“別看它身材小，但作用卻大得很！”納米家族如今可謂“人丁興旺”，為生命科學(xué)家提供了源源不斷的靈感和廣闊的創(chuàng)造空間，更成為生物醫(yī)學(xué)高速發(fā)展的“助推器”。

“就像螢火蟲一樣，很微小很有力量……”吉克雋逸在《愛情發(fā)的光》里的這句歌詞，或許是納米生物技術(shù)當(dāng)下最好的寫照。

自1857年法拉第首次觀察到納米金溶膠的尺寸和顏色之間的對應(yīng)關(guān)系以來，納米已經(jīng)過161年的時光，如今，在生命科學(xué)家們的“妙手施法”下，渺小如塵埃、肉眼觀察不到的納米生物產(chǎn)品，在精準(zhǔn)醫(yī)療的新時代，或?qū)?dān)當(dāng)起人類對抗腫瘤等疑難病癥的“急先鋒”。

在跨學(xué)科融合中衍生

“想要了解納米材料與技術(shù)，首先要搞清楚‘納米’是什么?！?月11日，天津大學(xué)健康科學(xué)平臺（生科院和藥學(xué)院）副院長、教授和博士生導(dǎo)師常津見到科技日報記者時，第一句話就這樣說。身為中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會納米醫(yī)學(xué)與工程分會候任主委、天津市微納生物材料與檢療技術(shù)工程中心主任，常津多年來主要從事納米生物材料和技術(shù)在腫瘤、老年癡呆等重大疾病診療方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。前不久，他和團隊通過添加稀土材料釓，開發(fā)出新型納米顆粒，借助PET光學(xué)成像技術(shù)，順利實現(xiàn)了靶向藥物可視化引導(dǎo)觀測，實現(xiàn)控制蛋白的多靶點亞細胞定位和癌癥治療，相關(guān)5篇研究成果在納米技術(shù)領(lǐng)域頂級期刊《美國化學(xué)學(xué)會·納米》上接連發(fā)表。

近二十年來，對于大小范圍在1納米到幾納米的材料，研究人員在設(shè)計和制造方面進行了廣泛的研究，這項全球性研究工作通常被稱為納米科學(xué)或納米技術(shù)，含有納米材料的成品數(shù)量正在快速增長。隨手抓起桌上一支筆，常津比劃著介紹說，1納米是1米的十億分之一，大約相當(dāng)于1根頭發(fā)的八萬分之一?！皠e看它身材小，但作用卻大得很！”因為納米正好介于以原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動空間為代表的宏觀世界的中間地帶，而且納米材料還帶有“特異功能”，具有奇異的化學(xué)物理特性，它構(gòu)建起一個神奇而宏大的新世界。

納米技術(shù)就是利用納米材料的奇妙性能，制造具有特定功能的零部件和產(chǎn)品的技術(shù)。例如，有些納米材料十分結(jié)實，強度比普通金屬高十幾倍，同時彈性又堪比橡膠，人們幻想有一天能使用這樣的納米鋼材制造出汽車、飛機或輪船，使它們的重量減少到原來的1/10；而有的納米材料輕而柔軟，又非常強韌，密度是鋼的1/6，而強度卻是鋼的l00倍，做防彈背心再好不過；還有的納米材料可以吸收太陽光中的光能，直接作為電源使用。

進入新世紀(jì)以來，隨著交叉學(xué)科研究的漸漸興起，納米技術(shù)基于其材料獨特的尺寸效應(yīng)和卓越的光電磁性能，得以迅猛發(fā)展。納米技術(shù)和生物技術(shù)也慢慢在跨學(xué)科的研究中不斷進行交織和融合，慢慢衍生出一個發(fā)展非常迅速的交叉學(xué)科——納米生物技術(shù)。

未來10年將進入快速爆發(fā)期

納米家族如今可謂“人丁興旺”，也為生命科學(xué)家提供了源源不斷的靈感和廣闊的創(chuàng)造空間，更成為生物醫(yī)學(xué)高速發(fā)展的“助推器”。目前，納米生物技術(shù)已有效推動了世界范圍醫(yī)學(xué)生物產(chǎn)業(yè)的前進，并促進和支持醫(yī)學(xué)生物技術(shù)行業(yè)成為國家經(jīng)濟，特別是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的核心要素。

2017年，伍德羅—威爾遜國際學(xué)者中心出版了納米技術(shù)消費品詳細目錄在線數(shù)據(jù)庫，其中列出了1600多種基于納米技術(shù)的市場消費品。尤其在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，納米技術(shù)取得了重大突破。在美國，如今早已有了治療白血病、黑色素瘤的納米藥物，其中黑色素瘤的納米藥物，可以讓患者生存期延長到5年；前不久，我國國家納米科學(xué)中心研發(fā)出一款超分子自組裝的DNA納米機器人，用于定點封堵腫瘤血管……

“納米生物技術(shù)目前正處于取得重大突破的前夜。未來10年，它將進入快速爆發(fā)期，前景不可估量！”常津說，用于研究生命現(xiàn)象的納米技術(shù)，主要利用分子層次（納米級）的有機或無機物操控技術(shù)，來解決生物學(xué)遇到的難題?！捌淠康牟⒉恢皇菍a(chǎn)品微小化，同時也希望通過控制分子的行為，達到控制組織與細胞的目的，并有效掌握控制納米材料或復(fù)合物本身的多變性，以及與生物系統(tǒng)之間的交互反應(yīng)?！?/p>

納米技術(shù)將使醫(yī)學(xué)診斷、檢測技術(shù)向微型、微觀、微量、微創(chuàng)及快速、動態(tài)、智能化方向發(fā)展；使藥物生產(chǎn)實現(xiàn)低成本、高效率、自動化、大規(guī)模，而納米藥物進入人體后，將實現(xiàn)器官靶向化作用；納米機器人可自血管注入人體，以溶解在血液中的葡萄糖和氧氣為能量，這些分子機器人還可按醫(yī)生編制好的程序?qū)嵤┙】禉z查、疏通血栓、清除心血管的脂肪沉積物、吞噬細菌、殺死癌細胞、監(jiān)視體內(nèi)病變等；納米生物傳感器將用于監(jiān)測、收集、播送體內(nèi)細胞的健康狀況和病變信息……“納米生物技術(shù)給傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)帶來的將是革命性變化。”展望未來納米生物技術(shù)應(yīng)用，常津教授略顯興奮。

納米技術(shù)的突飛猛進，對醫(yī)療和健康產(chǎn)業(yè)的影響日趨顯著，在藥物輸送、生物材料、造影、活性植入等醫(yī)療應(yīng)用中大顯身手。在常津看來，今后幾年，國內(nèi)納米生物技術(shù)將在微納米芯片檢測、藥物靶向治療、微納米醫(yī)用機器人等三個臨床醫(yī)療領(lǐng)域方向?qū)崿F(xiàn)“更大用武之地”。此外，納米技術(shù)還將為新藥研發(fā)帶來革命性變化，例如用傳統(tǒng)方法尋找抗腫瘤藥物非常費時，而運用納米技術(shù)可以一天同時篩選100萬種藥物，大大縮短新藥研發(fā)周期。

缺乏動物模型和臨床經(jīng)驗是最大短板

由于意識到納米生物技術(shù)的基礎(chǔ)科學(xué)、經(jīng)濟和社會價值，許多國家都快速擴大本國的相關(guān)技術(shù)研發(fā)立項和投入。從世界范圍看，目前美國、俄羅斯、日本和德國的研發(fā)投入居于世界前列，自2001年以來，美國國家納米科技計劃（NNI）累計受資助金額約240億美元，僅2017年預(yù)算額就超過14億美元。

“2015年，我國在納米技術(shù)研究總體投入超過了10億美元?！辈稍L中常津告訴記者，目前，我國在納米生物技術(shù)研究方面已處于第一方陣，部分研究領(lǐng)域和成果開始領(lǐng)跑世界?！拔覈{米科技領(lǐng)域申請或授權(quán)的發(fā)明專利數(shù)量顯著增長，目前已躍居世界第二。從2009年開始，我國納米科技的SCI論文數(shù)量就已超過美國，躍居世界第一位，同時，論文的質(zhì)量也大幅提高，被引用次數(shù)躍居世界第二位?！?/p>

此外，在納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化方面，我國已在國際上占有一席之地，國內(nèi)陸續(xù)頒布了一批國家納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，初步形成了納米標(biāo)準(zhǔn)化體系。在醫(yī)療領(lǐng)域，國家層面布局如今正不斷取得突破。今年2月，國家重點研發(fā)計劃納米科技重點專項胃癌早期篩查與全病程監(jiān)測的納米技術(shù)及轉(zhuǎn)化研究項目啟動，將致力于研發(fā)超敏感、特異的胃癌標(biāo)志物納米檢測新技術(shù)方法。

“缺乏生物學(xué)和醫(yī)學(xué)背景，是未來納米生物技術(shù)研究面臨的最大挑戰(zhàn)?！辈稍L中記者了解到，雖然我國納米生物技術(shù)發(fā)展態(tài)勢良好，但也有專家指出，目前中國從事納米生物技術(shù)研究的科學(xué)家大多擁有化學(xué)或材料科學(xué)背景，動物模型和臨床醫(yī)學(xué)研究的經(jīng)驗相對有限，這樣的短板也應(yīng)當(dāng)引起重視。（記者 孫玉松）