植入式医疗器械产品,如心脏起搏器、血管支架、人工关节等,发展速度极其迅猛。据咨询公司PARSAR的最新数据显示,目前全球植入式医疗器械产品有数百上千种,全球总销售额合计高达580多亿美元,且增长势头十分惊人。
过去几年,研究人员对纳米技术应用于植入式器械产品进行了大量科研工作,并取得了令人嘱目的重大新进展。通过纳米技术对现有植入式器械产品进行“升级换代”,不仅能更好地发挥其治疗作用,还可大大延长植入式器械产品的使用寿命。
带来颠覆性变革
普通植入式器械产品一旦经纳米技术进行性能改进后,不仅能带来良好的治疗效果,而且可产生革命性医疗技术变革。过去几年,逐渐成熟的纳米植入式器械产品已有不少实例。其中技术最成熟的植入式器械产品为“植入式生物传感器”。例如,由美国Digital Angel实验室研发的可实时监测病人血糖波动情况的“植入式血糖传感器”(采用纳米新材料制成),将其植入糖尿病人体内后,不仅能24小时不间断监测病人的血糖波动情况,而且还可通过无线传输技术传输到主治医生的电脑里,便于后者随时了解病人的血糖控制情况,并决定是否要对患者的血糖控制进行干预。
植入式纳米芯片的另一成功开发范例是冠心病等慢性病的长期监测。美国CardioMEMS公司不久前宣布,其研制了一种利用新纳米材料制成的微型芯片。将芯片植入到冠心病人体内后,其能随时监测病人冠状动脉的血流情况以及自动判断病人发生心肌梗死等危险事件的概率大小。
还有一种植入式纳米新器械产品为体质小巧的植入式“心脏复律除颤器”(ICD)。症状非常严重的心脏病人在植入这种新型器械后,只需将一台袖珍心脏监护仪置于胸口,就可随时收集体内ICD发出的无线信号并通过蓝牙技术传输到主治医生电脑里,便于后者及时了解病人的心脏工作情况是否正常或是否需要医生采取医疗干预措施等。
纳米新产品除应用于植入式医疗器械产品外,还有一种重要用途是,可将其加工成形形色色的微型植入式纳米给药芯片。这类产品最大优点是可自动给药,减少病人的服药麻烦以及精确控制用药量等。据研究人员介绍,新型给药微芯片可根据病人体温变化、出汗情况及其它变量情况随时调整给药剂量,这是目前任何一种固体剂型都无法做到的。
如避孕药物、降糖药(尤其胰岛素之类的激素药)以及抗肿瘤化疗药物等均可利用植入式微芯片等新产品来给药,这种植入式微型芯片采用可体内降解的生物材料制成,故即使给药结束后也无需手术取出,留在体内可自动降解和吸收。这样不仅能减少病人频频服药的麻烦,还能提高用药的精确度。
科学研究尚待完善
据了解,目前正在试验中的纳米药用材料(其中包括多种可供植入式器械使用的表面涂膜纳米新材料)品种超过250种。适合作为医学用途的纳米新材料按分类包括:枝状聚合物、新型高分子聚合物类、脂质体、胶束体、纳米胶囊、纳米粒子和纳米乳浊液等。
这些纳米新材料不仅可作为药物直接使用,其更大用途是作为医疗器械的性能改善剂。例如,植入式骨科材料(如市场需求数量极大的人工关节等)在使用了纳米材料新表面涂层材料后,可大大增强其耐磨性和抗裂性,从而使其使用寿命至少提高30%~40%。再如齿科材料(如需求量极大的义齿材料),利用纳米材料进行表面处理后可大大提高其抗磨损性能,防止义齿在咀嚼较硬食物意外折断或产生裂纹。
纳米新材料的适用领域还包括生物标志物,如肿瘤细胞内的某种特殊蛋白质、肿瘤DNA、肿瘤细胞脱落下来的某些分泌物等所含的纳米颗粒。这些纳米颗粒今后均有可能被开发成为新的生物标志物,利用常用医用影像诊断仪即可对上述纳米颗粒生物标志物进行扫描,从而使临床医生可及早发现病人体内的肿瘤存在和分布情况,并及早进行临床干预。
虽然纳米技术应用于医疗器械(尤其是植入式器械产品)的前景极其广阔,但由于纳米材料对人体组织的潜在影响如安全性、副作用等尚未完全明了,故其在医疗器械业的应用仍处于探索阶段。相信一旦科学家在有效性、可靠性、安全性和稳定性等诸技术参数研究上得出可靠结论,这些纳米新材料有望彻底改变现有医疗器械产业的旧貌并产生巨大的经济效益和社会效益。