纳米科技在肿瘤诊断和治疗方面的三个应用

先来谈谈应用于体内的纳米药物吧，一是纳米颗粒载药，比如阿霉素白蛋白，二是纳米颗粒直接作为药物，比如磁性纳米颗粒的热疗，三是既载药又作为药物。多功能纳米颗粒特异靶向到病变部位，这已经是一副非常美好的画面了。

还是先抛出背景和困难吧！

纳米材料在体内应用最大的限制就是纳米毒性问题，这个问题太庞大，我能力有限，暂且阁下。抛开这问题，纳米药物在体内输送的过程可谓是困难重重。首先纳米材料要有极好的水溶性，才能在血液中循环，不被白蛋白作为异物清除掉；其次不同的纳米颗粒代谢途径是不同的，30nm（具体数据可能不准）及一下的通过肾脏代谢，30至500nm可能通过肝脾代谢，再往上就是肺代谢了，所以靶向不同器官的纳米药物粒径要求是极其严格的，假如要通过血脑屏障的话那要求就更加严格了。但是几乎所有进入体内的纳米药物都必须具有极好的水溶性，并且能够达到体内长循环，否则还来不及在肿瘤部位累积就已经被代谢掉了。

谈三个我们实验室最近在做的方向吧，主要是设计肿瘤诊断和治疗的。

一、超小顺磁性纳米颗粒用于核磁共振造影。        

我们导师已经在铁磁性纳米材料上摸爬打滚将近20年了，磁性纳米颗粒研究可谓是炉火纯青了，我们实验室已经可以制备出5到10nm的四氧化三铁纳米颗粒，表面接上PEG，相当于穿上一层水衣，增强它的水溶性。注射到体内可以累积到肝肿瘤，可以改变水质子的自旋从而达到增强造影的效果。肿瘤治疗讲究的是早发现早治疗的，可以躲避肝的枯否细胞吞噬累积到肿瘤部位，这是一件很了不起的事情。

二、顺磁性纳米颗粒肿瘤热疗。        

超顺磁性纳米颗粒在交变磁场下可以发热，而肿瘤细胞比正常细胞耐热性要差，所以可以用于肿瘤热疗。这是一位博士师兄的课题，他制备出来的磁性纳米颗粒的饱和磁化强度已经达到业界顶尖水平，可是肿瘤部位累积量太低了，即使接上靶向性抗体，累积量也十分有限，肿瘤热疗对于小鼠来说还是有效的，不过还是十分有限，只能抑制其生长。着看起来是瓶颈，但也是突破口，一旦病变部位药物累计量提高了，即使是10%的提高，也是很有效的。

三、纳米颗粒用于体外诊断。      

这个应该是纳米材料比较容易走通的道路之一。简单来说就是利用纳米颗粒接上抗体，抗体再捕获目标分子，比如癌细胞啊，病变的标志物啊什么的，然后再通过特殊的设备读取纳米颗粒的信号。现在已经有许多类似的产品上市了，比如胶体金的试纸条，磁珠试剂盒等。

图 纳米颗粒肿瘤累积原理。基于EPR效应the enhanced permeability and retention （EPR） effect

（增强的肿瘤渗透和滞留效应）

一般来说，实体瘤生长过快，导致新生血管的表皮细胞间隙要比正常血管的要大达到100nm，而肿瘤内部缺乏淋巴系统。从图中我们可以看到，大的纳米颗粒一旦进入血液就会被血液中蛋白质识别从而被清除掉，因此纳米药物的大小非常重要。100nm以下的纳米颗粒可以有效地滞留在实体肿瘤内部，而且表面一定要是亲水的，才能带到长时间的血液循环，提高累积量。以上这就是纳米药物带来的新的希望。但是被动靶向累积效果还是有限，因此人们又考虑在纳米颗粒表面接上靶向性分子，特异性靶向到肿瘤部位，比如葡萄糖，抗体。所以寻找新的肿瘤靶点也是一项非常有意义的工作。一般来说，实体瘤生长过快，导致新生血管的表皮细胞间隙要比正常血管的要大达到100nm，而肿瘤内部缺乏淋巴系统。从图中我们可以看到，大的纳米颗粒一旦进入血液就会被血液中蛋白质识别从而被清除掉，因此纳米药物的大小非常重要。100nm以下的纳米颗粒可以有效地滞留在实体肿瘤内部，而且表面一定要是亲水的，才能带到长时间的血液循环，提高累积量。以上这就是纳米药物带来的新的希望。但是被动靶向累积效果还是有限，因此人们又考虑在纳米颗粒表面接上靶向性分子，特异性靶向到肿瘤部位，比如葡萄糖，抗体。所以寻找新的肿瘤靶点也是一项非常有意义的工作。现在市场上现在用的大多数都是化疗药物的脂质体或蛋白质畸形，也就是把紫杉醇、阿霉素等结合在白蛋白或者是脂质体内，再接上靶向性抗体，从而加强其肿瘤特异性。这种做法主要是白蛋白和脂质体纳米剂型没有无机金属纳米颗粒的纳米毒性问题，有没有效那要看具体肿瘤形式了。下面介绍一个经典的无机金属纳米颗粒作为药物的例子，以及用磁微球分离生物分子的产品。德国magforce http://www.magforce.de/ 用于神经胶质瘤热疗的产品，国内还没有相关介绍和视频，大家想看视频请移步http://www.magforce.de/en/home.html，视频做得非常传神。

来源：知乎   作者：Chan执稀