納米技術對醫藥界的影響

1　納米技術是什么

　　納米技術(Nanotechnology)是指在納米尺度下對物質進行制備、研究和工業化，以及利用納米尺度物質進行交叉研究和工業化的一門綜合性的技術体系。

1.1　納米尺度空間

　　國際上公認0.1～100nm為納米尺度空間。為研究工作方便，有人把尺寸0.1～1um視為亞微米体系，尺寸1～100nm划分納米体系，典型尺寸<1nm為團簇?2?。

　　納米尺度空間所涉及的物質層次，是既非宏觀又非微觀的相對獨立的中間領域，被人稱之為介觀(mesoscopy)研究領域。

1.2　納米技術范疇

1.2.1　納米材料与技術　納米材料包括納米微粒与納米固体。納米微粒通常>1nm，需用電子顯微鏡才能看到；納米固体系納米結构材料，尺寸為1～100nm的納米微粒凝聚而成的塊体、薄膜、多層膜和纖維。又分為晶態、准晶態和非晶態三類。

　　納米材料技術(包括納米相材料技術和納米复合改性技術)是緣于納米顆粒的性能發生了變化，從而使納米材料在力學、磁學、熱學、光學、電學、催化等性能及生物活性方面發生變化，因而被廣泛應用于各种材料領域；醫學上可用于人造骨、人造牙齒等。

1.2.2　納米器件及技術

　　(1)微型傳感器：利用尖端直徑小到足以插入活細胞內而不嚴重干扰細胞的正常生理過程，以獲取活細胞內足夠的動態信息來反映其功能狀態。這將為臨床相應疾病提供診斷及治療的客觀指標，也為藥理學、細胞工程、蛋白質工程、　工程等研究提供相應的材料和技術。

　　(2)微机器人(包括微型机器人与微操作机器人)：微型机器人是指外形很小，便于進入微小空間進行可控操作的微型机器。如果机械結构能做得前所未有的微細，再集成高度的智能的話，那么人們將創造出面目全非的机械，建立一門概念全新的學科。

>>>>>>>>>>>>>>>>2　納米技術能為醫學做些什么 <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

2.1納米生物學(Nanobiology)研究：以納米為尺度，研究：(1)細胞內各种細胞器的結构和功能(如線粒体、細胞核)；(2)細胞內外之間及生物体的物質、能量和信息交換；(3)生物反應机理：包括修复、复制和調控等方面的生物過程；(4)根据生物學原理，發展分子工程，包括納米生物分子机器人和納米信息處理系統。

2.2　生物与醫學工程研究：微操作机器人系統可在生物与醫學工程研究中進行顯微注射与顯微切割，這是一項复雜的微操作過程，其精度要求在微米級。目前上述操作基本上由人工在顯微鏡下手動或半自動完成。手工操作效率极低，如微注射產生轉基因家畜的成功率只有5%左右，一個熟練的操作人員一天大約可注射100個受精卵，而培養一名熟練的操作人員要花5年時間。


2.3　診斷与監測

2.3.1　光學相干層析術(OCT)：已于1997年12月24日，由清華大學單原子探測實驗室研制成功，可望1999年進入臨床，被科學家譽為“分子雷達”。
　　OCT的分辨率可達1個微米級，較CT和核磁共振術的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体內活細胞的動態成像，觀察活細胞的動態，發現單個細胞病變，且不會像X光、CT、磁共振那樣殺死活細胞。有了如此准确的依据，人們或許有辦法把疾病“扼殺在萌牙狀態中”而不必等到生命的尾聲才被CT与磁共振檢查。

2.3.2　激光單原子分子探測術：此術同樣具有超高靈敏性，可在含有1000億億(1019)個原子或分子的1CM3气態物質中，在單個原子分子層次上准确獲取其中一個。按照這一辦法，科學家希望對生物体尤其是人体內生物分子的活動進行探測，以找到影響人類健康的某些答案。通過人的唾液、血液、糞便以及呼出的气体，及時發現人体中哪怕只有億万分之一的各种致病或帶病游离分子(或標志体)，相信已不再是一件遙遠的事情。

2.3.3　微小探針技術：可向人体內植入，根据不同的診斷和監測目的，可定位于体內的不同部位，也可隨血液在体內運行，隨時將体內的各种生物信息反饋于体外記錄裝置。此項技術有可能成為21世紀醫學界常用的手段?4?。


2.4　臨床治療

2.4.1　顯微外科術的革命——細胞修复術：眾所周知，本世紀器官移植，人工器官技術的發展，曾使得外科從修复外科時代(對病變器官与組織的切除)向替代外科時代(器官移植、人工器官)發展，并有專家預言21世紀醫學仍然是替代外科為主的時代。

2.4.2 定點給藥：利用微型机器人深入体內做到定點給藥，將是21世紀內科疾病治療的革命。(1)糖尿病：外源性補充胰島素，需要准确了解体內血糖的變化，且常年肌注，病人极為不便。胰島移植的手術費用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少問題。利用納米藥物存儲器，定點存放在人体胰島部位，根据納米監測器對体內血糖水平的變化情況，自動調控對胰島素的釋放。對此，日本科學家已有初步的研究成果。(2)腫瘤：腫瘤的放療、化療及外科手術以及器官移植，心血管疾病的現行治療方法，因其功用只是彌補疾病后果或推遲死亡，盡管在大眾傳媒中被視為高技術的同義詞，而實際上耗資巨大，已成為西方醫療危机的主要原因，故被劉易斯*托瑪斯稱為“半拉子”醫療技術。而納米技術正是向類似的“半拉子”醫療技術挑戰的有力武器，因為利用納米技術制成的“生物導彈”可導向定點給藥，將腫瘤殺滅在萌芽狀態之中。



3　机遇与對策

3.1納米技術在醫學領域內的發展前景

　　除納米材料在替代醫學中得到廣泛的應用之外，納米器件有可能成為未來保衛人類健康的一支忠實可靠的“衛隊”。

　　(1)納米生物傳感器：用于監測、收集、播送体內細胞的健康狀態和病變信息；

　　(2)納米藥物存儲器(藥泵)：用于存儲、運輸指定存儲的藥物，并按指定的部位存放，即定點給藥，其体積可達數個微米；

　　(3)納米生物導彈：直接用于治療各种細胞水平的疾病，對病變組織有親和力，對病變細胞有殺傷力，可特异性地殺滅腫瘤細胞；

　　(4)納米細胞修复器：用于修复細胞內的各种病變，如線粒体、細胞核的病變；

　　(5)納米細胞監督器：用于監視免疫細胞、白細胞等細胞正常功能的發揮；

　　(6)納米細胞清掃器：幫助清除体內的代謝廢物以及外界進入体內的有害物質；

　　(7)納米細胞檢疫器：巴西和美國科學家最近發明了世界上最小的“秤”，能夠稱量10-9克的物体，即相當于一個病毒的重量。利用納米“秤”可稱出不同病毒的重量，以發現新的病毒。可定點于口腔、咽喉、食道、气管等外界開放的部位，以充當“檢疫”。

3.2　迎接納米技術的挑戰

　　納米技術的發展由于其多學科交叉性，高學科性、高技術化、高產業化与高社會化等特點，由納米技術浪潮帶來的新一輪醫學技術革命、醫學產業化的加速形成，對我國醫療技術既是一次難得的歷史發展机遇，又是一次嚴峻的挑戰。

　　為此我們必須：(1)廣泛和深入地宣傳納米科技，使醫學決策部門和部門決策者以及廣大醫學科技工作者迅速了解和認識到納米技術對醫學的挑戰；(2)加快培養一大批納米技術与醫學交叉研究的基礎性人才与納米技術產業化的專業技術人才；(3)推進醫學科研与產業体制的改革，加快醫學納米技術產業化的進程，使我國已經進入世界科技前沿先進行列的納米技術迅速向醫學領域內推進，以造福于全中國人民，并對人類有所新貢獻。