1、纳米生物材料和技术在肿瘤诊断和治疗中的应用【摘要】纳米医学是纳米技术与医药技术结合的产物，在肿瘤的诊断和治疗方面有着独特的优势，显示出广阔的应用前景。本文对纳米生物材料和技术在肿瘤诊断和治疗中的应用进行简要综述。 【关键词】纳米生物材料 纳米技术 肿瘤诊断 肿瘤治疗 1 纳米生物材料和技术在肿瘤诊断中的应用 1.1 纳米生物材料和技术可用来进行前哨淋巴结成像，从而判断有无转移乳腺癌、黑色素瘤或胃肠癌的患者，通常会在手术前进行前哨淋巴结活检，以确定癌症是否转移。纳米颗粒制剂可通过不同的成像技术发现转移灶，例如 Kobayashi 等在研究中发现，标记了 MRI 造影剂钆的树突状聚合物可以提供一种
2、出色的影像，显示充满转移癌细胞的淋巴结。 1.2 纳米生物材料和技术可用于肿瘤的早期检测 1.2.1 纳米颗粒 纳米材料通过双功能螯合剂或物理包埋的方法将同位素与纳米材料连接，再将可与病变组织特异结合的靶向分子连接到纳米材料上。纳米颗粒作为影像的对比剂，一方面靶向肿瘤显像，另一方面还可携带药物1。 1.2.2 悬臂梁 纳米装置悬臂梁一端被瞄定，能被操纵来与特定分子结合，而这种特定分子代表与癌有关的某些改变。当这些分子结合到悬臂梁上，表面张力会发生改变，导致悬臂梁弯曲。通过检测其弯曲，科学家们能够判断是否存在与癌有关的一些分子。 1.2.3 纳米孔 经过改进的基因码阅读方法可以帮助研究者检测到可
3、能引发癌症的基因错误。纳米孔一次只允许 DNA 穿过一条链，科学家能够检测链上每个碱基的形状和电特性，使 DNA 测序效率更高，从而来获取编码信息，包括与癌有关的编码错误。 1.2.4 纳米管 纳米管是大小约为一个 DNA 分子直径一半的碳棒，它不仅能检测改变基因的出现，还能帮助研究者查明那些改变的准确位置。 1.2.5 量子点 半导体量子点纳米级的光辐射颗粒，具有独特的光学及电子特点，其亮度高而稳定，并可发出不同的荧光颜色，量子点与肿瘤抗原连接后形成影像，从而对肿瘤进行诊断。 1.2.6 纳米生物传感器 纳米生物传感器通过靶向分子与肿瘤细胞表面标志物分子结合，利用物理方法来测量传感器中的磁信
4、号、光信号等，可实现肿瘤的定位和显像，有利于肿瘤的早期诊断。 1.2.7 纳米机器人 用纳米微电子学控制形成纳米机器人，尺寸比人体红细胞还小。将纳米机器人从血管注入人体后，可经血液循环对身体各部位进行检测和诊断2。 1.2.8 光学相干层析术 由清华大学研制，其分辨率可达 1 个微米级，较 CT 和核磁共振的精密度高出上千倍，据此可以对疾病进行早发现和早诊断。 2 纳米生物材料和技术在肿瘤治疗中的应用 2.1 纳米颗粒能提高肿瘤基因治疗的效果 针对脑胶质细胞瘤，基因治疗系统中的关键物质是氯毒素和铁氧物纳米微粒。这种靶向基因传递系统提高了基因治疗的疗效。同时有研究表明微小的硅石颗粒能充当 DNA
5、 载体，提供一种非病毒方法的基因治疗。Deng 等用纳米微粒介导的基因转染使肿瘤抑制基因 FUS1 外源表达，可提高人肺癌细胞（NSCLC细胞）对化疗药物顺铂的敏感性，同时出现 MDM2 的下调、p53 的蓄积以及 Apaf-1 依赖凋亡通路的活化，使肿瘤抑制作用成倍提高。 2.2 纳米颗粒能提高化疗的效果 Majoros 等将甲氨蝶呤附着于树枝纳米颗粒中，制作成靶向纳米微粒。研究表明靶向药物制剂能提高药物在病灶组织中的蓄积浓度，从而提高药物的疗效，降低药物对其他正常组织的损伤及全身毒副作用。 2.3 纳米颗粒能提高肿瘤热疗的效果 热疗是通过加热治疗肿瘤，使肿瘤组织温度上升至 40-43，既使
6、肿瘤缩小，又不损伤正常组织的一种治疗方法3。纳米颗粒提高了热疗靶向性和疗效，降低了毒副反应。 2.4 生物纳米管治疗癌症 由细胞核心部位的部分自身结构制作的纳米管，可作为纳米级胶囊传递基因和药物进入人体。Miguel 等将抗癌药物泰素掺入到蛋白质-脂质混合体，可使药物到达癌细胞的同时减少化疗的副作用。 2.5 纳米壳能杀死肿瘤细胞 纳米壳是外壳涂金的微小珠子，科学家设计这些珠子吸收特定波长的光，纳米壳吸收光能可产生一种强热，纳米壳吸收所产生的热能成功地杀死肿瘤细胞，而邻近细胞却完好无损。总之，纳米科技正在以迅猛的势头快速发展，而且越来越渗透到各个学科和研究领域。纳米医学技术为基础和临床医学研究提供了重大的创新机遇和巨大的市场前景，同时也带来了风险和挑战。有一些关键的问题有待解决，如纳米药物的药代动力学、生物分布、毒副作用以及安全性等。这些问题的解决需要物理学家、化学家、生物学家及临床医生共同努力来完成。 参 考 文 献 1刘金剑,刘鉴峰.纳米材料在核医学中的应用.国际放射医学核医学杂志，2010，34（6）：326-329. 2季亚男,沈成兴.纳米技术在心血管医学中的应用.医学综述，2009，15（4）：546-549. 3于小丽,徐维平,马旖旎,王艳萍,张莉.纳米技术在肿瘤治疗中的应用.安徽医药，2011，15（5）：542-544.
