纳米医药 —— 21世纪又一次产业革命 朱愿超

2004年1月12日，由中国科学院主办的528名院士投票评选出来的2003世界十大科技新闻揭晓。其中，排名第一的新闻就是科学家研制出世界最小的纳米电动机。二十一世纪纳米技术将推动信息、医学、自动化及能源科学的迅速发展， 给人类带来新的变化 。

科学工作者将纳米技术应用到医药学领域，就产生了——纳米医药学这门新科学。

优势 小 奇异 精细 纳米微粒比血红细胞还小许多，可以在血液中自由运行。 纳米粒子呈现许多奇异的物理性质、化学性质，出现一些“反常现象” 。 能直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品、器械 。 ——《关于纳米医药学》，中华国际医药杂志-2002年1期

应用

一、在诊断方面的应用 1、遗传病诊断 纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。 妇女怀孕8个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。 ——徐辉碧 ，《纳米医药》，清华大学出版社

2、影像学诊断 一种新型的纳米影像学诊断工具“光学相干层析术(OCT)”已由清华大学研制成功。 每秒钟能完成生物体内活细胞的动态成像 2000次，以此来观察活细胞的动态。 OCT的分辨率达微米级，可以发现直径是毫米级的肿瘤。 不会像X线、CT、MRI那样杀死活细胞。

3、病理学诊断 肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法,但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变,以解决肿瘤诊断的难题。 ——徐辉碧 ，《纳米医药》，清华大学出版社

目前，已有多种原子力显微镜问世 AFM克服了STM只适用于具导电性样品的不足之处

二、在治疗方面的应用 1、纳米粒径化增加药物吸收度 增大药物的表面积促进溶解。 药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分布面极广。 应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。

2、纳米医用材料 目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化镐是一种具有高度抗生物损耗的替代材料。 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 ——徐辉碧 ，《纳米医药》，清华大学出版社

纳米骨材料 把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料， 最后会降解消失 我国第一项纳米医药产品 骨缺损部能完全 被新生骨取代。

制备纳米晶羟基磷灰石或胶原复合的生物硬组织修复材料，复合材料具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构

纳米人工骨已获得国家食品药品监督管理局的试生产注册证，成为我国首个可以在市场上公开销售和应用的纳米医药产品。 目前该材料已经在十几所医院进行了应用。 四所医院给出了临床实验报告，患者满意度为１００％。

前景

一、纳米机器人(nanorobot)的研制 纳米机器人是纳米生物学中最具诱感力的内容。 动脉粥样硬化的治疗 机器人能够从动脉壁上清除粥样沉积物。这不仅会提高动脉壁的弹性,还会使通过动脉的血液流动状况得到改善。 ——Richard John，《The futher of nanotechnology 》,Physics Web - Physics World, August 2004

在血管中运动的纳米机器人，它正在使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物

纳米机器人在清理 血管中的有害堆积 物 中国科学院沈阳自 动化所研制研制的 纳米微操作机器人 在10×10微米的基片 上刻出的字样 ---中国科学院合肥 研究院 的研究 中国科学院沈阳自 动化所研制研制的 纳米微操作机器人 在10×10微米的基片 上刻出的字样

重庆科研人员开发的“OMOM胶囊内镜系统” 估计三年内可以上市。 检查体内疾病 重庆科研人员开发的“OMOM胶囊内镜系统” 估计三年内可以上市。 该医生长得 像一颗胶囊， 把它吞进肚里， 消化道内的情景 就可以像放电影 一样在电脑屏幕 上一 目了然

纳米机器人进入人体消化系 统工作示意图 目前还只能钻进人的肚子里 通过传输图像“瞧病”，还不 能治病 。 机器人医生在未来三年内： 当机器人医生发现可疑病变 组织后，立即能伸出“手”来 取样进行活检

肾结石、胆结石的治疗 将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内,直接到达结石所在的部位,并且直接把结石击碎。

二、用于生化检查 碳纳米管有奇异的 电学和光学特性 伊利诺依大学迈尔·斯特拉诺 (Michael Strano)的研究组 正研究用碳纳米管验血。 原理：给纳米管涂上一层酶，它就能在有糖的环境下制造过氧化氢，然后激发电子流，当激发的电子流与红外线接触会发出光照—— 这是纳米管的一种独特反应。

纳米管（数以千计） 胶囊（毛发状) 植入皮下 红外光照射 植入物 光 检测可见光强度

三、跟踪生物体内活动 美国伯克利大学的纳米研究部门的崔屹先生指出：有的纳米颗粒具有发光功能，科学家们把这种纳米颗粒送进人的组织、器官内，然后从人体外部向内照射近红外线，纳米颗粒在体内会发光 可以跟踪了解人体细胞的变化情况，从而达到追踪病毒等效果 。

科学家们还发现癌细胞特别喜欢吃纳米颗粒，这有助于跟踪癌细胞在人体内的活动

四、智能化的纳米药物传输系统 2006年，麻省理工学院和哈佛大学的研究者制备的纳米粒子进入前列腺癌细胞中靶向传输化疗药物。 在小鼠实验中 四、智能化的纳米药物传输系统 2006年，麻省理工学院和哈佛大学的研究者制备的纳米粒子进入前列腺癌细胞中靶向传输化疗药物。 在小鼠实验中 方法 靶向纳米粒子治疗 非靶向纳米粒子治疗 化学抗癌药物docetaxel 存活率 100% 57% 14%

把药物放入磁性纳米颗粒的内部，这些颗粒就可以自由地在血管和人体组织内运动 加外磁场导向，使 其向病变部位聚集

五、纳米马达 分子马达是目前纳米医疗器件的重点研究项目。分子马达是由生物大分子构成，利用化学能进行机械做功的纳米系统。 驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等都是天然的分子马达

佛罗里达大学化学系教授谭蔚泓 最近在分子马达研究领域取得新 的突破，首次利用单个ＤＮＡ 分子制成了分子马达 理论上说，ＤＮＡ分子马达 可以借助一些生物化学变化 而进行药物和基因等的传递

谢谢