摘要：纳米肿瘤学是纳米医学的一个新分支。纳米肿瘤学技术可以发展成为具有高度敏感性的生物医学或分子影像学的肿瘤诊断工具，可用于药物输送和转基因治疗，具有高度的靶向性，可对肿瘤细胞进行特异性攻击，这样可增加药物治疗效果，减少药物剂量，减少副作用，从而达到早期治疗的目的。
关键词：纳米科技；纳米医学；纳米肿瘤学
1、纳米肿瘤学的形成与发展
癌症是21世纪最具挑战性的医学问题之一。为了攻克癌症，中外科学家进行了数十年的不懈努力，但至今绝大多数的癌症的预防、早期诊断和治疗仍不尽如人意。随着纳米医学的不断发展，在纳米医学领域中形成了一个新分支——纳米肿瘤学。
纳米肿瘤学是运用纳米科技的理论与方法，在传统医学和现代医学的基础上，开展肿瘤学研究与实践的新兴边缘学科。在“肿瘤学”之前冠以“纳米”，以示现代纳米医学的分工不同，来突破纳米医学本身性质和任务的这种界限，更好地承担起为肿瘤研究与肿瘤医疗实践服务的任务。当然，在纳米肿瘤学中的“纳米”，不仅意味着空间尺度，而且提供了一种对肿瘤的全新认识方法和实践方法。
总之，纳米肿瘤学技术为医学研究的发展提供了一个全新的领域。与现在的医疗技术相比，纳米肿瘤学技术可以发展成为具有高度敏感性的生物医学诊断工具，具有快速，高灵敏，价格便宜，方便使用等优点，可对肿瘤进行早期诊断。纳米肿瘤学技术可发展成为有效的分子影像学的诊断工具，可对活体细胞进行经时性的观测，可对肿瘤进行有效的早期诊断和早期治疗。纳米肿瘤学技术可用于药物输送和转基因治疗，这种技术具有高度的靶向性，可对肿瘤细胞进行特异性攻击，这样可增加药物治疗效果，减少药物剂量，减少副作用，从而达到早期治疗的目的。所有这些纳米肿瘤学技术的优点，都是当代技术所无法比拟的。因此，开展纳米肿瘤学技术和产品的研发对于提高医疗健康水平具有重要的意义。近几年，纳米肿瘤学研究日新月异，取得许多重大进展。各国政府为了抢占纳米肿瘤学的制高点，纷纷斥巨资推进纳米肿瘤学的研究和开发。美国2004年宣布启动“肿瘤纳米技术”，成立了“肿瘤纳米技术联合会”。同时，美国国家卫生研究院(NIH)出资在美国建立了专门从事纳米肿瘤学研究的科研中心，创办了纳米医学杂志，以推动纳米肿瘤学快速而稳定的发展。在日本、德国、英国等发达国家，纳米肿瘤学也成为研究热点。
2、纳米诊断技术实现肿瘤的早期诊断
纳米肿瘤学的研究内容十分广泛，凡是与人类肿瘤的病理和肿瘤的预防、诊断、治疗等有关的内容它都涉及。
通过纳米技术对肿瘤标志物的筛选，对多种分子信号和生物标志物进行检测，可实现早期检测和早期诊断。目前，肿瘤纳米诊断技术的研究，主要集中在实验室阶段的诊断和治疗，以及体内的诊断和成像。
在影像学诊断中，纳米粒可被广泛应用。例如：纳米氧化铁造影剂是一种水性胶质。静脉注射纳米氧化铁造影剂以后，氧化铁颗粒被血液带到身体的各部位，只是在肝脏和脾脏被网状内皮细胞吸收。肝脏内的网状内皮细胞是由枯否细胞的巨噬细胞构成，它可以吞噬氧化铁颗粒；而恶性肿瘤细胞仅含有极少量的枯否细胞，没有大量吸收氧化铁的作用。纳米氧化铁造影剂就是利用正常细胞和恶性肿瘤细胞之间的这种功能差异别。显示出其对这些病灶诊断的特异性——纳米氧化铁在正常细胞和肿瘤细胞的数量不同，会造成信号强度的差别，这种差别在磁共振图像中，由于正常组织吸收纳米氧化铁表现为暗的低信号，而病灶不吸收纳米氧化铁表现为亮的高信号。这样，病灶与正常组织在磁共振图像上会有较大的对比。
在纳米检测与分子成像研究方面，研究人员在纳米生物芯片实时分析单个生物化学分子、金纳米颗粒用作体内造影剂检测特定癌细胞的标志物、纳米器件收集蛋白质、区分正常组织和癌症组织以及纳米磁共振造影剂、铁磁性纳米颗粒检测乳腺癌和前列腺癌相关的淋巴结的紊乱等方面开展了大量的研究工作，并不断有研究成果发表。
使用纳米诊断技术只需通过血液中的DNA或蛋白质检测，便能诊断出很多早期肿瘤；如应用分子雷达光学相干层析术（opticalcoherencetomography，OCT）这种先进的纳米成像技术，每秒钟能完成生物体内活细胞的动态成像2000次，以此来观察活细胞的动态。在发现单个细胞病变的同时不伤及正常细胞，精密度较CT或磁共振高上千倍；而运用超顺磁性氧化铁纳米粒子脂质体，则可以诊断直径3毫米以下的肝肿瘤。
另外，利用尖端直径小到足以插入活细胞内而又不严重干扰细胞的正常生理过程的纳米传感器，可以获取活细胞内多种生化反应的动态化学信息、电化学信息及反映整体的功能状态，以期深化对机体生理及病理过程的理解。这将为肿瘤临床提供诊断及治疗的客观指标。
在肿瘤的纳米检测与分子成像研究方面，仍有许多有待解决的问题：一是急需建立纳米颗粒在体内的实时、定量检测方法；二是建立新的数学模型，以实现纳米技术在肿瘤诊疗中的应用；三是发展针对癌症早期诊断的体内外生物标志物的分析技术。
3、纳米药物技术提高肿瘤的治疗效果
目前临床使用的抗肿瘤药物大多利用高毒性药物杀死肿瘤细胞，由于传统化疗药物靶向性不好，导致严重的副作用。因此，肿瘤治疗中迫切需要提高肿瘤治疗的靶向选择性，同时避免或克服生物、生理屏障。
研究人员发现，许多基于纳米颗粒的抗癌治疗或成像试剂特点之一，就是由于它们有足够小的纳米尺寸，从而能够从高通透性的肿瘤血管中渗出，进入肿瘤组织，集中在肿瘤周围。纳米技术通过开发具有靶向性的多种功能的药物传输体系，有助于实现肿瘤的靶向治疗，并将毒副作用降低到较低的水平。
一些肿瘤的治疗失败或疗效不佳，可能与癌细胞的抗药性有关。纳米科技的发展，有望产生新的医学方法来解决癌症治疗中的抗药性问题。目前，人们已经发现人类有48种ABC转运子，许多转运子能够将细胞毒性药物转运出胞外。现在，有3种纳米技术策略来解决由转运子所导致的抗药性问题。一是筛选新的药物避开这些转运子，以确保药物在细胞内的高浓度；二是使用抑制剂，通过抑制转运子使药物能够在细胞中积聚；三是通过“杀死”使用转运子。
在药学方面，将常规肿瘤治疗药物纳米化，可大大增加药物颗粒的表面积，使之与组织的接触面积增大，从而提高药效。另外，纳米化药物容易透过血管和组织屏障，易被巨噬细胞吞噬，故亦能增强药物的靶向性。研究发现，一些纳米颗粒经过表面修饰会产生很高的抑制肿瘤生长的效果，但没有可检测到的细胞毒性和体内毒性，其效果已经在肝癌、乳腺癌和胰腺癌动物模型上得到证实。
肿瘤的微环境对其生长及对药物输运有着巨大影响，肿瘤组织内部静液压高、低氧、低PH值等微环境使得药物分子只能聚集在血管细胞周围，不能达到肿瘤细胞，影响了药物的使用效果。PEG－PE包裹阿霉素形成的胶束自组装分子在治疗肿瘤方面有着很好的效果，使用后肿瘤尺寸明显减小。科学家用金纳米材料开发出一种内含药物的纳米球，外面有二氧化硅涂层，注射入人体后可发放“近红外线”，从而识别癌细胞，并把光转化为热量直接杀死癌细胞，却不会对健康组织造成损害。还有一种超微颗粒乳剂载体，极易和游散于人体内的癌细胞融合，若用它来包裹抗癌药物，可望制成克癌“导弹”。将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入患鼠肿瘤部位，使癌细胞完全被磁场封闭，通过可变磁场将铁氧体纳米粒子加热到45～47℃来杀死癌细胞。由于周围的正常组织中不存在磁性微粒，故丝毫不受伤害。亦有科学家用磁性纳米颗粒成功分离了动物的癌细胞和正常细胞，并已在治疗人骨髓癌的临床实验中初见成效。此外，用纳米药物来阻断血管“饿死”癌细胞的研究亦在进行中。另有体外实验证明，二氧化钛纳米粒子容易积聚和依附在细胞膜上，并能轻易通过吞噬进入细胞质，藉着光线照射，可激发二氧化钛纳米粒子杀灭人体结肠癌细胞。
抗体修饰的脂质体纳米复合载药体系不仅可以对肿瘤进行靶向治疗，结合纳米粒子修饰的纳米复合给药体系还可以对转移的肿瘤细胞进行诊断和靶向治疗，而且纳米胶囊的尺寸适中（50-200nm）时效果最好。“脂质分子自组装系统及其作为药物载体的应用”的研究认为，脂质分子作为生物体组成的主要成分具有无可比拟的生物相容性，自组装形成的纳米结构无论从均一性、稳定性，以及重复性方面，都有很大的优势，而且小肽修饰的脂质体对肿瘤有一定的靶向作用。
纳米粒用作药物载体具有下述显著优点：（1）载药纳米粒作为异物而被巨噬细胞吞噬，到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位；连接有配基、抗体、酶底物所在的靶部位。（2）到达靶部位的载药纳米粒，可有载体材料的种类或配比不同而具有不同的释药速度。调整载体材料种类或配比，可投资药物的释放速度，制备出具有缓释特性的载药纳米粒。（3）由于载药纳米粒的粘附性及小的粒径，即有利于局部用药时滞留性的增加，也有利于药物与肠壁的接触时间与接触面积，提高药物口服吸收的生物利用度。（4）可防止药物在胃酸性条件下水解，并能大大降低药物与胃蛋白酶等消化酶接触的机会，从而提高药物在胃肠道中的稳定性。（5）载药纳米粒可以改变膜运转机制，增加药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收与细胞内药效发挥。如：载带抗肿瘤药物阿霉素的纳米粒，可使药效比阿霉素水针剂增加10倍。
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