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1納米診斷技術(shù)

1.1細(xì)胞分離與染色

納米細(xì)胞分離技術(shù)的出現(xiàn)有助于解決生物醫(yī)學(xué)中快速獲取細(xì)胞標(biāo)本的難題。將15~20nm的SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液中,利用梯度原理,通過離心技術(shù)快速分離所需要的細(xì)胞[1]。用這種方法很容易將懷孕僅8周左右的孕婦血樣中極少量的胎兒細(xì)胞分離出來,通過對(duì)其染色體的分析,判斷胎兒是否有遺傳缺陷。應(yīng)用納米免疫磁珠檢測早期肺癌患者循環(huán)血液中的腫瘤細(xì)胞,可以監(jiān)測肺癌的轉(zhuǎn)移情況[2]。

納米顆粒也為建立新的細(xì)胞染色技術(shù)提供了新的途徑。段箐華等[3]用聯(lián)吡啶釕配合物[Ru(Ⅱ)(bpy)3]2+、異硫氰酸羅丹明B(TRITC)、異硫氰酸熒光素等熒光分子標(biāo)記SiO2納米顆粒,實(shí)現(xiàn)了體外對(duì)B淋巴細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、早期凋亡乳腺癌細(xì)胞、系統(tǒng)性紅斑狼瘡細(xì)胞的特異性識(shí)別。異硫氰酸熒光素標(biāo)記的SiO2納米顆粒表面接特異抗體,可用于免疫學(xué)檢測[4]。

1.2納米造影劑

無機(jī)納米粒子因其形狀、尺寸和組成的不同而具有獨(dú)特的物化性能,可用作新型生物造影材料,能提供良好的檢測信號(hào)對(duì)比度和生物分布度,提高診斷效率,并有望將現(xiàn)有的解剖學(xué)層面的造影技術(shù)推向分子水平,即“分子造影”[5-7]。納米造影劑一般需要3個(gè)組成部分:(1)無機(jī)納米粒子核,如金、氧化鐵等,用以實(shí)現(xiàn)造影增強(qiáng)效果;(2)水可分散的殼層,如聚乙二醇等,用以提高無機(jī)納米粒子核的溶液穩(wěn)定性;(3)賦予靶向功能的生物活性分子,如蛋白、多肽和抗體等。

高分子修飾的氧化鐵納米粒子,如葡聚糖包裹的超順磁性氧化鐵納米粒子已被用于臨床以提高解剖學(xué)層面的磁共振造影[8],也被用于分子造影[9]。傳統(tǒng)的檢測方法對(duì)Ⅰ、Ⅱ期癌癥檢出率小于15%,使用高磁共振對(duì)比度的造影劑能夠提高早期癌癥的檢出率。例如,乳腺癌細(xì)胞過度表達(dá)人上皮增長因子受體2基因(HER2/neu)[10],將磁性納米粒子(MNPs)偶聯(lián)上HER2的抗體赫賽汀,就可以將SK-BR-3乳腺癌細(xì)胞檢測出來[11]。用MNPs偶聯(lián)赫賽汀探針還可以測出不同細(xì)胞的HER2表達(dá)量[12]。同樣,可以用偶聯(lián)了rch24抗體的Fe3O4靶向癌胚抗原來診斷結(jié)腸癌[13];用偶聯(lián)了HmenB1抗體的FePt-Au來靶向成神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞(CHP134)過度表達(dá)的聚唾液酸(PSA)[14]。合金MNPs,如FePt@CoS2等兼具造影和治療功能。

FeP@tCoS2納米粒子被HeLa細(xì)胞攝入以后,在癌細(xì)胞的酸性環(huán)境中釋放出的Pt+能導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡[15]。SiO2@Fe3O4@Au納米粒子可以用于磁共振造影和治療,當(dāng)其與抗HER2基因抗體偶聯(lián)后有明顯的T2加權(quán)造影效果,再加上持續(xù)的光照,由金殼產(chǎn)生的能量能將癌細(xì)胞殺死,起到治療作用[16]。

金納米粒子因?yàn)槠洫?dú)特的表面等離子共振效應(yīng)被用作光學(xué)造影劑和傳感器[17-19]。利用金納米粒子的表面易于功能化的特性,El-Sayed等[20]在金納米粒子表面偶聯(lián)表皮生長因子抗體(anti-EGFR),使金納米粒子靶向富集在表皮生長因子高表達(dá)的口腔上皮癌HOC313細(xì)胞上。與普通上皮細(xì)胞HaCaT相比,經(jīng)表面改性的金納米粒子在HOC313細(xì)胞中表現(xiàn)出了更清晰的造影效果。以殼聚糖為納米載體的復(fù)合微球成功地將包覆的金納米粒子與藥物一同送入細(xì)胞核,起到了細(xì)胞核給藥和細(xì)胞核造影的雙重功能,實(shí)現(xiàn)了金納米粒子的多功能化[21-22]。

半導(dǎo)體納米粒子(又稱量子點(diǎn))已經(jīng)被用作熒光探針,用于細(xì)胞標(biāo)記和光學(xué)探針[23-24]。美國華盛頓大學(xué)的研究人員用蛋白將一個(gè)量子點(diǎn)內(nèi)核包裹在一個(gè)直徑為3nm的超薄金殼中,使兩部分的光電特性不受彼此的干擾,從而首次實(shí)現(xiàn)了將半導(dǎo)體和金屬納米粒子結(jié)合在一起而仍能保留各自的功能,量子點(diǎn)可用于熒光成像,金球則可用于散射成像。

1.3納米傳感器和新型納米診斷技術(shù)

雖然對(duì)納米傳感器的研究時(shí)間較短,但其優(yōu)點(diǎn)是不容置疑的。由生物大分子構(gòu)成,利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的分子馬達(dá)納米傳感器,使其尖端插入活細(xì)胞內(nèi)而又不干擾細(xì)胞的正常生理過程,來獲取活細(xì)胞內(nèi)多種反應(yīng)的動(dòng)態(tài)化學(xué)信息、電化學(xué)信息。如利用ATP酶作為分子馬達(dá)的納米傳感器能進(jìn)入人體細(xì)胞,完成在人體細(xì)胞內(nèi)監(jiān)測和藥物釋放等任務(wù),可以連續(xù)監(jiān)測體內(nèi)代謝變化,對(duì)肺部小血管內(nèi)NO和CO的監(jiān)測結(jié)果對(duì)于高血壓和心血管疾病的診斷和治療具有重要意義[25]。其他的分子馬達(dá)還包括RNA聚合酶、肌球蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白等[26]。在糖尿病治療中可將納米生物傳感器置于真皮層檢測葡萄糖水平,從而指導(dǎo)給藥。斯坦福大學(xué)的科學(xué)家最近利用納米科技及電磁效應(yīng)發(fā)明了一種生化傳感器,這種傳感器可以及早發(fā)現(xiàn)癌癥的早期癥狀,利于對(duì)患者及時(shí)進(jìn)行治療。

隨著隧道掃描顯微鏡和原子力顯微鏡的問世,人們能夠在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系,并動(dòng)態(tài)獲取生命信息[27]。利用原子力顯微鏡可以在納米水平揭示腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn),通過尋找特異性的納米結(jié)構(gòu)改變實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的早期診斷,從而解決腫瘤診斷的難題[28]。

2納米藥物載體和納米藥物

納米藥物與傳統(tǒng)的分子藥物(molecularmedicine)的根本區(qū)別在于它是顆粒藥物(particulatemedicine)。廣義的納米藥物可分為兩類:一類是納米藥物載體,即指溶解或分散有分子藥物的各種納米顆粒,如納米球、納米囊、納米脂質(zhì)體等。二是納米藥物,即指直接將原料藥物加工成的納米顆粒,或利用嶄新的納米結(jié)構(gòu)或納米特性,發(fā)現(xiàn)基于新型納米顆粒的高效低毒的治療或診斷藥物。前者是對(duì)傳統(tǒng)藥物的改良,而后者強(qiáng)調(diào)的是把納米材料本身作為藥物[29]。

2.1納米藥物載體

實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和亞細(xì)胞層次上藥物的靶向傳遞和智能控制釋放,是降低藥物毒副作用、提高治療效果的共性問題。納米粒子介導(dǎo)的藥物輸送是納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),在藥物輸送方面具有許多優(yōu)越性。目前,用作藥物載體的材料有金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒及生物活性納米顆粒等[30]。理想的納米藥物載體應(yīng)具備以下性質(zhì):毒性較低或沒有毒性;具有適宜的制備及提純方法;具有合適的粒徑與形狀;具有較高的載藥量;具有較高的包封率;對(duì)藥物具有良好的釋放特性;具有良好的生物相容性,可生物降解或可被機(jī)體排出;具有較長的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間,并能在療效相關(guān)部位持久存在等。

2.1.1抗腫瘤藥物載體腫瘤的納米靶向治療以納米粒為載體,將藥物或制劑定向于腫瘤部位,可以大幅度提高藥物的生物利用率,提高療效,降低用藥量,減少毒副作用,已成為國際腫瘤藥物研制中的熱點(diǎn)和前沿。

惡性腫瘤周圍及其實(shí)質(zhì)有大量的新生毛細(xì)血管形成,這些血管通透性高,400~600nm以下的納米顆?？纱┻^血管到達(dá)腫瘤組織。Alexiou等[31]在動(dòng)物模型上用磁性納米粒負(fù)載抗癌藥物進(jìn)行區(qū)域動(dòng)脈灌注,外加磁場定位濃集,發(fā)現(xiàn)納米粒子隨血液流入腫瘤部位并滲透到腫瘤組織內(nèi),提高了藥物的治療指數(shù)。Mu等[32]將生物可降解聚合物PLGA納米粒、VitaminE、TPGS和抗腫瘤藥物紫杉醇混合在一起,藥物可較容易地到達(dá)腫瘤部位而發(fā)揮靶向效應(yīng)作用。楊凱等[33]在治療口腔癌頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶時(shí),將抗癌藥物葫蘆素BE裝載到聚乳酸納米微粒上,發(fā)現(xiàn)藥物可靶向到達(dá)病變部位,毒副作用和局部刺激作用顯著減小。

惡性腫瘤的納米粒磁導(dǎo)靶向熱療也是有效的方法,熱療本身可以破壞腫瘤細(xì)胞。將磁性納米粒子經(jīng)包裹或修飾后選擇性地注射到腫瘤部位,然后施加交變磁場,納米粒子受到交變作用而產(chǎn)熱,可提高放療和化療的效果?？谇活M面部腫瘤位置相對(duì)表淺,是最適合作磁導(dǎo)靶向化療和磁導(dǎo)靶向熱療的部位。此外,由于納米脂質(zhì)體載體具有較好的藥物、基因和成影劑包封率,在腫瘤造影成像等方面顯示出較好的優(yōu)勢[34]。

2.1.2中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)藥物載體血腦屏障對(duì)于維持CNS的相對(duì)穩(wěn)定起著重要作用,但其毛細(xì)血管連接緊密,大多數(shù)藥物很難通過血腦屏障進(jìn)入CNS。因此,如何使CNS藥物跨越血腦屏障從血液進(jìn)入腦內(nèi)且發(fā)揮藥效是藥物傳遞系統(tǒng)需要解決的一個(gè)難題。納米粒子作為藥物載體,為不能透過血腦屏障的CNS藥物入腦提供了新途徑。Sun等[35]以聚乳酸為基質(zhì),制備了裝載異硫氰酸熒光素-右旋糖酐的納米粒,并將納米粒用聚山梨酯-80包衣,給小鼠尾靜脈注射后發(fā)現(xiàn)納米?？芍鲃?dòng)靶向腦組織。Kepan等[36]同時(shí)給小鼠注射采用聚山梨酯-80包衣的甲氨蝶呤聚氰丙稀酸丁酯納米粒子(PBCA-NP),未包衣NP及甲氨蝶呤溶液,通過檢測腦脊液及腦組織內(nèi)藥物濃度顯示,采用聚山梨酯-80包衣的甲氨蝶呤PBCA-NP能顯著提高腦內(nèi)甲氨蝶呤藥物濃度。Petri等[37]研究顯示,泊洛沙姆-188包衣的PBCA-NP與聚山梨酯-80包衣的PBCA-NP均能顯著提高阿霉素的抗腦腫瘤活性。

Oliver[38]發(fā)現(xiàn),用聚山梨酯-80修飾的PBCA-NP通過血腦屏障的機(jī)理,部分是由于載體降解產(chǎn)生的毒性打開了腦血管內(nèi)皮的緊密連接。Ulbrich等[39]發(fā)現(xiàn),用人血清白蛋白納米粒子包裹本無跨血腦屏障能力的藥物洛哌丁胺(loperamide),并與轉(zhuǎn)鐵蛋白或轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的單克隆抗體OX26共價(jià)結(jié)合后,能夠借助血腦屏障上轉(zhuǎn)鐵蛋白受體介導(dǎo)的胞吞作用進(jìn)入腦組織,產(chǎn)生強(qiáng)烈的抗傷害性藥效。將神經(jīng)生長因子載入表面經(jīng)聚山梨酯-80修飾的PBCA-NP,注射帕金森病小鼠模型后可在21d內(nèi)持續(xù)發(fā)揮抗帕金森病的療效[40]?？咕幬锃h(huán)丙沙星(ciprofloxacin)裝載入表面修飾了HIV-1反式激活蛋白(TAT)的聚乙二醇納米粒子,利用TAT能將異源蛋白導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)或穿過血腦屏障的特點(diǎn),通過檢測發(fā)現(xiàn)該抗菌藥物能被人類星型膠質(zhì)細(xì)胞攝取,此法還可用于使其他抗生素跨越血腦屏障,從而治療腦部感染[41]。

2.1.3其他胰島素(insulin,INS)的降糖療效明顯,但普通制劑的INS口服給藥不易吸收,且容易被胃蛋白酶、胰蛋白酶和腸激酶等降解,因此目前臨床上INS的常規(guī)給藥途徑為注射給藥。大量的研究工作證實(shí),口服納米囊可保護(hù)INS不被酶破壞,提高INS的生物利用度,減少用藥次數(shù)。Mesiha等[42]制備的聚氰基異丁酯丙烯酸納米粒可將藥物作用時(shí)間從6h延長至72h,生物利用度更好。Merisko等[43]制得INS納米粒,通過體外實(shí)驗(yàn)證明其有良好的緩釋能力。Christiane等[44]用生物聚合物和非生物聚合物復(fù)配制得納米粒子,可將INS包裹在納米粒子的內(nèi)核,對(duì)INS的包封率可達(dá)到約96%,并且實(shí)驗(yàn)證明有很好的緩控釋效果。納米藥物控釋系統(tǒng)還被用來防治血管再狹窄[45]。

再狹窄是冠狀動(dòng)脈經(jīng)皮腔內(nèi)成形術(shù)(PTCA)后常見而嚴(yán)重的并發(fā)癥,運(yùn)用微孔球囊介入導(dǎo)管將納米粒子自由分散形成的乳狀懸浮液置于PTCA部位,可以達(dá)到防治再狹窄的效果。另外,載藥納米粒子進(jìn)入動(dòng)脈壁后,隨著可降解材料的逐漸水解,其內(nèi)含的藥物便緩慢持續(xù)釋放出來,從而實(shí)現(xiàn)藥物在動(dòng)脈內(nèi)局部定位。用納米顆粒,包括納米膠束、納米脂質(zhì)體等作為基因轉(zhuǎn)移載體,已引起醫(yī)學(xué)界廣泛重視。其原理是納米顆粒作為載體將DNA、RNA、PNA(肽核苷酸)、dsRNA(雙鏈RNA)等基因治療分子包裹其中,或者通過靜電引力或吸附將治療分子固定在其表面形成復(fù)合物,在胞吞作用下納米顆粒進(jìn)入細(xì)胞,釋放基因治療分子,發(fā)揮治療效能[46]。

2.2納米藥物

直接以納米顆粒作為藥物的應(yīng)用之一是抗菌藥物。納米抗菌藥物具有廣譜、親水、環(huán)保、遇水后殺菌力更強(qiáng)、不會(huì)誘導(dǎo)細(xì)菌耐藥性等多種性能。以這種抗菌顆粒為原料,成功地開發(fā)出了創(chuàng)傷貼、潰瘍貼等納米醫(yī)藥類產(chǎn)品。例如,納米二氧化鈦樹脂基托材料具有一定的抗變形鏈球菌和抗白色念珠菌的效果,當(dāng)樹脂基托中抗菌劑的濃度達(dá)到3%時(shí),即可達(dá)到滿意的抗菌效果[47]。郭春蘭[48]用納米銀醫(yī)用抗菌敷料對(duì)142例患者的手術(shù)切口進(jìn)行護(hù)理,所有切口均無感染并Ⅰ期愈合,同常規(guī)使用普通無菌敷貼覆蓋切口的方法相比,平均每例的愈合時(shí)間提前1.69d。

無機(jī)納米顆粒作為新型的抗癌藥物為腫瘤治療提供了新的思路。Liu等[49]用Gd@C82(OH)22處理荷肝癌的小鼠,在10-7mol·kg-1的注射劑量下能有效地抑制腫瘤生長,同時(shí)對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生任何毒性。其抑瘤效應(yīng)不是通過納米顆粒對(duì)腫瘤的直接殺傷起作用,而是可能通過激活機(jī)體免疫來實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的抑制作用。納米羥基磷灰石在體外對(duì)惡性腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生明顯的抑制作用,而對(duì)正常細(xì)胞作用甚微,可望通過進(jìn)一步的研究獲得一種區(qū)別于傳統(tǒng)的化療藥物的納米無機(jī)抗癌藥物[50-51]。此外,有的物質(zhì)納米化后出現(xiàn)新的治療作用,如二氧化鈦納米粒子可抑制癌細(xì)胞增殖[52];二氧化鈰納米顆?？梢郧宄壑械碾娍剐苑肿硬⒎乐我恍┯捎谝暰W(wǎng)膜老化而帶來的疾病[53]。

3組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中的納米材料

將納米技術(shù)與組織工程技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建具有納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的細(xì)胞生長支架正在形成一個(gè)嶄新的研究方向。相對(duì)于微米尺度,納米尺度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與機(jī)體內(nèi)細(xì)胞生長的自然環(huán)境更為相似。納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建有可能從分子和細(xì)胞水平上控制生物材料與細(xì)胞間的相互作用,引發(fā)特異性細(xì)胞反應(yīng),對(duì)于組織再生與修復(fù)具有潛在的應(yīng)用前景和重要意義[54]。將納米纖維水凝膠作為神經(jīng)組織的支架,在其中生長的鼠神經(jīng)前體細(xì)胞的生長速度明顯快于對(duì)照材料[55]。向高分子材料中加入碳納米管可以顯著改善原有聚合物的傳導(dǎo)性、強(qiáng)度、彈性、韌性和耐久性,同時(shí)還可以改進(jìn)基體材料的生物相容性。研究發(fā)現(xiàn),隨著復(fù)合物中碳納米管含量的增加,神經(jīng)元細(xì)胞和成骨細(xì)胞在復(fù)合材料上的黏附與生長也越來越活躍,而星形細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的活性則呈現(xiàn)同等程度的下降[56-57]。Freites[58]設(shè)計(jì)的人造紅細(xì)胞輸送氧的能力是同等體積天然紅細(xì)胞的236倍,可應(yīng)用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運(yùn)動(dòng)需要的額外耗氧等。Murphy等[59]成功合成了模擬骨骼亞結(jié)構(gòu)的納米物質(zhì),該物質(zhì)可取代目前骨科常用的合金材料,其物理特性符合理想的骨骼替代物的模數(shù)匹配,不易骨折,且與正常骨組織連接緊密,顯示出明顯的正畸應(yīng)用優(yōu)勢。

納米自組裝短肽材料RADA16-I與細(xì)胞外基質(zhì)具有很高相似性,RADA16-I納米支架可以作為一種臨時(shí)性的細(xì)胞培養(yǎng)人工支架,它能很好地支持功能型細(xì)胞在受損位置附近生長、遷移和分化,因而有利于細(xì)胞抵達(dá)傷口縫隙,使組織得以再生。有研究人員[60]利用RADA16-I納米支架修復(fù)了倉鼠腦部的急性創(chuàng)傷,并且恢復(fù)了倉鼠的視覺功能。RADA16-I形成的水凝膠可用作新型的簡易止血?jiǎng)?用于多種組織和多種不同類型傷口的止血。

4納米中藥

“納米中藥”是運(yùn)用納米技術(shù)制造的粒徑小于100nm的中藥有效成分、有效部位、原藥及其復(fù)方制劑[61]。納米中藥不是簡單地將中藥材粉碎至納米數(shù)量級(jí),而是針對(duì)組成中藥方劑的某味藥的有效部位甚至是有效成分,進(jìn)行納米技術(shù)加工處理,賦予傳統(tǒng)中藥以新的功能。

中藥納米化可以使細(xì)胞破壁,大大提高中藥有效成分的滲透性或溶解度,提高生物利用度;利用納米化的中藥所具有的緩釋功能和靶向給藥功能,在提高藥效的同時(shí)降低毒副作用;利用中藥的納米包覆技術(shù)能改變一些中藥制劑的親水、親油性,提高臨床療效。例如,用納米粉碎技術(shù)將中藥黃芩、黃連、黃柏、地榆超微?；?添加納米鋅、硒等微量元素,加廣譜強(qiáng)效納米銀系(AT)抗菌劑、麥飯石納米粉、遠(yuǎn)紅外二氧化鈦、電氣石在傳統(tǒng)中藥配方基礎(chǔ)上制成的納米中藥,用于燒燙傷的治療,提高了藥物療效[62]。將超臨界二氧化碳萃取技術(shù)用于中藥揮發(fā)油提取和中藥有效成分的提取,通過包覆技術(shù)把中藥揮發(fā)油和中藥有效成分制備成納米藥物。超臨界二氧化碳萃取技術(shù)已廣泛用于對(duì)菖蒲根、金絲桃葉、月桂葉、肉豆蔻、蒼術(shù)、高良姜等的有效成分進(jìn)行提取和對(duì)紫蘇、香薷、防風(fēng)、辛夷、蒼術(shù)、厚樸、細(xì)辛、木香等揮發(fā)油的提取[63]。

對(duì)中藥揮發(fā)油采用包合技術(shù)制備包合物,用納米尺度的分子材料(主要是環(huán)糊精類)作為載體材料,形成不到2nm的藥物超微粒,其內(nèi)徑為0.7~0.8nm,可容納幾個(gè)藥物分子,這樣的包合物又稱為分子型包囊[64]。由于載體是種多羥基物質(zhì),且羥基排列于筒狀結(jié)構(gòu)的外壁,極易分散于水中,筒內(nèi)側(cè)可包裹水難溶性的藥物分子,從而大大提高水難溶性藥物在水中的溶出和體內(nèi)的吸收,提高生物利用度,還可降低藥物的刺激性,增加藥物的穩(wěn)定性。藥物脂質(zhì)體制劑在納米中藥的研制中也得到了日益廣泛的關(guān)注。如納米雄黃脂質(zhì)體[65]、辛夷揮發(fā)油納米脂質(zhì)體[66]、馬錢子堿脂質(zhì)體的研究[67];魚腥草揮發(fā)油納米脂質(zhì)體的制備及其肺靶向效果[68]等。

納米中藥的研究和應(yīng)用仍處于起步階段,存在許多亟待解決的問題,如納米中藥的藥效不確定性及可能的毒副作用、納米中藥的有效成分和穩(wěn)定性難以控制等。但目前已經(jīng)取得的一些成果表明,納米中藥的研究極大地豐富了中藥的劑型,對(duì)中藥的研究和開發(fā)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。這方面研究的深入能在納米中藥的制藥技術(shù)、藥效等諸方面建立更多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)和創(chuàng)新方法,促進(jìn)中藥制劑的標(biāo)準(zhǔn)化和國際化,提升中藥的市場競爭力。

5納米醫(yī)學(xué)材料的安全性

納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已應(yīng)用于藥物載體、癌癥治療、基因治療、抗菌材料、組織工程、醫(yī)學(xué)診斷等方面,給人類帶來了許多好處。然而,有關(guān)納米材料毒理學(xué)的報(bào)道也很多[69-70]。由于納米材料具有小尺寸效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)以及量子尺寸效應(yīng)等特性,可能引發(fā)特殊的生物學(xué)效應(yīng),給人類健康和環(huán)境帶來負(fù)面影響。例如,Yeo等[71]指出具有抗菌效果的納米銀可在水生環(huán)境中蓄積,對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育有毒性作用。

從納米醫(yī)學(xué)材料大小與DNA、蛋白質(zhì)、病毒等生物分子的尺寸相當(dāng)這一事實(shí)很容易想到,即使化學(xué)組成相同,納米物質(zhì)的生物毒性也可能不同于微米尺寸以上的常規(guī)物質(zhì)[72]。根據(jù)常規(guī)物質(zhì)研究所得到的毒理學(xué)數(shù)據(jù)庫與安全性評(píng)價(jià)結(jié)果,可能不適用于納米物質(zhì);現(xiàn)有的安全評(píng)價(jià)方法、技術(shù)又都不太適用于納米醫(yī)學(xué)材料對(duì)人體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[73]。這些問題正是目前納米醫(yī)學(xué)材料安全性評(píng)價(jià)的困難所在。

納米材料的安全性評(píng)估是一個(gè)全球性關(guān)注的問題,美國、歐盟、日本紛紛斥巨資展開納米材料的安全性研究,我國也已將其列入國家“973”重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃項(xiàng)目。納米技術(shù)涉及很多學(xué)科,如電子、生物、物理、化學(xué)等等。因此,對(duì)醫(yī)用納米材料安全性的評(píng)估不是單一的某個(gè)學(xué)科可以完成的,而是需要臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、毒理學(xué)、物理學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科的融合,充分利用各種先進(jìn)的分析技術(shù),開展多學(xué)科的綜合研究。

6展望

雖然納米醫(yī)學(xué)剛剛問世,但其發(fā)展的巨大潛力已經(jīng)展示在我們面前。21世紀(jì)是納米科技的世紀(jì),人們將以全新的角度和視野看待生物醫(yī)學(xué)問題,在納米水平上可以更加深入地研究各種組織的結(jié)構(gòu)和功能,并充分發(fā)揮其優(yōu)勢。納米醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展必將為基礎(chǔ)與臨床研究帶來新的機(jī)遇,為現(xiàn)階段尚不能解決的問題帶來新的思路和方法。

納米技術(shù)在促進(jìn)醫(yī)藥、工業(yè)發(fā)展的同時(shí),對(duì)人類健康和環(huán)境衛(wèi)生也同樣構(gòu)成潛在的威脅。相同化學(xué)組成的納米材料與其他材料相比具有許多不同的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性,其潛在毒性、次級(jí)效應(yīng)、生物降解能力也存在質(zhì)疑。如何評(píng)價(jià)納米醫(yī)藥的安全性和毒性,如何優(yōu)化納米技術(shù)使這些醫(yī)藥材料適合于人體生物系統(tǒng),以及如何避免或降低可能出現(xiàn)的毒副反應(yīng),成為擺在人們面前的一個(gè)重要問題。但在醫(yī)學(xué)方面,尚難找到只有治療作用而沒有不良反應(yīng)的物質(zhì),問題的關(guān)鍵是怎樣利用物質(zhì)的性質(zhì)。對(duì)于納米技術(shù)也是一樣,只要我們能夠認(rèn)識(shí)到其負(fù)性效應(yīng),就能夠解決它、避免它,從而對(duì)其進(jìn)行安全利用。

綜上所述,和其他前沿學(xué)科一樣,納米醫(yī)學(xué)也充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。但我們完全可以相信,在不遠(yuǎn)的將來,隨著對(duì)其在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用研究的深入及生物安全性問題的闡明和解決,納米技術(shù)將成為醫(yī)學(xué)研究和臨床治療中的一個(gè)重要手段,為許多重大疾病患者帶來福音。