生物导弹-生物芯片.ppt

纳米医用技术纳米医用技术纳米医用技术概述纳米医用技术概述生物芯片生物芯片生物导弹生物导弹1纳米技术纳米技术是指在纳米尺度范围内，操纵原子、分子或原子团、分子团，使它们重新它们重新排列组合排列组合,创造具有特定功能的新物质的科学技术。纳米医学纳米医学则是在分子水平上，利用分子工具和人体的分子知识，创造并利用纳米装纳米装置和纳米结构置和纳米结构来防病治病，改善人类的整个生命系统。2零维纳米颗粒在医学上的应用零维纳米颗粒在医学上的应用 纳米颗粒纳米颗粒是以高分子物质为辅料，将药物溶解、吸附或包裹于辅料中，分散制成纳米级的固态或液态微粒，是一种新型纳米粒给药系统，一般将其粒径大小界定在Inm10 nm3零维纳米颗粒在医学上的应用零维纳米颗粒在医学上的应用 纳米微粒在性能上与通常所用的宏观材料完全不同，具有很多特殊性 。表面与界面效应表面与界面效应、小尺寸效应小尺寸效应和宏观量子隧道效应宏观量子隧道效应等。纳米微粒的这些特殊性能使得其在实际应用中具有很多特殊的效果，如比表面比表面积大、表面活性中心多、表面反应活性高、强烈的吸附能力、较高催积大、表面活性中心多、表面反应活性高、强烈的吸附能力、较高催化能力、低毒性以及不易受体内和细胞内各种酶降解等。化能力、低毒性以及不易受体内和细胞内各种酶降解等。生物芯片生物芯片 纳米生物探针、核磁共振成像技术、细胞分离和染色技术、作为药物或基因载体(生物导弹）生物替代纳米材料、生物传感器 4纳米银粉：银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。56一维纳米材料在医学上的应用 纳米管具有较大的内部空腔体积，从小分子到蛋白质分子等许多化学或生物物质都可被填充其中；此外，纳米管具有明显的内、外表面和开放的端口，便于进行不同的化学或生物化学修饰改性。7生物芯片技术的概念分类应用发展趋势8 生物芯片是指包被在硅片、尼龙膜等固相支生物芯片是指包被在硅片、尼龙膜等固相支 持物上的高密度的组织、细胞、蛋白质、核持物上的高密度的组织、细胞、蛋白质、核 酸、糖类以及其它生物组分的微点阵。酸、糖类以及其它生物组分的微点阵。芯片与标记的样品进行杂交，通过检测杂交芯片与标记的样品进行杂交，通过检测杂交 信号即可实现对生物样品的分析。信号即可实现对生物样品的分析。9生物芯片的分类芯片上的固定的探针不同芯片上的固定的探针不同 基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片另外根据原理另外根据原理 元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片10u 基因芯片：基因芯片：reverse northern-dot blotsreverse northern-dot blots 基因芯片：检测基因突变基因芯片：检测基因突变 基因表达谱芯片：检测基因表达水平基因表达谱芯片：检测基因表达水平u 蛋白质芯片：蛋白质芯片：蛋白质在载体上的有序排列，依蛋白质在载体上的有序排列，依 据蛋白质分子、蛋白质与核酸相互作用的原理据蛋白质分子、蛋白质与核酸相互作用的原理 进行杂交、检测和分析。进行杂交、检测和分析。u 组织芯片：组织芯片：从不同的组织内进行活体解剖后取从不同的组织内进行活体解剖后取 出圆柱状的组织，然后包埋在受体区组内。出圆柱状的组织，然后包埋在受体区组内。11基因芯片（基因芯片（DNA微阵列）微阵列）u 寡核苷酸芯片、寡核苷酸芯片、cDNAcDNA芯片、芯片、GenomicGenomic芯片芯片 u 模式一：是将靶模式一：是将靶DNADNA固定于支持物上，适固定于支持物上，适 合于大量不同靶合于大量不同靶DNADNA的分析，的分析，u 模式二：将大量探针分子固定于支持物上，模式二：将大量探针分子固定于支持物上，适合对同一靶适合对同一靶DNADNA进行不同探针序列的分进行不同探针序列的分 析。析。12u 将大量探针分子固定于支持物将大量探针分子固定于支持物(substrate)(substrate)上，上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的数量。的强弱进而判断样品中靶分子的数量。基基 因因 芯芯 片片 原原 理理13基基 因因 芯芯 片片 流流 程程样品制备样品制备芯片制备芯片制备杂交杂交杂交信号检测杂交信号检测数据分析数据分析1415芯芯 片片 样样 品品 制制 备备u 一般以一张芯片需要一般以一张芯片需要3ug mRNA3ug mRNA的量来计算的量来计算u 因个体差异、匀浆、研磨损耗等原因，送检样因个体差异、匀浆、研磨损耗等原因，送检样 品应多品应多1-21-2倍倍u 注意：样品保存时应保证避免注意：样品保存时应保证避免RNARNA酶的分解作用酶的分解作用16基基 因因 芯芯 片片 的的 应应 用用1 1 基因表达分析：基因表达分析：分析基因表达时空特征分析基因表达时空特征 检测基因差异表达检测基因差异表达 发现新基因发现新基因 大规模测序大规模测序2 2 基因型、基因突变和多态性分析基因型、基因突变和多态性分析 分析基因组中不同基因与性状或疾病的关系分析基因组中不同基因与性状或疾病的关系 173 3 疾病的诊断与治疗疾病的诊断与治疗 遗传病相关基因的定位遗传病相关基因的定位:产前筛查与诊断产前筛查与诊断 肿瘤诊断肿瘤诊断 感染性疾病的诊断感染性疾病的诊断 4 4 药物研究中的应用药物研究中的应用 新药开发新药开发 发现药物的新功能发现药物的新功能 调查药物处理细胞后基因的表达情况调查药物处理细胞后基因的表达情况 对药物进行毒性评价对药物进行毒性评价 185 5 基因芯片在中医学领域中的应用基因芯片在中医学领域中的应用 药物筛选药物筛选 中医中医“证证”本质的研究本质的研究 针灸原理研究针灸原理研究 6 6 其它应用其它应用 环境化学毒物的筛选环境化学毒物的筛选 体质医学的研究体质医学的研究 19蛋蛋 白白 质质 与与 抗抗 体体 芯芯 片片u原理：原理：芯片上固定的分子是蛋白质如抗原或抗体等；芯片上固定的分子是蛋白质如抗原或抗体等；蛋白分子、蛋白与核酸、蛋白与其它分子的相互作用蛋白分子、蛋白与核酸、蛋白与其它分子的相互作用 u应用：应用：蛋白质的结构功能研究；医学诊断和医疗；蛋白质的结构功能研究；医学诊断和医疗；新药开发；生物工业等新药开发；生物工业等u难点：难点：蛋白质的纯度；蛋白质的固定蛋白质的纯度；蛋白质的固定20发发 展展 趋趋 势势u 降低所需费用降低所需费用u 进一步提高自动化进一步提高自动化u 扫描、数据分析等方面：软件开发扫描、数据分析等方面：软件开发21 生物导弹 生物导弹的定义生物导弹的定义 生物导弹的技术概要生物导弹的技术概要 生物导弹的应用生物导弹的应用 生物导弹的生物导弹的优点优点和和缺点缺点 生物导弹的生物导弹的前景前景 参考参考 22“生物导弹生物导弹”是是免疫免疫导向导向药物药物的形象称呼，的形象称呼，它由它由单克隆抗体单克隆抗体与药与药物、酶或放射性同位物、酶或放射性同位素配合而成，因带有素配合而成，因带有单克隆抗体而能单克隆抗体而能自动自动导向导向，在生物体内与，在生物体内与特定目标细胞或组织特定目标细胞或组织结合，并由其携带的结合，并由其携带的药物产生治疗作用。药物产生治疗作用。23单克隆抗体 单克隆抗体具有高度专一性，能够识别细胞表面抗原、各种受体、各种体液成分及细胞内和组织内的各种成分，能精确地瞄准和捕获靶细胞，特异性地与靶目标发生反应.24技术概要技术概要：生物导弹在核医学上，特别在生物导弹在核医学上，特别在人体扫描图技术人体扫描图技术和和肿肿瘤定位瘤定位方面已获得很大进展。方面已获得很大进展。例如，向病人血液中注例如，向病人血液中注射用示踪量射用示踪量放射性物质放射性物质标记的单克隆抗体。由标记的单克隆抗体。由于肿瘤细胞表面有特异于肿瘤细胞表面有特异性抗原可与单克隆抗体性抗原可与单克隆抗体结合，因而这种抗体结合，因而这种抗体放射性同位素结合物放射性同位素结合物就不断积累在就不断积累在肿瘤肿瘤上。上。应用常规核医学显示微应用常规核医学显示微仪器扫描病人身体，放仪器扫描病人身体，放射活性射活性密集的区域密集的区域即肿即肿瘤所在部位。瘤所在部位。25生物导弹的应用：生物导弹除了能够诊断、治疗癌症和某些疾病外，最有生物导弹除了能够诊断、治疗癌症和某些疾病外，最有希望的是在希望的是在组织与器官移植组织与器官移植过程中用以过程中用以净化骨髓。净化骨髓。净化骨髓。净化骨髓。在治疗肿瘤过程中各种弹头可以用于：放疗、化疗、免在治疗肿瘤过程中各种弹头可以用于：放疗、化疗、免疫毒素多功能抗体、抗疫毒素多功能抗体、抗idiotype抗体抗体。26生物导弹的优点生物导弹的优点 和和新型生物导弹缺点新型生物导弹缺点27新型生物导弹的优点新型生物导弹的优点1、对人体不会引起异种蛋白所致免疫反应。2、分子较小易进入分子较小易进入特定的细胞和组织。特定的细胞和组织。4、比较容易大量生产。比较容易大量生产。3、能根据需要设计能根据需要设计特定成分的抗体。特定成分的抗体。28生物导弹正越来越广泛地在人类疑难疾病生物导弹正越来越广泛地在人类疑难疾病的诊断中，发挥其他常规药物无法达到的诊断中，发挥其他常规药物无法达到的独特和卓越效能。的独特和卓越效能。29 前景前景 现阶段，能够特异中和现阶段，能够特异中和HIV感染感染病毒、杀伤病毒、杀伤HIV感染细胞并可进感染细胞并可进行免疫重建的生物导弹，可用行免疫重建的生物导弹，可用于于AIDS的辅助治疗的辅助治疗和回复机体和回复机体正常免疫功能，该制剂是目前正常免疫功能，该制剂是目前国内研究国内研究最为有效最为有效的基因工程的基因工程生物治疗辅助制剂。将预期按生物治疗辅助制剂。将预期按计划完成临床前和临床试验，计划完成临床前和临床试验，争取早日申报新药证书，投放争取早日申报新药证书，投放市场。市场。30