浅论纳米技术在治疗癌症方面的应用

吴XX

广东海洋大学法学1121班 201212001121

摘要：纳米科技(NST,即NanometerScaleScienceandTechnology)是研究尺寸在0.1nm~100nm范围内的物质运动规律、相互作用和实际应用的一门高新科技.在21世纪前几十年将迅猛发展,纳米技术势必成为推动社会经济各领域快速发展的主导技术之一.随着纳米技术的发展,纳米技术在医疗方面的运用已经越来越广泛.本文将主要阐述纳米科技在癌症治疗中的应用及研究进展情况.

关键词：纳米技术 癌症治疗 诊断 药物

癌症极大威胁人们生命的顽症,它残酷地夺去了无数人的生命.其中就包括深受广大观众喜爱的、曾经塑造了一个个鲜活形象的影视明星傅彪、梅艳芳、李媛媛以及香港乐坛教父罗文,还有曾给千家万户带来无数欢乐的著名表演艺术家赵丽蓉老师.我们在扼腕叹息的同时,也只能怪天妒英才.在21世纪,癌症仍然是人类面临的重大健康问题,即使在发达国家,癌症占总死亡原因也高达20%。近年来，我国癌症患者不断增多，人十分忧虑。幸运的是,治愈癌症不是没有希望,纳米科技有望在这一方面取得突破。

1、 什么是纳米技术？

纳米是一种度量单位,1纳米为十亿分之一毫米,即l毫微米。纳米结构通常是指尺寸在10纳米以下的微小结构。在这种水平上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。纳米技术正是一门研究在0.1一10纳米空间内,电子、原子和分子运动规律和特性的多学科交

叉的高新技术。它的最终目标是使人们能按照自己的意志操纵单个原子,制造具存特定功能的产品。纳米技术包括:纳米电予学、纳米材料学、纳米显微学、纳米机械学、纳米生物学和纳米制造工艺学等。[1]

2、癌症的病因

人类为什么会患上癌症？众多医学研究及临床试验揭开了病魔的面纱:人体细胞电子被抢夺是万病之源，活性氧（自由基ROS）是一种缺乏电子的物质（不饱和电子物质），进入人体后到处争夺电子，如果夺去细胞蛋白分子的电子，使蛋白质接上支链发生烷基化，形成畸变的分子而致癌。该畸变分子由于自己缺少电子，又要去夺取邻近分子的电子，又使邻近分子也发生畸变而致癌。这样，恶性循环就会形成大量畸变的蛋白分子，这些畸变的蛋白分子繁殖复制时，基因突变。形成大量癌细胞，最后出现癌症。 癌症病情凶险异常，癌细胞的繁殖、扩散的速度极快，现代医药常常束手无策。目睹癌症肆虐，难道人类就要坐以待毙吗？其实不然。俗话说：一物降一物。临床试验证明：人体得到负氧离子后，由于负离子带负电有多余的电子，可提供大量电子，从而阻断恶性循环，癌细胞就可防止或被抑制。另外，负氧离子通过调节因恶性肿瘤引起的体内的酸碱失衡及氧化还原状况失衡，维持体内环境的稳定性，促进正常的细胞代谢，减轻，消除化疗的不良负作用，对患者的治疗非常有益。简言之就是负氧离子不仅可以有效的抑制癌细胞转移更能从根本上预防癌症的发生，绝杀癌症毫不留情。

医学家指出癌症病因是：机体在环境污染、化学污染（化学毒

素）、电离辐射、自由基毒素、微生物（细菌、真菌、病毒等）及其代谢毒素、遗传特性、内分泌失衡、免疫功能紊乱等等各种致癌物质、致癌因素的作用下导致身体正常细胞发生癌变的结果，常表现为：局部组织的细胞异常增生而形成的局部肿块。癌症是机体正常细胞在多原因、多阶段与多次突变所引起的一大类疾病。

3、 纳米科技治疗癌症的优势

尽管癌症治疗的方法多种多样,如单独药物治疗或者配合手术、放疗或生物疗法等,但是临床使用的抗癌药物(细胞毒类和抗增殖药物)大多利用高毒性杀死细胞,在杀死癌细胞的同时,也严重损害了正常细胞.更为糟糕的是,有些起初对某种药物敏感的肿瘤常常很快就产生了抗药性,不仅对原先药物,而且往往对其他的抗肿瘤药物也产生抗药性.这种抗药性可能是由一种共同的机理所产生.甚至本来那些有可能治愈的肿瘤中的相当一部分也产生了高度抗药性,并发展为致命的肿瘤。 与其他治疗方法相比,纳米技术的治疗有其独特的优点.经过适当化学修饰的一种纳米颗粒具有高效抑止肿瘤生长的效果,这些纳米颗粒却不直接杀死正常细胞,它们在肿瘤细胞组织里的分布也很少,只有千分之五。该成果克服了一般药物的缺点,被认为是提供了实现高效低毒治疗癌症梦想的一种可能的新方案. [2]

4、 研究及应用情况

4.1、探测、早期诊断

纳米生物技术是目前国际生物技术领域最前沿的研究课题。纳米生物传感器是由纳米载体与能够识别肿瘤细胞表面受体的特异性配

位体(ligands)组装而成，纳米生物传感器与恶性肿瘤细胞特意性结合后，利用物理方法如测试传感器中的磁讯号，光讯号等，可以发现早期恶性肿瘤并准确定位，将纳米生物传感器与生化检测技术相结合，能够对体内是否存在恶性肿瘤进行早期诊断。美国已有多项专利涉及用纳米技术进行早期肿瘤的诊断，其基本方式是:将荧光素(荧光蛋白)结合靶向因子，通过与肿瘤表面的靶标识性因子结合，与肿瘤表面的靶标识别器结合后，在体外用仪器测定磁性颗粒在体内的分布和估量，确定肿瘤的尺寸和体位，其过程为:经磁性纳米颗粒携带的靶向性物质与肿瘤细胞表面受体发生特异性结合后，由体外检测系统确定恶性肿瘤的位置和尺寸。此外，基于金属纳米颗粒的尺寸光学效应构建的生物传感器，如纳米颗粒区域等离子共振传感器(LSPR)等，有望实现单分子检测的非标记技术。贵金属纳米颗粒电流隧道效应和高比表面积能够有效地提高酶传感器检测灵敏度，如采用金纳米DNA探针识别靶基因可显著提高DNA传感器的灵敏度和稳定性。

4.2、纳米药物开发

美国科研人员正在研究用于癌症治疗的纳米药物.纳米药物分子小于5nm,能穿越细胞膜,科学家让纳米药物分子携带叶酸和一种荧光剂.因为癌细胞对叶酸摄取量非常大(叶酸可用于细胞的复制),在癌细胞膜上的叶酸接受器是健康细胞的1000倍,所以研究人员利用叶酸将抗癌的纳米药物分子导入癌细胞中,并通过荧光剂进行跟踪观察,实验发现,注射了纳米药物的老鼠其存活时间远远长于那些使用普通药物进行抗癌治疗的老鼠,其体内癌细胞的发展被延缓了30天,这相当于

人类的3年.如果在人体试验成功的话,癌症将不再是杀伤力极强的疾病,在纳米药物的控制下,癌症至少变成类似糖尿病的一种慢性疾病,这无疑是一个福音。

4.3、新型药物输送系统

在癌症治疗过程中，人们愈来愈希望能进行靶向治疗，即只杀死癌细胞，而不伤害正常细胞。纳米技术的介入为癌症的靶向治疗提供了新的材料和思路。许多纳米粒子可以作为抗癌药物的输送载体，通过表面修饰，导向分子能与癌细胞靶位特异性结合，使药物定位释放，集中在病变部位发挥作用，达到高效、速效、低毒的治疗效果。纳米粒子的载药量与其表面积成正比，其尺寸下降3个数量级，它的表面积就提高6个数量级，即疗效提高100万倍。[3]

科学家利用纳米技术用纳米材料开发出一种新型药物输送系统,这种输送系统是由一种内含药物的纳米球组成的,这种纳米球外面有一种保护性涂层,可在血液中循环而不会受到人体免疫系统的攻击,如果使其具备识别癌细胞的能力,它就可直接将药物送到癌变部位,而不会对健康组织造成损害。另外,药物的靶向输运与控制释放是药物新技术发展的重要方向,可以借助纳米技术与纳米材料的进步而获得更好的推进。[4]

4.4、纳米医疗器械

已经开发的纳米机器(nanometerscalemachines)可到达老鼠体内癌症组织的基部.纳米晶体状的半导体微粒,叫做量子点(quantumdots)被包裹在蛋白质的微小片段中.这样,量子点就可直接到达乳腺瘤的肿

瘤处.同时,这种纳米机器也被认为是简单机器人的构想,可用于探测血流和组织以早期发现病患,甚至修复身体组织.这种简单的机器人,可以是一个叫做respirocyte的人造红细胞,约由1800万个主要是碳的原子构成,能模仿正常的充满血红素的血红细胞行为.该装置上的压力传感器可接收医生信号.即利用纳米技术制造医用纳米潜艇或纳米机器人,让它在人的血管网络中漫游,进行巡逻和检查,尽早发现异常细胞,而且可以对人体内细胞组织进行修复,清除动脉硬化斑块等.典型的医学治疗是注射几立方厘米的可悬浮在液体里的纳米装置,其标准剂量为1M到10M的纳米机器人,用于修复组织,清洁血管和呼吸道,改变生理能力,阻止衰老过程.将来的外科手术很可能更多地依靠纳米技术,所用的手术器械都是纳米尺度的.

5、 总结

综上所述，纳米科技可以实现人类按照自己的意志直接在单个原子或分子级水平上操纵、观测、设计、控制、制造具有特定功能的产品这一目标，在癌症诊断、治疗等方面发挥重要作用。不容置疑,纳米技术将对健康和福利有惊人的影响,势必成为经济腾飞、科学发展乃至整个社会进步的强劲推动。相信在不久的将来,在全世界科学工作者的共同努力下,借助纳米科技的手段,癌症这一顽症会被消除。

参考文献：

[1] 李德孚.撩开纳米技术的面纱[J]. 现代军事，2000,11:55.

[2] 塔金星. 纳米科技·癌症治疗新攻略[J]. 物理与工，2006,5(16):32.

[3] 胡德红，龚萍，马轶凡，蔡林涛. 纳米技术在癌症早期诊断和治

疗中的研究与展望[J]. 癌症，2009,28(9):1001-1002.

[4] 梁香,郑延东. 浅谈纳米技术在医药方面的应用[J]. 井冈山医专

学报，2007,5(3):5.