美國科幻小說家艾薩克·阿西莫夫筆下的《夢幻航行》,，為大家講述了一段微小潛水艇在人體血液里航行的奇妙旅程。
而今,，類似科幻的納米技術(shù)正在以不可思議的速度發(fā)展,，其帶動的醫(yī)用材料革命，也將深刻影響著人類健康,。
在采訪中,，多位專家向《中國科學(xué)報》記者展示了納米生物醫(yī)用材料的神奇魅力，但是,，就像科幻小說與現(xiàn)實(shí)有距離一樣,，這些先進(jìn)的技術(shù)也急盼著從實(shí)驗(yàn)室走向臨床，并進(jìn)入市場,。
納米構(gòu)筑的殿堂
諾貝爾獎獲得者,，量子物理學(xué)家費(fèi)曼在上世紀(jì)60年代就曾預(yù)言：如果對物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，物體就能得到大量的異乎尋常的特性,。
納米技術(shù)的誕生,，將這種特性發(fā)揮得淋漓盡致。
納米即尺度的度量單位,，1納米相當(dāng)于十億分之一米,，約為一根頭發(fā)絲粗細(xì)的六萬分之一，納米技術(shù)就是在納米尺度上對物質(zhì)和材料進(jìn)行研究和處理的技術(shù),?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué),、制造業(yè),、材料和通信等行業(yè)，都具有廣闊的應(yīng)用前景,。
在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,，從動植物中提取必要的物質(zhì)，再以納米尺度加以組合,，所產(chǎn)生的藥物就會最大限度地發(fā)揮藥效,。而在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，納米技術(shù)的應(yīng)用更是精彩紛呈,。
同濟(jì)大學(xué)納米與生物高分子材料研究所所長任杰表示,，納米生物醫(yī)用材料即一類使用先進(jìn)納米技術(shù)制備的天然或人工合成的特殊功能材料，它能與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用,，并能對其細(xì)胞,、組織和器官進(jìn)行診斷、治療,、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生,。
對于這一將納米技術(shù)與生物醫(yī)用材料完美結(jié)合與交叉的新產(chǎn)物，任杰也向《中國科學(xué)報》記者一一展示了它所構(gòu)筑出的材料殿堂,。
從材料類別的角度來看,，生物醫(yī)用材料包括硅酸鹽和磷酸鹽等無機(jī)材料；天然與合成高分子等有機(jī)聚合物材料,；不銹鋼,、鈦和鈦合金等金屬材料，以及它們的復(fù)合材料,。
而從臨床應(yīng)用的角度,，生物醫(yī)用材料又可分為組織修復(fù)材料，即骨,、牙,、關(guān)節(jié)等硬組織材料和皮膚、乳房,、韌帶等軟組織材料,；心臟、血管,、膽管,、尿道等心血管系統(tǒng),、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等醫(yī)用材料,；血液凈化,、腎透析等醫(yī)用膜材料；藥物載體,、基因載體等藥物緩控釋載體材料,；介入與微創(chuàng)治療材料；臨床診斷及生物傳感器材料等,。
現(xiàn)如今,，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展對與身體密切接觸的醫(yī)用材料提出了更高的要求。多年實(shí)踐證明,，納米技術(shù)與生物技術(shù)的交叉融合,，對提高生物醫(yī)用材料的性能起到關(guān)鍵作用。
研發(fā)駛?cè)肟燔嚨?/p>
任杰表示,，我國的納米生物醫(yī)用材料在基礎(chǔ)研究的某些領(lǐng)域并不比國外落后,，特別是在組織修復(fù)材料和藥物載體材料方面，基本上與國際同步,。
采用納米羥基磷灰石等材料進(jìn)行骨損傷修復(fù)就是典型的成功案例,。華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院生物材料研究所所長劉昌勝對《中國科學(xué)報》記者表示，對于納米羥基磷灰石基的復(fù)合材料,，植入人體后不僅能夠被生物降解,，同時也表現(xiàn)出良好的成骨活性。
清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授崔福齋則形象地解釋稱：“植入納米人工骨就好像藤會沿著支架不斷生長一樣,，人體的骨細(xì)胞會慢慢爬進(jìn)多孔的生物材料內(nèi)部,，破骨細(xì)胞一邊‘吃掉’納米人工骨，成骨細(xì)胞一邊鞏固陣地,，并在納米人工骨的內(nèi)部生長起來,，直到完全取代納米人工骨，并被人體吸收,。”
除此之外,，任杰還表示，在采用高分子材料,、二氧化硅和納米碳材料等制備的納米藥物載體方面,，國內(nèi)研究人員也取得了許多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
納米藥物載體是一種屬于納米級微觀范疇的亞微粒藥物載體輸送系統(tǒng),。將藥物包封于亞微粒中,，既可以調(diào)節(jié)藥物釋放的速度，又能夠增加生物膜的透過性，改變其在體內(nèi)的分布,，并提高生物利用度等,。
中國科學(xué)院生物物理研究所的研究人員就針對癌癥化療藥物不分細(xì)胞“好壞”全部通吃的難題進(jìn)行研究，成功發(fā)現(xiàn)了納米尺度的輸送載體,。這種載體不僅能將化療藥物輸送到腫瘤細(xì)胞之間,，還可穿透細(xì)胞膜進(jìn)入腫瘤細(xì)胞內(nèi)部,，在一定程度上識別細(xì)胞“好壞”,，有效增強(qiáng)藥物的抗腫瘤效果，并且降低藥物毒性,。
另外,，劉昌勝補(bǔ)充道，隨著納米技術(shù)和材料科學(xué),、生命科學(xué)的不斷交叉,，納米生物醫(yī)用材料還在納米磁性材料、納米介孔材料,、納米抗菌材料,、再生醫(yī)學(xué)材料、高效生物診斷材料等領(lǐng)域,，都取得了較大進(jìn)展,。
對于未來的技術(shù)研發(fā)，任杰表示,，除了材料和產(chǎn)品的新穎性與有效性之外,，還應(yīng)特別注意材料的實(shí)用性與安全性，需要在動物和人體水平上進(jìn)行效果和生物安全性評價,。
“這就需要材料學(xué)家與生物學(xué)家,、臨床醫(yī)生進(jìn)行有效合作，針對臨床需求開發(fā)相應(yīng)的材料和技術(shù),，并站在臨床應(yīng)用的角度去評價材料和產(chǎn)品的效果,。”任杰說。
市場轉(zhuǎn)化待提速
雖然技術(shù)的研發(fā)駛?cè)肟燔嚨?，但在劉昌勝看來,，由于我國納米生物醫(yī)用材料的發(fā)展歷程比較短，絕大多數(shù)技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,，產(chǎn)業(yè)化相對較弱,。特別是一些納米涂層材料、納米檢測技術(shù)等,，真正進(jìn)入實(shí)用化階段的還很少,。
任杰也持類似觀點(diǎn)：“目前，國內(nèi)整個納米生物醫(yī)用材料領(lǐng)域還普遍存在技術(shù)與臨床需求脫節(jié)的現(xiàn)象。例如納米藥物載體材料,，日本,、韓國和美國均已有產(chǎn)品進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，國內(nèi)卻還只是處于新材料的不斷重復(fù)開發(fā)上,，缺乏將成功的產(chǎn)品推向市場的動力與機(jī)制,。”
究其原因，任杰總結(jié)稱：一方面是企業(yè)急功近利,、開發(fā)的動力不足,，造成好的成果停留在實(shí)驗(yàn)室；另一方面是新技術(shù)和產(chǎn)品的認(rèn)證和審批困難,。
對此,，任杰建議，首先政府職能部門與監(jiān)管部門要從制度層面進(jìn)行引導(dǎo),、鼓勵和扶植整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，加快標(biāo)準(zhǔn)制定與產(chǎn)品認(rèn)證。監(jiān)管部門也可以在管理上大膽創(chuàng)新,，以推動國內(nèi)新產(chǎn)品新技術(shù)的審批上市,。
另外，科研院所的科研人員則要注意新技術(shù)的基礎(chǔ)研究,、應(yīng)用研究和成果轉(zhuǎn)化,。要加強(qiáng)學(xué)科交叉與聯(lián)合攻關(guān)，通過與企業(yè)合作,，將成熟的技術(shù)導(dǎo)入市場,，同時加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)的維護(hù)。而企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)方面,，更要高瞻遠(yuǎn)矚,、敢于投資，不能急功近利,。
“新興產(chǎn)業(yè)往往意味著風(fēng)險與機(jī)遇并存,，企業(yè)在控制風(fēng)險的基礎(chǔ)上，早一步進(jìn)入就意味著未來有更多的機(jī)會,。”任杰說,。（生物谷Bioon.com)
