纳米碳管用于医械前景可期

　如何克服纳米碳管致肺癌（或间质细胞瘤）的危害性，并将其用于医疗器械或其它产品上，将成为科学家的一大新研究课题。　　

　　纳米碳管（carbon nanotube）系日本NEC公司实验室研究人员于1991年利用电子显微镜观察石墨电弧设备产生的球状碳分子时意外发现的一种由管状同轴纳米管所组成的碳分子新材料。纳米碳管分为单层碳管和多层碳管两类，科学研究表明：纳米碳管具有超强抗拉强度、抗疲劳性及良好的导电性。近几年来，以美国为首的发达国家对纳米碳管这一新材料的工业应用进行了大量探索性研究，并发现它在医疗器械产业的应用前景非常光明。笔者现将国外科学期刊报道过的有关纳米碳管在医疗器械新产品方面的应用研究情况和前景归纳如下，供业内人士参考。
　　
　　纳米碳管性假体

　　假体（如假肢、假牙等等）在目前临床上使用已相当成熟和普遍，但绝大多数假体的使用寿命只有10~15年。此后病人又要接受第二次手术，更换假体。西班牙国家医学技术研究所的2位博士开发出一种以二氧化锆为基材，表面涂有纳米碳管的新型长寿型假体产品，如植入体内的人工膝关节、?y关节及假牙等，工作寿命可长达150年之久。换言之，一旦植入这种假体，病人可一辈子无需更换人工骨关节。二氧化锆虽然是目前多种人工陶瓷材料的主要成分，但其缺点是容易磨损。西班牙科研人员利用特种喷涂技术将纳米碳管新材料喷涂在生物陶瓷制假体表面，等于使其穿上一身耐磨的“紧身衣”。这样一来，能大大延长植入假牙或人工骨关节之类假体产品的使用寿命。
　　
　　纳米碳管生物传感器

　　据世界卫生组织报道，恶性肿瘤发病率在过去20年里几乎整整上升了1倍多。但令人遗憾的是，现有医学诊断技术尚不能发现早期（或中期）癌症，而且早中期癌症对病人来说大多无异常感觉。病人一旦出现不适症状，常常已到癌症晚期，从而失去了佳治疗机会。因此，尽可能早地发现癌症的蛛丝马迹能大大提高病人的存活率。目前，不少西方国家的科研机构都在积极开发可快速检测出体内是否存在肿瘤细胞的新型生物传感器产品。据介绍，这种检测体内癌细胞专用的新型生物传感器的工作原理是，在其外表面涂有一层纳米碳管，它事先吸附了癌细胞特定抗体，取病人一滴血滴在这种生物传感器上，可迅速发生抗体与癌细胞之间的反应，医生通过特制光学仪器即可观察到这一反应，并因此确定病人体内是否有癌细胞及癌细胞数量的多寡，便于医生采取对症治疗方案。该新型纳米碳管生物传感器灵敏度极高，可诊断出多种早期癌症疾病。
　　
　　中性纳米碳管丝网新材料

　　美国密歇根州立大学先进材料研究所去年研制成一种中性纳米碳管丝网新材料。据美国研究人员介绍，这种新材料在制造植入式器械产品时，有广泛的用途。美国研究人员以纳米碳管为丝，并加工成一种网状新材料。其主要用途是，可将集成电路等与神经细胞连接在一起，从而控制病痛。如晚期癌症病人、烧伤及严重车祸受伤者等常常会发生剧烈疼痛，利用常规止痛药无效，而中性纳米碳管丝网则为生物学与电子学之间搭起一座桥梁。利用纳米碳管丝网不仅可开发出电子止痛器新产品，甚至可测知神经细胞发出的极微弱电流，可用于生产可控制癫痫大发作的新型电子器械产品以及用于控制肌肉收缩的新型电子器械产品（如治疗老年妇女尿失禁等症）、帕金森氏症产品等等。总之，美国科研人员新开发的中性纳米碳管丝网材料在医疗器械（尤其是神经外科用新材料）上将有广阔的应用前景。
　　
　　纳米碳管涂层植入式电极

　　利用植入式电极发出的电脉冲信号，可治疗各种神经及精神疾病，如抑郁症、帕金森氏症以及癫痫病等等，但植入式电极多为金属制品，其工作寿命太短。为了攻克这一技术难题，美国得克萨斯州立大学研究人员在植入式电极表面涂上一层纳米碳管材料，从而大大延长植入式电极的工作寿命。新研制的纳米碳管涂膜植入式电极在灵长目类实验动物身体取得令人满意的结果。
　　
　　植入式纳米碳管涂层喷嘴

　　美国科学家经大量研究后得出结论，市场上有各种植入式或外科用医疗器械产品，如血管支架、导管、微囊（做血管扩张术或其它诸如此类的手术使用）、心脏起搏器、各种内窥镜、心脏瓣膜、血糖检测仪、传感器、医用纺织品、输血管（或抽血管）、整形外科器械、假肢或假体、诊断设备等等，如若在其表面涂上一薄层纳米碳管外膜，就能大大改善工作性能，并更好地与人体组织相容。其原因是，纳米碳管对人体来说属于中性材料。此外，纳米碳管还有良好的导电性。但要为现有各种医疗器械产品（尤其是植入式器械产品）涂上一层纳米碳管外衣，在技术上存在一定难度。美国Sono-Tek’s超声仪器公司不久前开发上市一种新型喷嘴，可在瞬间将纳米碳管材料喷涂在各种植入式器械产品或外科器械产品表面，而且涂层非常牢固，不易掉落。此外，新设备还能降低80％的纳米碳管材料用量。新型医疗器械产品表面纳米碳管涂膜专用喷嘴Accumist系全球台低压超声原子单层喷嘴，该产品现已投入批量生产。
　　
　　纳米碳管线

　　美国辛辛那提大学拥有全球闻名的纳米碳管实验室。该实验室利用特种技术将纳米碳管纺成线，这种碳管线在军事通讯和民用产品领域有着广泛的用途。例如在医疗器械行业，纳米碳管线即有多种新用途。据介绍，辛辛那提大学科研人员研制的纳米碳管线直径仅为25微米，肉眼根本看不见，其主要用途是可加工成各种“可降解植入式医疗器械产品”，从而改变现有植入式器械产品必须在其失效后再做手术取出的麻烦。

　　尽管纳米碳管作为一种21世纪的新材料，被欧美发达国家工业界和科技界人士所看好，但西方已有卫生部门的专家提出不同意见，即由于纳米碳管非常纤小（肉眼根本看不见），一旦被人无意中吸入肺部将会像石棉纤维那样诱发肺癌和间质细胞瘤等恶性肿瘤。这绝非危言耸听，而是有实验学根据的结论。如据英国爱丁堡大学科研人员在2008年出版的《自然纳米碳管》杂志中刊登的一篇报道中说，英国医学研究人员所作试验证实，小白鼠在吸入一定量的纳米碳管气体后，终出现间质细胞瘤症状。而世界上早发现纳米碳管新材料的日本厚生省近也发出相同的警告，该国厚生省官员告诫国内研究人员，在做纳米碳管实验过程中，一定要注意室内通风，防止大量吸入纳米碳管这种肉眼看不见的材料进入肺部。由此可见，纳米碳管虽为一种前景光明、用途广泛的新材料，但也是一把双刃剑。如何防范其对人体的潜在危害，仍有待科学家探索。

　　综上所述，如何克服纳米碳管致肺癌（或间质细胞瘤）的危害性，并将其用于医疗器械或其它产品上，将成为科学家的一大新研究课题。