环境工程学报
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纳米颗粒:癌症早期检测新技术

  一些微小的颗粒可能会解决医学上的一个重大问题。这些所谓的纳米颗粒,直径只有几纳米(一纳米为十亿分之一米),500个这样大小的颗粒排列在一起,才有一根头发丝那么宽。科学家正在对它们进行改造,希望能完成多种任务:将药物输送到人体的特定部位;获取更清晰的器官影像……现在,它们又多了一种用途,科学家想用这些微小颗粒来探测癌细胞,不论它们藏在哪里。


  目前,只有当肿瘤大到在扫描图上看得见时,常用的成像工具才能检测到它们。而纳米颗粒,则可以在一个由1000万个正常细胞组成的样本中发现单个癌细胞。例如,实验性的纳米医学乳腺癌检测,能够发现比乳房X射线所能发现的小100倍的肿瘤。在包裹上肿瘤细胞特有的蛋白质或遗传物质后,纳米颗粒还可以帮助医生区分肿瘤是在恶性生长,还是进行性炎症,或是良性病灶。


  美国华盛顿大学圣路易斯分校的生物医学工程教授格里高利·兰萨和同事正在研制一种纳米颗粒,能够追踪并标记新形成的、专为肿瘤供血的血管,而这类血管的产生,是结肠癌、乳腺癌和其他癌症发生过程中的关键步骤。在非肿瘤的组织中,通常不会有这样的血管。理论上,通过这项技术,医生还可以知晓癌症生长的速度,应该采取怎样的治疗措施。


  美国斯坦福大学的诊断放射学教授桑吉夫·萨姆·甘姆希尔和同事正在研究大肠癌,希望能发现常规结肠镜检查发现不了的轻微恶性病变。研究小组用金和硅制成纳米颗粒,然后添加上一些分子,用来引导纳米颗粒,让它们附着在特定癌细胞上。当附着到结肠或直肠中的肿瘤上时,用一种特殊的内窥镜照射,纳米颗粒就会散射其所发出的光,显示癌细胞的存在。


  科学家还想制造一些特殊的纳米颗粒来执行多重任务,比如能在磁共振成像、正电子发射断层扫描等检测过程中显示肿瘤,乃至输送药物。有了兼具这两种功能的纳米颗粒,医生就可以确认,药物是不是到达了应该到达的位置,效果怎样。尽管目前的靶向疗法可以针对性地作用于癌细胞,不影响正常细胞,但医生并不确定有多少药物能抵达肿瘤部位。兰萨说:“结合了成像技术,你就能知道到底有多少药物真正抵达肿瘤位置了。”


  纳米颗粒的临床之路还面临着一些障碍。例如,科学家还必须证明,纳米颗粒在人体中使用是安全的。甘姆希尔认为,对于癌症治疗来说,目前“最大的障碍”是没有找到合适的作用目标。纳米颗粒可以设计得非常精良,但它们“并没有那么神奇”,他提醒说。对于癌症初期的生理变化,科学家还没有足够的了解,所以不知道应该瞄准癌细胞上的哪种分子。兰萨说,由于不知道作用目标,“我们甚至无法走出第一步,而我们必须学会走路,然后才能跑”。


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