纳米材料在医学领域中的应用

1、纳米材料在医学领域中的应用021131086 王品纳米技术简介纳米科技（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科技以许多现代先进科学技术为基础，它是现代科学（混沌物理，量子力学，介观物理，细胞生物学）和现代技术（计算机技术，微电子和扫描隧道显微镜技术，核分析技术）结合的产物，纳米科技又将引发一系列新的科学技术。 1990年 7月，在美国巴尔的摩召开了第一界国际纳米科技会议，标志着纳米科技（ nano science and technology,简称Nano ST）的正式诞生。纳米（nanometer，nm）是一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，大约是三、四

2、个原子的宽度。纳米尺度空间所涉及的物质层次是既非宏观，又非微观的相对独立的中间领域，被人们称之为介观研究领域。自从扫描隧道显微镜发明后，世界上便诞生了一门以0.1到100纳米这样的尺度为研究对象的新学科，这就是纳米科技。纳米科技具有特定的技术范畴：（1）纳米材料与技术：纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子一般是指尺寸在1100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应、和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时

3、相比将会有显著的不同。纳米材料技术是缘于纳米颗粒的性能发生了变化，从而使纳米材料在力学、磁学、热学、光学、电学和催化等性能及生物活性方面发生变化，因而被广泛应用于各种材料领域。（2）纳米器件及技术： 微型传感器：利用尖端直径小到足以插入活细胞内而不严重干扰细胞的正常生理过程，以获取活细胞内足够的动态信息来反映其功能状态。这将为临床相应疾病提供诊断及治疗的客观指标，也为药理学、细胞工程、蛋白质工程、酶工程等研究提供相应的材料和技术。微机器人（包括微型机器人和微操作机器人）：微型机器人是指外型很小，便于进入微小空间进行可控操作的微型机器。如果机械结构能做的前所未有的微细，再集成高度只能的话，那么人

4、们将创造出面目全非的机械，建立一门概念全新的学科。纳米医药学的关键技术在众多的技术手段中，最具竞争力的首推扫描探针显微镜(scanning probe microscope , SPM)家族。SPM家族中，最引人注目的是扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope , S T M)。STM于80年代初研制成功，其基本原理是基于量子隧道吸引和扫描。它在压电材料制成的支架上装有极细的金属探针，将探针尖和样品表面作为电极，可用电压控制探针尖作高精度的移动。当探针尖靠近待观察材料的表面时(小于1 n m)，双方原子外层的电子云有所重叠。这时在针尖和材料之间施加一个小电压，

5、便会引起隧道效应电子在针尖和材料之间流动。由于隧道电流随距离改变而剧烈变化，让针尖在同一高度扫描材料表面，表面那些“凸凹不平”的原子所构成的电流变化通过计算机处理，便能在显示屏上看到材料表面三维的原子结构图。STM具有非常高的分辨率，横向可达0.1nm，纵向可优于0.01n m,从而把人们带到了微观世界。另外STM还可以对原子、分子进行直接操纵。由于STM依靠隧道电流工作，因此只适用于导电样品。为了获取绝缘材料的原子图像，在STM的基础上，又发展了原子力显微镜(atomic force microscope ,AFM)。其基本原理是:当探针接近样品表面时，由于原子间的相互作用力，使得装配探针的

6、悬臂发生微弯曲，检测到微弯曲的情况，就知道表面与原子力之间的原子力大小。在探针沿表面扫描时，保持尖端与表面原子力恒定所需施加于压电材料两端的电压波形，就反映了表面形貌。AFM成像的关键是悬臂弯曲状态的测量。由于原子间的作用力极小(约为10-30牛顿量级)，臂的弯曲度极小。采用几种光学测力方法，还发展了磁力显微镜、摩擦力显微镜、激光力显微镜、静电力显微镜等一系列扫描力显微镜，建立在SPM技术之上的纳米加工工艺研究、纳米结构理化性能表征、材料和器件纳米尺度形貌分析、高密度储存技术，是当今科学技术中最活跃的前沿领域之一。由于SPM能够集成像、性能表征于一体，堪称现代科技的完美结晶，是纳米医药学的关键

7、技术。正像一些专家所说:“如果没有SPM，就没有今天的纳米科技”。同理，如果没有SPM，也不会形成纳米医药学新学科。当前，一个由SPM技术和微电子技术相结合的交叉领域扫描探针电子学正在兴起，其结果使我们跨入纳米医药学的新世界。1987年，AT&T公司Bell实验室的Becker等人利用扫描隧道显微镜（scanning tunnelling microscope，STM） 的针尖首次实现了单晶锗表面的原子级加工，即在表面形成人造的原子级结构，表明了利用SPM进行纳米级加工的可能性，预示着进行原子级加工的时代已经到来。特别值得一提的是，1993年Day和Allee成功地实现了硅表面的纳米结

8、构制备，给微电子工业的持续发展带来了新的曙光。在这之后，利用SPM进行纳米刻蚀和纳米加工的方法层出不穷，加工的材料和加工所需的条件也发生了很大的变化，扫描探针纳米加工技术逐渐发展成为纳米科技的核心技术之一。 图1 有机膜的纳米刻蚀  另一种观测和控制生物大分子的技术是光镊技术( optical tweezers)。其原理是利用激光动量转移产生的辐射压力，从而形成具有梯度力场的光学陷阱( trap)，处在陷阱中的微粒受到梯度力场的作用，就被“钳住”。这个光学陷阱像是一把小镊子，因此被称为“光镊”。如果在小球上连结生物大分子，并且把小球“钳住，在光学陷阱中，可以在溶液环境中对生物大分子进

9、行操纵。光镊是测量和控制生物大分子的有力工具。用这种技术可以测出生物大分子间很小的力(力的大小是皮牛顿量级，1皮牛顿一10-9牛顿)，以及生物大分子的很小位移(位移的大小是纳米量级)。科学家们已经利用这种方法测量了DNA分子的弹性、RNA酶在转录过程中对DNA分子的作用力等。纳米医药学的研究内容 纳米尺度上获取生命信息 当今的生命科学已经从描述性、实验性科学，向定量科学过渡，其发展的主流和带头学科是分子生物学，它研究的焦点是生物大分子的结构与功能。而在众多的生物大分子中，焦点又集中在蛋白质和核酸分子的结构与功能的研究。 从结构上讲，蛋白质与核酸这两种重要的生物大分子的几何尺度均处于光学显微镜不

10、可见的几个到几十个纳米的范围之内。以往对纳米尺度上的生物大分子结构的研究，主要通过电子显微镜观察和X光晶体衍射等方法来实现的。但是它们各有局限之处，电子显微镜要求有一定的真空干燥制样条件，而且在观察中电子束对生物样品有损伤;X光晶体衍射方法具有很高的分辨率，但它要求样品能够结晶，样品需求量也较大，所获得的实验结果是大范围平均值而且需经模拟和计算才能得到高分辨的具体图像。STM/ AFM则可在自然的大气或液体条件下成像，而且结果直观，分辨率高，是研究生物大分子表面拓扑结构、特别是局域结构的理想方法。探索DNA新构型是STM对DNA结构研究可能作出的第一个重要贡献，科学研究相继发现大气环境下的DN

11、A分子的STM图象、鱼精子B型DNA的直观图像、左旋DNA、双螺旋DNA的碱基对、平行双螺旋DNA的STM图象。这些进展，不仅证明了SPM(主要是STM)用于DNA顺序分析应用的前景，而且也为探索未知核酸结构开拓了一条新路。 同时应用SPM研究蛋白质结构也取得进展。首先是观察蛋白质分子的表面结构形貌:获得人体R一珠蛋白基因的某个调控过程中DNA形成环结构的STM图象;观察到了磷酸化激酶的形貌。目前，研究已涉及到氨基酸、人工合成多肤、结构蛋白和功能蛋白等主要领域。应用SPM观察蛋白质与DNA的复合物也有报道。不过，这方面的研究尚处在探索阶段。 生命过程所需的能量代谢、物质代谢及其他众多的生物生理

12、过程，都是在细胞这个微米和亚微米范围内进行的。在纳米尺度上获取生命信息的研究更引人注目。例如，利用STM获取细胞膜和细胞器表面的结构信息，同时还可以研究细胞膜、细胞器表面结构在不同环境条件下变化，以及与这种变化相关联的生物生理过程的静态信息。现在全细胞的AF M成像已经实现，通过AF M研究活细胞在外界作用下发生的结构变化已接近实现。另外，利用尖端直径小到足以插入活细胞内而又不严重干扰细胞的正常生理过程的纳米传感器(nano senser) ,可以获取活细胞内多种生化反应的动态化学信息、电化学信息及反映整体的功能状态，以期深化对机体生理及病理过程的理解。这将为临床相应疾病提供诊断及治疗的客观指

13、标，为药理研究提供细胞水平的模型，为细胞工程、蛋白质工程、酶工程等研究提供相应的材料和手段。 发现物质潜在的信息结构纳米医药学必将涉及到医药信息学、生命信息学的存储和处理，而纳米电子学的发展目标是提供给人类这样的技术:将集成电路的几何结构进一步减小，超越目前发展中遇到的极限，因而使得功率高密度和数据通过率达到远是目前难以想象的水平。纳米医药学一旦与纳米电子学结合起来，就会大大促进纳米医药学信息学的发展。 利用纳米传感器获取各种生化信息和电化学信息即将进入临床应用。DNA纳米技术(DNA nanotechnology)也是其中一员，该技术是指以DNA的理化特性为原理设计的纳米技术，主要应用于分子

14、的组装。纳米大小的胶体粒子因其光化学特性而广泛应用于化学传感器、色谱激发器等领域，DNA纳米技术则使它的组装构型成为可能。在基因治疗中，利用纳米技术，可使DNA通过主动靶向作用定位于细胞;将DNA浓缩至50 - 200nm大小且带上负电荷，有助于其对细胞核的有效入侵;而最后DNA插入细胞核的准确位点则取决于纳米粒子的大小和结构。 创新的纳米材料开拓医药新领域纳米材料分为两个层次，纳米微粒和纳米固体。如今，人们已经能够直接利用原子、分子进行生产，制备出仅包含几十个到几百万个原子的单个粒径为1一100纳米的纳米微粒，并把它们作为基本构成单元，适当排列成三维的纳米固体。纳米材料由于其结构的特殊性，表

15、现出许多不同于传统材料的物理、化学性能。 在医药学领域中，纳米材料已经得到成功的应用。最引人注目的是作为药物载体，或制作人体生物医药学材料，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。国外用纳米陶瓷微粒作载体的病毒诱导物也取得成功。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。 纳米粒的表面电荷影响到纳米粒与体内物质如调理素等的静电作用力。纳米粒的粒径是决定药物载体输送系统亚微粒体内过程的重要因素之一。在构建体内长循环纳米粒时较好的粒径范围是1一200nm。对纳米粒包衣，可改变其表面性质，如:电荷、亲

16、水性等。纳米粒用适当的表面活性剂包衣后，可跨越血脑屏障，实现脑位靶向。另外，纳米粒表面修饰后脉管给药可降低肝位蓄积，从而有利于非肝位病灶的导向治疗。纳米粒中加入磁性物质，通过外加磁场将其导向靶位，对于浅表部位病灶或对于外加磁场容易触及的部位具有一定的可行性。 纳米粒用作药物载体具有下述显著优点：(1)载药纳米粒作为异物而被巨噬细胞吞噬，到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位;连接有配基、抗体、酶底物所在的靶部位。(2)到达靶部位的载药纳米粒，可因载体材料的种类或配比不同而具有不同的释药速度。调整载体材料种类或配比，可控制药物的释放速度，制备出具有缓释特性的载药纳米粒。(3)由

17、于载药纳米粒的粘附性及小的粒径，既有利于局部用药时滞留性的增加，也有利于药物与肠壁的接触时间与接触面积，提高药物口服吸收的生物利用度。(4)可防止药物在胃酸条件下水解，并能大大降低药物与胃蛋白酶等消化酶接触的机会，从而提高药物在胃肠道中的稳定性。(5)载药纳米粒可以改变膜运转机制，增加药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收与细胞内药效发挥。如:载带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;用氰基丙烯酸酷作载体，制备长春花胺的纳米粒，口服给药后比水溶性吸收更快、更安全;去炎双醋酸酷纳米粒的体内过程显示了缓释特性，局部治疗关节炎有长效作用。 当前，对纳米粒的研究重点在如下几个方

18、面:纳米粒载体材料的筛选与组合，以获得适宜的释药速度;采用表面化学方法对纳米粒表面进行修饰使其改性，以提高靶向能力与改变靶向部位;制备工艺优化，以增加药物载量、临床适用性和适用于工业化生产为其目的;体内工程的动力学规律探讨，以正确描述血液与靶器官内药物的变化规律为目的。相信随着研究的不断深入，纳米医药学领域必将产生“纳米药学，新分支，使纳米材料成为人类征服疾病的又一有力工具。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。 纳米控释靶向系统控制释放给药系统(Controlled release drug delivery syste m , CRDDS)的一个重要方向是

19、将药物粉末或溶液包埋在直径为纳米级的微粒(Microparticles)中。以纳米粒(nanoparticles , NP)作为药物载体，将会大大提高疗效、减少副作用。作为药物载体的纳米粒也称毫微粒，即纳米球(nanospheres)与纳米囊( nanocapsules)的统称，是粒径大小介于10一1000nm的固态胶体颗粒。纳米粒表面的亲水性与亲脂性将影响到纳米粒与调理蛋白吸附结合力的大小，从而影响到吞噬细胞对其吞噬的快慢。一般而言，纳米粒的表面亲脂性越大，则其对调理蛋白的结合力越强。故要延长纳米粒在体内的循环时间，需增加其表面的亲水性，这是对纳米粒进行表面修饰时选择材料的一个必要条件。 纳

20、米粒载体可以改变药物的体内分布，显示体内分布的靶向性，这就是所谓的靶向释药(Darrier targeting)。载药纳米粒大多经脉管给药，纳米粒可从血流中迅速清除并被RES摄取。RES为来自骨髓的巨噬细胞的统称，主要分布于肝，其次是脾、骨髓等，借助巨噬细胞的吞噬作用，可达到靶向给药的目的。RES的摄取作用对RES有关的疾病是有益的，但多数疾病并不在该系统中。与上述研究背道而驰的一个研究方向，就是如何降低这些摄取。减少RES摄入的一种方法是先让其“吃饱”。有人尝试用聚苯乙烯(PS)纳米粒对RES进行饱和抑制，给以PS纳米粒8天后，肝脏摄取率由60%降至33 % 。 生物兼容物质的开发生物兼容物

21、质的开发，是纳米材料在医药学领域中的另一个重要应用。令美容或正畸学家最烦恼的问题是因植入物的不兼容性所引起炎症反应或排斥反应，而纳米物质所展现的非凡的物理特性正好能解决这一难题。1994年，英国Bonfiel d成功地合成了模拟骨骼亚结构的纳米物质，该物质可取代目前骨科常用的合金材料。它的主要成分是经与聚乙烯混合压缩后的轻基磷灰石网(骨骼的主要成分)，其物理特性正好符合理想的骨骼替代物的模数匹配(Modulus match-ing，例如具有与骨骼相似的强度和密度指数)，不易骨折，且与正常骨组织连接紧密，显示了明显的正畸应用优势。其他可望应用于临床的纳米物质有人工关节面和关节腔、美容植入物、口腔

22、正畸物等。 纳米机器，推动医药学进步的动力医药学的发展，离不开医疗器械的现代化。建立在纳米尺度上的医疗器械，将会开创纳米医药学的新世界。目前，研究较多的是分子马达(molecular motor)。所谓分子马达即分子机械，是指分子水平(纳米尺度)的一种复合体，是能够作为机械部件的最小实体。它的驱动方式是通过外部刺激(如采用化学、电化学、光化学等方法改变环境)使分子结构、构型或构像发生较大变化，并且必须保证这种变化是可控和可调制的，而不是无规的，从而使体系在理论上具有对外做机械功的可能性。在分子水平上研究生物体系如何实现能量从无规向有规的转化是科学家们关注的一个焦点。 医用纳米机械或纳米微型机械

23、可潜入人体的血管和器官，对人体进行检查和治疗，可以使原来需要进行大型切开的手术成为微型切开或非手术切开，并使手术局部化。纳米尺度的医用机器，甚至可以进入毛细血管以及器官的细胞内，进行细胞的治疗和处理。这类机器可以将诊断时对人体的伤害减小到最低程度，减轻患者的痛苦，加快复原速度;可以进入原来常规器械不能到达的部位，扩大诊治范围。微型检测计量机械可以像STM那样精密地移动微小探头，在原子尺度上探明被测表面的性质。当需获取信息时，可以让多个微型机械群体作业，对被测表面或体积进行多点测量，高密度地获取信息。当对血液进行测量时，可以微小吸血量进行采样及成份分析。纳米医药技术在恶性肿瘤治疗中的应用随着纳米

24、技术的发展，各国科学家对恶性肿瘤的防治和新型制剂的研究已从细胞水平向分子和原子水平迈进。采用纳米技术制备的纳米药物和载体，不仅对癌组织具有靶向性，而且能够高选择性地到达癌细胞并作用于癌细胞内外的小分子或基因物质，充分显示了其优越性和强大的抗癌作用。载药纳米粒的靶向性 未经表面修饰的纳米颗粒进入血循环后，经调理作用，大部分被单核巨噬细胞系统中的巨噬细胞吞噬，将药物富集于肝、脾、肺、骨髓、淋巴结等器官，此类器官和组织是载药纳米粒的天然靶器官，因此人们常利用纳米药物的这个特点来治疗转移性肿瘤。但是，对于单核巨噬细胞系统以外的组织或器官来说，由于仅少部分纳米颗粒经通透性大的肿瘤血管进入肿瘤间隙，加之这

25、种载药纳米颗粒在血液循环中存在时间短(静脉注射后仅3一5 min)，渗透入肿瘤的药物量极少，难以达到所需的有效抗癌浓度，所以，近年来增强药物靶向性问题受到医学界高度重视。被动靶向技术要求纳米粒子直径小于100 nm,粒子表面物质呈现亲水性特征(如聚乙二醇,polyethylene glycol， PEG)。这样的纳米颗粒可逃避巨噬细胞的吞噬，利用增强的渗透保留效应(enhanced permeability and retention effect ,EPR)聚集于肿瘤部位。主动靶向技术的研究主要在物理化学导向和生物导向2个方面进行。物理化学导向是利用药物载体的pH敏、热敏、磁性等特点在外部环

26、境的作用下对肿瘤组织实行靶向给药。载药磁性微球由抗肿瘤药物、磁性超微粒子及骨架材料组成，在外加磁场的作用下，快速运动与分离被导向于肿瘤部位。脱离血流的纳米粒子在外加磁场去除后不能重新返回血液循环，而滞留在肿瘤间质内，在肿瘤局部发挥高效持久的抗癌作用。龚连生以阿霉素白蛋白磁性纳米颗粒注入肝肿瘤移植大鼠体内，磁性阿霉素聚集于大鼠癌变位置，7d后大部分肿瘤细胞被抑制，外观上肿块消失，且阿霉素被靶向缓慢释放，解决了化疗药物肝损、呕吐等不良反应。NAB在体外实验中发现，带有阿霉素的聚酞胺/磺胺地索辛(pullulan acetate/ sulfadimethoxine，PA/ SDM)纳米颗粒能对肿瘤组

27、织中低pH环境做出反应，其聚合和释药速度大大增加。生物导向利用抗体介导、细胞膜表面受体介导、特定基因片段的专一性作用，纳米颗粒与目标细胞表面进行特异性结合，使药物能够准确送到肿瘤细胞中，实现恶性肿瘤的靶向治疗。叶酸受体是一种高选择性的肿瘤标志物，高表达于90%以上的卵巢癌，有2种方式可将抗癌药物集中于叶酸受体阳性的肿瘤细胞:叶酸受体与纳米粒表面叶酸受体抗体的祸连在卵巢癌病人中显示出明显的靶向治疗效果。叶酸受体与纳米粒表面叶酸配基的祸连，使载药纳米颗粒在体外实验显示出良好的药动学特征，在动物模型中表现出更强的癌选择性，不仅药物有靶向性，还有助于癌细胞摄取吸收抗癌药物。而且叶酸具有体积小、应用方便

28、、与受体连接简单、无免疫原性的优点，所以它是靶向抗癌的满意配基。载药纳米粒的药物控释性 血液循环中被巨噬细胞吞噬的纳米药物经溶酶体作用，载体降解，药物缓释入血，血药浓度可稳定地维持较长的时间。靶向载药纳米粒的药物释放受到药物剂型和载体降解速度的影响。混合型纳米颗粒(纳米球，nanosphere) 是指药物分散于粒子的基质中，随着高分子材料的降解药物被缓慢释放出来，可以调整材料的配比和种类来控制释药速度。包覆型纳米颗粒(纳米囊，nanocapsule)由聚合物形成一水性或油性的囊腔，药物被包裹在腔中，纳米囊被视作药物存储器，可以有效地防止到达靶目标前药物失去活性。其释药速度与囊壁的厚薄有关，囊壁

29、厚的颗粒待其表层载体被生物降解后，药物释出，囊壁薄颗粒则可能主要靠渗透释药。有报道聚乳醛乙醇酸共聚物(poly DL lactide-co-glycolide , PLGA)可快速逃避细胞内溶酶体的降解，机制是在酸性溶酶体内选择性地使粒子表面正电荷变为负电荷，纳米颗粒与溶酶体膜相互作用而进入细胞质，药物在细胞内释放速度慢，达到持久的治疗效果。纳米药物与常规恶性肿瘤治疗 化疗、放疗和手术是治疗恶性肿瘤的三大常规治疗方法，在一定程度上提高了病人的生命质量延长了生存期。但是，放疗和化疗缺乏选择性，在抑制肿瘤的同时也损伤正常细胞，引起不良反应，手术治疗给病人带来各种创伤和并发症，手术的彻底性也存在问题

30、。纳米药物因有靶向性缓释性的特点而具有更广泛的适用范围，能够全面提高常规治疗方法的治疗质量。日本神户大学的研究小组将纳米医药技术应用于中子俘获疗法，他们把载礼的聚氨基葡萄糖纳米粒子(Gc- nanoCPs)与L929纤维母细胞孵育，Gt-nanoCPs带正电荷，粒子直径(426士28) nm，在37条件下，粒子易于吸附于带负电荷的癌细胞膜，并被癌细胞内吞，在癌细胞内外有高浓度Gc- nanoCPs积聚，细胞外的礼在中子束的照射下发出Y射线杀伤癌细胞，细胞内的礼发出高能电子射线破坏DNA抑制肿瘤生长al。另外，他们还制成粒径100 nm的亲水载礼纳米脂质体，在大鼠实验中证明脂质体在肿瘤组织中分布

31、均匀，浓度高，静脉注射与腹腔注射相比，简单易行，集聚更快，浓度更高，维持时间更长。 OYE WUMI将叶酸配基连接于礼纳米粒子上，提高了中子俘获疗法的靶向性。HARISINGHANI等认为精确地检测到前列腺癌淋巴结转移是治疗的重要组成部分，癌是否转移治疗方法不同。他们给80位分别患有工，11 ,IIIItA前列腺癌的病人静脉注射超顺磁性纳米粒子，注射前和注射后24 h分别用高清晰M RI检测淋巴结转移情况，然后行活组织检查。活组织检查结果为，334个淋巴结中有63个(来源于33位病人)发现转移癌，在这63个淋巴结中有45个未达到常规影像诊断恶性肿瘤的标准。M RI联合淋巴结超顺磁性纳米颗粒确诊

32、了淋巴结转移的所有病人，对于淋巴结的逐个检测也显示出比一般M RI更明显的敏感性(90 .5%二34 .5%)，新的检测方法甚至可以发现外观正常的淋巴结仅2 mm的转移灶。确定癌转移的淋巴结及其定位有助于外科手术的界定。多药耐药性(multidrug resistance , MDR)是临床化疗中最棘手的问题之一，其发生的主要机制是癌细胞膜上高表达正电荷的P-糖蛋白，它是ATP活性的跨膜泵，可以将进入细胞的化疗药物泵出细胞，使药物不能作用于DNA及核酶等靶目标，失去抗癌活性。表面带正电荷的抗癌药物(如阿霉素的氨基)在肿瘤MDR的对抗下失去作用，所以消除MDR的关键在于遮盖药物表面的正电荷或使细

33、胞膜上的P-糖蛋白失去作用。有学者将阿霉素和环抱素A共囊制成纳米颗粒，既减轻两者的不良反应，又可以提高疗效。载药纳米粒子在癌细胞表面降解，同时快速释放这2种药物，阿霉素被癌细胞大量吞噬，环抱素A与P-糖蛋白结合阻断其泵出胞内阿霉素的作用。这种技术若应用于临床必定提高化疗效果，减轻病人痛苦。磁性纳米颗粒与肿瘤热疗肿瘤 热疗历史悠久，癌细胞对高热敏感且肿瘤组织较正常组织散热慢，多数肿瘤细胞的致死温度临界点在42.5-43，在此温度范围内延长加热时间可杀伤肿瘤细胞抑制增生，热疗还可增强抗癌药物的细胞毒性，提高机体免疫力。磁性纳米颗粒在交变磁场的作用下，不仅有靶向释药的功能，顺磁性或超顺磁性的纳米铁氧

34、体颗粒还可产热使肿瘤温度上升至40一45，达到高热杀死肿瘤细胞的目的。SHINKAI等15将带正电荷的磁性脂质体(magnetic cationatic liposomes，MCLs)注入小鼠腿部的肿瘤中，用8 MHz的射频加热，注射MCLs的小鼠肿瘤部位的温度上升达43以上，而未注射MCLs的小鼠肿瘤的温度只有41。切除肿瘤后行组织学观察发现，注射MCLs组比未注射MCLs组肿瘤有更广泛的坏死，注射组的7只小鼠中的5只肿瘤完全消退，磁性脂质体增强了热疗效果。之后，ITO等又证明热体克蛋白70在热疗中能够促进机体的抗癌免疫力。他们用磁性纳米粒子热疗的方法使T9小鼠的神经胶质瘤坏死，从坏死肿瘤中

35、提纯热体克蛋白70一缩氨酸，再将它注入F344荷瘤小鼠体内，发现F344小鼠体内的T9神经胶质瘤生长被抑制。热疗后坏死肿瘤细胞高表达的热体克蛋白70可有效提高机体免疫力，这对探寻更好的抗癌方法有重要的意义。JORDAN在采用纳米技术和热疗相结合的新疗法一磁流体热疗(magnetic fluid hyperthermia,MFH)的研究中发现，肿瘤细胞吸收纳米磁粒的能力是正常细胞的8一400倍。不仅如此，含纳米磁粒的肿瘤细胞在分裂时仍然含有纳米磁粒，电镜定量显示子代细胞接受了平均50%的纳米磁粒，此种含纳米磁粒的肿瘤细胞极易受MFH的杀伤作用(细胞内热疗)。此方法的优点是靶向定位升温，即无磁粒组

36、织不受损。而RABI N通过实验认为纳米水平的产热可以忽视，细胞内产热必须至少有1 mm以上的细胞群体都负载纳米粒才能达到热疗的条件，所以从产生热量的角度来说，没有理由认为细胞内热疗的效果优于细胞外热疗。纳米医药技术与恶性肿瘤的基因治疗 基因治疗是近年来的新兴治疗方法，恶性肿瘤是环境因子如化学物质、病毒或其他微生物、营养以及体内的各种因素，包括精神因素、激素、代谢或其中间产物等内外因素作用于人体基因的最终结果。为此科学家们提出了依靠遗传物质来治疗疾病，包括纠正人自身基因的结构或功能上的错乱、阻止肿瘤的进展、杀灭病变的细胞或抑制外源病原体遗传物质的复制等。基因治疗的关键是基因导入系统、基因表达的

37、可控性以及更多更好的治疗基因。用纳米控释系统作为核普酸的载体有许多优越性，如保护核普酸防止降解，靶向输送核普酸，帮助核普酸转染细胞及起到定位作用等。分支杆菌phleiDNA能够抑制癌细胞分裂，但易被核酸酶降解。KABBAJ等制成聚氨基葡萄糖分支杆菌phlei DNA纳米粒子，大大减少了核酸酶对DNA的降解，而且抑制黑色素细胞瘤分裂的能力比分支杆菌DNA强20倍。肿瘤的快速生长转移需要血管输送大量的营养物质及氧气做支持，切断肿瘤血供一直是科学家们着重研究的问题。学者们发现突变Raf-1基因可以阻断多种生长因子诱导的血管生成;重塑血管和新生血管内皮细胞膜上特异性高表达分子:V03，它对新生血管内皮

38、细胞的生存及摄取核普酸都起重要作用。JOHN等将带有:碑3配基的正电荷纳米颗粒与突变的Raf基因共扼连接a V03- NP/ Raf（-），将其静脉注入荷瘤小鼠体内，24/ 72 h后摘除肿瘤，显微镜观察发现，不仅肿瘤血管坏死，在每一坏死血管周围都形成了环行的细胞凋亡带，随后发生肿瘤坏死。为了进一步证明这种方法的治疗效果，他们又将:V03- NP/ Raf(一)静脉注入6只荷瘤小鼠体内(瘤体积约400 m m3) ,6 d以后4只小鼠肿瘤消失，另外2只肿瘤体积减少了95%，血管密度消退了75%以上，而对照组小鼠的瘤体积已达1200 mm。a V03- NP/ Raf(一)显示出对肿瘤血管的高选择性，与病毒载体相比，它免疫原性低，因此更适合多次重复的