纳米碳管：医药领域显身手
近几年来，纳米加工技术已成为国际科学界最热门的研究课题之一。因为利用该技术可以加工出各种特殊的新型材料，而这些纳米材料的问世又能进一步改变现有工业产品的旧貌并提高产品的品质、扩大产品的应用范畴。“纳米碳管”的诞生则是材料工业的一大新进展。有人认为，纳米碳管将成为21世纪医药工业不可或缺的重要新材料。
▲纳米碳管的性质
研究表明，现有材料一旦在加工成纳米级超细材料后，其表面积就会极大增加并发生作用的质变。迄今为止，已开发成功的最著名的纳米材料为“纳米结晶银”与“纳米二氧化钛”。前者可作为多种医用高性能消毒剂，后者可用于制作新颖窗玻璃涂膜材料。
纳米碳管系美国科学家李杰玛(Lijima)于1991年首先在实验室里发现。所谓“纳米碳管”系一种新颖线性管材料，它主要由一层或多层“碾平”的碳原子形成蜂巢结构管状物。纳米碳管有各种形态，其中最简单的纳米碳管为单层管状物，其直径约为0.4纳米，最长不超过100纳米，这种最简单的纳米碳管也被称为“单壁碳管”。更常见的纳米碳管为多层碳管，系由多个同心圆筒状碳原子所组成，直径最大可达100纳米，长度可达数百微米，也被称为“多壁碳管”。多壁纳米碳管的多层碳原子由于碳原子的排列方向不同，有些朝着长轴方向，故既具有金属性质，又具有半导体性质，这些性质决定了它有广阔的应用前景。对于纳米碳管来说，无论是实际用途还是未来应用，在医疗部门和医药工业中均有巨大潜力。
, 百拇医药
▲在医药领域的应用
美国学者Endo等人在今年6月发表的一篇综述中总结了纳米碳管的各种潜在应用前景，将其主要用途归纳为：作为电化学系统的原材料、作为生成高性能燃料电池的原料、用于生成高性能聚合物的新材料等。但Endo同时指出：纳米碳管的医疗/医药用途的前景更为诱人。纳米碳管的医疗/医药用途包括：作为细胞标记物、用于细胞跟踪、用于监测和传感细胞的生理活动过程、用于输送药物或生物分子材料(至人体内的靶向细胞或组织)、促进组织再生和其他用途(如用于提高核磁共振成像仪分辨率的新型造影剂等)。
举例来说，现有各种细胞疗法和组织工程均遭遇到监测组织再生或细胞活动方面的困难，而利用纳米碳管这一对人体无损伤的新材料可以轻而易举地解决上述难题。只要向靶细胞或靶组织注入纳米碳管材料，再利用红外或近红外成像技术即可观察到注入纳米碳管后的细胞/组织的活动情况。国外所做的散射光谱或显微光谱法检查可追踪到注入纳米碳管后的细胞活动情形。
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纳米碳管的极大表面积以及它们容易发生化学反应的性质使其可在靶向输送药物和基因转移疗法中发挥重要作用。由于纳米碳管壁的表面具有不同的反应性(因为其表面的碳原子排列方向不同)，纳米碳管的末端可与抗体结合并与靶向细胞反应。而纳米碳管的“侧壁”可通过一种生物降解的连接物与某种药物黏附，从而在进入体内后发挥靶向治疗作用。同样道理，纳米碳管可与脱氧核糖核酸或核糖核酸反应，并通过可降解连接分子输送至靶细胞作为“基因转移”的手段。利用纳米碳管新材料今后有望开发出各种基因治疗新药，从而使一些目前难以治疗的遗传性疾病得到有效治疗。
碳粉材料在核磁共振成像技术中难以作为造影剂，但只要对碳进行化学修饰即可达到这一目的。例如，国外将金属钆离子附着于碳粉表面，即可在核磁共振成像时起到良好的造影结果。而纳米碳管因其具有独特的化学性质，故毋需再加工就能直接用于实时监测细胞或组织的生理活动，并得到分辨率较高的参数。如国外开发的一种新型纳米碳管材料注入进患者的胰岛以后，可用于监测糖尿病患者在植入活体胰岛细胞后的胰岛素分泌情况，使手术医生能据此判断移植胰岛细胞的存活与否。而这在从前是难以做到的事。
纳米碳管的其他潜在医疗用途还包括：用作一些人畜共有的传染病的动物活体细胞监测标志物，用于追踪疫情，如口蹄疫、炭疽病、霍乱、鼠疫、登革热等重大疾病(即作为细胞监测新材料)。
作为一种具有对人体无毒无害及功能较多和容易生产等优点的全新材料，纳米碳管今后必将改变现有医药产品的格局以及细胞治疗和免疫学的面貌。
(徐铮奎), http://www.100md.com
▲纳米碳管的性质
研究表明，现有材料一旦在加工成纳米级超细材料后，其表面积就会极大增加并发生作用的质变。迄今为止，已开发成功的最著名的纳米材料为“纳米结晶银”与“纳米二氧化钛”。前者可作为多种医用高性能消毒剂，后者可用于制作新颖窗玻璃涂膜材料。
纳米碳管系美国科学家李杰玛(Lijima)于1991年首先在实验室里发现。所谓“纳米碳管”系一种新颖线性管材料，它主要由一层或多层“碾平”的碳原子形成蜂巢结构管状物。纳米碳管有各种形态，其中最简单的纳米碳管为单层管状物，其直径约为0.4纳米，最长不超过100纳米，这种最简单的纳米碳管也被称为“单壁碳管”。更常见的纳米碳管为多层碳管，系由多个同心圆筒状碳原子所组成，直径最大可达100纳米，长度可达数百微米，也被称为“多壁碳管”。多壁纳米碳管的多层碳原子由于碳原子的排列方向不同，有些朝着长轴方向，故既具有金属性质，又具有半导体性质，这些性质决定了它有广阔的应用前景。对于纳米碳管来说，无论是实际用途还是未来应用，在医疗部门和医药工业中均有巨大潜力。
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▲在医药领域的应用
美国学者Endo等人在今年6月发表的一篇综述中总结了纳米碳管的各种潜在应用前景，将其主要用途归纳为：作为电化学系统的原材料、作为生成高性能燃料电池的原料、用于生成高性能聚合物的新材料等。但Endo同时指出：纳米碳管的医疗/医药用途的前景更为诱人。纳米碳管的医疗/医药用途包括：作为细胞标记物、用于细胞跟踪、用于监测和传感细胞的生理活动过程、用于输送药物或生物分子材料(至人体内的靶向细胞或组织)、促进组织再生和其他用途(如用于提高核磁共振成像仪分辨率的新型造影剂等)。
举例来说，现有各种细胞疗法和组织工程均遭遇到监测组织再生或细胞活动方面的困难，而利用纳米碳管这一对人体无损伤的新材料可以轻而易举地解决上述难题。只要向靶细胞或靶组织注入纳米碳管材料，再利用红外或近红外成像技术即可观察到注入纳米碳管后的细胞/组织的活动情况。国外所做的散射光谱或显微光谱法检查可追踪到注入纳米碳管后的细胞活动情形。
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纳米碳管的极大表面积以及它们容易发生化学反应的性质使其可在靶向输送药物和基因转移疗法中发挥重要作用。由于纳米碳管壁的表面具有不同的反应性(因为其表面的碳原子排列方向不同)，纳米碳管的末端可与抗体结合并与靶向细胞反应。而纳米碳管的“侧壁”可通过一种生物降解的连接物与某种药物黏附，从而在进入体内后发挥靶向治疗作用。同样道理，纳米碳管可与脱氧核糖核酸或核糖核酸反应，并通过可降解连接分子输送至靶细胞作为“基因转移”的手段。利用纳米碳管新材料今后有望开发出各种基因治疗新药，从而使一些目前难以治疗的遗传性疾病得到有效治疗。
碳粉材料在核磁共振成像技术中难以作为造影剂，但只要对碳进行化学修饰即可达到这一目的。例如，国外将金属钆离子附着于碳粉表面，即可在核磁共振成像时起到良好的造影结果。而纳米碳管因其具有独特的化学性质，故毋需再加工就能直接用于实时监测细胞或组织的生理活动，并得到分辨率较高的参数。如国外开发的一种新型纳米碳管材料注入进患者的胰岛以后，可用于监测糖尿病患者在植入活体胰岛细胞后的胰岛素分泌情况，使手术医生能据此判断移植胰岛细胞的存活与否。而这在从前是难以做到的事。
纳米碳管的其他潜在医疗用途还包括：用作一些人畜共有的传染病的动物活体细胞监测标志物，用于追踪疫情，如口蹄疫、炭疽病、霍乱、鼠疫、登革热等重大疾病(即作为细胞监测新材料)。
作为一种具有对人体无毒无害及功能较多和容易生产等优点的全新材料，纳米碳管今后必将改变现有医药产品的格局以及细胞治疗和免疫学的面貌。
(徐铮奎), http://www.100md.com