幅减少毒副作用情况的发生概率。在药物作用效果的影响因素中，靶向药物运输载体的粒径，在很大程度上决定了药物的实际作用情况，一般情况下，人体的血管仅允许半径在25纳米以下的物质通过，而细胞膜仅允许半径小于50纳米的物质通过。因此，为了最大限度地发挥药物作用，可以利用纳米材料制作靶向药物载体，同时，许多药物有着聚集到病变组织部位的需求，可以利用纳米材料的磁吸附作用，在患者服用了含有纳米靶向药物载体的药物后，利用外部磁场对人体内部的靶向药物载体进行引导，实现药物的定点生效。另外，部分药物对身体有一定伤害，通过这样的方法，可降低部分药物对正常组织的影响，最大限度的降低毒副反应的发生。

2.3骨组织工程

由于纳米材料具有许多非常优秀的物理特性，因此，在骨组织工程领域也能够发现纳米材料的身影。纳米材料在骨组织工程的应用方面，主要利用纳米材料低排异反应的特点，将纳米材料作为人体骨组织的填充物。用纳米材料制成的骨组织填充物，一方面具有可塑性强，低排异反应，生物融合率高，物理强度高以及重量轻等特点，另一方面，由于在许多情况下，人体组织需要在骨组织填充充物上进行附着融合，与传统的化学材料填充物相比，纳米骨组织填充物对于人体组织有良好的吸附性，同时结合其低排异反应的特点，可有效缩短骨组织的恢复时间，大大减少了病人的治疗痛苦过程。由于纳米材料在多数情况下具有网状结构，因此将纳米材料骨组织填充物应用到人体中后，对人体骨细胞的生长影响较小，同时，纳米材料在人体内可自行降解，利用这一特性，可以实现人体骨细胞在一定周期内进行自我恢复并取代前期治疗填充的纳米材料骨组织填充物。虽然纳米材料有着诸多特性，但其进一步的量产化技术探索，以及实际应用体系才是现阶段需要纳米科技领域人才需要考虑的重点问题。

三、结束语

由于纳米材料近年来在医学领域的发展处于初步阶段，因此，纳米材料在医学领域具有良好的应用前景和市场潜力。笔者借助本文，首先介绍了纳米材料的发展背景，同时，从MRI应用，靶向细胞载体以及骨组织工程三个方面详细的介绍了纳米材料现阶段在医学领域的发展情况以及未来发展方向。虽然纳米材料具有诸多卓越的性能，但其应用在人体上的负面反应也值得人们去不断探索，为纳米材料在医学领域的成熟应用，奠定良好的基础。

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