一、納米診斷

　　納米診斷是指利用納米材料（如熒光納米粒子、磁性納米粒子等）功能特殊性及生物相容性好的特點(diǎn)，通過(guò)其在生物體內(nèi)進(jìn)行標(biāo)記、示蹤、探測(cè)、信號(hào)增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化，以及對(duì)生物活性分子進(jìn)行檢測(cè)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)極早期病變進(jìn)行檢測(cè)、診斷、預(yù)警。納米診斷技術(shù)將會(huì)使醫(yī)學(xué)診斷學(xué)發(fā)生重大變革，對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域乃至整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。其內(nèi)容包括納米流-納米陣列、分子診斷納米顆粒、分子診斷量子點(diǎn)、磁性納米顆粒、納米生物傳感器等，分別應(yīng)用在分子生物標(biāo)記物檢測(cè)、體內(nèi)示蹤治療細(xì)胞、單分子檢測(cè)、及時(shí)診斷、診療一體化等方面。例如，得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心（UT Southwestern）的研究人員發(fā)現(xiàn)一類(lèi)新型熒光納米粒子，該種粒子具有pH超靈敏性，卻在血液中循環(huán)不可見(jiàn)，只有當(dāng)其接觸到腫瘤的微環(huán)境或新生血管時(shí)才會(huì)發(fā)光。針對(duì)不同的類(lèi)型的腫瘤，采用不同顏色的染料混合后來(lái)同時(shí)監(jiān)測(cè)。相關(guān)研究論文刊登在了2014年出版的《自然-材料學(xué)》（Nature Materials）雜志上。

　　我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)將功能化超順磁性顆粒應(yīng)用于化學(xué)發(fā)光免疫分析，對(duì)于提高其檢測(cè)靈敏度和特異性，以及實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作具有重要作用。

二、納米藥物

　　納米藥物是以納米粒、納米球、納米囊等納米微粒作為載體系統(tǒng)，與藥效分子以一定方式結(jié)合在一起制成的藥物，或者直接以納米?；乃幬锘蜉d體（不載帶傳統(tǒng)藥物分子）制成的藥物。區(qū)別于傳統(tǒng)藥物的納米藥物技術(shù)具有其他無(wú)可比擬的獨(dú)特性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)：①提高候選藥物的成藥性；②提高藥物的穩(wěn)定性；③增加對(duì)生物膜的黏附性；④提高藥物輸送的靶向性；⑤控制藥物釋放；⑥改變藥物給途；⑦納米載體攜帶蛋白或多肽抗原。由于納米材料具有與一般材料所不同的物理化學(xué)性能，基于納米材料設(shè)計(jì)的新型藥物載體能夠?qū)崿F(xiàn)不同于傳統(tǒng)的給藥途徑和給藥方式，還能夠在給藥的同時(shí)達(dá)到診斷的目的，隨時(shí)監(jiān)測(cè)疾病的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)診療一體化。

　　納米載體的開(kāi)發(fā)直接關(guān)系藥物能否實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。目前藥物載體主要以高分子材料、無(wú)機(jī)材料為基礎(chǔ)，通過(guò)材料改性賦予其靶向性、刺激響應(yīng)性、生物相容性、可降解性等藥物載體的性能，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，最新的發(fā)展方向主要集中在微、納米藥物載體的開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)高效的、靶向性的、可降解的載藥系統(tǒng)引起越來(lái)越多的材料和生化領(lǐng)域研究人員的興趣。

　　目前，納米藥物治療腫瘤的原理基本相同，均是利用增強(qiáng)滲透滯留效應(yīng)(EPR)效應(yīng)而使納米藥物富集于病變組織，該方法與傳統(tǒng)藥物富集量相比提高5～10倍，具有代表性的部分產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入臨床研究階段(見(jiàn)表1)。鑒于納米藥物高效的富集性和優(yōu)越的治療效果，引起了各國(guó)政府和知名制藥公司的大規(guī)模投入，如美國(guó)在2004年就啟動(dòng)了“腫瘤納米技術(shù)”計(jì)劃，同時(shí)NIH出資在美國(guó)建立了8個(gè)專(zhuān)門(mén)從事納米醫(yī)學(xué)研究的中心；德國(guó)將納米生物技術(shù)的主攻方向集中于研制能夠摧毀腫瘤細(xì)胞“導(dǎo)彈”；日本投入巨額經(jīng)費(fèi)用于靶向性納米載藥技術(shù)治療腫瘤的研究。經(jīng)過(guò)十余年努力，發(fā)達(dá)國(guó)家政府和制藥公司的巨大投入取得了豐碩成果，紫杉醇白蛋納米粒等一系列有影響的納米新藥相繼上市，產(chǎn)生了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)也在納米技術(shù)改善藥物功效方面投入了大量經(jīng)費(fèi)，并且取得了初步成效。納米技術(shù)進(jìn)一步改善藥物功效的研究有望全面推動(dòng)整個(gè)醫(yī)藥工業(yè)的騰飛，對(duì)于提高我國(guó)人民的健康水平和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展均具有重大的戰(zhàn)略意義。

三、納米機(jī)器人

　　納米機(jī)器人通常是指按照分子水平的生物學(xué)原理設(shè)計(jì)制造的可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”，也稱(chēng)分子機(jī)器人，屬于分子仿生學(xué)的范疇，某些情況下，能進(jìn)行納米尺度微加工或操作的自動(dòng)化裝置也稱(chēng)之為納米機(jī)器人。日前，韓國(guó)國(guó)立全南大學(xué)的一個(gè)科研小組研發(fā)出了世界上首個(gè)可以抗癌的納米機(jī)器人，它可對(duì)乳腺癌、結(jié)腸和直腸癌等高發(fā)性癌癥進(jìn)行診斷和治療，并已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得成功。這是一種新式的具有強(qiáng)大滅殺能力的納米醫(yī)學(xué)機(jī)器人，這種機(jī)器人可以“嗅探”出并殺死癌細(xì)胞，同時(shí)還不會(huì)損害正常細(xì)胞。科學(xué)家稱(chēng)，這款納米機(jī)器人直徑為３μm，由生物體細(xì)菌和藥物推進(jìn)器2部分構(gòu)成。據(jù)了解，機(jī)器人能準(zhǔn)確找到引發(fā)癌癥的病源，而在找到癌癥發(fā)病處后，藥物推進(jìn)器會(huì)釋放經(jīng)過(guò)基因修改的無(wú)害細(xì)菌和抗癌藥物來(lái)攻擊癌細(xì)胞。

　　中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)等單位的多個(gè)團(tuán)隊(duì)也開(kāi)展了生物納米機(jī)器人方面的研究，對(duì)分子馬達(dá)進(jìn)行了大量的理論探索，并開(kāi)展了馬達(dá)蛋白方面的研究工作。具有代表性團(tuán)隊(duì)如清華大學(xué)劉冬生教授課題組，通過(guò)采用不同無(wú)機(jī)發(fā)電方式驅(qū)動(dòng)的核酸分子馬達(dá)，并利用核酸分子馬達(dá)構(gòu)建出一系列具有新型功能納米系統(tǒng)。目前正準(zhǔn)備與相關(guān)醫(yī)院合作將具有輸運(yùn)和定位功能的核酸納米機(jī)器應(yīng)用于腦腫瘤治療中。

四、納米材料的安全性

　　納米安全性主要包括納米藥物、納米材料的安全性研究。英國(guó)從事納米毒理學(xué)研究的知名學(xué)者Viki Stone說(shuō)過(guò)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，所用到的納米材料要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的從體外到體內(nèi)、從藥理到毒理的精細(xì)試驗(yàn)。同樣，納米醫(yī)藥和傳統(tǒng)醫(yī)藥一樣，均存在收益風(fēng)險(xiǎn)比的問(wèn)題，然而如果一種藥物能夠挽救人的性命，即使存在輕微的毒性，和沒(méi)有毒性但也不能救人的“藥物”相比，還是具有優(yōu)越性的。隨著納米材料和納米技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用日益廣泛，其成分標(biāo)注和安全性管理問(wèn)題成為公眾所關(guān)切的問(wèn)題。歐盟、美國(guó)和日本等已提出了“負(fù)責(zé)任地發(fā)展納米技術(shù)”，這一觀點(diǎn)得到各國(guó)政府和學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)同，充分合理和科學(xué)地去預(yù)見(jiàn)和減輕納米科技可能帶來(lái)的負(fù)面影響，預(yù)防潛在的負(fù)面后果。歐盟第七框架計(jì)劃資助了一系列“納米技術(shù)健康與環(huán)境評(píng)價(jià)”研究項(xiàng)目，旨在理解納米材料與相關(guān)產(chǎn)品的健康效應(yīng)的基本規(guī)律，同時(shí)建立關(guān)于納米顆粒對(duì)健康、安全和環(huán)境的影響的科學(xué)評(píng)價(jià)方法和技術(shù)。2012年底美國(guó)分別頒布《納米技術(shù)環(huán)境、健康、安全研究》白皮書(shū)和《納米材料的環(huán)境、健康、安全研究戰(zhàn)略》重復(fù)強(qiáng)調(diào)納米安全性。各國(guó)政府對(duì)納米材料，特別是直接應(yīng)用于人體和消費(fèi)產(chǎn)品的納米生物材料進(jìn)入市場(chǎng)，均持“先評(píng)估再使用”的態(tài)度，迫切需要建立納米材料安全性評(píng)估技術(shù)和方法。為此，毒理學(xué)研究與納米科學(xué)等領(lǐng)域交叉，產(chǎn)生的一個(gè)新的分支學(xué)科—納米毒理學(xué)，最近10年的發(fā)展非常迅速。

　　近年來(lái)，國(guó)家納米科學(xué)中心、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、北京大學(xué)等單位，在重要納米材料的生物效應(yīng)與機(jī)理的研究取得了一批重要的成果，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了較大的學(xué)術(shù)影響。我國(guó)從事納米材料毒理學(xué)效應(yīng)分析與納米安全性研究的趙宇亮研究員、柴之芳院士、陳春英研究員作為全球藥理學(xué)和毒理學(xué)2大領(lǐng)域入選的中國(guó)科學(xué)家，標(biāo)志著我國(guó)學(xué)者在納米毒理學(xué)研究領(lǐng)域取得了引領(lǐng)性的研究成就。我國(guó)（尤其是北京地區(qū)）在納米科技研究領(lǐng)域取得了令人矚目的成就和突破性進(jìn)展，同時(shí)也是納米材料與產(chǎn)品的生產(chǎn)大國(guó)，但是在納米產(chǎn)品的生產(chǎn)與監(jiān)管、消費(fèi)產(chǎn)品（特別是醫(yī)藥衛(wèi)生和食品）的安全性評(píng)價(jià)還需要深入的研究，為國(guó)家政策法規(guī)的建立提供科學(xué)依據(jù)。