纳米技术涉及的系统(粒径)相当于人类头发丝厚度的千分之一。一般来说，一个纳米粒或纳米系统包括一个保护性外壳及含有治疗分子或诊断物质的内核。外壳或内核均可由多聚体或金属制成(图)。尺寸小及较大的表面积与体积比，使其在进入细胞、缓慢释放药物、调节小分子有效负载毒性效应，以及在某些情况下对表面接触依赖的信号进行放大等方面的能力，具有独特的优势。纳米技术目前对3个不同的医学领域有影响：治疗、诊断和影像学。在这些领域内有着巨大的应用潜能。

        治疗

        微球与微技术正在改变药物转运及医学治疗。含有微球且半衰期极短的药物，可经皮下或肌内注射，可控制药物水平及药物转运的持续时间¹。每年有数百万例患者接受数周或数月的含有药物的微球注射，包括亮丙瑞林、利培酮、胰高血糖素样肽、纳曲酮及其他药物。将这些药物置于控释微球中，可获得更好的药物安全性、疗效及患者依从性。不过，微粒无法靶向机体内的特定细胞，由于其体积过大，以致间质给药后无法进入血流或被大多数细胞吸收。尽管单分子药物可解决这两种障碍，但含药的纳米粒较这类分子具有多种潜在优势。它们可：(1)改善安全性状况，允许增大给药剂量，在保留治疗必需的毒性效应(如给癌细胞运送细胞杀伤药物)的同时，可使脱靶的毒性效应最小;(2)延长转运时间;(3)协同联合多种治疗，提高其疗效;(4)允许同时关闭多个靶标;(5)与免疫调节方法联合;以及(6)通过同时靶向耐多药蛋白而克服药物耐药。

        含纳米粒的药物已经使治疗获得改进。含紫杉醇的纳米粒，可在毒性比天然紫杉醇小得多的溶剂中进行注射，而含有多柔比星的纳米粒，较游离药物显示出更小的不良反应。靶向纳米粒的作用甚至可能更佳。例如，靶向纳米治疗(含有可能具有毒性的药物)能够找到并将药物直接转运到病变组织，理想的情况下，可以使机体其余部分免于潜在毒性物质的损害，有可能改善安全性和疗效。一种情况下，纳米球可采用诸如聚乙二醇等涂层包裹抗癌药物，使其伪装后不被免疫细胞摄取。涂层也含有归巢分子(如抗体、适配体)，后者与细胞受体具有亲和性，但其对健康组织的亲和性远小于(病变组织)。聚乙二醇涂层可使纳米粒长时间循环――有时候达数天――而归巢分子有助于其发现肿瘤。这一方法已经用于纳米球包裹的多西他赛等药物的临床试验²。

        尽管基于纳米粒的药物转运可改善现有药物的安全性和疗效，但其对于以诸如小干扰RNA(siRNA)及信使RNA(mRNA)等方法为基础的、较新出现药物的有效运用更为关键。一个例子涉及可轻易靶向肝脏的脂质纳米粒³。一项目前处于3期临床试验的技术，涉及开发基于脂质的纳米粒来治疗转甲状腺素蛋白(TTR)-介导的淀粉样变性(ATTR)。ATTR是一种遗传性、进行性加重的疾病，并且往往具有致死性，由TTR基因突变所致。在有家族性淀粉样变性多发性神经病变的患者中，采用含siRNA的脂质纳米粒治疗ATTR的临床数据显示，修订版神经病变损伤评分显著下降，并且维持平均血清(水平)且TTR敲减达目标水平80%的持续时间超过9个月，而且给药间期可达到90%的敲减水平。在这1年研究期间，患者对纳米粒耐受良好，迄今为止，在最初被纳入的所有患者中，尚未有药物相关性严重不良事件的报告。所有患者继续接受活性治疗。

        诊断

        在诊断中，纳米技术使人们能够开发全新的方法，可使敏感性和特异性增加;具有多样化传感能力;在血液及其他体液中直接传感;具有单细胞分析能力;以及即时及实时分析。一个例子是T2核磁共振(NMR)，这是一种可为现有诊断方法提供快速、敏感、简单的替代方法的纳米诊断平台。在该情况下，将涂有靶标特异性结合物质的纳米粒，加至含有靶标的样本中时，纳米粒结合并聚集在靶标周围。这种聚集改变了水样的显微环境，继而改变测定的磁共振或T2弛豫信号，从而提示靶标的存在。这种方法可快速准确地检出样本中的分子靶标，没有按照传统聚合酶链反应(PCR)检测的要求，费时费力地从样本中纯化或提取靶分子，因为这可造成90%或以上的靶标丢失。这种有效性使T2NMR具有低检测下限，即1CFU/ml，相比之下，传统基于PCR的方法通常要求为100～1000CFU/ml。

        该技术潜在应用的一个例子是诊断诸如念珠菌病等感染。美国食品与药物管理局(FDA)新近批准的一项基于T2NMR的检测，能够从患者的血样中直接识别5种有临床意义的念珠菌菌株。这具有重要意义，因为念珠菌菌血症的平均死亡率大约为40%，如在症状出现12个小时内开始靶向治疗可降至11%。新的检查可在3个小时内提供结果，而非5天，这是一项有意义的及时变化，可改善这些患者的治疗选择，降低费用，有可能挽救生命⁴。目前正在为更广泛的细菌检测开发类似检查。

        影像学

        纳米技术也是最先进的影像学检查手段的关键。由于其具有独特的生理学特性，纳米粒可用于天然免疫细胞的实时成像⁵;探查生理学及血管异常;使特定受体可视化;作为治疗性纳米粒的伴随显像剂;或使得全新的影像学应用成为可能。最终，纳米粒为基础的影像，将能够提供其他方法难以获得的具有优势的诊断和预后信息，这有可能推进个体化的临床医疗;疗效量化;以及设计更好的治疗和(或)临床试验。纳米粒已经用于肿瘤、动脉粥样硬化、心梗、188bet在线平台网址 以及许多其他炎性疾病的成像⁵。

        迄今为止，已经开发出许多具有不同生物学特性的纳米材料。用于磁共振成像(MRI)的磁性纳米材料可能研究得最为深入。这些材料与诊断中所应用的相似，不过必须具有生物相容性且可生物降解。纳米氧化铁(ferumoxytol)是一种FDA批准的纳米材料，用于代替铁剂治疗贫血，也兼有强效MRI介质的作用。其他国家中有多种其他的磁性纳米材料(如Combidex)。这些材料对于肿瘤淋巴结分期诊断的改良⁶、炎性疾病中免疫细胞浸润的定量，以及增强血管成像十分有效。

        目前，许多基于纳米材料的正电子发射体层摄影(PET)物质处于临床试验(阶段)，旨在将其用作治疗诊断技术，或用来定量不同医学状况下的炎症程度。用于术中成像、内镜、显微镜及光学体层摄影的、具有巨噬细胞亲和性的荧光纳米材料，正处在开发之中。已开发出大量用于其他以下影像学手段的其他纳米材料：如计算机化体层摄影(CT)、超声、光声成像、光学相干成像、拉曼成像、太赫兹成像、热(上接E4版)成像、单光子发射计算机化体层摄影、磁性粒子成像及电子显微镜检查。

        展望

        纳米材料不仅用于进一步改进治疗及诊断，也用于日常消耗品，未来有着激动人心的机遇。至于这些材料何时能在临床中常规应用，技术开发需要时间――开发药物通常需要10年以上，而纳米材料不会例外。纳米技术商业化的成功，最终在于证实其优于竞争方法，且证实其安全性。这一领域的经费大多来自联邦项目，在过去的数年中具有催化作用。不过，上述中一些项目的终止，将促使研究人员寻找替代的资金来源，这有可能延缓未来的开发。

        除上述特殊例子以外，未来的研究方向可能包括扩增相似的治疗和诊断产品。由于许多纳米粒对巨噬细胞具有亲和性，因此有将其用作巨噬细胞治疗(即使巨噬细胞亚群重新分化，或减少“促肿瘤”的M2表型)的特殊机会。另一特殊机会的领域可能是将纳米材料与可穿戴电子产品结合起来。谷歌最近宣布其有意向开发搜索癌症的纳米粒。谷歌作为新参与者进入该领域，对于探索较早期的疾病检测来说，是一个受欢迎的补充。[JAMA2015;Vol313(2):135-136]