生物醫(yī)學(xué)納米材料作用

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1納米材料

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1～100nm）或由納米粒子作為基本單元構(gòu)成的材料．納米粒子也叫超微顆粒，處于原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域，這樣的體系既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型的介觀系統(tǒng)，與常規(guī)尺度物質(zhì)相比具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等［1－2］．納米技術(shù)是通過(guò)對(duì)納米尺度物質(zhì)的操控來(lái)實(shí)現(xiàn)材料、器件和系統(tǒng)的創(chuàng)造和利用，例如在原子、分子和超分子水平上的操控．納米技術(shù)應(yīng)用于生物領(lǐng)域產(chǎn)生了納米生物技術(shù)，納米生物技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)對(duì)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生很大的影響，過(guò)去的幾十年中，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)基于納米技術(shù)的一些藥物，許多具有藥物診斷和藥物傳輸功能的納米材料都可以應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)中．納米技術(shù)打開(kāi)了微米尺度以外的世界，而細(xì)胞水平上的生理和病理過(guò)程都發(fā)生在納米尺度，因此納米技術(shù)將對(duì)生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響．納米生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)以及其他技術(shù)的關(guān)系如圖1所示［3］．本文僅對(duì)量子點(diǎn)、納米金、碳納米管、氧化鐵和富勒烯等納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景做一綜述．

2納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

2．1量子點(diǎn)

量子點(diǎn)（quantumdots，QDs）是一種粒徑為2～10nm的半導(dǎo)體納米晶，主要包括硒化鎘、碲化鎘、硫化鎘、硒化鋅和硫化鉛等．與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料相比，QDs具有激發(fā)波長(zhǎng)可調(diào)、熒光強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)、不易發(fā)生光漂白和同時(shí)激發(fā)多種熒光等優(yōu)點(diǎn)．通過(guò)對(duì)多種量子點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行激發(fā)，可以達(dá)到多元化檢測(cè)的目的，有利于進(jìn)行高通量篩選．QDs的發(fā)射光譜隨尺寸大小和化學(xué)組成變化而有所改變，因此可以通過(guò)控制QDs的尺寸和化學(xué)組成使得其發(fā)射光譜覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)［4］．隨著QDs尺寸的減小，其電子能量的不連續(xù)性產(chǎn)生獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)，因此，QDs可以作為熒光探針用于生物分子成像，進(jìn)行生物分子的識(shí)別．Goldman等［5］利用親和素修飾CdSe／ZnSQDs，通過(guò)親和素－生物素化抗體的特異性結(jié)合形成熒光納米粒子復(fù)合抗體，探討了在蛋白毒素檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景．Genin等［6］以QDs為探針對(duì)半胱氨酸蛋白進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間可以持續(xù)到150s，檢測(cè)機(jī)理是將QDs與有機(jī)熒光染料分子CrAsH、半胱氨酸依次結(jié)合，利用形成的復(fù)合體進(jìn)行檢測(cè)．Liang等［7］研究鏈酶親和素修飾的QDs對(duì)mi－croRNA的定量檢測(cè)效果，利用QDs發(fā)出的熒光信號(hào)對(duì)microRNA的含量進(jìn)行測(cè)定，最低檢測(cè)限達(dá)到0．4fmol．Shepard等［8］利用量子點(diǎn)和Cy3，Cy5熒光染料共同作用，對(duì)炭疽桿菌進(jìn)行多元檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)效率，與傳統(tǒng)的雙光色檢測(cè)相比體系通量提高了4倍．杜保安等［9］采用水相合成法合成了Mn2＋摻雜CdTe量子點(diǎn)，通過(guò)在CdTe量子點(diǎn)中摻雜Mn2＋，進(jìn)一步改良CdTe的發(fā)光性能及熱穩(wěn)定性，擴(kuò)大了量子點(diǎn)的應(yīng)用范圍．聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）因其容易和氨基、羧基、生物素等多種功能化基團(tuán)反應(yīng)而常用于QDs的表面改性，而且PEG還能夠增加QDs的化學(xué)穩(wěn)定性．研究發(fā)現(xiàn)，用低聚PEG－磷酸酯膠束包覆QDs后分散于水中，其熒光強(qiáng)度幾周內(nèi)都不會(huì)發(fā)生改變，若分散于磷酸鹽溶液中，80h后熒光強(qiáng)度只降低10％［10］．QDs特殊的光學(xué)性質(zhì)使得它已逐步應(yīng)用于光發(fā)射二極管、生物化學(xué)傳感器、太陽(yáng)能電池、生物分子成像和納米醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域．

2．2金納米粒子

金納米粒子（AuNPs）具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)、良好的生物相容性、易修飾生物分子以及制備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此在生物傳感、分子成像、腫瘤治療和藥物傳輸?shù)壬镝t(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛研究．Wang等［11］利用N－羥基琥珀酰亞胺修飾的AuNPs實(shí)時(shí)檢測(cè)人體血液中鏈霉素和生物素的相互作用，發(fā)現(xiàn)經(jīng)修飾后的AuNPs具有3μg／mL的低檢出限和3～50μg／mL的寬動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍，為構(gòu)建全血中蛋白檢測(cè)和細(xì)胞分析的新型光學(xué)生物傳感器提供了思路．Huang等［12］將金納米棒連接上表皮生長(zhǎng)因子抗體后作用于癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)金納米棒附近的分子表現(xiàn)出更強(qiáng)、更敏銳和極化的拉曼光譜，這對(duì)于腫瘤的早期準(zhǔn)確檢測(cè)成像具有很大意義．Wei等［13］研究了AuNPs和紫杉醇對(duì)HepG2肝癌細(xì)胞凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)AuNPs單獨(dú)或與紫杉醇協(xié)同作用可以引起HepG2細(xì)胞凋亡，AuNPs可以增強(qiáng)紫杉醇對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制和凋亡作用．Tong等［14］研究發(fā)現(xiàn)葉酸結(jié)合的金納米棒在近紅外光照射下可以破壞質(zhì)膜，這是由于細(xì)胞內(nèi)鈣離子的快速增多進(jìn)而導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白動(dòng)態(tài)異常造成的．但是，關(guān)于AuNPs的研究還處于初級(jí)階段，許多問(wèn)題尚需進(jìn)一步的深入研究．例如：如何制備各種形態(tài)和結(jié)構(gòu)以及可控成分的AuNPs，如何在治療過(guò)程中實(shí)現(xiàn)定向輸送和釋放的靶向性以及使AuNPs作為探針的信號(hào)放大以便用于生物檢測(cè)等都需要進(jìn)一步的探索．本課題組Liu等［15］研究了AuNPs對(duì)成骨細(xì)胞系MC3T3－E1的增殖、分化和礦化功能的影響，結(jié)果表明，20，40nm的AuNPs均促進(jìn)MC3T3－E1細(xì)胞的增殖、分化和礦化功能，且呈現(xiàn)出劑量和時(shí)間依賴(lài)性．RT－PCR結(jié)果表明，20，40nm的AuNPs均促進(jìn)runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP－2）、堿性磷酸酶（ALP）和骨鈣素（OCN）基因的表達(dá)．結(jié)果顯示，AuNPs能夠促進(jìn)MC3T3－E1細(xì)胞成骨分化及礦化功能，而且影響隨納米顆粒的尺寸變化有所不同．Runx2，BMP－2，ALP和OCN4種基因可能相互影響，從而刺激MC3T3－E1細(xì)胞的成骨分化．實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，與骨中羥基磷灰石晶體尺寸相似的AuNPs可能扮演了一個(gè)晶核的角色，從而刺激其周?chē)?xì)胞的增殖、分化和礦化，形成鈣的沉積．隨后Liu等［16］又研究了AuNPs對(duì)骨髓基質(zhì)細(xì)胞（MSCs）增殖、成骨和成脂分化的影響，結(jié)果表明，AuNPs可以促進(jìn)MSCs向成骨方向分化，抑制向成脂方向及成脂橫向分化．結(jié)果揭示了AuNPs是如何進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)活動(dòng)進(jìn)而影響骨髓基質(zhì)細(xì)胞的功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)用于組織工程和其他生物醫(yī)學(xué)方面的新材料具有重要意義．

2．3碳納米管

碳納米管（carbonnanotubes，CNTs）的結(jié)構(gòu)，形象地講是由1個(gè)或多個(gè)只含sp2雜化碳原子的石墨薄片卷曲成的納米級(jí)圓筒．根據(jù)石墨片層數(shù)不同，CNTs可分為單壁碳納米管（SWCNTs）和多壁碳納米管（MWCNTs）．CNTs的長(zhǎng)度從幾百納米到幾毫米不等，但它們的直徑均在納米量級(jí)，SWCNTs和MWCNTs的直徑分別在0．4～3．0nm和2～500nm．MWCNTs也是由幾個(gè)石墨片層的圓筒構(gòu)成，層間距在0．3～0．4nm．CNTs可以在藥物供給系統(tǒng)與細(xì)胞之間形成圓筒形的渠道，輸送肽、蛋白質(zhì)、質(zhì)粒DNA或寡核苷酸等物質(zhì)．CNTs還能促進(jìn)骨組織的修復(fù)生長(zhǎng)，促進(jìn)神經(jīng)再生，減少神經(jīng)組織瘢痕產(chǎn)生．Kam等［17］將CNTs胺基修飾后，通過(guò)生物素連接具有熒光的抗生素蛋白鏈菌素，孵育白血病細(xì)胞HL60一定時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光，且隨CNTs濃度和孵育時(shí)間的延長(zhǎng)，熒光強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，證明CNTs能將大分子蛋白載入HL60細(xì)胞內(nèi)．Feazell等［18］研究胺基化的SWCNTs運(yùn)輸鉑（Ⅳ）復(fù)合物的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鉑（Ⅳ）復(fù)合物以胺基化SWCNTs為載體進(jìn)入睪丸癌細(xì)胞，并且其細(xì)胞毒性比連接前高出100多倍，為提高腫瘤化療藥物的敏感性提供了新思路．Zhang等［19］采用原代培養(yǎng)小鼠成骨細(xì)胞（OBs）為模型，研究了SWCNTs（直徑＜2nm）、DWCNTs（直徑＜5nm）和MWCNTs（直徑＜10nm）對(duì)OBs增值、分化和礦化功能的影響，結(jié)果表明，它們均抑制OBs的增殖、橫向分化和礦化功能，且呈現(xiàn)時(shí)間和劑量依賴(lài)性，并且明顯抑制了OBs中Runx－2和Col－Ⅰ蛋白的表達(dá)水平．Liu等［20］進(jìn)一步研究了SWCNTs（直徑＜2nm）和MWCNTs（直徑＜10nm）對(duì)骨髓基質(zhì)細(xì)胞（MSCs）增殖、成骨分化、成脂分化和礦化的影響，結(jié)果表明，SWCNTs和MWCNTs明顯抑制了MSCs的增殖，且呈現(xiàn)出了劑量依賴(lài)關(guān)系．SWCNTs和MWCNTs抑制MSCs增殖和成骨分化的機(jī)制可能是通過(guò)調(diào)節(jié)依賴(lài)于Smad的骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）信號(hào)通路而起作用．結(jié)果提示，CNTs對(duì)OBs和MSCs的生長(zhǎng)起著重要的調(diào)控作用，其生物安全性評(píng)價(jià)還需進(jìn)行充分研究以便將來(lái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)用于生物醫(yī)學(xué)．由于碳納米管獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，其外表面既可以非共價(jià)吸附各種分子，還可以共價(jià)鍵合多種化學(xué)基團(tuán)，內(nèi)部則可以包埋小分子，從而提高了其表面負(fù)載率及實(shí)現(xiàn)增溶和靶向等．在生物醫(yī)學(xué)上，鑒于碳納米管具有的生物膜穿透性和相對(duì)低的細(xì)胞毒性，在藥物傳遞方面具有較好的應(yīng)用前景．碳納米管的應(yīng)用給腫瘤的診斷與治療帶來(lái)了新的機(jī)遇，隨著對(duì)其用作藥物載體的深入研究，低毒高效的修飾性碳納米管有望在將來(lái)廣泛應(yīng)用于臨床［21］．

2．4氧化鐵納米粒子

氧化鐵納米粒子由于具有超順磁性，是一類(lèi)具有可控尺寸、能夠外部操控并可用于核磁共振成像（MRI）造影的材料．這使得氧化鐵納米粒子廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)提純、醫(yī)學(xué)影像、藥物傳輸和腫瘤治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域．Wang等［22］采用一種新方法將色酮偶聯(lián)到Fe3O4納米顆粒上，合成的結(jié)合物使色酮在培養(yǎng)基中的溶解度急劇增加，從而使HeLa細(xì)胞吸收色酮能力增強(qiáng)，結(jié)合物能更有效抑制HeLa細(xì)胞增殖，這種色酮耦合的Fe3O4納米粒子可以作為多功能輸送系統(tǒng)用于診斷和治療．Wei等［23］研究發(fā)現(xiàn)Fe3O4納米顆?？梢蕴禺愋詸z測(cè)H2O2和葡萄糖，并且具有很高的靈敏度．結(jié)果顯示，對(duì)H2O2的檢測(cè)精度可達(dá)到3×10－6mol／L，對(duì)葡萄糖的檢測(cè)精度達(dá)到5×10－5～1×10－3mol／L．Xie等［24］發(fā)展了一種新方法用于制備超微磁性納米顆粒，其中小配體4－甲基苯膦二酚用作表面活性劑來(lái)穩(wěn)定顆粒的表面，其與氧化鐵表面具有很強(qiáng)的螯合作用，進(jìn)而與環(huán)狀多肽鏈接，可用于靶向診斷腫瘤細(xì)胞．劉磊等［25］通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備了鐵磁性納米粒子（FeNPs），并以W／O反相微乳法制備了包埋熒光染料三聯(lián)吡啶釕配合物Ru（bpy）2＋3的二氧化硅納米粒子（SiNPs）和二氧化硅磁性納米粒子（Si／FeNPs），并研究了不同濃度的FeNPs，SiNPs和Si／FeNPs對(duì)肝癌細(xì)胞HepG2的增殖、細(xì)胞周期、表面形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明FeNPs對(duì)HepG2細(xì)胞增殖和周期沒(méi)有顯著影響，SiNPs和Si／FeNPs能夠促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)分裂，具有促增殖作用；SiNPs和Si／FeNPs通過(guò)細(xì)胞膜的包吞作用隨機(jī)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)入細(xì)胞后，不影響細(xì)胞的形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)．實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)進(jìn)一步研究修飾特異性抗體、蛋白或負(fù)載抗癌藥物之后的二氧化硅納米粒子在一定交變磁場(chǎng)作用下的抗腫瘤效果具有重要意義．氧化鐵納米粒子是目前國(guó)內(nèi)外大力研究的一種新型靶向給藥系統(tǒng)，應(yīng)用前景十分廣泛．但是成功應(yīng)用于活體腫瘤靶向納米探針和納米載藥體目前仍然存在很多障礙：1）表面進(jìn)行化學(xué)修飾后，氧化鐵納米納米粒子的磁化量降低；2）納米氧化鐵上嵌入配基結(jié)合位點(diǎn)可能會(huì)降低它的靶向特異性，并且所載藥物常常在內(nèi)涵體或溶酶體中釋放，而不是靶細(xì)胞的胞質(zhì)；3）在到達(dá)腫瘤組織之前，結(jié)合或封裝的化療藥物在血液中很快釋放．氧化鐵納米粒子和其他可生物降解的、生物相容性好的聚合物微團(tuán)的結(jié)合可能會(huì)解決上述問(wèn)題．可以預(yù)期，隨著人們對(duì)磁性納米粒子聚合物研究的不斷深入，磁性納米氧化鐵粒子將在腫瘤的診斷及治療中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用．

2．5富勒烯

富勒烯（C60）是一個(gè)由12個(gè)五元環(huán)和20個(gè)六元環(huán)組成的球形三十二面體，外形酷似足球，直徑為0．71nm．六元環(huán)的每個(gè)碳原子均以雙鍵與其他碳原子結(jié)合，形成類(lèi)似苯環(huán)的結(jié)構(gòu)．富勒烯、金屬內(nèi)嵌富勒烯及其衍生物由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用．如抗氧化活性和細(xì)胞保護(hù)作用、抗菌活性、抗病毒作用、藥物載體和腫瘤治療等［26］．Hu等［27］發(fā)現(xiàn)丙氨酸修飾的水溶性富勒烯衍生物能夠抑制過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，其機(jī)制是通過(guò)清除細(xì)胞內(nèi)外活性氧而抑制細(xì)胞凋亡．Yin等［28］研究發(fā)現(xiàn)C60（C（COOH）2）2，C60（OH）22和Gd＠C82（OH）223種富勒烯衍生物可以降低細(xì)胞內(nèi)活性氧水平來(lái)保護(hù)過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷，其清除的活性氧自由基包括超氧陰離子、單線態(tài)氧和羥基自由基等．Mashino等［29］研究發(fā)現(xiàn)甲基吡咯碘修飾的富勒烯衍生物可以通過(guò)抑制大腸桿菌的能量代謝對(duì)其活性起到抑制作用．Chen等［30］發(fā)現(xiàn)Gd＠C82（OH）22能有效抑制腫瘤生長(zhǎng)并對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生任何毒性，其對(duì)H22肝癌動(dòng)物模型抗腫瘤效率比環(huán)磷酰胺和順鉑都高，其抑瘤效果并不像傳統(tǒng)藥物對(duì)腫瘤的直接殺傷作用，而是通過(guò)其他機(jī)制來(lái)完成．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Gd＠C82（OH）22能提高免疫應(yīng)答能力，促進(jìn)巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞分泌IL－2，TNF－α和IFN－γ等一系列免疫因子，同時(shí)促進(jìn)血液中T細(xì)胞亞型Th1型因子IL－2，IFN－γ和TNF－α的分泌，說(shuō)明它的抑制腫瘤生長(zhǎng)效果有可能是通過(guò)激活機(jī)體免疫功能實(shí)現(xiàn)的［31］．Zhou等［32］采用差速離心和ICP－MS測(cè)定方法研究了Gd＠C82（OH）22在荷瘤小鼠組織中的亞細(xì)胞分布情況，結(jié)果表明此納米顆?？梢赃M(jìn)入細(xì)胞，其亞細(xì)胞分布模式與GdCl3顯著不同，Gd＠C82（OH）22在動(dòng)物體內(nèi)是以整個(gè)完整碳籠形式存在，且在代謝過(guò)程中碳籠不會(huì)打開(kāi)釋放出內(nèi)部的Gd3＋．隨后研究了Gd＠C82（OH）22和C60（OH）22對(duì)荷Lewis肺轉(zhuǎn)移瘤小鼠氧化應(yīng)激水平的影響，發(fā)現(xiàn)2種富勒烯衍生物可以通過(guò)清除自由基抑制脂質(zhì)過(guò)氧化下調(diào)氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)，降低由于腫瘤轉(zhuǎn)移到肺造成的肺損傷［33］．這些結(jié)果都為解釋Gd＠C82（OH）22納米顆粒的抗腫瘤生長(zhǎng)機(jī)制提供了證據(jù)，對(duì)開(kāi)展金屬富勒烯在抗腫瘤藥物領(lǐng)域的研究具有很大意義．

3展望

納米材料的生物學(xué)性質(zhì)與自身的納米尺寸效應(yīng)和納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)這2個(gè)方面有關(guān)．在納米生物醫(yī)學(xué)研究中，人們已普遍承認(rèn)“尺寸－效應(yīng)”關(guān)系的重要作用，尺寸影響其生物效應(yīng)的根源可以歸因于納米尺度下的巨大比表面積引起的超高反應(yīng)活性．同等質(zhì)量、同一物質(zhì)的比表面積隨尺寸減少而增大．納米尺度物質(zhì)的表面分子數(shù)目與顆粒尺寸呈負(fù)相關(guān)，其表面分子數(shù)目隨尺度減小而急劇增加．因此，不同尺度的QDs，AuNPs和CNTs表現(xiàn)出來(lái)的細(xì)胞生物效應(yīng)呈現(xiàn)出顯著不同的結(jié)果．除尺寸效應(yīng)外，納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)也是影響材料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的另一重要因素．納米材料的生物學(xué)性質(zhì)與其本身的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)不可避免地影響其在生物機(jī)體的活性、強(qiáng)度、結(jié)合位點(diǎn)以及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等．以碳納米材料為例，SWCNTs，MWCNTs和C60都是由碳原子組成的結(jié)構(gòu)不同的碳的同素異形體，盡管3種納米材料的化學(xué)組成相同，但在相同劑量下，其生物學(xué)活性卻有很大區(qū)別，而這種不同的生物活性可能跟它們的納米結(jié)構(gòu)密切相關(guān)．因此，納米生物醫(yī)學(xué)除了要考慮傳統(tǒng)的“劑量－效應(yīng)”關(guān)系之外，還要考慮新的“納米尺寸－效應(yīng)”和“納米結(jié)構(gòu)－效應(yīng)”等［34］．納米生物技術(shù)的發(fā)展將對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生很大影響，納米技術(shù)應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為生物醫(yī)學(xué)技術(shù)研究提供了重大創(chuàng)新機(jī)遇和市場(chǎng)前景．納米生物醫(yī)學(xué)研究為合理設(shè)計(jì)功能納米器件提供了機(jī)會(huì)，進(jìn)一步促進(jìn)了臨床納米藥物的發(fā)展．例如：1）能夠設(shè)計(jì)更有效的靶向藥物運(yùn)輸系統(tǒng)從而解決傳統(tǒng)化療藥物的毒性和靶向等問(wèn)題；2）可以提供在細(xì)胞內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制的分子工具，在細(xì)胞和分子水平上更精確地操作藥物分子，從而起到清除循環(huán)系統(tǒng)中的障礙、殺死癌細(xì)胞或取代亞細(xì)胞器等功能；3）提供超微生物傳感器，能夠在內(nèi)部觀察細(xì)胞的功能，在分子水平上對(duì)組織進(jìn)行更快更細(xì)的檢測(cè)分析，從而對(duì)細(xì)胞、亞細(xì)胞和分子行為進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的分析．納米材料所展現(xiàn)的優(yōu)異性能決定其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，但納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究尚處于初期階段．目前缺乏對(duì)納米材料生產(chǎn)、使用和轉(zhuǎn)化等整個(gè)周期的了解，對(duì)進(jìn)入人體內(nèi)的納米材料安全性研究途徑還不夠全面，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的納米材料安全性評(píng)價(jià)程序．如何建立健全評(píng)價(jià)納米材料和納米藥物安全性的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系和檢測(cè)方法，以及如何健全納米生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)督管理方法以保證生物和環(huán)境安全刻不容緩［35］．