碳纳米管的生物医学应用
摘要:碳纳米管的发现以及其优异的物理化学性能,使得它在生物和医学领域的具有很大的应用潜力。碳纳米管(CNTs)是碳纳米结构的同素异形体,长度与直径之比大于1000000甚至更大。这些圆柱形的碳分子使它们在许多应用纳米技术可能有新的性能,其独特的表面面积,刚度,强度和弹性,导致在制药领域是研究热门。碳纳米管属于富勒烯家族的卷成管状的形式的石墨薄片组成。可为单个或多壁碳纳米管。分子和离子迁移通过碳纳米管,为分子电子传感器和核酸测序制造提供可能。这篇文章提供了有关药物载体系统,生物传感器等应用,其毒性以及生物相容性的概述。关键字:碳纳米管,生物医学,应用
1前沿以碳纳米管为载体的药物为治疗癌症提供了很大的希望1。碳纳米管的功能
化可产生新的化学和生物应用2。这种药物有许多优点,主要提高了安全性和有针对性的提供药品,提高生物利用度,延长药物或基因药物对组织的作用、提高化学药物治疗稳定性、酶降解药物的效率等3。与其他材料,如聚合物,碳纳米管的兼容性,也可望提高。此外,一旦功能化,碳纳米管可作为溶剂,他们的性质值得进行研究。许多功能化碳纳米管在材料科学和技术,包括光电领域有有效的应用。碳纳米管在药物化学还发挥了重要作用。他们已被使用在药物支架和疫苗基板。CNT的官能基与生物活性特别适合用于靶向给药。然而,碳纳米管有机改性还不是一个完善的领域。碳纳米管的内在化学反应活性低,反应相结合的比较困难。
2碳纳米管的生物医学应用
21药物载体系统及生物传感器碳纳米管的一个重要特性是可以跨越细胞膜和生物体内的多种屏障,进入到
细胞和生物体内多种器官内。研究结果显示,碳纳米管可以穿过多种细胞的细胞膜,包括小鼠成纤维细胞、人宫颈癌细胞、人乳腺癌细胞、和人T细胞淋巴瘤细胞、Jurkat细胞等。
碳纳米管可以作为生物分子的载体,这一现象引起了众多研究者广泛的研究兴趣,从而将碳纳米管用于DNA、蛋白质和药物的输运,如图1所示,DNA可以通过共价和非共价作用连接到碳纳米管的表面。
f图1DNA通过共价和非共价作用连接到碳纳米管的表面
211碳纳米管作为核酸类物质转运载体近年来许多实验室致力于利用碳纳米管作为载体进行基因和RNAi治疗,
在抗肿瘤治疗方面的研究尤其突出。图2为碳纳米管与核酸分子的相互作用示意图。
图2碳纳米管与核酸分子的相互作用示意图A核酸分子通过π叠加和疏水作用缠绕于原位合成碳纳米管上;B核酸分子通过r