浅谈纳米技术在癌症早期诊断中的应用研究

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1、浅谈纳米技术在癌症早期诊断中的应用研究ApplicationofNanotechnologyinEarlyDiagnosisofCancer李朝辉郑州大学化学与分子工程学院纳米生物技术研究组Email：zhaohui.li@zzu.edu.cn癌症，乂称恶性肿瘤，是机体在各种因素作用下，局部组织的细胞异常增生而形成局部肿块的现象。癌症是一种古老而又年轻的疾病，早在几千年前，古埃及人就在莎草纸上记录了有关于恶性肿瘤的内容。但吋至今日，癌症仍是影响人类健康的头号杀手。据世界卫生组织统计，2007年全世界癌症死亡人数达790

2、万，约占全球死亡人数的13%。预计2015年全世界将冇900万人死丁•癌症，2030年将冇1100万人死于癌症。我国每年癌症发病人数约260万，拘症死亡人数约1807J,并呈逐年上升趙势，显然己成为癌症大国。如何冇效地征服恶性肿瘤、提高人类生活质量是现代医学面临的重大课题。众所周知，癌症治疗的关键在于早期发现、早期治疗。然而，目前医院诊断早期肿瘤，主要是靠影像学和细胞病理学诊断技术，这些方法受取材困难和阳性率低等的限制，且一般都是在具冇明显的占位性病变和临床症状后才得以确诊，这已不是癌变的披早期，错过了手术机会，失去了

3、有效治疗的黄金时期，因此对恶性肿瘤的早期诊断已经成为目前临床亟待解决的问题。随着科学技术的不断发展，肿瘤标志物检测方法引起了人们越来越广泛的关注，在肿瘤的早期诊断中发挥着愈来愈重要的作用。肿瘤标志物是指存在于肿瘤细胞内或肿瘤细胞表达及脱落的物质，或者是宿主对于体内肿瘤反应而产生的物质，主要包括蛋白质、糖类、激素、酶(同工酶)、多胺及癌基因产物等。肿瘤标志物的检测对早期诊断肿瘤冇着潜在的指导意义，特界、灵敏、可靠的肿瘤标志物的发现可以提高肿瘤的治疗效果。现在已经知道，所冇癌症在其早期哄至潜伏期就已经出现慕因或基因表达的异

4、常，如果在这个时期就能够及时发现这些异'常，对英肿瘤标志物进行灵敏测定，及早开展治疗，可以最大程度地减少恶性肿瘤对人体的伤害。但是，越早期的癌症标志物浓度越低，检测难度超过大海捞针，相关医学研究与实践有着苛刻的条件、技术要求，在这个层次上，运用常规的仪器设备和方法已无法满足这种更深入的硏究要求，难以运用于实际医学诊断、治疗过程。直到上个世纪九十年代末期，纳米技术与生物技术的结合产生了生物纳米光纤传感器、生物纳米颗粒传感器等先进的检测技术，计算机信息处理技术也日趋完善、应用也越來越普及，向医学研究捉供了强冇力的探索手段，

5、才真正地吹响了人类向恶性肿瘤宣战的号角。纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术，它被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展冇极为•重耍影响的一门热点学科，被世界各国列为21世纪的关键技术Z一。美、徳、日、法、英、俄等国家投入大量的人力与财力发展相关技术。中国从九十年代初起就关注、重视纳米技术研究和发展，为此，科技部、国家白然科学基金委员会和中国科学院等部门设立了有关纳米技术的国家重点基础研究项目、国家863高科技发展计划、攀登计划项目和相关的重大项目。在各方面的努力推动下，纳米技术研究己产生许多重大突破和进展

6、，并向生物、材料、1矢学、化学等领域迅速渗透，近年來在生物纳米技术领域的研究更是取得了许多鼓舞人心的研究成果，令世人瞩目，这为纳米生物技术在医学领域的应用打下了良好的硏究基础，其中对恶性肿瘤的早期诊断是关键应用Z—，有极人的潜能改善目前的肿瘤检测方法，利用纳米技术进行恶性肿瘤早期诊断是目前生物技术领域中最前沿的研究课题。近年來，应用纳米技术进行恶性肿瘤的早期诊断己经在世界范圉内全面开展，展现了广阔的发展和应用前景，生物纳米医学科硏工作者在恶性肿瘤的早期诊断方面也取得了一些初步的研究成果。例如，纽约州立大学制备了硅包壳的

7、氧化铁与荧光物质的纳米颗粒，并在其衣而修饰靶向性试剂，在磁场作用下，可选择性地发现并杀死早期癌细胞；密西根大学的JamesR.BakerJr.博士设计了一种可以识别出癌细胞的化学特征的纳米“智能炸弹”，它仅有20nm左右，能够靶向进入并摧毁单个的癌细胞；DamianAherne的研究小组利用DNA模板自组装方法，成功制备了-•种DNA-金纳米粒子导电复合物并应用于摇胚抗原的早期检测屮；JensenGC等将金纳米粒子应用于检测癌症的生物标志物白细胞介索6(IL-6)中，其检测范圉达到了较灵敏的20-400pg/mL；Ke

8、rman等将亲和素化的量子点荧光纳米颗粒耳生物素化的单克隆抗体偶联制成探针，利用双抗夹心免疫分析法成功地对人血清标本中的总前列腺特异抗原进行了早期检测；加州人学伯克利分校和印第安纳大学发展了基于量子点的超灵敏生物信标；量了点作为一种新型荧光纳米颗粒，具有同时检测儿种生物标志物的能力，以量子点为基础的技术平台可观测多种细胞和活细胞内