在東南大學磁性納米材料實驗室,生物材料與器件重點實驗室的副主任張宇教授向記者解釋了磁性納米材料的工作原理,張宇說,“磁性納米材料主要是借助一種含有鐵的分子產生磁性,鐵其實就是一種磁性物質。因為帶有磁性,這種材料就能吸附一些藥物分子進入人體,然后到達相關病灶,并不斷累積,從而殺死壞細胞。磁性納米材料就像一個運輸工具,上面可以裝載各種彈藥,然后投放到指定地點,炸死壞細胞。這也就是‘靶向藥物’!
那么磁性納米材料又是怎樣達到指定目標的呢?
磁性納米材料有兩種途徑到達目標,一種是主動式的,就是在材料上安裝一個“向導”,這個“向導”其實就是一種抗體。人體含有多種抗體,不同的抗體針對不同的疾病,一旦身體某個部位發(fā)生病變,這種抗體就會自動去抵抗,利用這一現(xiàn)象,磁性納米材料就可以在身上安裝上這種抗體做“向導”,由這種抗體主動去找相關病灶。
因此這個抗體就是磁性納米材料所裝的“GPS”,裝好“GPS”后,然后還要裝上一定劑量的彈藥,在“GPS”引導的指定目標后,釋放彈藥,就能炸死壞細胞。
能找到“敵人”漏洞,偷偷潛入腫瘤細胞內部
除了這種主動出擊的方式,還有一種是被動式的,因為不是每種疾病都有相關抗體,或者有些疾病目前還沒找到相關抗體,在這種情況下,就只能利用“敵人”的一些漏洞來出擊。
研究發(fā)現(xiàn),腫瘤細胞因為自身特點,它所構建的血管壁的間隙比正常血管壁要大出許多,這是因為腫瘤細胞為了迅速“擴張領土”,沒有太多時間去細化一些組織,為了大量供血,它所形成的血管壁就比較粗糙,這就給磁性納米材料有了可乘之機。因為只要能將藥物做到比腫瘤細胞的血管壁間隙小,藥物就能進入腫瘤細胞從而殺死它們。
不過,藥物想要進入腫瘤細胞也不是那么容易的,因為如果發(fā)現(xiàn)異物進入人體,免疫系統(tǒng)就會開啟“清除模式”,將這些異物清除出人體。因此,腫瘤藥物既要能躲過腫瘤細胞的察覺,還要先躲過人體自身免疫系統(tǒng)的察覺。
怎樣躲過免疫系統(tǒng)的察覺呢?經研究發(fā)現(xiàn),當藥物被制成一定納米大小時,就能順利地躲過人體免疫系統(tǒng)的掃描,主要是能躲過肝臟吸收,這樣,藥物就能順利到達腫瘤細胞了。一般來說,200納米以上的異物進入人體,都會被肝臟當作敵人而“掃地出門”,因此,納米藥物必須做到在這個等級以下,磁性納米材料只有10納米左右大小。
能產生熱效應,通過高溫殺死癌細胞
不過,光能到達目的地還不行,到了目的地應該采取怎樣的戰(zhàn)術,使用多少的兵力?這也是要通過不斷研究才能得出的,藥學博士熊非就是這方面的研究人員,她的任務就是在磁性納米材料上安裝炸藥,“炸藥控制在多少,又能合理地排布,并且不超載”,這都是她要研究的。
目前,利用磁性納米材料研究的藥物還沒有上市應用,還處于基礎研究階段。藥物不是普通的商品,必須經過層層嚴格把關,反復地試驗。因此,目前磁性納米技術主要還是應用在體外檢測上,用于體內的主要還集中在醫(yī)學照影上。
張宇說,因為磁性納米材料具有一些物理特性,比如磁性氧化鐵納米粒子在交變磁場的作用下會產生升溫特性,并且其升溫具有*佳尺寸效應,不會對正常細胞造成多少傷害,又能剛好殺死腫瘤細胞,因此他們又找到了一個治療腫瘤的新方法——“熱療”。在通常情況下,人體正常細胞比腫瘤細胞更耐高溫,因此熱療對治療腫瘤也有幫助。
除了熱療,磁性納米材料在造影劑上也能發(fā)揮作用,磁性納米材料能夠到達指定部位,并做上標記,讓病灶部分拍攝得更明顯。
將來用納米試紙來檢測疾病
張宇說,和體內應用相比,納米技術在體外的應用就非常廣了。目前,他們就在研究用納米技術檢測疾病的方法。
很多疾病通過血液、唾液都能檢測出來,因為人在生病時,病灶會釋放出一些特別的分子信號,通過檢測這些分子信號,就能知道生了什么病。比如感冒,通過驗血就能知道是細菌引起的還是病毒引起的。
但是,目前要檢測一個項目,使用的儀器設備相當復雜,很多疾病要好幾天才能分析出來,這主要和儀器的靈敏度和分辨率有關。因此,怎樣做到用盡量小的設備更早地測出疾病,就是實驗室目前正在研究的。
張宇說,他希望將來用一張試紙就能測出人得了哪些疾病,這在目前其實已經有這樣的例子,比如檢測懷孕的試紙,就是利用了納米技術。有一款試紙里就利用納米金技術來告訴測試者是否懷孕的,因為黃金在納米等級是呈現(xiàn)的是紅色的,因此,如果納米金檢測到懷孕因子,就會呈現(xiàn)出紅色。
有這個例子在,張宇就希望將來也能用這種方式檢測其他一些疾病,只要試紙靈敏度高,并且知道不同疾病會產生哪些疾病分子信號,那這一夢想很快就會實現(xiàn)。目前,張宇他們已經在類風濕疾病上有所進展。