近几十年里纳米技术的进步已经显著的影响到生物和医学应用发展。人们普遍认为纳米技术在医学诊断上的应用将会从根本上改变医学领域，使其具有可预防性。

纳米颗粒已经在很多现代领域起到重要的作用，例如癌症治疗、核磁共振、靶向药物传输、组织和器官修复、传染病的探测等。

一系列不同的挑战

纳米粒子在靶向药物传送系统的应用中，根据期望结果的不同，表现出了一系列不同的挑战。

纳米尺寸的颗粒与宏观物质存在决定性的差异。例如，他们会在化学反应性和磁性方面发生变化，以致对材料的表征和最后的性能产生整体的影响。

除此之外，还有一个重要的问题就是生物相容性和毒性。

相对于同种材料的大尺寸分散形式，纳米颗粒在药物中使用时会产生更大的毒性和不可测性能。

目前，还没有公认的标准来确定纳米材料毒性、毒性探测的方法、环境中纳米颗粒的识别和量化以及他们的目标物（例如食物和空气）。尽管是这样，纳米颗粒在医学应用中展现出极大的商业价值。

工程纳米颗粒

材料工程师可以利用新颖的制备技术设计具有特定性能的纳米颗粒，例如选择性、尺寸、形状和生物相容性。

例如，纳米颗粒被用做磁共振成像中的造影剂。在超声检查中对比度增强可以增加声音反射率，特别的是，氧化铁纳米颗粒被用于检测前列腺癌患者的淋巴结转移。

然而，最近研究的一个最先进的应用领域为药物传送和癌症治疗。

PH-响应的纳米颗粒

PH响应的纳米颗粒具有独特的结构和表面特性，可以在药物在血液的传输中保护药物分子，并且在最佳的的PH值下释放药物。

颗粒制剂-癌症治疗

纳米颗粒因为其磁性，还可以用作磁场热疗癌症治疗制剂。

例如，铁纳米颗粒通过调节尺寸大小，可控制其顺磁或铁磁性质。

这种性质使它们在变化的磁场中，可以保持一种在两种取向间等速旋转的状态。这会引起癌细胞的自杀。

银纳米颗粒

银纳米颗粒比银块体材料具有更高的抑菌效果。这是因为纳米尺寸的材料具有更大的活性表面积，可以与细菌的膜蛋白如DNA中的硫和磷化合物发生反应。这使他们可以瞄准正确的细胞。除了胶体银，二氧化钛和铂纳米颗粒也可以抵消毒素和其他有害的有机材料。

含有纳米材料的药物，除了抗微生物制剂和敷料外，所有上述列出的应用都需要静脉注射。

纳米颗粒 vs 块体材料

工业上通常认为，纳米粒子可引起与块体材料相同的效应（过敏，炎症，癌症），但它们也可能会引起另一个效应，非典型微粒或块体化学品。

其中的一些特性包括肝脏和肾脏的生物富集，自由基的产生（线粒体和DNA损伤），免疫反应（自身免疫疾病，免疫系统的抑制），细胞毒性，心血管效应等。

然而，某些缺点可以是非常有用的，如纳米材料具有克服血-脑障碍的能力。这已经被用于治疗神经退行性疾病。另一个例子是增强细胞毒性的氧原子在光动力癌症治疗中的使用。

这些材料的成功使用

要成功使用这些纳米材料，需要很多条件，如PEG或油酸钠这样的生物相容性物质进行的包覆，脂质体基的药物递送系统，创建可生物降解或生物相容的聚合物纳米颗粒，带抗体的聚合物涂层等。具有天然的或生物相容成分的涂层纳米粒子可以降低其毒性。

组织工程

利用纳米材料取得很大成功的一个领域是组织工程。

整形外科植入是现代外科手术上广泛传播的一个例子。然而，整形外科植入还存在一定的局限性。即使植入物由惰性材料制成，它们仍可能会导致不良反应。例如，由于植入物的光滑表面与肋骨表面之间的差异，导致对人工骨骼的排斥。生长的纤维组织层会减少骨与植入物的接触面积，导致植入物的，最终导致炎症。

创建纳米尺寸特征降低减少排斥反应的可能性，并刺激骨基质的生产。不管是什么材料，纳米结构表面都比常用的材料更有效。例如，钛涂覆的磷灰石的纳米多孔层，比“裸露”的金属更好的支持细胞粘附和细胞生长。

结论

纳米材料在医学上的使用还存在很多问题。但是纳米材料的一些应用，如造影剂和药物递送系统是行之有效的，每年都有新技术和概念出现。

目前还缺乏这些新合成的纳米级产品的突发属性及其对人体一般过程影响的实验数据。

由于知识缺口和问题的复杂性，很难提供关于纳米仪器诊断，预防和治疗的完整信息。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶      校正：摩天轮