“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當下最好的寫照。

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關系以來，納米已經過161年的時光，如今，在生命科學家們的“妙手施法”下，渺小如塵埃、肉眼觀察不到的納米生物產品，在精準醫(yī)療的新時代，或將擔當起人類對抗腫瘤等疑難病癥的“急先鋒”。

在跨學科融合中衍生

“想要了解納米材料與技術，首先要搞清楚‘納米’是什么?！?月11日，天津大學健康科學平臺（生科院和藥學院）副院長、教授和博士生導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)學工程學會納米醫(yī)學與工程分會候任主委、天津市微納生物材料與檢療技術工程中心主任，常津多年來主要從事納米生物材料和技術在腫瘤、老年癡呆等重大疾病診療方面的基礎和應用研究。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光學成像技術，順利實現(xiàn)了靶向藥物可視化引導觀測，實現(xiàn)控制蛋白的多靶點亞細胞定位和癌癥治療，相關5篇研究成果在納米技術領域頂級期刊《美國化學學會·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或納米技術，含有納米材料的成品數量正在快速增長。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”，具有奇異的化學物理特性，它構建起一個神奇而宏大的新世界。

納米技術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品的技術。例如，有些納米材料十分結實，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。

進入新世紀以來，隨著交叉學科研究的漸漸興起，納米技術基于其材料獨特的尺寸效應和卓越的光電磁性能，得以迅猛發(fā)展。納米技術和生物技術也慢慢在跨學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科——納米生物技術。

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)學高速發(fā)展的“助推器”。目前，納米生物技術已有效推動了世界范圍醫(yī)學生物產業(yè)的前進，并促進和支持醫(yī)學生物技術行業(yè)成為國家經濟，特別是高新技術產業(yè)中的核心要素。

2017年，伍德羅—威爾遜國際學者中心出版了納米技術消費品詳細目錄在線數據庫，其中列出了1600多種基于納米技術的市場消費品。尤其在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，納米技術取得了重大突破。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，主要利用分子層次（納米級）的有機或無機物操控技術，來解決生物學遇到的難題?！捌淠康牟⒉恢皇菍a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合物本身的多變性，以及與生物系統(tǒng)之間的交互反應?！?/p>

納米技術將使醫(yī)學診斷、檢測技術向微型、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)生編制好的程序實施健康檢查、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)視體內病變等；納米生物傳感器將用于監(jiān)測、收集、播送體內細胞的健康狀況和病變信息……“納米生物技術給傳統(tǒng)醫(yī)學帶來的將是革命性變化?！闭雇磥砑{米生物技術應用，常津教授略顯興奮。

納米技術的突飛猛進，對醫(yī)療和健康產業(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)療應用中大顯身手。在常津看來，今后幾年，國內納米生物技術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)療領域方向實現(xiàn)“更大用武之地”。此外，納米技術還將為新藥研發(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驗是最大短板

由于意識到納米生物技術的基礎科學、經濟和社會價值，許多國家都快速擴大本國的相關技術研發(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年預算額就超過14億美元。

“2015年，我國在納米技術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研究方面已處于第一方陣，部分研究領域和成果開始領跑世界?！拔覈{米科技領域申請或授權的發(fā)明專利數量顯著增長，目前已躍居世界第二。從2009年開始，我國納米科技的SCI論文數量就已超過美國，躍居世界第一位，同時，論文的質量也大幅提高，被引用次數躍居世界第二位?！?/p>

此外，在納米技術標準化方面，我國已在國際上占有一席之地，國內陸續(xù)頒布了一批國家納米技術標準，初步形成了納米標準化體系。在醫(yī)療領域，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)測的納米技術及轉化研究項目啟動，將致力于研發(fā)超敏感、特異的胃癌標志物納米檢測新技術方法。

“缺乏生物學和醫(yī)學背景，是未來納米生物技術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研究的科學家大多擁有化學或材料科學背景，動物模型和臨床醫(yī)學研究的經驗相對有限，這樣的短板也應當引起重視。（記者 孫玉松）