石墨烯的醫療應用：這麼近，那麼遠

知識 10-01

石墨烯的醫療應用：這麼近，那麼遠

被譽為「新材料之王」的石墨烯，不僅在電子產品、新能源電池、航空航天領域引起社會的關注，在醫療領域也被視為引發下一次醫療革命的關鍵。

近日，捷克奧洛穆茨大學的科研團隊宣布利用石墨烯研製出了世界上最小的金屬磁鐵，可以應用於核磁共振成像、水處理、生物化學和電子等多個領域。鑒於石墨烯更大表面積、生物適應性、化學穩定性等特徵，在藥物傳送、癌症治療和生物感測等方面，石墨烯被寄予厚望。

體外檢測

生物感測是一項正在快速發展的新技術，在醫學應用中，利用石墨烯作為感測器進行體外檢測是重要的研究和應用方向。

「目前，石墨烯在醫療領域的研究剛剛起步，部分停留於理論層面，少數可以實驗研究，只有作為感測器進行體外檢測的功能有望推向產業化應用。」在青島舉辦的2016年中國國際石墨烯創新大會上，上海交通大學轉化醫學研究院副院長崔大祥接受了《第一財經日報》的獨家專訪。

石墨烯和其他納米粒子相結合，作為一種感測器用於體外疾病檢測已經得到了臨床實驗的論證。上海交通大學的科研團隊在這方面取得了一定突破，他們實驗論證了呼氣檢測和唾液檢測的應用。

呼出氣體中的腫瘤標誌物或者疾病標誌物非常少量，因此對檢測的靈敏度要求極高。和傳統的常規檢測相比，石墨烯可以使檢測的靈敏度提高至少三個數量級，有些甚至可以達到單分子檢測。

據透露，崔大祥所在的團隊已經開發出了通過呼氣來檢測胃癌的感測器，而且技術比較成熟，團隊將進一步研究肺癌和其他腫瘤的檢測。

「經過我們論證，呼氣檢測應該可以成為繼血常規、尿常規和大便常規的第四大常規檢測，呼氣更加方便，而且無創，隨時隨地、及時檢測身體變化。」崔大祥表示。

此前在2015年，湖北中醫藥大學納米生物感測中心張國軍教授團隊與針灸骨傷學院王華教授團隊合作，用電化學方法在針灸針的針尖表面分別沉積金納米顆粒與石墨烯，構建納米針灸感測針。

據悉，這樣的納米針灸感測針不僅穩定性好，而且對PH敏感，對多巴胺等神經遞質也有良好的檢測靈敏度與選擇性，可用於機體多巴胺的檢測。

體內治療

除了體外檢測，目前的研究還涉及石墨烯用於藥物遞送載體、腫瘤治療、抗菌殺菌、人工植入設備等方面。但不可忽視的是體內治療應用目前仍處於早期階段，風險較大。「石墨烯醫療將最先應用在體外檢測，體內治療遙遙無期，很可能會死掉。」對於體內治療崔大祥表現得並不樂觀。

石墨烯可以用於藥物傳送，這主要得益於其較大的表面積允許將大量藥物傳送至體內的特定區域。石墨烯氧化物可作為一種抗癌藥劑來對抗特定癌細胞。配合當前的療法，可能使腫瘤收縮，遏制癌症發展速度，以及治療後的複發。

實驗證明，石墨烯可以用作免疫組劑，輔助其他藥物提高治療效果。石墨烯和肌氨酸偶聯以後能夠激發體內的免疫細胞分泌更多的細胞因子，而細胞因子對腫瘤具有殺傷作用，而且對免疫力有明顯的提高。但是這項技術到人體應用仍然有一段距離。

「現在技術是可以做到的，最大的問題是安全性。」崔大祥表示。

由於石墨烯傳導性好，可以將它修飾在電極的表面，插到神經里，對老年痴獃等電刺激治療有一定的幫助。此前密歇根理工大學研究人員將石墨烯引入3D列印神經組織，開發出一種高分子材料來培養組織，利用石墨烯作為導電體。

在今年1月份，英國劍橋大學研究人員成功將石墨烯電極植入小鼠腦部，並直接與神經元連接。在研究人員進行實驗後發現，利用石墨烯材料製造的電極能安全地與腦部神經元連接，且連接後這些神經元可正常傳遞電波信號，將腦電波信號傳遞給外界，讓外界更為清晰明了地了解腦部活動並修復感知功能。

這項技術未來可用於修復截肢、癱瘓，甚至帕金森氏症患者的感知功能，協助他們更好地康復，例如可以藉助機械臂來接收腦電波信號，進行抓取動作。

不管是藥物傳送還是腫瘤治療，這些體內治療的應用還停留在實驗研究層面。石墨烯用於體內治療的安全性問題一直是該研究最大風險所在。一旦無法從體內排出，會進入到肝肺內部，對細胞形成刺激，引起病變。

「體外檢測會最先應用，由於安全性問題，體內應用除了做電極，其他載體應用可能會越來越少。如果不能證明在體內被降解或排泄，肯定也會死掉的。」崔大祥坦言。

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