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探索納米碳管在醫療器械上的應用
 


探索納米碳管在醫療器械上的應用

生意社08月25日訊  

  編者按:近年來,對于納米碳管這一新材料的工業應用有了很大的探索性研究,并發現它在醫療器械領域有很好的應用前景。雖然納米碳管可能存在一定的潛在危害,但科學家仍在探索。中國制藥機械設備網報道。

  “納米碳管”(carbon nanotube)系日本NEC公司研究人員于1991年利用電子顯微鏡觀察石墨電弧設備產生的球狀碳分子時意外發現的一種由管狀同軸納米管組成的碳分子材料。納米碳管分為單層碳管和多層碳管兩類。研究表明,納米碳管具有超強抗拉強度、抗疲勞性及良好的導電性。近年來,以美國為首的發達國家對納米碳管這一新材料的工業應用進行了大量探索性研究,并發現它在醫療器械領域有良好的應用前景。

  納米碳管永久性假體

  假體(如假肢、義齒等)產品的使用已相當普遍。但是,絕大多數假體只能使用10~15年。此后,患者又要接受二次手術更換假體。西班牙國家醫學技術研究所的兩位博士開發出一種以二氧化鋯為基材,表面涂有納米碳管的系列新型假體,包括人工膝關節、人工髖關節、義齒等,其使用壽命長達150年。也就是說,一旦植入這種假體,患者無需再次更換。

  二氧化鋯是多種人工陶瓷材料的主要成分,其缺點是易磨損。西班牙科研人員利用特種噴涂技術將納米碳管噴涂在生物陶瓷制假體表面,等于為其穿上了一身耐磨的“緊身衣”。

  納米碳管生物傳感器

  目前,世界很多國家的科研機構都在積極開發可快速檢測體內是否存在腫瘤細胞的新型生物傳感器。有一種生物傳感器的外表面涂有一層納米碳管,它事先吸附了癌細胞特定抗體,將病人的一滴血滴在這種生物傳感器上,癌細胞會迅速與抗體反應。醫生通過特制光學儀器可觀察到這一反應,從而確定病人體內是否有癌細胞及癌細胞數量。這種新型納米碳管生物傳感器靈敏度極高,可診斷出多種早期癌癥。

  納米碳管絲網材料

  美國密歇根州立大學先進材料研究所研制出一種中性納米碳管絲網新材料。這種網狀材料可將集成電路等與神經細胞連接在一起,可用于控制病痛,例如用于晚期癌癥病人、燒傷及嚴重車禍傷者等用常規止痛藥難以起到作用的劇烈疼痛患者。

  研究人員說,利用納米碳管絲網不僅可制造植入式器械和電子止痛器,甚至可測知神經細胞發出的極微弱電流,因此采用這種新材料還可生產控制癲癇發作和控制肌肉收縮的一些新型電子醫療器械產品,如老年婦女尿失禁和帕金森病等的治療器械。

  納米碳管涂層植入式電極

  利用植入式電極發出的電脈沖信號,可治療多種神經系統疾病和精神疾病,如抑郁癥、帕金森病、癲癇等。但現有的植入式電極多為金屬制品,其工作壽命較短。為了攻克這一技術難題,美國得克薩斯州立大學的研究人員進行了深入的研究。他們發現,在植入式電極表面涂上一層納米碳管材料后,植入式電極的工作壽命得到顯著延長。新研制的納米碳管涂膜植入式電極在靈長目動物身上進行的實驗已取得令人滿意的結果。

  納米碳管涂層專用噴嘴

  美國科學家經大量研究發現,在市場上現有的各種植入式或外科用醫療器械產品(如血管支架、導管、微囊、心臟起搏器、內窺鏡、心臟瓣膜、血糖檢測儀、傳感器、醫用紡織品、輸血管/抽血管、整形外科器械、假肢或假體、診斷設備等)的表面涂上一薄層納米碳管外膜,就能大大改善它們的工作性能,并使其更好地與人體組織相容。但是,這在技術上存在一定難度。不過,美國Sono-Tek’s超聲儀器公司不久前開發上市了一種新型噴嘴“Accumist”。這種產品可在瞬間將納米碳管材料噴涂在多種植入式器械產品或外科器械產品表面,而且涂層非常牢固,不易脫落。它較傳統噴涂技術能降低80%的納米碳管材料用量。這種納米碳管涂膜專用噴嘴也是全球第一臺低壓超聲原子單層噴嘴,該產品已投入批量化生產。

  多功能納米碳管線

  美國辛辛那提大學的納米碳管實驗室在材料學界非常有名。該實驗室利用特種技術將納米碳管紡成線。這種碳管線在軍事通訊和民用產品領域有著廣泛的用途。

  據介紹,辛辛那提大學科研人員研制的納米碳管線的直徑僅有25微米,肉眼基本看不見,其可被加工成可降解的植入式醫療器械產品,從而改變現有植入式器械產品在失效后必須手術取出的麻煩。

  技術外延

  納米碳管一把“雙刃劍”

  盡管納米碳管作為21世紀的一種新興材料被歐、美發達國家看好,但是,一些西方國家衛生部門也提出了不同的意見——納米碳管非常纖細,肉眼難以辨認,實驗表明,一旦它被無意中吸入肺部并達到一定含量,將會像石棉纖維那樣誘發肺癌和間質細胞瘤等惡性腫瘤。

  英國愛丁堡大學科研人員在2008年出版的《自然納米碳管》雜志中刊登的一篇報道說,實驗證實,小白鼠在吸入一定量的納米碳管氣體后最終出現間質細胞瘤癥狀。

  世界上最早發現納米碳管新材料的日本,最近也發出相同的警告。該國厚生勞動省官員告誡日本研究人員在納米碳管實驗過程中一定要注意室內通風,防止大量吸入納米碳管。由此可見,納米碳管雖為一種前景光明、用途廣泛的新材料,但它也是一把“雙刃劍”。如何防范其對人體的潛在危害,仍有待于科學家的探索。

2010-8-28 10:25:02
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