大多數人都有生病、吃藥、打針的經歷，醫學就是研究疾病，治病救人的科學。那么納米醫學又是什么呢？我們知道人體是由多種器官組成的，如：大腦、心臟，肝，脾，胃，腸，肺，骨骼，肌肉和皮膚；器官又是由各種細胞組成的，細胞是器官的組織單元，細胞的組合作用才顯示出器官的功能。那么細胞又是由什么組成的呢？按現在的認識，細胞的主要成份是各種各樣的蛋白質、核酸、脂類和其它生物分子，可以統稱生物分子，它的種類在數十萬種。生物分子是構成人體的基本成分，它們各自具有獨特的生物活性的，正是它們不同的生物活性決定了它們在人體內的分工和作用。由于人體是由分子構成的，所有的疾病包括衰老本身也可歸因于人體內分子的變化。當人體的分子機器，如合成蛋白質的核糖體，DNA復制所需的酶等，出現故障或工作失常時，就會導致細胞死亡或異常。從分子的微觀角度來看，目前的醫療技術尚無法達到分子修復的水平。而納米醫學則是在分子水平上，利用分子工具和人體的分子知識，所從事的診斷、醫療、預防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況等科學技術，廣義地講都屬于納米醫學的范疇。換句話講，人們將從分子水平上認識自己，創造并利用納米裝置和納米結構來防病治病，改善人類的整個生命系統。首先需要認識生命的分子基礎，然后從科學認識發展到工程技術，設計制造大量的具有令人難以置信的奇特功效的納米裝置，這些微小的納米裝置的幾何尺度僅有頭發絲的千分之一左右，是由一個個分子裝配起來的，能夠發揮類似于組織和器官的功能，并且更準確和更有效地發揮作用。他們可以在人體的各處暢游，甚至出入細胞，在人體的微觀世界里完成特殊使命。例如：修復畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細胞、捕捉侵入人體的細菌和病毒，并在它們致病前就消滅它們；探測機體內化學或生物化學成分的變化，適時地釋放藥物和人體所需的微量物質，及時改善人的健康狀況。最終實現納米醫學，使人類擁有持續的健康。未來的納米醫學將是強大的，它又會是令人驚訝得小，因為在其中所發揮作用的藥物和醫療裝置都是肉眼所無法看到的。但是它的功能會令世人驚嘆。
需要說明，不要馬上跑到大夫那兒去要納米處方。上面所談的納米醫學景觀尚處于設計和萌芽階段，還有很多的未知需要去探索，例如：這些納米裝置該由什么制成？他們是否可以被人體接受？并發揮所預期的作用？科學家們正在全力以赴地把納米醫學的科學想法變成醫學現實。終有一天，醫藥柜越小，效力越大。
一定有人會問：納米醫學是不是科學幻想？它離我們到底有多遠？還要等多久才能看到醫學實現？事實上，它已經開始步入現實，并獲得蓬勃發展。
(1) 智能藥物
這是納米醫學中的一個非常活躍的領域，適時準確地釋放藥物是它的基本功能之一。科學家正在為糖尿病人研制超小型的，模仿健康人體內的葡萄糖檢測系統。它能夠被植入皮下，監測血糖水平，在必要的時候釋放出胰島素，使病人體內的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態。最近，美國麻省理工學院的研究者做出了微型藥房的雛形：一種具有上千個小藥庫的微型芯片，每一個小藥庫里可以容納25納升的任何藥物，例如止痛劑或抗生素等。它的研究者之一Robert Langer說，目前這個芯片的尺寸還相當于一個小硬幣，可以把它做得更小，裝上一個"智能化"的傳感器，使它可以適時和適量地釋放藥物。能否在形成致命的腫瘤之前，早期殺滅癌細胞？美國密西根大學的James R. Baker Jr.博士正在設計一種納米"智能炸彈"，它可以識別出癌細胞的化學特征(chemical "signatures")。這種"智能炸彈"很小，僅有20納米左右，能夠進入并摧毀單個的癌細胞。此裝置的研制剛剛開始，而初步的人體實驗至少要五年以后才能進行。
(2) 人工紅血球
納米醫學不僅具有消除體內壞因素的功能，而且還有增強人體功能的能力。我們知道，腦細胞缺氧6至10分鐘即出現壞死，內臟器官缺氧后也會呈現衰竭。設想一種裝備超小型納米泵的人造紅血球，攜氧量是天然紅血球的200倍以上。當人的心臟因意外，突然停止跳動的時候，醫生可以馬上將大量的人造紅血球注入人體，隨即提供生命賴以生存的氧，以維持整個機體的正常生理活動。美國的納米技術專家Robert Freitas初步提出的人造紅血球(respirocyte)的設計,已成為納米技術的標志性結果。這個血球是個一微米大小的金剛石的氧氣容器，內部有1000個大氣壓，泵浦動力來自血清葡萄糖。它輸送氧的能力是同等體積天然紅細胞的236倍，并維持生物炭活性。 它可以應用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運動需要的額外耗氧等。它的基本設計和結構功能，以及與生物體的相容性等已有專著詳細論述。在此僅對其結構功能做簡單介紹。
它的腔體外殼是與生物體相容的金剛石，腔內儲氧，開口處是一個可以從腔內向外傳遞氧的轉子，隨其旋轉，將氧分子輸入血液。
(3)納米藥物輸運
納米微粒藥物輸送技術也是重要發展方向之一。按目前的認識，有半數以上的新藥存在溶解和吸收的問題。由于藥物顆粒縮小時，藥物與胃腸道液體的有效接觸面積將增加，所以藥物的溶解速率隨藥物顆粒尺度的縮小而提高。藥物的吸收又受其溶解率的限制，因此，縮小藥物的顆粒尺度成為提高藥物利用率的可行方法。 納米晶體技術可將藥物顆粒轉變成穩定的納米粒子，同時提高溶解性，以提高難溶性藥物的藥效率。粉碎過程會使粒子間的相互作用力增加，為了避免納米顆粒在粉碎過程中聚合，加工中，不溶的藥物是被懸浮在含一般認為安全的穩定劑和賦形劑的懸浮液中。深入研究的制粉技術已經能夠將藥物縮小到400納米以下。 同時，這些賦形劑在胃腸道中起表面活性劑的作用，也提高了納米藥物顆粒的溶解率。一旦，不溶性藥物轉變成穩定的納米顆粒，就適合于口服或者注射了。
納米醫學將給醫學界，諸如癌癥、糖尿病和老年性癡呆等疾病的治療帶來變革，已經獲得越來越多的認同。利用納米技術能夠把新型基因材料輸送到已經存在的DNA里，而不會引起任何免疫反應。樹形聚合物(dendrimers) 就是提供此類輸送的良好候選材料。因為，它是非生物材料，不會誘發病人的免疫反應，沒有形成排異反應的危險；所以，可以作為藥物的納米載體，攜帶藥物分子進入人體的血液循環，使藥物在無免疫排斥的條件下，發揮治病的效果。這種技術用于糖尿病和癌癥治療是很有希望的。
(4) 捕獲病毒的納米陷阱
密西根大學的Donald Tomalia等已經用樹形聚合物發展了能夠捕獲病毒的納米陷阱。體外實驗表明納米陷阱能夠在流感病毒感染細胞之前就捕獲它們，同樣的方法期望用于捕獲類似愛滋病病毒等更復雜的病毒。此納米陷阱使用的是超小分子，此分子能夠在病毒進入細胞致病前即與病毒結合，使病毒喪失致病的能力。
通俗地講，人體細胞表面裝備著含硅鋁酸成分的"鎖"，只準許持"鑰匙"者進入。不幸的是，病毒竟然有硅鋁酸受體"鑰匙"。Tomalia的方法是把能夠與病毒結合的硅鋁酸位點覆蓋在陷阱細胞(glycodendrimers)表面。當病毒結合到陷阱細胞表面，就無法再感染人體細胞了。陷阱細胞由外殼、內腔和核三部分組成。內腔可充填藥物分子；將來有可能裝上化療藥物，直接送到腫瘤上。陷阱細胞能夠繁殖，生成不同的后代，個子較大的后代可能攜帶更多的藥物。盡管原因尚不明確，所觀察的特點是越大效果越好。研究者希望發展針對各種致病病毒的特殊陷阱細胞和用于醫療的陷阱細胞庫。
(5)識別血液異常的生物芯片
美國圣地亞國家實驗室的發現實現了納米愛好者的預言。正像所預想的那樣，納米技術可以在血流中進行巡航探測，即時地發現諸如病毒和細菌類型的外來入侵者，并予以殲滅，從而消除傳染性疾病。 Micheal Wisz做了一個雛形裝置，發揮芯片實驗室的功能，它可以沿血流流動并跟蹤像鐮狀細胞血癥和感染了愛滋病的細胞。血液細胞被導入一個發射激光的腔體表面，從而改變激光的形成。癌細胞會產生一種明亮的閃光；而健康細胞只發射一種標準波長的光，以此鑒別癌變。
需要說明，不要馬上跑到大夫那兒去要納米處方。上面所談的納米醫學景觀尚處于設計和萌芽階段，還有很多的未知需要去探索，例如：這些納米裝置該由什么制成？他們是否可以被人體接受？并發揮所預期的作用？科學家們正在全力以赴地把納米醫學的科學想法變成醫學現實。終有一天，醫藥柜越小，效力越大。
一定有人會問：納米醫學是不是科學幻想？它離我們到底有多遠？還要等多久才能看到醫學實現？事實上，它已經開始步入現實，并獲得蓬勃發展。
(1) 智能藥物
這是納米醫學中的一個非常活躍的領域，適時準確地釋放藥物是它的基本功能之一。科學家正在為糖尿病人研制超小型的，模仿健康人體內的葡萄糖檢測系統。它能夠被植入皮下，監測血糖水平，在必要的時候釋放出胰島素，使病人體內的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態。最近，美國麻省理工學院的研究者做出了微型藥房的雛形：一種具有上千個小藥庫的微型芯片，每一個小藥庫里可以容納25納升的任何藥物，例如止痛劑或抗生素等。它的研究者之一Robert Langer說，目前這個芯片的尺寸還相當于一個小硬幣，可以把它做得更小，裝上一個"智能化"的傳感器，使它可以適時和適量地釋放藥物。能否在形成致命的腫瘤之前，早期殺滅癌細胞？美國密西根大學的James R. Baker Jr.博士正在設計一種納米"智能炸彈"，它可以識別出癌細胞的化學特征(chemical "signatures")。這種"智能炸彈"很小，僅有20納米左右，能夠進入并摧毀單個的癌細胞。此裝置的研制剛剛開始，而初步的人體實驗至少要五年以后才能進行。
(2) 人工紅血球
納米醫學不僅具有消除體內壞因素的功能，而且還有增強人體功能的能力。我們知道，腦細胞缺氧6至10分鐘即出現壞死，內臟器官缺氧后也會呈現衰竭。設想一種裝備超小型納米泵的人造紅血球，攜氧量是天然紅血球的200倍以上。當人的心臟因意外，突然停止跳動的時候，醫生可以馬上將大量的人造紅血球注入人體，隨即提供生命賴以生存的氧，以維持整個機體的正常生理活動。美國的納米技術專家Robert Freitas初步提出的人造紅血球(respirocyte)的設計,已成為納米技術的標志性結果。這個血球是個一微米大小的金剛石的氧氣容器，內部有1000個大氣壓，泵浦動力來自血清葡萄糖。它輸送氧的能力是同等體積天然紅細胞的236倍，并維持生物炭活性。 它可以應用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運動需要的額外耗氧等。它的基本設計和結構功能，以及與生物體的相容性等已有專著詳細論述。在此僅對其結構功能做簡單介紹。
它的腔體外殼是與生物體相容的金剛石，腔內儲氧，開口處是一個可以從腔內向外傳遞氧的轉子，隨其旋轉，將氧分子輸入血液。
(3)納米藥物輸運
納米微粒藥物輸送技術也是重要發展方向之一。按目前的認識，有半數以上的新藥存在溶解和吸收的問題。由于藥物顆粒縮小時，藥物與胃腸道液體的有效接觸面積將增加，所以藥物的溶解速率隨藥物顆粒尺度的縮小而提高。藥物的吸收又受其溶解率的限制，因此，縮小藥物的顆粒尺度成為提高藥物利用率的可行方法。 納米晶體技術可將藥物顆粒轉變成穩定的納米粒子，同時提高溶解性，以提高難溶性藥物的藥效率。粉碎過程會使粒子間的相互作用力增加，為了避免納米顆粒在粉碎過程中聚合，加工中，不溶的藥物是被懸浮在含一般認為安全的穩定劑和賦形劑的懸浮液中。深入研究的制粉技術已經能夠將藥物縮小到400納米以下。 同時，這些賦形劑在胃腸道中起表面活性劑的作用，也提高了納米藥物顆粒的溶解率。一旦，不溶性藥物轉變成穩定的納米顆粒，就適合于口服或者注射了。
納米醫學將給醫學界，諸如癌癥、糖尿病和老年性癡呆等疾病的治療帶來變革，已經獲得越來越多的認同。利用納米技術能夠把新型基因材料輸送到已經存在的DNA里，而不會引起任何免疫反應。樹形聚合物(dendrimers) 就是提供此類輸送的良好候選材料。因為，它是非生物材料，不會誘發病人的免疫反應，沒有形成排異反應的危險；所以，可以作為藥物的納米載體，攜帶藥物分子進入人體的血液循環，使藥物在無免疫排斥的條件下，發揮治病的效果。這種技術用于糖尿病和癌癥治療是很有希望的。
(4) 捕獲病毒的納米陷阱
密西根大學的Donald Tomalia等已經用樹形聚合物發展了能夠捕獲病毒的納米陷阱。體外實驗表明納米陷阱能夠在流感病毒感染細胞之前就捕獲它們，同樣的方法期望用于捕獲類似愛滋病病毒等更復雜的病毒。此納米陷阱使用的是超小分子，此分子能夠在病毒進入細胞致病前即與病毒結合，使病毒喪失致病的能力。
通俗地講，人體細胞表面裝備著含硅鋁酸成分的"鎖"，只準許持"鑰匙"者進入。不幸的是，病毒竟然有硅鋁酸受體"鑰匙"。Tomalia的方法是把能夠與病毒結合的硅鋁酸位點覆蓋在陷阱細胞(glycodendrimers)表面。當病毒結合到陷阱細胞表面，就無法再感染人體細胞了。陷阱細胞由外殼、內腔和核三部分組成。內腔可充填藥物分子；將來有可能裝上化療藥物，直接送到腫瘤上。陷阱細胞能夠繁殖，生成不同的后代，個子較大的后代可能攜帶更多的藥物。盡管原因尚不明確，所觀察的特點是越大效果越好。研究者希望發展針對各種致病病毒的特殊陷阱細胞和用于醫療的陷阱細胞庫。
(5)識別血液異常的生物芯片
美國圣地亞國家實驗室的發現實現了納米愛好者的預言。正像所預想的那樣，納米技術可以在血流中進行巡航探測，即時地發現諸如病毒和細菌類型的外來入侵者，并予以殲滅，從而消除傳染性疾病。 Micheal Wisz做了一個雛形裝置，發揮芯片實驗室的功能，它可以沿血流流動并跟蹤像鐮狀細胞血癥和感染了愛滋病的細胞。血液細胞被導入一個發射激光的腔體表面，從而改變激光的形成。癌細胞會產生一種明亮的閃光；而健康細胞只發射一種標準波長的光，以此鑒別癌變。