20世紀80年代，納米技術問世。這是一種在納米尺度（從原子、分子到亞微米尺度之間）上研究物質的相互作用、組成、特性與制造方法的科學。納米尺度覆蓋了從蛋白質、DNA到細胞器的范圍，為生命科學家提供了源源不斷的靈感和廣闊的創(chuàng)造空間。納米技術對醫(yī)療和健康產(chǎn)業(yè)的影響日趨顯著，在藥物輸送、生物材料、造影、活性植入等醫(yī)療應用中大顯身手。

定點封堵腫瘤血管

能游走在血管里自動尋靶的納米機器人，憑借精準運輸和定點栓塞的優(yōu)勢，對乳腺原位腫瘤、黑色素瘤、卵巢皮下移植瘤和原發(fā)肺部腫瘤在內(nèi)的多種腫瘤都有良好的治療效果。最近，國家納米科學中心團隊研發(fā)出一款超分子自組裝的DNA納米機器人，該成果登上《自然·生物技術》雜志并獲如下評述：“中國科學家嘗試利用醫(yī)學納米機器人治療腫瘤等惡性疾病，這種新穎的納米機器人將改變?nèi)藗儗λ幬镙斶\的傳統(tǒng)觀念，為更有效的腫瘤治療提供全新策略。”

“血液中的凝血酶是機體凝血系統(tǒng)的一種關鍵酶，能快速高效地誘導血栓形成。如果將凝血酶作為特定的‘貨物’裝載在納米機器內(nèi)部，靶向運輸并精確釋放至腫瘤血管，誘導凝血產(chǎn)生血栓，就可以通過栓塞腫瘤血管達到高效抑制腫瘤生長和轉移的目的。”該機器人主要研發(fā)者、國家納米科學中心聶廣軍研究員介紹，該團隊利用DNA折紙術構建智能化的分子機器，通過自組裝將“貨物”凝血酶包裹在分子機器的內(nèi)部空腔，分子機器兩端裝載有“雷達”核酸適配體。當DNA納米機器人到達腫瘤血管時，納米機器上的“鎖”識別特異標志物而發(fā)生結構變化，使得“鎖”從閉合狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)，整個納米機器由管狀結構打開變?yōu)槠矫娼Y構，把“貨物”投放在定點位置。

“由于納米機器人具有極好的識別響應功能，僅在腫瘤血管標志物存在時才啟動活化凝血酶，因此在療效和安全性方面大大優(yōu)于物理介入治療。”聶廣軍表示，這款DNA納米機器人作為智能化的給藥平臺，進行多種藥物的聯(lián)合高效遞送，有望對傳統(tǒng)難以成藥的物質，比如毒素、蛇毒蛋白等實現(xiàn)有效包載和智能遞送，進而推動全新抗腫瘤藥物的研發(fā)。納米技術能讓藥物突破化學、解剖和生理學阻礙，抵達病變組織，提高藥物在病灶位置的聚集量，減小對健康組織的損害，較之傳統(tǒng)藥物具有顯著優(yōu)勢。

納米技術在醫(yī)療器械和醫(yī)學成像上的應用也被寄予厚望。在醫(yī)學造影方面，相較于傳統(tǒng)的熒光染色劑，納米材料壽命更長，光學性能適應廣泛的工作波長，且設計更加方便。在生物醫(yī)學方面，納米孔基因測序技術有望大幅降低基因測序成本并提高測序速度。

納米領域重要貢獻者

2000年，中國成立了國家納米科技指導協(xié)調委員會，2003年成立了國家納米科學中心，在國家中長期發(fā)展規(guī)劃中部署了納米科技研究計劃。2017年8月，納米科學中心、中國科學院文獻情報中心和施普林格·自然集團聯(lián)合發(fā)布報告指出，中國在納米科學領域已成為當今世界納米科學與技術進步重要的貢獻者，部分基礎研究躍居國際領先水平。在專利申請量方面，中國位于世界前列。

在醫(yī)療領域，國家層面布局正不斷取得突破。“十二五”期間，“863”計劃支持的面向重大疾病治療的納米載體材料及診斷技術主題項目今年2月已通過驗收。今年2月，國家重點研發(fā)計劃納米科技重點專項胃癌早期篩查與全病程監(jiān)測的納米技術及轉化研究項目啟動，將致力于研發(fā)超敏感、特異的胃癌標志物納米檢測新技術方法。

“缺乏生物學和醫(yī)學背景，是面臨的最大挑戰(zhàn)。”有專家指出，目前中國從事納米醫(yī)藥研究的科學家大多擁有化學或材料科學背景，但動物模型和臨床研究的經(jīng)驗相對有限，這樣的短板應當引起重視。

納米醫(yī)學和毒理學應并重

“正如硬幣的正反面，納米顆粒容易穿越生物屏障、吸附血液蛋白、進入細胞，也容易誘發(fā)細胞內(nèi)慢性炎癥。因此，納米醫(yī)學和納米毒理學是兩個重要的研究方向。”中國科學院院士、國家納米科學中心研究員趙宇亮指出，對這兩個領域的研究要并駕齊驅。

專家指出，需要在倫理框架下進行謹慎判斷，因為納米顆粒很容易經(jīng)肺或皮膚進入人體系統(tǒng)，特別是空氣中排放的納米顆粒對健康的威脅是當前最大擔憂。有資料顯示，人們已發(fā)現(xiàn)碳納米管內(nèi)的金屬污染物和柴油的納米顆粒對健康有不良影響。生產(chǎn)作業(yè)中暴露于納米污染物的工人有較高的健康風險。此外，納米顆粒活性高、尺寸微小，納米材料制造過程中所產(chǎn)生的工業(yè)排放及納米產(chǎn)品用后的回收，可能會帶來環(huán)境風險。

為應對倫理、法律和社會問題，美國出臺了國家納米技術計劃，組織了若干工作組。歐盟也與美國合作，建立了一個政策制定平臺。中國自2001年就已投入資金研究納米安全問題，約有7%的研究預算用于環(huán)境、健康及安全研究。