点击显示 收起
1959年，诺贝尔奖获得者Richard Feynman 提出了纳米技术这一全新的科学概念。从20世纪六七十年代开始，世界各国科学家在信息工业、半导体、工程科学和材料学等领域开展了大量的有关纳米科学的研究工作，纳米技术被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展有着重要影响的热点学科。2000年以来，逐渐开始有科学家将1～100纳米之间的材料用于生物学研究和疾病的诊断、治疗以及新药的研发等。
研究目标
纳米医学研究的一个重要的目标就是在分子水平上深入了解活体细胞的生物学机制，观察活体细胞的功能和改变，即从体外检测到细胞的分子生物学改变，通过探测细胞传导系统是否发生改变，来发现细胞功能的微小变化，从而实现对肿瘤等疾病的早期诊断。纳米医学还将有助于大幅度提高医学诊断精度。利用纳米技术制造的生物传感器，可以植入人体内不同的部位或者随着血液在体内流动，用以实时检测人体内细胞的健康状态和早期出现的病变信息，还可以精确地测定血压或血糖的变化；此外，由于纳米芯片具有高通量的特点，因此可以实现在短时间内对更多的基因和蛋白的快速检测。
纳米医学还将推动基因治疗和分子靶向治疗研究的快速发展。如在肿瘤的治疗上，某些药物可以结合到肿瘤表面的特异性抗体上，而不会影响到其他正常的细胞，因此利用纳米级的药物传输系统，可以实现抗癌药物的准确的靶向传送，定向杀灭癌细胞，提高肿瘤的治愈率，降低死亡率。
纳米药物直达患处
纳米药物的制作并不像我们想象的那样简单地将药物粉碎成1~1000nm大小的颗粒，它是由载体和中心有效成分构成的。就好比一个纳米级的饺子，药物是馅，载体是皮，作为饺子馅的药品是攻击疾病细胞的有效成分，而作为饺子皮的载体则起到装载运输和保护的作用。由于载体和有效成分都要精细到纳米级别，与细胞中的细胞器差不多大小，因此可以更好的被吸收利用。在此基础上，人们可以在载体上做很多文章，让它符合人们的要求。比如，在载体外加上表面修饰层，利用抗原抗体反应、正负电荷吸引等相互作用原理就可以引导药物找到目标细胞，对其进行专门治疗，而不是像普通药物那样不管细胞是否健康都施药。这种表面修饰层就好象制导导弹的导航装置，使得药物能够集中进入目标细胞，那么，在同样施药量的情况下，目标细胞内部的药剂浓度会更高，尤其在癌细胞治疗过程中，由于杀死癌细胞的药物对正常细胞都有很大的伤害，这种针对性、目的性就显得尤为重要。另一个对载体的改造应用是可以使药物缓慢释放和控制释放。很多危害健康的病原体并不是可以瞬间杀死的，而是需要药物的持续作用。如果药物可以缓慢持续释放，保持细胞内的浓度稳定，就可以在剂量比较低的情况下杀灭病原。同时不会由于瞬时的剂量过高造成抗药性。寻找合适的载体，使其像宏观的胶囊一样让包裹在内部的有效成分一点一点的释放出来，细胞内的药物浓度曲线呈梯形而不是以往的锯齿形，这样的纳米药物不仅药效持久，副作用小，而且药物利用率高。
纳米药物的功用
人们已经能够直接利用原子、分子制备出包含几十个到几百万个原子的单个粒径为1-100纳米的微粒。最引人注目的是作为药物载体，或制作人体生物医学材料，如人工肾脏、人工关节等。在纳米铁微粒表面覆一层聚合物后，可以固定蛋白质或酶，以控制生物反应。由于纳米微粒比血红细胞还小许多，可以在血液中自由运行，因而在疾病的诊断和治疗中发挥独特作用。
将药物粉末或溶液包埋在直径为纳米级的微粒中，将会大大提高疗效、减少副作用。纳米粒可跨越血脑屏障，实现脑位靶向。另外，纳米粒脉管给药，可降低肝位蓄积，从而有利于导向治疗。纳米粒中加入磁性物质，通过外加磁场对其导向定位，对于浅表部位病灶具有一定的可行性。在影像学诊断中，纳米氧化铁在病灶与正常组织的磁共振图像上，会有较大的对比。
纳米粒用作药物载体具有下述显著优点：（1）到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位；（2）具有不同的释药速度。（3）提高口服吸收的生物利用度。（4）提高药在胃肠道中的稳定性。（5）有利于透皮吸收与细胞内药效发挥。如：载有抗肿瘤药物阿霉素的纳米粒，可使药效比阿霉素水针剂增加10倍。目前已在临床应用的有免疫纳米粒、磁性纳米粒、磷脂纳米粒以及光敏纳米粒等。
医用纳米机械或纳米微型机器人可潜入人体的血管和器官，进行检查和治疗，使原来需要进行大型切开的手术成为微型切开或非手术方式，并使手术局部化。纳米医用机器甚至可以进入毛细血管以及器官的细胞内，进行治疗和处理。这类机器可以将对人体的伤害减小到最低程度。含有纳米计算机的、可人机对话的、有自身复杂能力的纳米机器人一旦制成，能在一秒钟内完成数十亿个操作动作。如果数量足够多，就可以在几秒或几分钟内完成现今需几天或几个月甚至几年、几十年才能完成的工作。
纳米备受各国重视
正是由于纳米医学在肿瘤、心血管病、传染病等重大疾病的诊治方面所显示出来的广阔的应用前景，各国政府都相继加大了对纳米医学研究的资助力度。
2003年，美国总统布什签署了《美国国家纳米振兴计划》法案，计划用5年时间，投资37亿美元，推进美国纳米科学研究的发展。2005年，美国国家纳米医学科学院成立。美国优先资助的纳米生物学和纳米医学研究领域包括：生物相容性材料等生物材料；生物传感器等新方法和仪器；药物输运和基因载体治疗等。
德国政府2001年启动了纳米生物技术研究计划，计划的主攻方向集中在研制能摧毁肿瘤细胞的纳米炮弹和具有高密度存储能力的微型存储器。德国科学家在纳米药物输送装置方面做了大量的研究工作。
纳米技术促进了分子影像学诊断技术的发展，日本在该领域占有一定的优势，并且在以纳米为载体的基因治疗方面，如治疗脑肿瘤方面取得了较为显著的进步。英国已经成立了国家级纳米研究中心，正在开展多个方面的纳米医学研究工作；瑞士的纳米医学则更多地侧重于诊断学方面。
中国在2006年颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将纳米科学与技术列为重大科学研究计划，其中纳米生物学和纳米医学占有很大比重，显示出中国对纳米科学研究的高度重视。
纳米药物研究面临的问题
首先是来自技术方面的挑战。纳米技术工艺的发展将不可避免地使人与纳米颗粒发生接触，但纳米颗粒的特殊结构和特性及强渗透性对人体健康具有潜在威胁，这一现象不可忽视。用纳米材料制成的医疗产品，尤其是与人体直接接触或直接进入人体的纳米材料，进入细胞以后如何代谢？进入生命体后是否会产生特殊的生物效应？这些效应对生命过程和人体健康有益还是有害？对生物体和环境是安全的吗？这些问题都是未知数。如果这个问题不解决，纳米医学的许多研究成果都将无法用于临床。因此纳米的毒性和安全性问题是纳米医学研究面临的一个巨大挑战。药物纳米颗粒与药物本身的毒性有着原则区别，一般药物安全评估的方法对纳米颗粒药物不适合。比如，研究纳米的特性实验最好在活机体上进行，而不要在细胞组织中进行。因为，纳米药物颗粒专用于患者，也就是说，应该在模拟一定疾病的活体上进行试验。除此之外，不能忘记，在遗传上人是多种多样的，有许多人群对纳米药物非常敏感。开发出无毒的、没有免疫排斥反应的纳米材料需要医学工作者和材料学家的共同努力。另外，纳米材料的控制、纳米自动装置的研究等都还有许多难题等待破解。另一个挑战来自体制方面。纳米医学研究是当前医学研究领域中交叉最为广泛的学科，纳米医学研究需要医生、工程师、分子生物学家、材料学家、数学家等各方面研究人员的共同参与，而不是简单的医学研究的概念。
作为一个新兴的交叉学科前沿领域，特别是生物学、化学和物理学以及信息科学等在纳米层次上的大跨度交叉，需要不同学科科学家的集思广益、深度碰撞。建立一个高效协作的纳米医学联合研究团队，寻找突破口，将有限的经费集中起来高效使用，也将是管理者必须面对的问题。
对载体材料的选择寻找是另一个难题。载体材料必须不溶于水，才能担负起保护和运输的任务。载体和有效成分之间还需要一定对应关系，一种特定的药物必须有适合它的载体才能更好的发挥功效。对人体而言它的安全性也是不可忽略的一个方面。而载体的承载能力也要在考虑范畴内。任何新科学新技术的出现都非偶然，是旧的技术和生产力的积累所激发和创造出来的。随着人类社会发展，新的疾病也层出不穷，严重威胁人类的健康，尤以恶性肿瘤和心血管疾病为首。纳米技术在解决早期诊断和药物定点放送上的杰出功用为人类战胜这些疾病点亮了曙光。但，我们还应看到，在新技术面前，传统的医药学，如我国的中医药学，也在新时代焕发出新的光辉。或许，我们应该换个思路，不仅要中西结合，还要考虑一下新旧结合，也许能够创造出新的医药辉煌。