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引言  

“納米技術(shù)是原子和分子尺度上的物質(zhì)處理，以創(chuàng)造具有顯著變化和新特性的材料，是一個快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，在醫(yī)療保健，建筑和電子等眾多領(lǐng)域具有巨大潛力。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它有望徹底改變藥物輸送，基因治療，診斷以及許多研究，開發(fā)和臨床應(yīng)用領(lǐng)域。”

什么是納米技術(shù)

前綴“納米”源自古希臘語中的“矮人”。在科學(xué)中它意味著十億分之一（10到負9）的東西，因此納米（nm）是十億分之一米，或0.000000001米。納米大約三到五個原子寬，或者比人類頭發(fā)的厚度小約40,000倍。病毒的大小通常為100nm。在醫(yī)學(xué)中操作納米級結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的能力就像擁有一個亞微觀實驗室工作臺，可以使用一系列微型工具，機器人和管子處理細胞成分，病毒或DNA片段。

檢查與操縱DNA

涉及操縱個體基因或影響其表達的分子途徑的治療正越來越多地被作為治療疾病的選擇進行研究。該領(lǐng)域中一個備受追捧的目標(biāo)是根據(jù)個體患者的基因構(gòu)成定制治療的能力。這就需要有助于科學(xué)試驗和開發(fā)此類治療方法的工具。例如，能夠像一條面條一樣拉伸一段DNA，這樣你就可以檢查或操作它，或者建造可以“行走”并在細胞成分內(nèi)進行修復(fù)的納米機器人。澳大利亞國立大學(xué)的科學(xué)家設(shè)法將涂覆的乳膠珠附著到修飾DNA的末端，然后使用包含聚焦光束的“光阱”將珠子保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，他們已?jīng)擴展了DNA 以研究特異性結(jié)合蛋白的相互作用。

納米機器人

與此同時，紐約大學(xué)的化學(xué)家們用DNA片段創(chuàng)造了一個納米級機器人，這些片段只有10納米長的兩條腿。在2004年發(fā)表在“ 納米快報 ”雜志上的一篇論文中，他們描述了他們的“納米跟蹤者”如何在補骨脂分子附著在其腳底的幫助下，采取了它的第一個步驟：兩個向前和兩個向后。

他們設(shè)想有可能創(chuàng)造一種分子級生產(chǎn)線，在這種生產(chǎn)線上，你可以將分子移動到正確的位置，而納米機器人就可以對其進行一些化學(xué)反應(yīng)，就像“點焊“在汽車裝配線上，因此希望利用DNA納米技術(shù)制造生物芯片計算機，并了解生物分子如何結(jié)晶，這一領(lǐng)域目前充滿了挑戰(zhàn)。

由其他材料制成的納米機器人也在開發(fā)中。例如，黃金是用來制造“納米星”的材料，這種納米星是一種簡單，專業(yè)的星形納米粒子，可以直接將藥物輸送到癌細胞的細胞核。最近在ACS Nano雜志上發(fā)表的一篇論文他們描述了載藥納米星如何像搭便車一樣，在被人宮頸癌和卵巢癌細胞表面過度表達的蛋白吸引后，將其有效載荷沉積到這些細胞的細胞核中。

研究人員發(fā)現(xiàn)，給納米機器人提供星形的形狀有助于克服使用納米粒子輸送藥物的難點在于如何精確釋放藥物。他們說這種形狀有助于集中用于在星星點精確釋放藥物的光脈沖。

納米纖維

納米纖維是直徑小于1,000nm的纖維。醫(yī)療應(yīng)用包括用于傷口敷料和外科紡織品的特殊材料，用于植入物的材料，組織工程和人造器官組件。由碳制成的納米纖維也有望用于醫(yī)學(xué)成像和精確的科學(xué)測量工具。但是要克服的一個主要問題是如何使它們始終保持正確的尺寸，而且整個過程昂貴且耗時。

鎳納米粒子特別有趣，因為在高溫下它們有助于生長碳納米纖維。研究人員還發(fā)現(xiàn)，使用這些納米粒子還有另一個好處，它們可以定義納米纖維的生長位置，通過正確放置納米粒子，它們可以以所需的特定模式生長納米纖維：這是有用的納米級材料的重要特征。

鉛是另一種被用作納米纖維的物質(zhì)，是一種合成聚合物，包含單股納米纖維，開發(fā)用于修復(fù)腦和脊髓損傷，它也可用于修復(fù)疝氣，瘺管和其他損傷。目前，用于修復(fù)覆蓋大腦和脊髓的保護膜的外科網(wǎng)由厚而硬的材料制成。鉛納米纖維網(wǎng)更薄，更柔韌，更容易與身體自身組織融為一體。納米纖維網(wǎng)的每個線都比單個細胞的直徑小數(shù)千倍。我們的想法是使用納米纖維材料不僅可以使外科醫(yī)生更容易進行操作，而且患者的術(shù)后并發(fā)癥也更少，因為它會隨著時間的推移自然分解。

納米材料的未來與關(guān)注點

近年來，研究數(shù)量激增，顯示納米技術(shù)和納米材料的醫(yī)學(xué)應(yīng)用種類繁多。我們只是瞥見了這個廣闊領(lǐng)域的一個小橫截面。然而，在整個范圍內(nèi)，存在相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)似乎是如何擴大材料和工具的生產(chǎn)，以及如何降低成本和時間尺度。但另一個挑戰(zhàn)是如何快速確保公眾對這種快速發(fā)展的技術(shù)安全的信心。到目前為止，尚不清楚這是否正在完成。

有些人表示對納米技術(shù)的擔(dān)憂可能過分夸大了。他們指出這樣一個事實，即僅僅因為一種材料是納米尺寸的，它并不意味著它是危險的，例如，自地球誕生以來，納米粒子就已存在，例如天然存在于火山灰和海浪中。作為人類活動的副產(chǎn)品，它們自石器時代以來一直存在，煙霧和煤煙。

或許在食品領(lǐng)域，我們已經(jīng)看到了商業(yè)層面上納米材料的最大應(yīng)用。雖然含有納米材料的食品數(shù)量仍然很少，但隨著技術(shù)的發(fā)展，未來幾年似乎會發(fā)生變化。納米材料已被用于降低脂肪和糖的含量而不改變味道，或改善包裝以保持食物更新鮮，或告訴消費者食物是否變質(zhì)。它們還被用于增加營養(yǎng)素的生物利用度（例如在食品補充劑中）。

但是，也有一些有關(guān)方面強調(diào)，雖然研究速度加快，納米材料市場擴大，但似乎還不足以發(fā)現(xiàn)它們的毒理學(xué)后果。另一個是納米材料的溶解性和持久性。例如，不溶性納米粒子會發(fā)生什么？如果它們不能被分解，消化或退化，它們是否會積聚并損壞器官？包含無機金屬氧化物和金屬的納米材料被認為是最可能在該區(qū)域中存在風(fēng)險的納米材料。