作为21世纪的关键技术之一，纳米技术汇聚了现代多学科领域在纳米尺度的焦点科学问题，促进了多学科交叉融合。已有的研究表明，随着纳米技术在医学、生物工程和药学领域的渗透与应用，未来，纳米技术将给传统医学带来革命性的变化。

　　近日，在由中国科协、中国科学院、中国工程院主办，俄罗斯科工联共同发起，中国科协学会服务中心承办的首届世界科技与发展论坛上，来自瑞士巴塞尔大学的克里斯托夫·格贝尔教授对纳米技术在生物学和精准医学领域的应用进行了介绍和展望。

　　克里斯托夫·格贝尔是第五届“卡弗里（KAVLI）纳米科学奖”的得主之一，他与另两位科学家一起在研究中推进了原子力显微镜（AFM）技术，实现了测量技术和纳米操作的重大突破，该突破对纳米科学和技术方面的变革影响深远。

　　他介绍道，原子力显微镜（AFM）拥有前所未有的分辨率，能够灵活地观察、探测和操纵目标材料，并可与其他技术相结合，是当今纳米科技领域最为强大的“多面手”。

　　开辟肿瘤诊断新途径

　　癌症是世界公认的医学难题，这是因为肿瘤细胞具有明显的异质性，同样的肿瘤往往具有不同生物学特性，且对药物、射线的敏感性也各不相同，造成治疗效果千差万别。传统医疗手段在面对这些发病机制异常复杂病症时，难以取得理想疗效。

　　“大多数癌症的发病原因是基因里出现了不正常现象，所以我们首先要找出变异。AFM能帮助我们快速诊断、精准诊断，尽早找出正确策略和药物进行个体化治疗。”克里斯托夫·格贝尔介绍道，“我们将AFM设备放在细胞上，采取荧光跟踪手段观察细胞分裂过程，通过标记和排序找到各种核苷酸，观察细胞的巨大变化。”

　　据了解，AFM的分辨率可达到纳米级,能对从原子到分子尺寸的结构进行三维成像和测量,同时还能通过收集样本表面上的作用力图谱信息研究样本的物理特性。运用AFM观察肿瘤细胞和正常细胞,并将所测得的形貌图和相图进行比较,可以直观地获得两者异同，这为探究肿瘤疾病的病因及发生机制开辟了新途径。

　　助力肿瘤治疗进入分子水平

　　传统的肿瘤治疗主要停留在组织结构水平。将原子力显微镜应用于肿瘤治疗,可以在细胞水平、分子水平检测各种药物的多细胞作用机理，寻找阻断癌细胞扩散途径的方法，诱导癌细胞凋亡，实现药物杀死癌细胞。将AFM应用于抗肿瘤药物药效的研究，可以从超微水平进一步揭示药物的作用机理。

　　据介绍，原子力显微镜也是肿瘤热疗的有效评估手段和工具。利用原子力显微镜研究热疗中的热效应对生物遗传物质DNA结构的影响，以高分辨率观察热辐射对DNA的损伤程度，结果发现热疗能促进DNA长链的断裂，从而达到阻止癌细胞极度恶性化繁殖的目的，这为肿瘤热疗提供了分子水平的依据。“这种精确诊断能够为患者争取时间，对癌症治疗过程中起着积极有效的作用。”克里斯托夫·格贝尔评价道。

　　提供肿瘤药物研发新思路

　　众所周知，传统抗肿瘤药物大多属于细胞毒性物质，其针对性较差、毒副作用强、抗癌效率低，在杀伤癌细胞的同时也会造成人体正常组织细胞的损伤。因此，具有靶向作用的新型抗肿瘤制剂的研发，受到人们的广泛关注。据了解，靶向给药系统是抗肿瘤药物的首选剂型，系指一类能使药物浓集定位于病变组织、器官、细胞或细胞内结构、且疗效高、毒副作用小的新型给药系统。由于体内不同组织的不同细胞、正常细胞及癌变细胞表面的特异性受体、电荷、疏水性能不同，都会影响细胞与靶向给药系统的相互作用，因此靶向给药系统材料的选择极其关键。

　　资料显示，原子力显微镜在靶向给药系统研发方面做出了一系列开创性研究。譬如运用原子力显微镜检测苯、羧酸、胺、二烷基磷酸酯、酯、羟基等物质与大鼠的恶性黑素瘤细胞及正常的成纤维细胞的粘着力，发现羧酸与恶性肿瘤细胞表面过量表达的特定基团之间具有高亲和力，因此羧酸可作为针对恶性肿瘤细胞的靶向给药系统材料；经过精心设计的纳米药物可以经血管渗漏点渗入癌变组织，并在靶点位置积聚，从而提高癌症靶向治疗的精准度。

　　克里斯托夫·格贝尔总结道，原子力显微镜技术为靶向给药系统材料的选择提供了依据，有助于进一步研制特异性更高的靶向给药系统，为抗肿瘤药物的开发提供了新思路。

　　此外，克里斯托夫·格贝尔还谈到了纳米传感器、人工智能的神经网络和主干分析法以及机器学习等方面的新进展和新应用，他号召各国要建立更为强大的数据库，更好地在纳米层级进行学习和研究。

　　据施普林格·自然、中国国家纳米科学中心、中国科学院情报研究中心联合发布的《中国纳米科学与技术发展状况概览》介绍，纳米技术对医疗和健康产业的影响日趋显著，以纳米材料为载体的纳米药物正在成为制药领域的新宠，影响着原有的药物研发模式。而AFM技术的运用，对于将纳米材料用于药物传送以及制成药物，更是意义重大。目前，在临床方面，从诊断、治疗到预后的各个环节都在寻找合适的方式来实现精准医疗。科学家认为AFM技术开启了精准医疗新时代，从靶向药的精确制导到实现由新型生物制剂带来的精准递送方式，从而节约医疗资源、减轻患者痛苦，AFM技术都功不可没。