腫瘤是人類面臨的最復雜疾病之一，醫學發展到今天已克服了很多疾病，但仍然無法治愈所有的腫瘤。近日，中國科學院院士、國家納米科學中心主任、中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮就納米機器人在腫瘤治療領域的應用進行科普。
趙宇亮介紹，目前腫瘤治療在臨床上主要有化療、放療、手術等方法，而這三個方法都具有一定破壞性。化療是用化學藥品殺死腫瘤細胞；放療利用高能量射線殺死腫瘤細胞；手術是將腫瘤細胞切掉，這些破壞性的治療方式是迫不得已的選擇。隨著人類與腫瘤的不斷斗爭，免疫療法、細胞療法、納米機器人等新方法應運而生。
趙宇亮表示，納米機器人是在實驗室用比細胞還小且具有一定功能的納米顆粒組裝起來的納米機器，然后將它注射到體內，讓它尋找腫瘤并進行現場治療，是一種全新的腫瘤治療方法。
趙宇亮提到，由于納米機器人應用于人體體內，因而會涉及與人體的相容性，所以材料的選擇至關重要。他介紹，目前醫療領域納米機器人大部分材料為高分子、蛋白、核酸、DNA等。中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主要運用DNA、高分子來制造納米機器人，此外，根據不同需求也會使用一些有機和無機納米顆粒。“現在我們用的較多的材料是來自于生命體的一些DNA片段，把這些片段分子經過設計可以組裝成一定的結構，用于制造納米機器，這可以增強它在體內的生物相關性，同時把毒性降到最低。”
幾十納米大小的納米機器人如何消滅腫瘤細胞？趙宇亮介紹，科研人員會在納米機器人身上安裝一些能夠識別腫瘤的探測器，如特殊的靶分子或蛋白分子，這個分子可以與腫瘤分泌出來的某一物質相互結合，而且只跟它結合，所以，當這個分子遇到腫瘤時，就能快速識別出來，并精準打擊殺死腫瘤細胞，而遇到正常細胞時，則會放行。
“很多創新往往是在做研究的過程中逐漸形成的思想，并不是突發靈感，如果沒有以往大量的積累以及長期對一個問題的思考，很難突發奇想。”談到為何會萌生將納米機器人應用于腫瘤治療時，趙宇亮說，團隊在長時間研究納米材料在體內行為的過程中，逐漸想到了這個方案，此后進行了長達七年的大量實驗研究，才得以成功。
回顧納米機器人腫瘤治療的研究之路，趙宇亮說，研究過程狀況頻發、困難重重，并非一路坦途。他提到，首先要進行反復驗證，為此團隊在體外做了大量實驗。“很多時候在一個化學環境里納米機器人是工作的，但在細胞里它就不工作了，有時候它在細胞里工作，但一放到活體里就不工作了，這是最難的事，我們花了七年時間研究，才讓它在活的生物體內可以工作。”趙宇亮說，第二，要讓納米機器人在活的生物體內不僅可以工作，而且還能達到設計的效果，比如讓它去治療、抑制腫瘤細胞生長，腫瘤要能變小甚至消失；第三，還要保證納米機器人的毒性是最小的，不影響其他器官，只抑制腫瘤生長。
納米機器人應用于腫瘤治療是大膽的嘗試，但也還面臨著諸多困難，例如，由于納米機器人尺寸太小，所以要制造出完全相同的納米機器人技術上還難以實現。趙宇亮介紹，如何使納米機器人到達體內后有效開展工作也是一大挑戰，因為任何物質進入人體內后，大量蛋白都會把它纏繞、包裹起來，此時納米機器人要避開這些物質阻擋，突破“千軍萬馬”往前奔馳，走到腫瘤這一目的地。此外，納米機器人在人體完成使命后是降解或是如何排出體外，這都是現在需要攻克的難題。
“納米生物醫學研究本身帶有應用目的，未來納米機器人在腫瘤治療領域的發展最終是要走向臨床，造福人類，這樣它才具有真正的價值。”趙宇亮認為，除了腫瘤，心血管疾病等復雜性疾病治療和診斷都可以嘗試運用納米機器人。這個領域剛剛開始，納米機器人一旦用于臨床，將徹底變革人類疾病的治療方法，造福人類健康。