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纳米药物特点及其分析方法
纳米科技作为一种新兴的科学和技术，它的基本涵义是在纳米尺（10-9-10-10）范围内认识和改造自然，通过直接操纵和安排原子、分子，创造新物质。纳米技术的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，表明人类科学技术已进入一个新时代———纳米时代。纳米技术被国际上公认为21世纪最有前途的科学领域之一。纳米技术的诞生是以扫描隧道电子显微镜和原力显微镜的发明为先导的。1981年美国IBM公司在瑞士苏黎世实验室工作Binning 和Rohrer 博士发明了扫描隧道电子显微镜，并因此获诺贝尔物理奖。纳米不仅是一个空间尺度上的概念，而且是一种新的思维方式，即生产过程越来越细，以致在纳米尺度上直接由原子、分子排布制造具有特定功能的产品。纳米科技是一门多学科交叉的基础研究和应用研究密切相联系的高新科技，如纳米材料学、纳米电子学、纳米机械学、纳米化学和纳米生物学等。
纳米药物的定义
当物质加工到纳米尺寸时，它的粒子尺寸已接近光的波长，同时粒子还具有很大的表面积，使得它具有一些特殊效应，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，而且在光学、磁学、电学、化学及生物学方面表现出许多特殊性质。这种特性既不同于微观原子、分子，也不同于该物质在整体状态时所表现的宏观性质。随着纳米技术的发展，新的纳米材料不断研制和开发出来。纳米微粒表面具有很强的活性，具有特殊的光学、热学、力学和磁学特性，有大量的界面或自由表面，各纳米微粒间存在着或强或弱的相互作用。这些特点使纳米材料具有小尺寸效应和界面效应，表现出许多优异性能和全新的功能。随着新纳米材料的开发和利用，纳米科技已经渗透到物理、化学和生物等领域，同时人们也预见到在医药学方面，纳米科技将有巨大的发展潜力。2002年12月，美国国家健康研究院宣布进行一项为期4 年的纳米科学和纳米技术应用于医学的研究计划。该计划的提出促成了纳米医学这一新领域的形成。广义上，纳米医学是指将分子器械和人体分子生物学知识应用于诊断、治疗、预防疾病和外伤、减轻疼痛，并且保护和提高人体健康的过程。简而言之，纳米医学就是将纳米技术应用 于医学领域。纳米材料在医学中的应用目前看来最有意义和前景的领域主要包括 18个方面，其中大部分领域有可能发展形成纳米药物。纳米药物一词虽然在国际
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和国内文献中频繁出现，并且作为关键词被列出和检索，但是尚未见到它的严格定义。根据文献中有关内容的阐述，纳米药物是指在疾病的诊断、治疗、预防以及提高和保护人体健康方面以药物形式所使用的一类纳米材料。
纳米药物的主要特点
纳米材料具有某些特殊的效应，如量子尺寸效应、界面效应和宏观量子隧道效应等，在生物学方面表现出许多特殊性质，如良好的透过性、较大的溶解性和吸附性等。因此纳米药物作为一种纳米材料将会具有某些不同于传统药物的优异特性。
首先，由于纳米微粒的超小体积和巨大比表面，纳米药物具有较高的载药量，容易穿透血管而不引起血管内皮损伤，保护药物免受酶降解，药物在体内局部聚集浓度高，从而能提高疗效，同时还可以降低药物毒副作用。纳米药物目前已初步用于肿瘤、糖尿病和血管疾病等疾病的试验和临床治疗。例如，Damge等研究了胰岛素聚氰基丙烯酸酯(PACA)纳米粒。由于在强酸性条件下，胰岛素和PACA纳米粒之间存在强烈的静电吸引作用，因此胰岛素分子可牢固吸附于PABA 纳米粒表面。体外研究表明，胰岛素吸附于纳米粒表面后，胃蛋白酶、胰蛋白酶等蛋白水解酶对其的降解作用显著降低，纳米粒表现出良好的保护胰岛素活性的作用。又如，尹宗宁等研制的注射用胰岛素纳米微囊大鼠实验表明：皮下注射胰岛素纳米微囊对糖尿病大鼠降糖作用可持续7 日，药物的吸收相具有明显的量效关系，3 日1 次给药降糖作用可接近1日3次常规的胰岛素治疗效果，药效优于相同剂量的胰岛素。在肿瘤扩散的早期诊断方面，Schneebaum 等描述了在探测恶性皮肤黑色素瘤的SLN（前哨淋巴结）活检时，使用放射性纳米药物获得成功。
其次，纳米微粒还具有表面反应活性高、活性中心多、催化效率高和吸附能力强等特性。因此纳米药物可以制成缓释药物，改变药物在体内的半衰期，延长药物的作用时间；制成导向药物后作为“生物导弹”达到靶向输药至特定器官的目的；在保证药效的前提下，减少用药量，减轻或消除毒副作用；提高药物的稳定性，有利于存储；改变膜运转机制，增加药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收及细胞内药效的发挥，增加药物溶解度。例如，采用纳米级脂质体碘油乳剂及聚氰基丙烯酸正丁酯纳米微粒碘油乳剂用于肝癌栓塞化疗，具有良好的肝靶向性、缓释性及生物可降解性，还具有抗耐药性，临床上用阿霉素纳米微粒I
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碘油乳剂治疗肝癌效果良好。HIV患者卡氏肺囊虫感染或利什曼病有效治疗新药“bupravaquone”和“atovaquone”，其微粉化制剂口服吸收差、生物利用度低、剂量大，将两药制备成纳米微粒混悬剂后生物利用度提高到40%，疗效提高2.5倍，剂量因此可大大降低。口服给予纳米脂质体、聚合物纳米粒能增加在肠道上皮细胞的吸附，延长吸收时间，增加药物通过淋巴系统的转运，且能通过肠道M细胞吞噬进入体内循环等。
总之，纳米药物具有缓释特性，能够延长药物作用时间，靶向输送药物，保证药物作用前提下减少给药剂量，减轻或避免药物毒副作用，提高药物作用稳定性，利于药物储存。能够建立一些新的给药途径，通过修饰实现药物的智能化。而且能够实现药物向高产、自动化、大规模、低成本、携带储存方便、服用方便、小剂量和低副作用方面发展。
纳米药物分析方法及其进展
由于纳米药物目前正处于起步阶段，研究工作主要集中在两个方面：一方面是发明和发现新纳米材料的药用功效，开发新的纳米药物；另一方面是将目前的药物纳米化和寻找新的纳米药物载体等，进而开发药物的新剂型，提高药效。新纳米材料的药用功效研究及其分析在新纳米材料的药用功效方面，研究工作多是处于基础研究阶段。由于对纳米材料的环境效应和在生物体中遗传效应、长期效应等尚不清楚，因此将新纳米材料转化为纳米药物需要投入大量的资金、人力和时间；此外社会公众对纳米材料的认可也需要一个过程，因此风险很大。但是，由于目前的药物对许多疾病的治疗效果不尽如人意，促使研究人员寻找新的更有效、更安全的药物，纳米药物被研究人员寄予了很大希望。例如，纳米纤维聚交酯PIA可以作为支架使骨细胞和叶间干细胞生长。实验结果表明，这些细胞牢固地粘贴在纳米纤维上，并开始生长。这一结果说明纳米纤维PLA在骨伤治疗方面有很好的前景。又如，基于荧光发射原理发展起来的量子点和电磁原理发展起来的磁纳米颗粒既可以作为纳米传感器应用于影像学诊断，也可以作为载体应用于药物治疗领域。半导体量子点具有很大的光吸收截面和连续的激发光谱，因此其发光亮度高，发射谱线狭窄而对称，并且发射光的波长可以通过调整纳米粒尺寸控制；但是其原材料多是对生物体有害的重金属，因此必需进行修饰。近几年这方面研究取得了突破性进展，如ZnS包被的CdSe量子点体外试验结果表明，其对
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胚胎细胞无毒性。又如Gao等将修饰后的半导体量子点注入小鼠体内，量子点表现出对植入小鼠体内的人类癌细胞良好的靶向作用。将磁纳米粒加入载药系统，在外磁场作用下将药物导入病灶，制成导向药物，这种载药系统已在大鼠和兔子的动物试验中获得初步成功。Sukhorukov等提出了纳米工程多功能药物的概念，既对药物进行导向又可以监测周围的值或温度条件等，使药效最大化，而其副作用尽可能小。Zhou等制备了具有荧光发射和磁效应的双功能纳米球（FBNs），对癌细胞具有靶向性，在癌症的诊断和治疗方面有很好的应用前景。 对于这类纳米药物的分析，目前集中在纳米材料结构和性质的表征，如粒度及粒度分布、分散性、分散稳定性、表面电性能、表面成分及价态、表面自由能和结构等。对于纳米材料上述结构和性质的了解有利于探索它们的生物特性和药理药效学机理。其中粒度及粒度分布检测所用分析技术主要包括光子相关光谱（PCS）、透射电镜（TEM）、扫描探针显微技术、扫描电镜、X射线小角散射和气体低温吸附法；表面电性能检测采用动电位（ξ电位）测量技术；表面成分及价态检测采用X 射线光电子能谱（XPS）又称为电子能谱化学分析（ESCA）和俄歇电子能谱（AES）测量技术；表面自由能检测主要采用接触角法；分散性和分散稳定性检测可以采用电镜技术、电位技术、粒度及其分布测定技术、黏度检测技术、浊度检测技术；结构检测采用JX射线衍射（XRD）分析技术。同时，新发展起来的微流控芯片系统对研究新型纳米材料与细胞的相互作用也提供了一种很好的分析手段。
新药物载体和药物新剂型的开发及其分析
对于新药物载体以及药物新剂型的开发方面，由于这类开发是针对药效和药理基本明确的药物，通过载体或剂型的改进达到提高药效的目的，因此风险小、见效快，是目前纳米药物研究领域最为活跃的一个分支，并且取得了许多令人注目的结果。这类纳米药物产品按照功能主要分为：释药系统、显像剂和生物传感器，其中释药系统发展最为迅速。例如，两性霉素和阿霉素的纳米脂质体和纳米隐性脂质体制剂对正常组织与病灶部位毛细血管通透性存在差异，利用此特性可以有效地增加药物在病灶位的聚集度，同时明显降低毒副作用。这两种制剂在美国已获得批准上市。又如，潜在药物约40%以上水溶性差，常使重要的潜在药物品种不能上市或充分发挥疗效。现今，伊兰公司已与几家大制药公司合作，采用
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