纳米技术与癌症诊治

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采用纳米技术诊治癌症前景看好   
   由于纳米材料具有特殊的性质，近些年来，纳米技术已逐步应用于医药领域，为其发展开辟了新的道路。癌症的诊断和防治长期以来一直是医学领域试图攻克的难题，随着纳米技术的发展，各国科研人员对癌症诊断和防治的研究已从细胞水平进入到分子和原子水平。在治疗癌症的过程中，纳米技术手段的介入可以提供一个集全方位的、连续的、动态的集早期检测、实时监测、定位诊断与个性化干预于一体的治疗系统。

　　■纳米技术用于癌症诊治进展喜人

　　癌症是一个综合性的发展过程，所以应用纳米技术来攻克癌症就是要将纳米技术运用于癌症发生发展的全过程，在从预防、早期检测、诊断、预后、临床治疗到辅助治疗的过程中，采用复合的办法或措施，从分子水平对癌症建立起一套全面、整合、个性化的诊断、防治与监控系统。

　　用于检测诊断将纳米技术与癌症的早期检测与诊断技术结合用于肿瘤细胞、组织的检测、观察以及分析等，可以探测到癌症的发生发展过程的内部生物学特征，在生化阶段即分子水平对癌症进行早期检测、诊断与预后。随着纳米技术的发展，许多新的肿瘤检测方法，包括诊断材料与器件等被不断地发现，并正处于积极的研究与发展阶段。如基于发现肿瘤标志物并快速表示的微阵列芯片、对肿瘤相关核酸分子进行检测的微悬臂梁传感器、纳米碳管传感器、微流道传感器以及检测肿瘤细胞的光纤探针传感器等。

　　新加坡国立大学生物工程系、日本高等工业科技研究院和东京农工大学的研究人员将纳米颗粒与特异性分子，如量子点或药物分子组装起来形成特异性靶部位探针，并使之结合形成纳米生物传感器，利用纳米级微小探针技术向人体内植入不同功能的生物传感器，并根据不同的诊断和监测目的定位于体内的不同部位，或随血液在体内运行，随时将体内细胞的各种生物信息反馈于体外记录装置，可以实现单个细胞生活状况的原位检测及癌细胞的动态识别与评价，对细胞化学物质和药物或生物分子进行定位传输同时检测疗效，还可用于探测基因表达、靶细胞蛋白及药物的微量筛选。

　　美国及爱尔兰的科研人员等研制了具有复合功能纳米量级的生物相容性元件，它进入机体后可定位在某器官或随血液流经全身，对整个机体进行全天候的实时监测，并能根据监测结果进行适时的改造和维护，从而早期发现并杀死癌细胞。

　　CT和MRI是目前诊断肿瘤的主要手段，而造影剂的应用特别是对等密度/等信号肿瘤、微小肿瘤的定位、定性诊断尤为重要。磁性颗粒的靶向机制是药物和适当的磁性颗粒结合在微小颗粒中，注入身体后在足够强的外磁场作用下逐渐定向于靶位，使药物定位释放和集中在病变部位发挥作用，达到高效、速效、低毒的治疗效果。中国医科大学陈丽英教授将超顺磁性氧化铁纳米颗粒进行相应的包覆或与靶特异性分子联结后作为造影剂使用，可以发现直径3毫米以下的肝肿瘤，结果清晰可靠。美国密歇根大学的Raoul Kopelman和Martin Philbert则研制出一种具有磁性内核的纳米颗粒，可在功能核磁成像仪扫描中显现出来。这些研究可以提高检测的准确性和动态性，建立了一种结合诊断与治疗一体的新方法。

　　用于预防治疗目前在癌症预防方面，各国都进行了积极努力，研制出的肿瘤疫苗在降低发病率、复发率、转移率与死亡率方面发挥重要作用。

　　我国科研人员也已经获得了部分肿瘤特异性共有抗原，并结合纳米技术和基因工程技术，构建了新型高效、广谱的肿瘤疫苗。此类肿瘤疫苗用纳米技术改善了疫苗制备工艺，使疫苗产生了靶向性和缓释性，因此而具有高抗原生物利用度和持久免疫效应，而且疫苗中超抗原高度活化的相关细胞，可以形成相关细胞共同参与、相互协同的有效的免疫反应。疫苗使用了多种肿瘤特异性共有抗原，这些抗原至少可在13种常见恶性肿瘤中有较高表达，能被患者毒性T淋巴细胞识别。

　　在癌症治疗过程中，人们愈来愈希望能进行针对性的有效治疗，即通过治疗能杀死癌细胞，而不伤害正常细胞，这也是当前癌症治疗的一个非常重要的努力方向。但这种有效治疗主要受到以下几个因素的影响：一是药物纳米化，二是对药物通过纳米技术产生控释作用，三是纳米技术靶向治疗。而根据产生靶向的主要原理可将靶向治疗分为被动靶向治疗和主动靶向治疗；根据人为作用的方式，可进一步将其分为外场作用的药物靶向治疗（简称场致靶向治疗），如光作用聚焦靶向治疗、超声应力场靶向治疗以及磁场致磁性药物靶向治疗等；分子靶向治疗，包括抗体靶向药物治疗、基因-病毒靶向治疗、糖分子靶向治疗等。

　　单核-巨噬细胞系统（MPS）主要存在于肝、脾、肺、淋巴结，以及少量的骨髓中。对比较集中器官的肿瘤而言，纳米颗粒的被动靶向使所输送的药物靶向在该系统中，从而实现了细胞靶向。我国第四军医大学的研究人员采用界面聚合法制备出结合阿霉素(ADR)的纳米颗粒（NADR），并研究其注入肝细胞瘤动脉血管后的抗肿瘤活性，发现相对于自由ADR（fADR）以及ADR混合纳米颗粒（ADR+NP）载体的药物制剂而言，NADR的治疗效果明显增强，显示出对肝细胞瘤的靶向特征。

　　场致靶向是通过采用适当的配体分子与靶向细胞进行特异性连接，或者在外界物理场的作用下，利用纳米材料特殊的理化性质使其被MPS吸收而达到MPS以外的靶位。日本名古屋大学的研究人员报告了通过阳离子脂质体介导的人热休克蛋白70A基因被注入到C57BL/6鼠的B16黑色素瘤结节中，注入基因24小时后的磁铁矿阳离子脂质体（MCLs）被注入到C57BL/6鼠的B16黑色素瘤结节，随后被置于一个交变磁场下30分钟，肿瘤温度通过控制磁场强度而达到并被保持在43℃。经过30天的综合治疗，实验鼠肿瘤生长被极大限度地抑制，获得了全身的抗肿瘤免疫性。

　　分子靶向是指纳米颗粒在MPS吞噬的前提下，通过化学偶联或物理吸附适当的配体，由这些配体与细胞表面特异性受体的强亲和力，使药物微粒靶向该细胞。日本京都大学的研究人员设计了用于水溶性抗癌制剂喜树碱（CPT）靶向药物的聚合物微囊，通过优选化学结构和内部核的片段，成功地获得高载药率和稳定性结合的CPT微胶囊。近年来，有关靶向肿瘤新生血管的药物纳米颗粒的研究也不断被报道出来，例如针对肿瘤新生血管内皮细胞高表达的整合素αvβ3的RDG分子修饰的治疗药物等。

　　■纳米技术诊治癌症研究与应用任重道远

　　目前在癌症诊断与防治的过程中，纳米技术的应用尚处于动物实验阶段，只有少数药物已进入临床Ⅰ、Ⅱ期试验或投入市场，如用于MRI造影剂的USPIO等。将纳米技术运用于癌症的诊断与防治过程中，首先要解决材料的生物安全性问题，纳米材料的材质、尺寸、外包覆的材料种类、纳米材料进入生物体的方式、发挥作用的外部环境以及在生物体内的代谢变化都有可能对纳米材料的生物安全性产生影响。而纳米材料对生物体及其器官、组织、细胞、分子、基因等不同层面会产生不同的毒理效应，这些效应以及他们之间的交互作用也是值得研究的问题。其次是，为了推动纳米科技在生物医学领域的应用，要对纳米材料的合成与应用建立一套相关的质量标准体系与信息资源库。

　　因为纳米材料微小的尺寸，需要通过先进的实验仪器和手段对纳米材料及纳米技术的应用进行动态的体外与体内的表征、检测与监控，应对纳米材料的材质、尺寸、毒作用机理等因素以及纳米技术的工作效率、效应与安全性等相关因素进行深入的研究，并建立相关的、专用的安全评价标准体系与质量标准体系。与此同时，在深入研究的基础上，建立与纳米材料与纳米技术相应的癌症诊断与防治的相关信息资源库，如癌症诊断用纳米材料标准信息库、癌症治疗用纳米技术参数库、癌症生理病理数据库等，以便于研究人员检索并获得可靠的数据或信息，以开放、整合的方式全面开展以纳米技术为基础的癌症诊治研究工作。

　　纳米生物技术与癌症医学相结合,从本质上改变了临床医疗水平。近几年来，科研人员在纳米药物载体治疗、诊断技术、生物相容性材料、天然纳米生物材料、纳米中药等方面取得了重大突破，但仍应进一步加速对纳米技术的研究，使其早日成为能真正运用于医疗实践、解决实际问题的成熟技术。