纳米技术打开生物医学新视野

纳米科技发展迅猛，与众多学科深度结合，持续催生新的学术方向和学科拓展。近些年，纳米科技加速向生物医学领域拓展，开创了生物纳米医学这一全新学术范畴。该领域将纳米科技应用于生物医学，融合了材料、物理、化学、生物、医学及量子学等多个学科知识，构成一门综合性交叉学科。

生物纳米医学已构成纳米技术演进的关键路径，同时迅猛发展为全球生物技术版图中的前沿阵地和关注焦点，展现出广阔的应用空间和清晰的工业化潜力，这个快速兴起的全新学术分支将为现代生物医学探索注入新的技术手段和研究方法，借助纳米层面的精细操作为关键生物医学课题开辟崭新视角，有助于发现相关的新规律以及潜在的实际应用渠道。

生物纳米医学这一学科领域内容丰富，研究方向众多，例如纳米生物效应及其安全性评估，纳米毒理学研究，生物传感技术应用，组织工程构建，医学成像技术发展，药物输送系统开发，以及疾病特别是肿瘤的诊断和治疗方法探索等。

近些年，中国的科研工作者敏锐捕捉到生物纳米医学快速进步的契机，持续超越自我，卓越的学术成果接连涌现，在生物纳米医学方面获得了诸多创新进展，于全球生物纳米医学界确立了显著影响力。本篇内容源自中国科协第384次青年科学家论坛上生物纳米医学青年科学家分论坛的交流与见解，旨在梳理该学科的最新进展，并探讨其未来前景中的有利条件、潜在风险及成长方向。

“自体”与“人工”完美结合

纳米材料容易被身体防御机制发现并清除，因此限制了它的使用范围。从自然现象中获得灵感，人们开展仿生构造研发，把生物体的固有特性与合成纳米材料的优点融合在一起。

中国科学院生物物理研究所的阎锡蕴研究员及其院士领衔的课题组长期致力于肿瘤的精确医治，他们发掘并界定了纳米酶的概念，同时确立了相关规范。该团队进一步依据天然酶同底物的相互作用原理，借助模拟活性部位的方法，对仿生构造进行了改良，由此显著增强了铁质纳米酶的催化效能。

此外，凭借积累的实践体会，独具匠心地研发出从“不具备酶活性”转变为“具备酶活性”的纳米材料，实现了从“仿生构造改进”迈向“仿生构造构思”的关键策略调整。阎锡蕴团队的青年学者范克龙全面地归纳了作为连接无机与生物学的桥梁的纳米酶研究的发展历程。他们最初借助铁蛋白对脑内微血管细胞进行精准靶向和细胞内精细定位，从而控制了铁基纳米酶在脑组织中的过氧化氢酶功能，同时利用铁蛋白对肝脏巨噬细胞极化的调节作用，成功治愈了恶性脑型疟疾的动物模型。

厦门大学刘刚教授的科研小组研制出一种模仿生物体构造的囊泡形态，这种囊泡所含的抗体展现出卓越的药物承载能力以及精准的靶向特性。红细胞经过仿生学改造是当前的研究焦点开yun体育app入口登录，细胞膜上存在多种蛋白质能够阻碍免疫系统对红细胞的识别，所以将红细胞包裹在纳米物质的表层，显著削弱了纳米药物引发的免疫反应。

心血管疾病是严重的公共卫生难题，因其发病率和致死率都很高，降低这类疾病的死亡水平是国家的重要任务。治疗此类病症首选的方法是替换受损的血管，涉及自体血管和人工血管两种。自体血管虽然通畅程度好，但供体来源比较紧缺。直径小于六毫米的人工血管，再狭窄现象非常普遍，至今还没有适合临床应用的产品。

南开大学赵强教授的科研小组，借助两种可促进组织再生并调控血管特性的一类物质，综合运用材料工程及生物化学方法，成功仿造出活性生物载体，制备了能运送这些物质的人工血管，以及可精确控制一氧化氮释出的水凝胶材料。

除开人造纳米物质，人们也把目光投向了病毒，病毒天然就是纳米构造，同荧光纳米技术联合，能实现实时观察病毒感染情形。

此外，还研发了多种具备特殊用途的纳米装置，能够进行单个分子活动的监测，达成高精确度的多类型生物检测，有助于药物实现快速有效的运输，并促成诊断与治疗过程的结合，这对于病毒类纳米材料在生物医学领域的应用价值非常大。

生物医学与自动化数据科学的融合，催生了脑机接口这一前沿探索。这种跨学科研究，或将成为引领下一场工业变革的关键力量，其影响深远。不过，现阶段实验所需的高密度电极等基础材料，仍掌握在国外手中，因此迫切需要寻找纳米技术的切入点。

提升纳米药物递送效率

脑部病症与肿瘤的药品传输工作中，药品传输依然面临困难，虽然纳米技术在过去二十年间进步显著，但纳米药品普遍存在只注重改造而忽略实际效果的现象，这是当前急需解决和改进的环节，这一看法已经得到纳米技术研究者的普遍认同。

肿瘤细胞代谢活跃程度高，其内部环境酸碱度较健康组织显著偏低。纳米药物进入人体后，经历血液循环、在病灶区域集中、被细胞吸收、向组织深层穿透以及最终在病变处释放等多个环节，整个过程错综复杂。肿瘤内部深层组织难以吸收纳米药物是个难题，华南理工大学杜金志团队研究小组针对此，借助肿瘤微区域酸性特点，研发了大小能够调节的纳米药物，以胰腺癌作为研究实例，在普通血液酸碱度条件下，体积较大的纳米颗粒会集中到肿瘤外部，当抵达肿瘤位置时，会释放出颗粒较小的药剂，借助氧化还原过程实现渗透式破坏作用。

肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤微环境的调节网络中扮演着核心角色。借助对巨噬细胞的重新配置，能够修正肿瘤微环境、解除抗药性。所以针对抗药性肿瘤，必须采用全面的治疗方案，需要同时影响肿瘤细胞及其周围环境。黄永焯带领的中国科学院上海药物研究所科研小组针对化疗、分子靶向疗法与肿瘤免疫疗法中普遍存在的抗药性难题，致力于研发协同给药方案以应对该挑战，同时借助调控肿瘤相关巨噬细胞来增强治疗效果，他们构建了一种肿瘤微环境敏感型给药体系，通过在脂质体表面附着一种对肿瘤酶敏感的穿膜短肽，以此实现辛伐他汀与紫杉醇这两种药物在肿瘤位置的同步释放。该治疗策略在耐药肺癌上具有显著的治疗作用。

细胞代谢过程中，自噬发挥着关键作用，涉及多种核心功能，针对能否借助这一机制，消灭癌细胞这一议题，过去普遍认为，纳米物质诱导的自噬过程存在风险，不过当前正逐步将其应用于清除肿瘤细胞。华南理工大学副教授张云娇运用材料表面处理、控制粒子大小形态等技术手段改变纳米材料的性质，针对肿瘤细胞采取促进其自噬死亡、抑制其自噬生存的方法，对于正常细胞则采取促进其自噬生存、抑制其自噬死亡的手段。通过在稀土上转换发光纳米体上添加功能性的短肽，或者对纳米体的尺寸进行筛选，能够实现上述目的的人为控制。

药物传输环节，既要考虑材料的生物相容程度，也要关注其释放速率，还必须思考怎样增强病灶区域药物集中，以便精确作用于肿瘤病灶。阎锡蕴课题组把铁蛋白分析当作新型免疫组化的检测方法，并尝试将其用于恶性脑瘤的医治。铁蛋白能够轻易进行化学改变，同时具备穿过血液与大脑组织间的屏障能力，脑部的肿瘤细胞对这种蛋白质的吸收非常旺盛开元ky888棋牌官方版，将药物装在铁蛋白中，解决了青蒿素以往无法有效治疗脑部疟疾的问题，为疟疾的医学研究开辟了新的途径。

人类天生喜欢聚集，癌细胞也不是独自行动，在对抗癌症时，肿瘤细胞会采取自我保护措施，它们对常规疗法反应不佳，针对这种情形，一味地紧逼不放效果不好，到底是应该加强控制还是适当放松，让人开始重新考虑，河北省大学刘丹丹副教授带领的科研小组，利用培育的肿瘤细胞核心样本开元棋官方正版下载，设计出能精准递送药物的微型容器，以此方法来突破耐药难题。他们借助外泌HSP90和纳米细胞进行共定位，以此启动治疗保护机制，并且，肿瘤干细胞核靶向纳米体系能够抑制DNA损伤修复，而且，通过同源靶向以及“疏通诱导”的方法，能够增强其药物和传统治疗的敏感度，在上述共同影响下，成功实现了对抗治疗耐受和提高治疗成效的目的。

一石二鸟，诊疗一体

由北京大学第三医院梁晓龙博士研制的超声显影剂，其载药性能得到增强，同时减轻了不良反应。

研究者在对抗癌症的进程中了解到，先前有效的药剂在后续应用时其效能会逐渐减弱，这种现象或许源于肿瘤的抵抗特性，而肿瘤自身的抵抗特性形成原因十分繁杂。

为了提升治疗效果，常常使用多种药物互相配合。超声具备即时反馈和深入组织的能力，因此在癌症的检查与治疗中被频繁使用。梁晓龙博士研发了一种兼具亲水性和疏水性的喜树碱-氟尿苷药物结合物，这种物质在自行组织起来包裹药物之后，就变成了含有多种成分的脂质体纳米制剂。肿瘤细胞内部存在声孔现象，促使材料在此处富集，超声能量能够选择性地破坏微泡构造，使其转变为纳米级颗粒，这些纳米颗粒接着会与酯酶及酸性环境发生反应，导致酯类化学键分解，从而将药物释放出来，多种因素的协同作用使得治疗效果大幅增强。