J.Kreuter發現用納米粒子做藥物或抗體的載體,可提高某些藥物透過天然或人造的膜結構,並蓄積在小腸,使得藥物的生物利用度有了顯著改善。載藥納米微粒的控釋過程有特定的規律,囊壁的溶解及酶和微生物作用,均可使囊心物質向外擴散。根據控釋目的,選擇合適的囊材使載藥納米微粒在局部滯留並達到有效濃度,提高療效,同時不引起全身毒性。Rad-wan等已研製出載有茶堿的聚異丁基氰丙烯酸酯(polyisobutylcyanoarcrylate,PICA)納米粒子,對體內某些信號作出反應時,這些粒子會膨脹或收縮,從而釋放藥物,表現出良好的控釋行為。
對於一些免疫係統和中樞神經係統藥物而言,它們治療的是慢性病,需長期服用藥物,納米控釋係統剛好能起到緩釋作用,延長藥物作用時間,有效的治療疾病。
此外還能增強藥物的靶向作用。通過選用對機體各組織或病變部位親和力不同的載體製作載藥微粒,或將單克隆抗體與載體結合,使藥物直接輸送到治療的特定部位,增強療效,減少給藥劑量,從而減輕或避免毒副反應。科學家用納米材料開發出一種新型藥物輸送係統,這種輸送係統是由一種內含藥物的納米球組成的,這種納米球外麵有一種保護性塗層,可在血液中循環而不會受到機體免疫係統的攻擊,如果使其具備識別癌細胞的能力,它就可直接將藥物送到癌變部位,而不會對健康組織造成損害。因此,載藥納米微粒在動物給藥方麵具有廣闊的應用前景。
3.4納米科技在遺傳、育種領域中的應用
目前,生物學領域中對生物大分子的研究主要集中在蛋白質和核酸分子的結構與功能關係上。這兩種大分子的幾何尺度處於幾十納米至幾納米的範圍。隨著納米技術的發展,掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)的出現,為研究生物大分子的結構與功能的關係以及如何操縱這些結構提供了新的工具。利而製向虧麥由原子間的相互作用,可操縱一個個原子,達到人們改良動物品種(係)的目的。1990年中科院上海原子核研究所首次獲得DNA複製過程的STM圖象。這為揭示基因表達的機理和如何調控基因表達打下了良好的基礎,同時還可進行基因裝配工作如在家畜遺傳育種過程中,我們希望得到瘦肉率高、胴體品質好、生長快、耗料低的健康家畜,如果用以往的育種方法獲得,可能需要幾年甚至幾十年利用STM,我們可以很快獲得調控這些基因表達的DNA片段。因為在調控過程中,DNA分子與調控蛋白結合時會形成特殊的局域結構,這一結構可用STM觀察到。因此有種工作者可以大量的克隆這些基因.通過轉基因的方法,轉入動物體讓其進行表達,從而獲得具有新的遺傳性狀的動物,大大加快遺傳育種的速度。通過STM還可以確定哪些DNA已突變,除去有害的DNA或把正常的DNA安裝在基因中;或使病變DNA發生有益突變,維持機體的健康等。因此,納米技術將在遺傳育種方麵的研究中起重要作用。
3.5納米粒子對疫苗的輔助作用
包裹或表麵結合疫苗的納米粒子的輔助作用在對皮下和口服用藥的研究中被證實。納米粒子的輔助作用在於持久的釋放被包裹的抗原或加強吸收作用和身體免疫係統對被納米粒子結合抗原的免疫反應。用含納米粒子的疫苗進行免疫接種,會導致粘膜層和胃腸道粘膜表麵發生免疫反應。其機理可能是:當疫苗被吸收後,抗原提呈細胞(如M細胞,存在於淋巴集結上)把抗原物質傳遞給淋巴樣細胞(T、B淋巴細胞增殖的場所)。B淋巴母細胞通過腸係膜淋巴結運送到不同的粘膜位點,導致產生分泌型IgA抗體。IgA不僅存在於內髒,而且還存在於腺體組織、泌尿生殖道、呼吸道等部位,從而提高了機體的免疫反應。Stienekr等發現聚甲基丙烯酸甲酯(PMM)納米粒子對大鼠體內的愛滋病病毒疫苗起輔助作用,抗體滴度提高10-100倍,顯示出很強的抗體應答和抗感染能力,PMMA很可能成為有效而又安全的免疫性劑。與抗原有關的口服用藥納米粒子避免了被胃酶、胃酸分解,可直接被腸淋巴組織吸收。Kossovsky等證明,表麵修飾的納米粒子能使蛋白抗原的表麵充分暴露,同時使抗原結構更穩定,並能促進淋巴集結的攝取,在兔體內能引起強烈的、特異的免疫反應。由此可見,納米粒子作為免疫性劑可提高疫苗對動物的免疫效果,它必將在畜禽疫苗的生產中發揮重要的作用。