20世紀(jì)80年代，納米技術(shù)問世。這是一種在納米尺度（從原子、分子到亞微米尺度之間）上研究物質(zhì)的相互作用、組成、特性與制造方法的科學(xué)。納米尺度覆蓋了從蛋白質(zhì)、DNA到細(xì)胞器的范圍，為生命科學(xué)家提供了源源不斷的靈感和廣闊的創(chuàng)造空間。納米技術(shù)對(duì)醫(yī)療和健康產(chǎn)業(yè)的影響日趨顯著，在藥物輸送、生物材料、造影、活性植入等醫(yī)療應(yīng)用中大顯身手。

定點(diǎn)封堵腫瘤血管

能游走在血管里自動(dòng)尋靶的納米機(jī)器人，憑借精準(zhǔn)運(yùn)輸和定點(diǎn)栓塞的優(yōu)勢(shì)，對(duì)乳腺原位腫瘤、黑色素瘤、卵巢皮下移植瘤和原發(fā)肺部腫瘤在內(nèi)的多種腫瘤都有良好的治療效果。最近，國(guó)家納米科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款超分子自組裝的DNA納米機(jī)器人，該成果登上《自然·生物技術(shù)》雜志并獲如下評(píng)述：“中國(guó)科學(xué)家嘗試?yán)冕t(yī)學(xué)納米機(jī)器人治療腫瘤等惡性疾病，這種新穎的納米機(jī)器人將改變?nèi)藗儗?duì)藥物輸運(yùn)的傳統(tǒng)觀念，為更有效的腫瘤治療提供全新策略。”

“血液中的凝血酶是機(jī)體凝血系統(tǒng)的一種關(guān)鍵酶，能快速高效地誘導(dǎo)血栓形成。如果將凝血酶作為特定的‘貨物’裝載在納米機(jī)器內(nèi)部，靶向運(yùn)輸并精確釋放至腫瘤血管，誘導(dǎo)凝血產(chǎn)生血栓，就可以通過栓塞腫瘤血管達(dá)到高效抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的目的。”該機(jī)器人主要研發(fā)者、國(guó)家納米科學(xué)中心聶廣軍研究員介紹，該團(tuán)隊(duì)利用DNA折紙術(shù)構(gòu)建智能化的分子機(jī)器，通過自組裝將“貨物”凝血酶包裹在分子機(jī)器的內(nèi)部空腔，分子機(jī)器兩端裝載有“雷達(dá)”核酸適配體。當(dāng)DNA納米機(jī)器人到達(dá)腫瘤血管時(shí)，納米機(jī)器上的“鎖”識(shí)別特異標(biāo)志物而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，使得“鎖”從閉合狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)，整個(gè)納米機(jī)器由管狀結(jié)構(gòu)打開變?yōu)槠矫娼Y(jié)構(gòu)，把“貨物”投放在定點(diǎn)位置。

“由于納米機(jī)器人具有極好的識(shí)別響應(yīng)功能，僅在腫瘤血管標(biāo)志物存在時(shí)才啟動(dòng)活化凝血酶，因此在療效和安全性方面大大優(yōu)于物理介入治療。”聶廣軍表示，這款DNA納米機(jī)器人作為智能化的給藥平臺(tái)，進(jìn)行多種藥物的聯(lián)合高效遞送，有望對(duì)傳統(tǒng)難以成藥的物質(zhì)，比如毒素、蛇毒蛋白等實(shí)現(xiàn)有效包載和智能遞送，進(jìn)而推動(dòng)全新抗腫瘤藥物的研發(fā)。納米技術(shù)能讓藥物突破化學(xué)、解剖和生理學(xué)阻礙，抵達(dá)病變組織，提高藥物在病灶位置的聚集量，減小對(duì)健康組織的損害，較之傳統(tǒng)藥物具有顯著優(yōu)勢(shì)。

納米技術(shù)在醫(yī)療器械和醫(yī)學(xué)成像上的應(yīng)用也被寄予厚望。在醫(yī)學(xué)造影方面，相較于傳統(tǒng)的熒光染色劑，納米材料壽命更長(zhǎng)，光學(xué)性能適應(yīng)廣泛的工作波長(zhǎng)，且設(shè)計(jì)更加方便。在生物醫(yī)學(xué)方面，納米孔基因測(cè)序技術(shù)有望大幅降低基因測(cè)序成本并提高測(cè)序速度。

納米領(lǐng)域重要貢獻(xiàn)者

2000年，中國(guó)成立了國(guó)家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)，2003年成立了國(guó)家納米科學(xué)中心，在國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中部署了納米科技研究計(jì)劃。2017年8月，納米科學(xué)中心、中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心和施普林格·自然集團(tuán)聯(lián)合發(fā)布報(bào)告指出，中國(guó)在納米科學(xué)領(lǐng)域已成為當(dāng)今世界納米科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步重要的貢獻(xiàn)者，部分基礎(chǔ)研究躍居國(guó)際領(lǐng)先水平。在專利申請(qǐng)量方面，中國(guó)位于世界前列。

在醫(yī)療領(lǐng)域，國(guó)家層面布局正不斷取得突破。“十二五”期間，“863”計(jì)劃支持的面向重大疾病治療的納米載體材料及診斷技術(shù)主題項(xiàng)目今年2月已通過驗(yàn)收。今年2月，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米科技重點(diǎn)專項(xiàng)胃癌早期篩查與全病程監(jiān)測(cè)的納米技術(shù)及轉(zhuǎn)化研究項(xiàng)目啟動(dòng)，將致力于研發(fā)超敏感、特異的胃癌標(biāo)志物納米檢測(cè)新技術(shù)方法。

“缺乏生物學(xué)和醫(yī)學(xué)背景，是面臨的最大挑戰(zhàn)。”有專家指出，目前中國(guó)從事納米醫(yī)藥研究的科學(xué)家大多擁有化學(xué)或材料科學(xué)背景，但動(dòng)物模型和臨床研究的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)有限，這樣的短板應(yīng)當(dāng)引起重視。

納米醫(yī)學(xué)和毒理學(xué)應(yīng)并重

“正如硬幣的正反面，納米顆粒容易穿越生物屏障、吸附血液蛋白、進(jìn)入細(xì)胞，也容易誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)慢性炎癥。因此，納米醫(yī)學(xué)和納米毒理學(xué)是兩個(gè)重要的研究方向。”中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)家納米科學(xué)中心研究員趙宇亮指出，對(duì)這兩個(gè)領(lǐng)域的研究要并駕齊驅(qū)。

專家指出，需要在倫理框架下進(jìn)行謹(jǐn)慎判斷，因?yàn)榧{米顆粒很容易經(jīng)肺或皮膚進(jìn)入人體系統(tǒng)，特別是空氣中排放的納米顆粒對(duì)健康的威脅是當(dāng)前最大擔(dān)憂。有資料顯示，人們已發(fā)現(xiàn)碳納米管內(nèi)的金屬污染物和柴油的納米顆粒對(duì)健康有不良影響。生產(chǎn)作業(yè)中暴露于納米污染物的工人有較高的健康風(fēng)險(xiǎn)。此外，納米顆粒活性高、尺寸微小，納米材料制造過程中所產(chǎn)生的工業(yè)排放及納米產(chǎn)品用后的回收，可能會(huì)帶來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

為應(yīng)對(duì)倫理、法律和社會(huì)問題，美國(guó)出臺(tái)了國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃，組織了若干工作組。歐盟也與美國(guó)合作，建立了一個(gè)政策制定平臺(tái)。中國(guó)自2001年就已投入資金研究納米安全問題，約有7%的研究預(yù)算用于環(huán)境、健康及安全研究。