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生物医学技术中纳米金的运用优势分析

来源:搜集整理   日期:2020-12-02   点击数:

  摘要:现代生物医学技术与纳米技术相结合, 形成了纳米生物医学。纳米结构以及纳米技术的出现加速了生物医学的发展, 而纳米金具有良好的催化活性和光学特性, 在纳米器件制造、纳米生物医学和纳米药理学领域都被广泛使用, 本文从纳米金在生物医学技术方面的应用出发, 探讨纳米金的应用现状及优化应用措施。
  
  关键词:纳米金; 生物医学技术; 应用现状;
  
  1 前言
  
  如今纳米技术随着时代的发展已经得到了很大的发展, 成为了科学研究的热点, 纳米金是指直径0.8~250mm的缔合金溶胶, 它属于纳米金属材料中研究最早的种类, 纳米金具有良好的纳米表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应, 它具有很多良好的化学特性, 比如抗氧性和生物相容性。
  
  2 纳米金在病原体检测技术中的应用现状
  
  近些年来生物医学界对于流行病学的研究和对病原微生物的诊断已有了不小的进展, 传统的分离、培养及生化反应逐渐被时代所淘汰, 运用纳米金的免疫标记技术作为新的高通量的、操作简单的检测技术被广泛应用于临床病原体的检测, 这种检测技术快速且准确, 十分适合在临床上使用。1939年, 两位科学家Kausche和Ruska做了一个小小的纳米金实验, 他们将烟草花病毒吸附在金颗粒上, 并在电子显微镜下观察, 发现金离子呈高电子密度, 就此打下了纳米金在免疫电镜中的应用基础。从1939年后生物医学技术不断发展, 纳米金标记技术也广受世人关注, 成为了现代社会四大免疫标记技术之一。作为一种特殊标记技术, 纳米金在免疫检测领域受到了广泛的应用, 使用纳米金粒子做探针, 观察抗原抗体的特异性反应, 放大检测信号, 由此检测抗原的灵敏性。纳米金技术具有良好的检测灵敏性, 在早期还支持诊断并监控了急性传染性病毒, 根据这一特性, 秦红设计了快速检测黄热病病毒的技术, 在纳米金颗粒上标记上金SPA-复合物的标志, 通过免疫反应实验我们发现病毒抗体与纳米金颗粒结合, 并形成了人眼可见的红线。这种检测方法的优点有:不需要器材、简单、迅速、廉价、高效, 极大地推动了黄热病病毒检测技术的更新, 在黄热病的防控事业上有着深远意义。利用纳米金作为免疫标记物来检测的除了黄热病病毒, 还有致病寄生虫。我国的民族种类多样, 一些少数民族人民由于自身的文化特点, 喜食生食或半生食物, 这就形成了寄生虫病的传播, 我国经济大发展后, 人民的生活水平得到了提高, 但还是喜食半生动物肉或者内脏, 造成了食源性寄生虫病发病率的上升, 严重影响人民身体健康。目前我国的临床诊断寄生虫病技术包括三方面:病原学检查、免疫学检查以及影像学检查。运用纳米金检测技术, 不仅缩短了取材时间、缩小了取材范围, 而且检出率高、创伤性小, 受到了患者的广泛欢迎。
  
  3 纳米金在核酸、蛋白质检测中的应用现状
  
  纳米金粒子具有特殊的表面等离子体共振现象, 被应用在核酸构建和分析检测蛋白质领域中, 可以把生物识别反映转换为光学或电学信号, 因此人们将其与DNA、RNA和氨基酸相结合, 在检测核酸和蛋白质方面收效颇丰, 并且这种检测方法制备简单, 同时还具有很多优点, 比如良好的抗氧化性和生物相容性, 下面具体讲一下纳米金检测技术在核酸和蛋白质检测中的应用。首先是在核酸检测中的应用。美国首先利用纳米金连接寡核苷酸制成探针检测核酸, 将纳米金做标记与靶核酸结合形成超分子结构, 由此来检测核酸。利用纳米金技术检测特定病原体和遗传疾病首先要做的就是检测核酸的特定序列, 在芯片点阵上整齐排列纳米金颗粒, 利用Taq DNA连接酶识别单碱基突变, 等待连接后, 就可以经过一系列步骤得出单碱基突变结果, 得到所需信息。在临床应用中使用纳米金技术的表现有高灵敏检测谷胱甘肽和半胱氨酸的新型电化学生物传感器, 这种机器对于谷胱甘肽和半胱氨酸的检出限值更低, 在检测及预防糖尿病、艾滋病等疾病方面具有很大的临床优势。其次是在蛋白质检测中的应用。纳米金与蛋白质的作用方式非常多样, 有物理吸附方式、化学共价结合方式以及非共价特异性吸附等等方式, 在此背景下, 我们可以利用纳米金检测并治疗疾病和检测环境污染。
  
  4 纳米金在生物传感器制备中的应用现状
  
  目前纳米金在生物传感器检测中的应用受到了人们的普遍关注, 如上文所说, 纳米金具有特殊的表面等离子体共振现象, 这是制备生物传感器的基础。利用这种特性, 科学家们做了许多实验, 比如拉曼光谱试验, 使用Uv-Vis光谱和拉曼光谱仪测试金纳米颗粒的表征, 得出结论是可以根据纳米金颗粒的不同形貌制作不同浓度分子的探针, 受外周环境介电特性和颗粒尺寸大小的影响, 纳米金颗粒会表现出不同的形貌特征, 比如吸收光谱、发生蓝移。纳米金是属于一种非常微小的贵金属, 作为贵金属, 它具有很好的导电性能, 利用纳米金进行免疫检测时会大量聚集纳米金, 从而增强反应体系的电导, 顺利通过电导检测免疫反应。利用纳米金的高检测灵敏性可以进行电化学免疫传感器的制备。
  
  5 其他领域的应用现状
  
  目前纳米技术的研究中, 纳米金在生物医学技术中的应用研究是重要研究课题, 除了上文中说到的病原体检测、核酸以及蛋白质检测还有生物传感器制备中的应用, 纳米金技术同时也被广泛应用于肿瘤的诊断与治疗、药物载体以及CT成像。纳米金具有特殊的组成结构, 它可以轻易被修饰并负载化合物, 可以用于检测并治疗肿瘤, 还可以被用于肺癌的检测及治疗, 目前的大量数据都表明纳米金技术在诊断并治疗肺癌上有极大的优势。
  
  6 结语
  
  21世纪生物医学技术领域最关键的技术之一就是纳米金标记技术, 作为一种十分精细的技术, 它几乎不影响生物分子的活性, 就这一点而言, 它是非常好的标记物。我们可以想见, 纳米金技术因其自身的诸多优点, 必会获得更大的生物医学发展空间。
  
  参考文献
  
  [1]艾桃桃.纳米金在生物医学领域中的应用[J].陕西理工学院学报 (自然科学版) , 2010, 04:63~68, 95.
  
  [2]王英泽, 黄奔, 吕娟, 梁兴杰.纳米技术在生物医学领域的研究现状[J].生物物理学报, 2009 (03) :168~174.
  
  [3]李家萌, 曹颖, 赵媛, 杨毅梅.纳米金在生物医学技术应用的研究现状[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志, 2016 (02) :1~5.
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