針灸與納米技術(shù)學(xué)科交叉的現(xiàn)狀與研究策略探討＊

方霜霜 ，獨思靜 ，曹 增 ，2，楊 洋 ，魏 瑋 ＊＊

（1. 中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院 北京 100102；2. 北京中醫(yī)藥大學(xué)研究生院 北京 100029）

納米技術(shù)是以單個原子或分子為基礎(chǔ)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在1-100 nm 范圍內(nèi)材料的性質(zhì)及應(yīng)用的技術(shù)[1]。納米材料由于尺寸小，表現(xiàn)出不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能[2]，例如對光、熱、PH、磁等獨具敏感性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。目前，在生物傳感器、成像、生物標(biāo)志物、靶向藥物、藥物輸送等領(lǐng)域都已經(jīng)可以看到納米技術(shù)的應(yīng)用[3-6]。這些應(yīng)用也為揭示經(jīng)絡(luò)本質(zhì)、療效生物學(xué)機制，增強治療效果奠定了基礎(chǔ)。本文就針灸與納米技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行歸納總結(jié)，結(jié)合針灸經(jīng)絡(luò)和納米技術(shù)各自的特點，思考未來針灸與納米學(xué)科交叉的研究策略。

1 針灸與納米技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.1 經(jīng)絡(luò)實質(zhì)研究

經(jīng)絡(luò)是中醫(yī)針灸理論的基礎(chǔ)與核心，闡明經(jīng)絡(luò)的科學(xué)內(nèi)涵是中醫(yī)研究者們的重要使命[7]。經(jīng)絡(luò)是否存在有形結(jié)構(gòu)是經(jīng)絡(luò)研究的首要問題與難點，納米技術(shù)在其中做出了重要貢獻。遠距離血管外體液流動被認(rèn)為可能是經(jīng)絡(luò)的有形結(jié)構(gòu)。多項研究[8-9]發(fā)現(xiàn)通過在穴位皮下注射低分子量放射性示蹤劑，可觀察到示蹤劑隨著疏松結(jié)締組織內(nèi)的液體快速、縱向和漸進性的遷移，而在穴位附近的區(qū)域注射往往無法觀察到此現(xiàn)象。這種既不是血液也不是淋巴液的特殊通道逐漸被證明是組織間液[10]。組織間隙的液體一直被認(rèn)為是蛋白聚糖細絲局部夾帶的[11]，而人類肢體遠端的局部液體僅被靜脈和淋巴管吸收。關(guān)于其是否可以流通以及如何流通是一直以來爭論的焦點。

李宏義及其團隊[10]通過對太溪穴皮下注射熒光素鈉，發(fā)現(xiàn)可在小腸、右上肺靜脈和心臟的冠狀溝、前后室間溝、左右心耳和心包液中觀察到聚集，提示組織間液可進行流通，并且與經(jīng)絡(luò)循行密切相關(guān)，提出經(jīng)絡(luò)的本質(zhì)為組織液循環(huán)。而后通過在截肢患者和健康志愿者的手足部穴位皮下注射熒光示蹤劑，應(yīng)用micro-CT 掃描發(fā)現(xiàn)熒光劑進入皮下后，經(jīng)組織間液循著皮膚中的三維纖維骨架流動[12-13]，結(jié)合X 射線相襯微觀斷層成像技術(shù)和計算機圖形處理技術(shù)，初步構(gòu)建了人體皮膚中的三維纖維骨架[14]。為了研究流通孔徑的尺寸，應(yīng)用到了量子點微球技術(shù)，分別給兩具尸體注射0.5 mL 尺寸為10 nm 和110 nm 的量子點微球，經(jīng)過2.5 h 的胸外按壓，僅能見到10 nm 尺寸微球體的轉(zhuǎn)運[15]，從而初步確定流通孔徑僅能允許較小的物質(zhì)通過。

組織液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)，不僅為闡釋經(jīng)絡(luò)本質(zhì)提供了一個思路，也創(chuàng)造了一個新的給藥途徑。穴位注射療法在臨床廣泛應(yīng)用于骨關(guān)節(jié)疾病、帶狀皰疹、面癱、內(nèi)分泌、消化系統(tǒng)等疾病。李青等[16]分別應(yīng)用正、負、中性電荷修飾的18 納米氨基修飾Fe3O4納米顆粒注射在小鼠太溪穴，觀察納米顆粒流動情況，發(fā)現(xiàn)帶負電荷的納米顆粒起始流通速度最快，然而平均速度低于正電荷和中性電荷納米顆粒，為后續(xù)組織間液給藥奠定了一定基礎(chǔ)。

到目前為止，經(jīng)絡(luò)的本質(zhì)仍是黑箱，是否存在連通穴位的有形結(jié)構(gòu)仍不能下定論。筆者認(rèn)為經(jīng)絡(luò)的本質(zhì)并非單一管道或是淋巴液，其溝通機制涉及神經(jīng)傳遞、體液傳遞、神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫調(diào)節(jié)等多種途徑。針灸治療不同疾病的機制亦有不同，納米技術(shù)作為一種優(yōu)秀的技術(shù)，應(yīng)用于針灸效應(yīng)的研究或可有更大突破。

1.2 療效生物學(xué)機制研究

針灸治療疾病以經(jīng)絡(luò)腧穴理論為指導(dǎo)，在針刺穴位后，通過手法操作使得氣，得氣與否是療效和預(yù)后的關(guān)鍵。針具的材質(zhì)、粗細、溫度，選穴，操作者的手法、針刺深度、留針時間等因素均直接影響得氣與治療效果。而美國理療協(xié)會的“干針”療法[17]，使用細針穿透皮膚，刺激皮下的肌筋膜觸發(fā)點、肌肉、結(jié)締組織，以治療神經(jīng)肌肉骨骼疼痛和運動障礙[18]，也具有很好的臨床療效。其刺激點往往是通過觸診尋找痛點，而無穴位的概念。這對傳統(tǒng)針灸帶來沖擊和挑戰(zhàn)，如何證明穴位存在特異性，闡明腧穴特異性的現(xiàn)代科學(xué)機制是中國針灸面臨的一大難點。

Shenbin Liu 等[19]應(yīng)用熒光金逆行標(biāo)記神經(jīng)元，證明了針刺起效的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為背根神經(jīng)節(jié)感覺神經(jīng)元，根據(jù)神經(jīng)纖維的分布可以逆向地預(yù)測針刺效果，為腧穴的特異性提供神經(jīng)解剖學(xué)基礎(chǔ)。除不同穴位起效神經(jīng)通路上的差異外，不同穴位局部的生物分子改變，也可體現(xiàn)腧穴特異性。納米傳感器可實現(xiàn)在體內(nèi)實時檢測生物分子，觀察針刺生物學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)功能，且具有極高的敏感性和特異性。目前有基于納米材料碳納米管修飾的納米針灸傳感針研究[20]，能夠?qū)崟r檢測穴位局部的5-羥色胺水平。在體外，該傳感器可實時檢測復(fù)雜培養(yǎng)基中的信號。但該研究尚未將納米傳感器用于測量針刺作用后產(chǎn)生的5-羥色胺濃度，故其實用性還有待驗證。Li[21]等通過檸檬酸鐵功能化的金納米顆粒（CA-Fe III/Au NPs）開發(fā)了一種靈敏傳感器，用于多巴胺（Dopamine，DA）的靈敏檢測，通過在針灸治療的小鼠的預(yù)處理血清和腦脊液中檢測DA 分別達到 0.1 nm 和 2.5 nm DA 的檢測極限。Li[22]等還通過功能化的金納米顆粒和大環(huán)胺拉曼標(biāo)簽作為平臺，開發(fā)出了靈敏檢測三磷酸腺苷（ATP）的針灸針，在含有目標(biāo)ATP 的復(fù)雜血清中，活性針可有效檢測100 nm 濃度的ATP 分子。唐麗娜等[23]利用石墨烯優(yōu)秀的導(dǎo)電能力和鐵卟啉對一氧化氮的特異性性電催化活性，制備出了對一氧化氮高度靈敏的傳感材料，并將該材料附著于針體表面，得到了新型傳感器，可監(jiān)測細胞內(nèi)一氧化氮的水平，一氧化氮作為內(nèi)源性血管舒張因子，對闡釋針刺效應(yīng)機制有重要意義。

除局部生物化學(xué)信號變化外，物理參數(shù)（如壓力）改變的捕捉與定量亦是闡釋針刺效果的關(guān)鍵[24]。在與納米技術(shù)進行學(xué)科交叉前，為了定量針刺壓力與捻轉(zhuǎn)角度等參數(shù)，多使用光學(xué)傳感器對針頭運動和壓力進行測量，由于僅能在體外進行測量，往往不夠客觀[25]。Han 等[26]將納米級六軸力/力矩傳感器（ATI Nano-17）安裝在針具的手柄上，以實時測量壓力和扭距，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度的變化對組織的相互作用力要大于手法頻率的變化。但目前的研究仍未能實現(xiàn)體內(nèi)測壓[27]。納米壓力感受器與針具的結(jié)合有望實現(xiàn)實時監(jiān)測組織內(nèi)部的真實壓力和刺激量，若能聯(lián)合生物化學(xué)信號的變化，得到最佳生理刺激的參數(shù)值，就有望實現(xiàn)針刺的標(biāo)準(zhǔn)化。

1.3 增強治療效果

1.3.1 優(yōu)化針具性能

針感是指針刺入腧穴或其他部位，施以一定的行針手法之后，針刺部位產(chǎn)生的感應(yīng)。研究顯示，使用更粗的針具或加深針刺深度可增強針感[28]。如何增強針感的同時又不會增加病人的痛苦是一個重要的臨床問題。In SL[29]等應(yīng)用納米圓錐形孔修飾針灸針，將針具表面積增加20倍，通過動物實驗證實多孔針灸針對電生理、行為學(xué)及鎮(zhèn)痛較普通針灸針更有效。Lee等[30]應(yīng)用納米多孔針灸針治療大腸癌大鼠，證明納米表面修飾可增強治療效果。Bae SJ 等[31]在炎性動物模型上證實納米表面修飾的針灸針鎮(zhèn)痛作用可持續(xù)超過2 h，而傳統(tǒng)針灸僅能維持30分鐘，更驗證其機制為增加了局部的機械阻力，顯示出巨大的治療前景。

1.3.2 穴位注射

穴位注射在臨床應(yīng)用廣泛，可治療多種急慢性疾病。其中蜂毒是一種應(yīng)用和研究廣泛的注射劑[32]，對帕金森、神經(jīng)性疼痛、阿爾茨海默氏病、椎間盤疾病、脊髓損傷、肌肉骨骼疼痛、關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化、皮膚病甚至癌癥均有治療作用[33]。但也有研究顯示蜂毒穴位注射后過敏可導(dǎo)致嚴(yán)重過敏事件，甚至威脅生命[34]。Mao 等[35]制備了蜂毒素納米脂質(zhì)體，證明其具備相同療效的同時減少了炎癥和過敏反應(yīng)。此外，納米微針[36-37]的皮膚給藥已研究十分廣泛，可實現(xiàn)無痛無創(chuàng)經(jīng)皮給藥，避免了首過效應(yīng)，聯(lián)合穴位給藥或許能達到更好的臨床療效。中藥穴位注射是臨床常用的治療手段，納米中藥或納米修飾為載體的中藥，可使藥物易于到達病變組織，提高藥物的特異性和藥物利用效率，減少藥物使用劑量，減輕藥物的毒副作用。

1.3.3 穴位埋線

穴位埋線多采用羊腸線埋入特定穴位起到長效刺激的作用，被廣泛應(yīng)用于肥胖、便秘、痛經(jīng)、失眠等疾病的治療。然而在臨床應(yīng)用過程中不良反應(yīng)往往難以避免，羊腸線為異體蛋白，易激活免疫系統(tǒng)出現(xiàn)排異反應(yīng)，優(yōu)化線體材料勢在必行。將納米技術(shù)與可吸收縫線進行整合，如銀納米線，引入了銀的消炎能力，又可保留穴位刺激和局部藥物釋放作用，可有效減少不良反應(yīng)[38]。任曉艷等[39]通過觀察埋入納米銀絲線與羊腸線之后受試者的體溫變化情況，發(fā)現(xiàn)埋入第一天均有輕度的體溫升高，納米銀絲線在第2 天溫度就明顯下降，第3 天就能恢復(fù)到埋入前水平。而羊腸線直到第14天才回到埋入前水平，說明納米銀絲線可極大地減少排異反應(yīng)。療效方面，任曉艷也認(rèn)為納米銀絲線具有作用持久，效果顯著的特點[40]。

納米針灸材料的臨床應(yīng)用仍不普及，一方面，性能優(yōu)化的針具大多處于動物研究階段，且針對單一臨床問題的針具臨床受眾小，應(yīng)用受限；另一方面，無論器材本身還是注射用藥物的安全性研究仍不足。

2 納米針灸材料的生物相容性

針灸自身的不良反應(yīng)發(fā)生率是很低的，Adrian White[41]的研究顯示，針灸治療的嚴(yán)重不良反應(yīng)發(fā)生率約為0.05%。研究顯示，針刺用于特殊人群即兒童[42]與孕期婦女[43]，不良反應(yīng)的嚴(yán)重程度均為輕中度，發(fā)生率為1.3-11.8%。然而納米針灸材料的生物相容性研究還較少，隨著納米新材料針灸針的技術(shù)逐漸成熟，越來越多的學(xué)者關(guān)注到安全性。

Sorcar S 等[44]研究了其團隊研制的具有分級納米/微米級多孔表面拓撲結(jié)構(gòu)的新型針灸針的生物相容性。在針灸治療過程中針灸針的物理特性包括是否易斷、彈性大小以及是否耐酸耐堿等對操作安全性至關(guān)重要，經(jīng)機械測試，該納米針灸針具備相應(yīng)的物理性質(zhì)。此外，經(jīng)過皮內(nèi)反應(yīng)性測試未發(fā)現(xiàn)紅斑、水腫及毒性反應(yīng)，證實其在生物學(xué)上為惰性。說明納米針灸材料臨床應(yīng)用具有一定安全性。

納米銀是新型針灸針與穴位埋線的常用材料。銀具有抑菌特性，常被作為植入式醫(yī)療器械使用[45-46]。研究顯示植入銀涂層假體后血清銀將會升高，局部組織細胞可觀察到銀的金屬沉積物[47]，而去除植入物后，納米銀可在24周內(nèi)排出，且毒性反應(yīng)主要為體現(xiàn)在局部[48]。雖然針灸針與穴位埋線在體時間較植入式器械短，但其不良反應(yīng)與可能的毒性還是不可忽略。

3 研究策略探討

納米技術(shù)作為一種技術(shù)手段，需要在針灸經(jīng)絡(luò)理論的指導(dǎo)下，用于解決針灸科研和臨床應(yīng)用的實際問題上，才能發(fā)揮最大作用。根據(jù)針灸經(jīng)絡(luò)和納米技術(shù)各自的特點，筆者認(rèn)為針灸與納米技術(shù)的學(xué)科交叉可以從以下幾個方面深入研究。

3.1 以問題為導(dǎo)向，用納米技術(shù)闡釋針刺療效

經(jīng)絡(luò)的本質(zhì)是什么很難有確定答案，其本質(zhì)很難用單一結(jié)構(gòu)解釋。而納米技術(shù)作為一種新材料和新方法，必須以實體作為研究對象。鳳漢系統(tǒng)和組織液循環(huán)亦可能是信號傳遞的通路之一，此外，神經(jīng)、血管、淋巴、內(nèi)分泌等亦有傳遞針刺信號的作用。納米技術(shù)的特長在于采集信號和體內(nèi)成像，針對針灸確有療效的病種，具體問題具體分析，探討穴位和疾病的關(guān)系，穴位和療效的關(guān)系以及刺激量和療效的關(guān)系[49]，開展現(xiàn)代經(jīng)絡(luò)本質(zhì)研究。

3.2 整合現(xiàn)有納米傳感器，研制多功能智能納米針灸針用于闡釋針刺機制

針刺起效機制是個復(fù)雜的生理過程，單一神經(jīng)遞質(zhì)、信號分子、物理量改變均不足以解釋。對現(xiàn)有納米傳感器進行充分整合，并聯(lián)合其他生物檢測手段，構(gòu)建生物信息網(wǎng)絡(luò)是解釋針刺復(fù)雜作用機制的可行之路。該類研究也已經(jīng)取得了一定程度的進展，Christine Nardin 等[50]已經(jīng)有了整合酶-碳納米管傳感器測量和傳遞溫度、PH 和內(nèi)源性代謝物的進展。此外，納米芯片或納米多功能傳感器，有望通過檢測和監(jiān)測到的針刺誘導(dǎo)的生物活性分子的變化和刺激的參數(shù)之間的關(guān)系，得到最佳刺激參數(shù)，形成針刺標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 發(fā)揮納米材料多種特性，實現(xiàn)針刺療效最大化

現(xiàn)有納米技術(shù)增強治療效果的應(yīng)用多數(shù)僅利用了納米材料的單一特性，如利用其體積優(yōu)勢增加針具刺激面積，利用其抗菌性能制造了銀納米線。納米材料具有眾多特性，多孔納米針灸針可在增加刺激面積的同時，在孔穴內(nèi)搭載藥物進入穴位，靶向?qū)爰{米藥物，增強治療效果等，甚至同時具有傳感器作用，使針刺療效最大化。

3.4 加快生物相容性研究，促進臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用

目前，納米針灸材料的器械多處于研究與試驗階段，以增強療效與增加功能為主。在技術(shù)逐漸成熟之后，安全性研究是其走向大規(guī)模臨床應(yīng)用的必經(jīng)之路。未來還需加快對新型材料的生物相容性研究包括組織相容性、血液相容性、細胞毒性測試、全身毒性測試、炎癥相容性以及機械特性等[51]，減少醫(yī)患對使用新材料的心理負擔(dān)，促進臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用。