近年來,，納米技術和納米材料的不斷發(fā)展給社會、科技及人們的生活都帶來了巨大的影響。納米與生物學及醫(yī)學的結合更催生了一個重要的研究應用領域——納米醫(yī)學（nanomedicine），給傳統(tǒng)醫(yī)學診斷和治療帶來巨大變革。納米醫(yī)學的具體表述有很多種,，但是主要指納米材料,、技術在醫(yī)學方面的應用，其涵蓋的內(nèi)容有：藥物輸送,、分子診斷等[1],。
碳納米管（carbon nanotube，CNT）作為一種重要而有代表性的納米材料,，在納米醫(yī)學領域也有廣泛的應用研究,。首先，CNT是一種備受關注的藥物輸送（drug delivery）納米載體,，由于其表面可以方便地進行功能化,，并且能夠順利穿透細胞膜將負載分子輸送至細胞內(nèi)部，所以一些學者,、研究團體對功能化CNT向細胞內(nèi)輸送藥物分子及生物分子（蛋白質,、核酸）等作了廣泛、深入的研究[2－5],。另外,，CNT具有獨特的物理光學性質，例如吸收紅外光而升溫,，可以用于深組織熱療[2],，發(fā)射紅外光熒光，可以用于體內(nèi)的成像診斷[6],。雖然CNT顯示了良好的藥物輸送性能,，具有獨特性質在體內(nèi)診斷,、治療方面都很有應用潛力,，但是CNT的潛在毒性也引發(fā)了人們對其生產(chǎn)、使用,，特別是體內(nèi)應用的擔憂,。
因為CNT的尺寸在幾百納米左右與超微粉塵顆粒接近，所以對于CNT的毒性研究,，一方面集中在CNT制造,、使用時可能產(chǎn)生的對環(huán)境及人體健康，如呼吸系統(tǒng),、皮膚的危害[7－8],。但是，CNT在納米醫(yī)學中的重要應用,，如作為藥物輸送載體或診斷試劑,，是人為攝入或注射進體內(nèi)。所以對CNT活體內(nèi)潛在毒性的全面研究是CNT最終得以臨床應用的前提,。
大量關于CNT的細胞水平研究,，證實表面功能化水溶性CNT能將藥物分子導入目標腫瘤細胞,，而對正常細胞的生長沒有明顯影響[2－5]。然而,，更進一步的毒性研究也多局限于CNT對動物組織的影響,，對于活體內(nèi)CNT的分布和毒性研究的數(shù)據(jù)仍然缺乏[9]。最近,，美國研究者首次實現(xiàn)了CNT活體內(nèi)成像,，得到CNT在活體內(nèi)分布及潛在毒性的信息。
2007年8月,，位于美國休斯頓的賴斯大學（Rice University）的Weisman教授研究小組及其合作者Beckingham教授在美國化學會刊物Nano Letters上發(fā)表了他們關于單壁碳納米管（SWNTs）在果蠅（drosophila）體內(nèi)的近紅外成像和生物相容性研究[6]（題為Single-Walled Carbon Nanotubes in the Intact Organism: Near-IR Imaging and Biocompatibility Studies in Drosophila）,。這是首次在活體內(nèi)進行CNT成像的報道。雖然果蠅屬于低級動物,，所以仍需要更多關于SWNTs在高級動物（哺乳動物）體內(nèi)分布及潛在毒性的研究,，但是目前的研究結果顯示了SWNTs在該體系內(nèi)沒有不良影響，所以值得進一步深入SWNTs在生物醫(yī)學方面的應用研究,，包括利用CNT發(fā)射近紅外熒光的獨特性質進行成像診斷[6,，9]。這個工作為CNT在活體內(nèi)的研究提供了很好的參考,。
Weisman教授研究小組及其合作者在該研究中,，利用SWNTs所發(fā)射獨特的近紅外熒光，對果蠅活體內(nèi)分布的SWNTs進行非破壞性成像觀測,。他們用含有不同劑量SWNTs的發(fā)酵粉糊喂養(yǎng)剛孵化出的果蠅幼蟲,。幼蟲經(jīng)過初期喂養(yǎng)階段（4～5天）后體重約增加了200倍，然后變成蛹,，直至變成成蟲,。通過觀察果蠅生長過程，以及幼蟲體內(nèi)SWNTs的近紅外熒光成像,，他們得到以下主要研究結果[6,，9]：
1.果蠅幼蟲經(jīng)由食物攝入SWNTs并不影響其生長、發(fā)育及主要生理機能,，如成熟后的繁殖力,；并且添加的不同劑量SWNTs均沒有產(chǎn)生短期毒性。
2.分布在果蠅體內(nèi)的SWNTs可以通過其發(fā)射的近紅外熒光進行成像觀測,，無需破壞性操作（如組織切片等）,。而通過組織切片，則可以進一步觀察到單個SWNT,。
3.除了極微量SWNTs“被吸收進”組織,，絕大部分攝入的SWNTs都順利地經(jīng)過消化系統(tǒng)最后排出，沒有對果蠅造成不良影響,。
雖然并不能排除SWNTs對果蠅某些生命周期的微小影響,，但是這樣的實驗結果足夠證明攝入的SWNTs對果蠅沒有不良生理影響,。而攝入的SWNTs中只有約一億分之一進入了果蠅的組織，如果這對其它昆蟲也成立,，則表明環(huán)境中的SWNTs不會通過昆蟲進入整個食物鏈,。
該研究至少揭示了SWNTs在納米醫(yī)學方面的兩個潛在應用。一是SWNTs獨特的近紅外熒光發(fā)射性質,，使其在活體內(nèi)的分布可以被非破壞性地成像觀測,，所以提供了很好的體內(nèi)診斷手段；二是SWNTs在活體內(nèi)沒有產(chǎn)生明顯的不良影響,，因此具有作為藥物輸送載體等應用于體內(nèi)的巨大潛力[6,，9]。以此工作為先鋒,，隨著對CNT等納米材料在活體內(nèi)研究的不斷深入,，納米醫(yī)學必將真正走向臨床，極大提高診斷,、治療水平而造福人類,。
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