奈米生物醫學是將奈米材料應用於生物醫學的新興學科

醫學包括幾大類

奈米生物醫學是將奈米材料應用於生物醫學的新興學科，具有非常鮮明的多學科交叉特點，現已成為十分火熱的研究方向。隨著奈米科學的發展，奈米材料所展現出的優異功能催生了其在生物醫學領域的研究和應用。奈米生物醫學的研究方向包括但不限於奈米生物效應與安全性、奈米毒理學、生物感測、組織工程、醫學成像、藥物輸送、疾病（特別是腫瘤）診斷與治療。

2001

年，中科院高能所趙宇亮研究員就在世界上較早的開展了納米生物效應與安全性和奈米毒理學方面的研究工作

［1］

，如今，很多高校和研究所都建立了與奈米生物醫學研究相關的實驗室；國外也十分重視奈米生物醫學的發展，比如美國國家國立衛生研究院在

2005

年資助建立了四個與奈米生物醫學相關的研究中心

［2］

。隨著大量的人力、資金的投入，奈米生物醫學方向在近

15

年來取得了極大的進展，與其相關的大量研究工作得到了發表，因此適時的綜述和概括對奈米生物醫學領域知識體系的建立具有十分重要的意義。

2016

年

1

月

22

日，

Chemical Reviews

線上發表紐約州立大學布法羅分校

Paras N。 Prasad

教授和哈爾濱工業大學楊春暉（

Chunhui Yang

）教授等人的長文綜述“

Nanochemistry and Nanomedicine for Nanoparticle-based Diagnostics and Therapy

”（

Chem。 Rev。， 2016， 116 ， 2826-2885

），該文首先介紹了納米化學和奈米醫學的基本概念，然後重點概述了它在以奈米顆粒為基礎的診斷和治療中的應用，包括生物成像、生物感測、藥物可控釋放、光動力治療、光熱治療、磁性治療、抗菌治療、基因治療、奈米毒性。

目前，奈米生物醫學研究較多的奈米載體有以下幾類：（

1

）高分子載體，主要包括聚酯、聚（氨基酯）、聚酸酐、聚醯胺，例如

FDA

批准的

PLGA

、

PEG

、殼聚糖；（

2

）脂質載體，主要包括磷脂聚合物奈米膠束、脂質雙層囊泡結構（脂質體）、固體脂質奈米顆粒，前兩種由甘油二酯組成，後一種由甘油三酯組成；（

3

）碳奈米材料，主要包括富勒烯、碳點、碳奈米管、石墨烯；（

4

）無機材料，主要包括半導體奈米材料、等離子體奈米材料、磁性奈米材料、二氧化矽系列奈米材料、上轉換奈米材料；（

5

）一些新的奈米材料。這些奈米載體可以透過奈米化學的方法合成，例如文章中提到的有熱膠體化學、微乳液化學、有機合成化學、再沉澱法、自組裝、晶種法、生物合成等方法。合成的奈米載體需要進一步的表面修飾，透過表面工程和生物偶聯等方法來改變載體的尺寸、表面電荷、親水性、生物相容性、可降解性、毒性，使功能化修飾後的奈米載體更好的發揮作用。

結合綜述論文，主要從疾病診斷和治療兩個方面闡述奈米材料在生物醫學中的應用。

生物醫學成像是很重要的疾病診斷的方法。奈米載體具有優異的光學、磁性和放射效能，因此可以很好的應用於癌症的早期檢測、篩查、診斷，為治療提供指導作用。按奈米載體的特性以及診斷目的可分為光學成像、核磁共振成像、放射性核素成像（

PET

、

SPECT

）、

CT

成像、多模式成像等幾大類。型別較多的是光學成像，是利用光散射、光吸收、光致發光（熒光、磷光）等光學過程來提供光學對比度資訊，有熒光成像、磷光成像、光聲成像、多光子成像、二次諧波成像、相干反斯托克斯拉曼成像、上轉換成像。單一模式的成像會存在檢測靈敏性低、獲得的資訊單一等缺點，所以，多模式成像收受到青睞，將不同型別的成像進行合理組合可提高檢測能力、獲得多角度資訊，可以極大提高疾病診斷效率，更好的指導治療。

疾病（特別是腫瘤）治療是奈米材料在醫學中的另一重要應用。功能化的奈米材料作為載體可實現藥物的靶向運輸、可控釋放，達到更好發揮藥效的目的。表面修飾的奈米材料負載上光敏劑、光熱劑、化療藥物、磁性材料、基因後組成的複合結構也能很好的應用於光動力治療、光熱治療、化療、磁性治療、抗菌治療、基因治療。在綜述中有許多具體例項。而且，負載上不同的功能性分子可以同時實現成像指導的治療、多模式治療。由此可見，奈米材料在疾病治療方面具有非常大的潛能。

另外，奈米毒性是決定奈米材料能否走向醫學應用的保證和關鍵。這篇綜述從體內和體外兩個方面概述了納米材料在生物體內應用可能遇到的毒性和安全性問題。

zui後，這篇綜述認為未來應該加大以下幾個方面的研究：（

1

）合成具有診斷和治療功能集於一體的奈米載體；（

2

）診斷製劑和治療藥物的靶向輸送和可控釋放；（

3

）製備新的具有獨特功能的低毒性奈米載體；（

4

）製備可適用於不同成像模式的多功能奈米對比劑，實現快速診斷；（

5

）發展生物感測有助於個體化的分子醫學；（

6

）高解析度腦成像，視覺化神經通路；（

7

）幹細胞奈米技術；（

8

）毒性評估。

參考文獻：

［1］

中國科學院奈米生物效應與安全性重點實驗室

［2］

維基百科“

Nanomedicine

”詞條：

en。wikipedia。org/wiki/Nanomedicine

［3］ Chen G， Roy I， Yang C， Prasad PN。 Nanochemistry and Nanomedicine for Nanoparticle-based Diagnostics and Therapy。 Chemical Reviews。 2016；116（5）：2826-85。