材料百态

大名鼎鼎的纳米，想必很多人都听说过，甚至还有商家推出号称纳米冰箱，纳米洗衣机。纳米在医学中应用的研究也是火热异常，那到底啥是纳米材料，它们在医学中有什么作用呢？

纳米颗粒指大小在1-100 nm间的粒子，1nm大约相当于10个原子排列在一起的长度。当大的颗粒分成超微颗粒后，在光、热、电、磁、声和化学方面往往显示出许多奇异的特性。纳米材料有个特别的“嗜好”，就是喜欢跟肿瘤细胞呆在一起，有个专门的术语来描述这种现象，叫做肿瘤的高通透性和滞留效应（EPR）。由于肿瘤生长很快，所以它的新生血管的表皮细胞间隙要比正常血管大，达到100 nm，而且肿瘤内部缺乏淋巴系统，所以纳米颗粒容易进入肿瘤并且聚集在里面。另外肿瘤周围的微环境变化也容易吸引纳米颗粒，如pH值、温度、氧化还原反应等。纳米材料在医学中的很多应用都跟它的这个特点有关，归纳起来主要集中在以下几方面：

一是作为显影剂用于体内成像

很多人都知道增强CT或者核磁共振（MRI）吧，医生给病人体内注射一针造影剂，在拍CT或者MRI时，就能比较清楚的看出健康和病变组织的区别来。一些纳米造影剂可以借助其荧光、放射性、顺磁等特点，大幅提高CT、MRI的成像分辨率。甚至利用纳米颗粒“亲近”肿瘤细胞的特点，直接“指”出肿瘤所在，早期发现肿瘤。例如有一种5-10 nm的四氧化三铁纳米颗粒，给它表面包裹上一层亲水材料，注射到体内后它可以在肝脏肿瘤中积聚，改变水质子的自旋从而达到增强造影的效果，帮助MRI早期诊断肝脏肿瘤。

二是用于体外诊断

纳米材料用于体外诊断相对比较成熟，例如可以将纳米颗粒接上抗体，抗体再捕获目标分子如癌细胞、病变标志物等，再通过特殊的设备读取纳米颗粒的信号。已经有许多类似的产品上市了，比如胶体金的试纸条，磁珠试剂盒等。纳米技术还可以用于诊断胎儿是否有遗传缺陷，怀孕8周时母亲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者纳米管，可把胎儿细胞分离出来进行诊断，避免了进行羊水穿刺。这项技术也已经用于临床诊断中。

第三个用途是体内治疗

由于纳米颗粒可以主动或被动的靶向肿瘤组织，因此将纳米粒子作为药物的运载工具一直是研究的热点。人们将抗癌药物包裹在纳米颗粒里，随着纳米粒子积聚到肿瘤组织中，从而在局部高浓度的杀灭肿瘤细胞，提高疗效的同时减少药物的毒副作用。科学家还制作了带有磁性的纳米颗粒，包裹上药物后，在外源性磁场作用下主动靶向目标肿瘤区域，发挥治疗作用。还有人制作一种超顺磁性纳米颗粒，注入体内后在肿瘤组织中累积，然后在交变磁场作用下超顺磁性颗粒可以发热，肿瘤细胞比正常细胞耐热性差，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。

采用纳米技术的药物纳米控释系统，将纳米聚合物作为药物传递和控释的载体，可缓释药物，延长药物作用时间，保护药物不被降解，促进其吸收利用。例如普通胰岛素是不能口服的，会很快被胃肠道和肝脏代谢掉。但是包裹上聚氰基丙烯酸异已酯纳米胶囊后，一次口服就能维持数周的降血糖效果，将极大方便糖尿病患者的治疗。

纳米技术制作的人工红血球，携氧量数十倍于人体的红血球。如果能够用于人体，那将来人在水中憋气几个小时也不是奢望了。还有科学家用纳米材料制作了能够捕获病毒的纳米陷阱，在体内病毒进入细胞前即与之结合，使病毒丧失致病的能力。

纳米材料在医学上有多种奇妙的用途，但是仍然还有很多未解决的问题，例如纳米材料本身可能具有的毒性，纳米颗粒的代谢问题等，还需要科学家进一步深入研究。纳米技术在医学中的研究方兴未艾，虽然目前所取得的成绩大部分集中在癌症的诊断和治疗上，但也逐渐在向抗生素耐药性和人造器官等其它医学领域扩展。纳米科技造福于患者的那一天越来越近。

作者：上海交通大学医学院附属松江医院

王学敏

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