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小身材的纳米克癌战士
发表日期: 2018-10-15
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  安岳县10岁小女孩代芯茹从小就梦想成为药物科学家,看到癌症病人饱受折磨,她创作了少儿科幻画《纳米克癌战士》,并在2018年第33届全国青少年科技创新大赛少年儿童优秀科学幻想绘画比赛中脱颖而出,获得全国一等奖。这幅画描绘的是:纳米抗癌药物进入一个患病女孩体内,纳米抗癌成分迅速进入战斗状态,找到癌细胞将其杀灭,小女孩带着微笑睡着。其实,代芯茹的创想已经在科学家的努力下渐渐走向现实,纳米药物研发已经是当前药物研究的热点领域之一。

(图片来自网络)

  “纳米克癌战士”为什么具有如此特殊而神奇的本领呢?

  纳米药物的特殊本领都来自于它特有的“小身材”。

  纳米跟我们经常用到的米、毫米一样,是长度单位,1纳米(nm)=10-9 米。肉眼不能辨别出纳米尺寸的物质,要借助高分辨率电子显微镜才能观察到。比如人的一根细发直径约为60微米,相当于6万纳米。纳米药物就是用纳米技术把药物或载体材料做成纳米尺寸的大小。

  药物尺寸的变小,带来的可是功能上的大突破。主要有以下四大突破:

  1、提高药物溶解度、增加药物吸收

  药物进入人体,溶解后才能被吸收。一些在水中难溶解或溶解缓慢的药物,其治疗作用就大大减弱了。如果把它制成纳米制剂,在同等质量下,纳米尺寸的药物拥有更大的表面积,溶解的更快更多,改善药物吸收,药效自然就提高了。因此,有了纳米药物,我们就可以减少药物服用量的同时达到相同疗效,既能“吃得少,又能吃得好!”

  2、延长药物体内驻留时间

  药物一般是通过血管输送到病灶发挥作用。它在血液里的驻留时间一般用半衰期来表征。半衰期越长,药物血液里循环时间越久,就越有利于更多的药物到达病灶。纳米药物可以控制在体内的清除速度,例如利用仿生学原理,在纳米药物外面穿上一层红细胞膜,让药物伪装成人体内的红细胞,从而令药物驻留更长时间。

  3、纳米药物靶向富集到病灶部位

  以肿瘤治疗为例,肿瘤组织血管异于正常组织,结构相对不完整,可以允许纳米药物通过。因此,渗漏性的肿瘤血管有利于令药物进去多出来少,从而富集到肿瘤部位。还可以利用肿瘤细胞表面具有的一些特异性分子(相当于门牌号),在纳米药物上连接相关的识别分子(相当于GPS定位系统),让药物更为精准地输送到肿瘤部位。

  4、帮助药物穿越体内的生物屏障

  人体的生物屏障就像一道防火墙,能够防止毒素和病毒通过。比如脑组织与血液循环之间存在血脑屏障,可以拦截病原微生物及有害物质进入中枢神经系统。但是当大脑出现疾病时,血脑屏障同时也会拦截住药物,不让它们进入脑部,这让药物治疗变得非常困难。于是科学家们在纳米药物表面通过奇妙设计连接了可以穿过血脑屏障的分子(类似于导弹牵引),把药物定向地输送到中枢神经系统而发挥作用。

  纳米药物还有很多新本领。

  目前,纳米药物的研究还朝着“智能化”方向发展,比如类似体内巡航机器人一样智能的纳米药物系统,它能够根据外部不同的生理环境做出自我调节。在血液循环系统中,药物处于一种“休眠”状态;在血液巡航中,药物能够利用所携带的定位分子信号,精准达到病变部分;进入到病灶后,纳米药物根据环境产生响应,将药物成分释放出来,从而准确地杀伤“坏细胞”,保护“好细胞”。就像是药物中的“特种部队”!

  药物是维护我们身体健康最重要的工具,新型制药技术是医学研究的重要方向。虽然很多智能化纳米药物处于实验阶段,还未成熟,但人类探索药物发展的努力会永不停息,也需要包括代芯茹小朋友在内的一代代人的接力传承!

  (供稿部门:科研与新药推进处、药物制剂研究中心;供稿人:李川、黄永焯)

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