纳米技术在癌症诊断和治疗中的应用-纳米技术的应用举例
癌症的早期检测对于癌症的预防和治疗具有重 要作用，但由于早期肿瘤的生物标志在人群中 的表达差异，作为癌症早期诊断标志的灵敏性和可 靠性较低，使用传统诊断技术无法对早期癌症 的有效诊断。目前，已经有一些纳米技术应用于癌 症早期检测，如DNA 微阵列技术，蛋白质组学的 SELDI-TOF 质谱技术等。这些技术从微米尺度到纳 米尺度的转变，使我们获取信息的质量、数量和密 度都大为提高。
纳米技术在肿瘤的诊断和治疗中已有一些应 用。例如，脂质体在十余年前就被应用于治疗卡波 西肉瘤（Kaposi’s sarcoma），现在又被用于治疗乳 腺癌和卵巢癌。纳米技术在癌症的诊断和治疗中的 应用，主要包括两个方面。首先，多功能纳米颗粒 用于药物的输送和成像。相对于传统的药物输送方 法，纳米颗粒有独特的优势。第一，纳米颗粒的运 载量非常大，如70nm 的颗粒可以装载约2000 个siRNA，而抗体的结合量小于10；第二，纳米 颗粒可以装载多种目标配体，在肿瘤细胞表面常常 存在高表达的特定生物， 称为生物标志物 （biomarker），采用识别特定生物标志物的抗体， 可以提供与细胞表面受体的多价结合；第三，纳米 颗粒可以装载多种类型的药物，同时执行多元 的功能；第四，纳米颗粒表面可以修饰不同， 如聚乙二醇（PEG），容易穿过细胞表面的多层 机制，增加在生物体内的滞留时间。纳米材料应用 于药物输送和成像的优势体现于其多功能性，通过 在载体内包埋对比试剂，实现成像信号的放大，可 以同时实现治疗和监测药物在体内的作用位点及治 疗效果。
意识·情感·纳米
到目前为止，癌症的有效诊断和治疗仍然是现 代医学面临的严峻挑战。癌症的有效治疗要求及早、 准确发现，从而实现及时治疗，改善治疗效果。近 年来，纳米材料和纳米技术高速发展，并广泛应用 于多个领域，为建立有效的癌症诊断和治疗技术提 供了新的契机。纳米科学是一门涵盖多种学科的新 兴学科，其发展极大的促进了包括医学、生物学、 电子学、工程学等学科的进步。对癌症诊断和治疗 现状的改善，集中体现在生命科学、纳米技术、医 疗技术等多学科交叉的创新与集成。
关键词：纳米
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国内外研究表明，纳米药物在治疗重大疾病方 面具有无可比拟的独特性质和优势。2002 年以来， 美国、日本、欧盟等发达国家和地区先后组织和实 施了较大规模的纳米药物计划。如美国国家癌症研 究所于2004 年9 月正式成立纳米科技攻克肿瘤联盟 （NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer），投入 1.443 亿美元的启动资金，资助以纳米科技为基础的 抗肿瘤药物研究和此类产品的标准制订。我国于 2001 年11 月正式实施“纳米生物效应与安全性研 究”计划，并在中国科学院高能物理研究所建立了 中国第一个“纳米生物效应与纳米安全性实验室”， 从纳米材料的生物效应以及纳米抗肿瘤药物的研制 和机制着手，开始系统地研究。
(责任编辑：yan.mao)
来源期刊：《现代物理知识》2011年 第2期
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虽然纳米技术在癌症的早期检测、诊断和治疗 中表现出一定优势，还存在许多尚未解决的问题。 如在体内应用，包括检测和治疗时，纳米材料的安 全性还存在许多困惑；将药物导向目标器官、组织 或细胞时，靶向效率还非常低；体外实验室检测时， 虽然灵敏度有了很大改善，诊断应用时灵敏度和效 率尚未如人意等。仍然需要、科研人员大量的 努力和付出，推进纳米技术在癌症及其他疾病的诊 断和治疗中的应用。
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多元化纳米技术在肿瘤检测的应用包括纳米 线、纳米悬臂和纳米管阵列等，实时检测多重的分 子信号和生物标志物，能够有效检测较低水平的生 物标志物，有望实现癌症的早期诊断。在纳米悬臂 上修饰性抗体，当生物标志蛋白，如肿瘤 性的蛋白质标志，与悬臂上的抗体结合时， 产生的结合力导致纳米结构的形变和共振频率的改 变，采用电子学方法可以检测肿瘤性生物标志 物的存在。数以千计的纳米悬臂排列在一个 芯片上构成微阵列，可以同时阅读大量蛋白质的信 息。纳米线铺展在一个微型流量系统中，当不同的 生物流过通道时，可以选择性或亲和吸附到不 同的纳米线器上，吸附于纳米线上的生物 所带的电荷改变纳米线的电导率，可以进行实时检 测并实现定量分析。同理，数以千计的纳米线和纳 米管也可以排列在一块芯片上，具有处理大量的多 元化信息的能力。
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此外，许多纳米材料自身具有提升成像能力 的特性。例如，基于钆和氧化铁的纳米颗粒可以 提高核磁共振对比度；低密度脂质纳米颗粒可以 提高超声成像效果；半导体纳米晶体和量子点被 应用于光成像；硅和矽土材料的生物降解速度比 聚合物快得多，可以应用于注射用药；基于金属 的纳米颗粒——纳米壳（nanoshell），如由金外壳包 被矽土内核的纳米结构，可以用作高选择性、外部 激活的治疗试剂等。
