工程7（2021）1577研究医学工程评论纳米技术和纳米医学：肺癌诊断和治疗Wei Yina，b，Feng Panc，Junjie Zhuc，Junwu Xud，Diego Gonzalez-Rivasc，e，Meinoshin Okumuraf，唐志勇，杨洋，口腔生物医学工程（武汉大学）教育部重点实验室，武汉大学口腔医学院附属口腔医院，湖北武汉430079b美国汉诺威达特茅斯学院盖泽尔医学院生物医学数据科学系，c同济大学医学院附属上海市肺科医院胸外科，中国上海德图斯-医疗健康科技投资（嘉兴）有限公司有限公司、邮编：314033eMinimally Invasive Thoracic Surgery Unit（UCTMI），Hospital San Rafael，Coruña 15006，Spain日本大坂560-8552大坂Toneyama医疗中心g中国科学院纳米系统与分级制造重点实验室，国家纳米科学技术中心，北京100190阿提奇莱因福奥文章历史记录：2019年12月11日收到2020年4月1日修订2020年4月24日接受2021年10月7日网上发售关键词：纳米医学肺癌诊断治疗A B S T R A C T肺癌是全世界癌症相关死亡的主要原因，总体五年存活率非常低。与用于肺癌的常规诊断和治疗策略相关的固有局限性激发了纳米技术和纳米医学方法的发展，以提高肺癌的早期诊断率并开发更有效和更安全的治疗方案癌症纳米医学的目标是个性化的药物输送，诊断和治疗，通过定制他们每个病人的独特的生理和病理特征，在基因组和蛋白质组水平上，并在这一领域引起了广泛的关注。尽管纳米医学技术在肺癌研究中的成功应用，但由于对纳米技术和生物学之间发生的相互作用的理解有限，以及纳米颗粒的毒理学、药理学、免疫学和大规模制造所带来的挑战，纳米医学方法的临床转化仍然具有挑战性。在这篇综述中，我们强调了与纳米药物用于肺癌治疗相关的进展和机遇，并讨论了这一领域的前景，以及与临床转化相关的挑战。©2021 THE COUNTORS.Elsevier LTD代表中国工程院出版，高等教育出版社有限公司。这是一篇CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。1. 介绍尽管最近在肺癌检测和治疗方面取得了进展，但由于未能早期检测癌症发生以及缺乏对晚期患者的有效治疗，肺癌仍然是全球最致命的癌症。肺癌是北美和亚洲最常见的新诊断癌症类型[1，2]。与肺癌检测相关的主要困难在于，现有的检测方法，包括支气管活检和计算机断层扫描（CT），严重依赖纳米技术提供了新的检测方法，如纳米颗粒（NP）表面*通讯作者。电子邮件地址：timyangsh@tongji.edu.cn（Y. Yang）。可以被修饰以结合肿瘤细胞中过表达的受体，其可以充当癌症成像造影剂，以增加癌症检测方法的灵敏度和特异性[3，4]。此外，使用NP的微流体阵列和基于阵列的感测方法是有前途的和新颖的癌症诊断方法，具有超低检测阈值、短测定时间、高通量能力和低样品消耗[5，6]。NP也可用于改善肺癌治疗。精密纳米药物具有独特的性质，包括纳米尺寸，高表面积与体积比和有利的物理化学特性，可用于调节癌症药物的药代动力学和药效学特征，提高其治疗指数。这些特征是当前精确药物（PM）的必要特性[7-https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.04.0172095-8099/©2021 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engW. Yin，F.Pan，J.Zhu等人工程7（2021）15771578血浆稳定性、次优药代动力学特性和免疫毒性，这些都阻碍了其临床转化[11，12]。越来越多的研究表明，精密纳米医学技术在肺癌的早期诊断和靶向治疗中具有潜在的优势。因此，有必要进行严格审查，以更全面地了解这些新战略。2. 肺癌的个体化诊断2.1. 纳米技术用于肺癌的体内诊断肺癌的早期诊断可以提高生存率。传统的医学成像技术，例如磁共 振 引 导 聚 焦 超 声 手 术 （ MRgFUS ） ， 目 前 受 到 磁 共 振 成 像（MRI）对小肿瘤可视化不敏感的限制[13]。纳米粒子可用作成像对比剂，以提高分辨率并改善病变的解剖清晰度。最近，Wang et al.[14]构建了一种主动靶向纳米级、治疗诊断、超顺磁性氧化铁（SPIO）平台，以提高临床MRgFUS系统的成像灵敏度和能量沉积效率。这些聚乙二醇（PEG）化的SPIO NP的表面用抗表皮生长因子受体（EGFR）单克隆抗体修饰，用于将NP靶向递送至EGFR过表达的肺癌细胞。研究人员证明，使用这些NP显著提高了MRI对大鼠模型中EGFR过度表达肺癌细胞可视化的灵敏度。量子点（QD）是半导体纳米晶体（尺寸为2与有机染料分子相比，QD的明亮荧光和高光化学耐受性使其有希望用于荧光成像方法[15]。表现出高摩尔激发系数的发射近红外（NIR）的QD特别适合于体内全身成像技术，因为NIR光比可见光谱中的光更深地穿透身体。Papagiannaros等人[16]预先研究了一种肿瘤靶向NIR成像剂，由癌症特异性单克隆抗核小体抗体2C5与含QD的聚合物胶束偶联组成。他们证明，这种荧光成像分子表现出优异的成像特性，注射后1小时的肿瘤荧光强度除了探索单一、强大的成像模式的开发外，还尝试通过整合多种成像技术来开发多模式方法，以克服每种技术的个别缺点[17]。例如，Xiao等人[18]将钆掺杂的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）和金纳米颗粒（AuNPs）合并到单个纳米系统（Gd 2 O 3@MCM-41@Au）中，并发现Gd 2 O 3@MCM-41@Au在癌症成像期间作为有效的MRI造影剂，并成功靶向EGFR分子，用于表面增强拉曼散射（SERS）检测。2.2. 纳米技术在肺癌体外诊断中的应用准确的诊断需要确定如何以及在何处收集活检组织样本。分子生物学的重大进展已经允许从体液中捕获和分析肿瘤源性物质[19，20]。现在可以在DNA，RNA，蛋白质含量[21]因此，医生在评估肺癌患者时有多种活检选择，包括肺部病变、外周血和胸腔积液（PE）。对于人群筛查，非侵入性分析如外周血分析是优选的，因为组织可能不可用。近年来，纳米技术在实现准确诊断所需的高灵敏度和高特异性方面做出了巨大贡献纳米颗粒具有大的表面积，可以与多种诊断剂连接，提高诊断的效率和灵敏度。与传统的基于聚合酶链反应（PCR）的测序技术相比，使用NP的微流体（芯片实验室）技术和基于阵列的传感是癌症诊断的有吸引力的替代方案2.2.1. 外周血在外周血中检测到的与宿主共享遗传信息的细胞外DNA被称为无细胞DNA（cfDNA）[22]，并且源自肿瘤细胞的cfDNA被称为循环肿瘤DNA（ctDNA）。目前，ctDNA释放到血液中的确切机制仍然未知。ctDNA被认为是从凋亡和坏死的肿瘤细胞中释放的或从活肿瘤细胞中分泌的[23]。与健康对照相比，癌症患者呈现增加量的cfDNA和ctDNA[24]。由于ctDNA携带在肿瘤演变过程中出现的基因组变异和异质性，ctDNA监测为监测癌症患者的肿瘤状态、进展和治疗耐药性的发生为了实现使用ctDNA监测肿瘤进展的目标，必须首先从外周血样品中富集ctDNA。外周血中的cfDNA和ctDNA都具有低分子量，这需要改进的富集技术，因为用于从外周血分离和提取DNA的常规方法更适合于具有中等和高分子量的DNA分子。此外，ctDNA在cfDNA中的比例变化很大，这取决于个体变异。因此，分离方法对于区分ctDNA与cfDNA也是必要的。幸运的是，技术进步已经促进了稀有ctDNA的富集[25，26]。纳米材料已经被开发用于使用特定标记物富集ctDNA，例如上皮细胞粘附分子（EpCAM）和细胞角蛋白（CK）。生物相容性AuNP[27]，与聚合物珠组合[28]和免疫磁珠[29]，已经研究了该方案。此外，提供增加的表面积的纳米结构基底，例如纳米管、纳米柱、纳米线和纳米纹理表面，可以促进与生物分子的增加的相互作用，从而产生能够捕获或分离ctDNA的生物传感平台。例如，在用适体功能化后，纳米地形基底能够选择性地捕获超过90%的癌细胞[30]。纳米结构的电材料[31]，例如电活性导电聚合物聚吡咯[32]和涂覆有聚吡咯的金（Au）纳米线[33]，也表现出用于ctDNA分离的高效率水平，具有高产率和纯度。早期肺癌检测只是ctDNA分析的一个潜在应用ctDNA可以揭示与肺癌相关的遗传变异，提高诊断的可靠性。到目前为止，一些研究人员已经成功地富集了ctDNA，用于肺癌患者的分子基因分型分析[34，35]。嵌入微流控芯片中的硅纳米线衬底（SiNS）（图1），结合通过指数富集（SELEX）衍生的适体进行的配体的合理设计、基于细胞的系统进化，已成功增强了对非小细胞肺癌（NSCLC）患者循环肿瘤细胞的差异捕获[36]。W. Yin，F.Pan，J.Zhu等人工程7（2021）15771579Fig. 1.微流体循环肿瘤细胞芯片的示意图，其由适体接枝的硅纳米线基底（SiNS）和覆盖的聚二甲基硅氧烷（PDMS）混沌混合器组成。复制自Ref。[36]经Wiley-VCHVerlag GmbH& Co. KGaA，Weinheim，Germany许可©2016。2.2.2. PE中的肿瘤源性DNA肺栓塞的出现是肺癌常见的临床表现。这种积聚在胸膜腔中的多余液体含有肿瘤来源的DNA。采样PE是分析肺癌病变分子谱的实用方法[37]。此外，在一些患者中，PE是疾病的初始症状，因此提供了检测肿瘤源性DNA的早期机会。从PE富集肿瘤来源的DNA可能是困难的，因为PE通常含有各种炎性细胞和间皮细胞。用于分离肿瘤来源的DNA的现有策略依赖于涂片或细胞块的宏观解剖、手动显微解剖或激光捕获显微解剖。先前已经描述了使用这些策略的几个成功案例[38，39]。2.2.3. 外来体外泌体的大小范围为30至150 nm，并在多泡内体（MVE）和质膜之间的融合过程中释放[40]。外泌体可以通过调节细胞通讯来改变各种细胞先前的研究表明，外泌体可能通过调节肿瘤免疫应答、转移前小生境和化疗耐药性参与致癌过程[41]。因此，外泌体是诊断和治疗干预的潜在特异性靶标此外，已经从外周血中鉴定和富集了外泌体[42]，因此，外泌体可能是用于癌症分析的临床适用标本。目前的外泌体分离方法，如蔗糖梯度超离心和超滤，严重依赖于多步超离心过程，其繁琐且耗时，并且区分外泌体与其他生物材料的效率低.与现有的ctDNA分离和富集技术类似，正在开发微流体技术来捕获外来体。这些技术具有样品体积要求小、成本低、操作时间短和灵敏度高的优点[43]。靶向外泌体的捕获取决于使用已经用抗体功能化的微流体通道，以增强它们对靶向外泌体的亲和力。例如，He等人[44]通过将基于磁珠的策略与多步微流控技术相分析（图2）。该装置能够通过直接探测血浆外泌体成功评估NSCLC患者中胰岛素样生长因子1受体（IGF-1 R）的总表达和磷酸化水平除了特异性抗体之外，适体[45]、PEG化脂质[46]和氧化石墨烯/聚多巴胺（GO/PDA）纳米界面[47]作为配体已经显示出令人满意的性能适体在各种溶液（包括宽范围的盐浓度）中以及在离子和变性条件下特别稳定此外，癌细胞可以根据物理可塑性和直径进行分选。3. 肺癌精准纳米医学与抑制所有细胞增殖的化疗相比，靶向癌症治疗通过靶向参与肿瘤发生的特定分子特异性地且准确地产生肿瘤抑制。有效和精确地将药物递送3.1. 药物输送纳米材料独特的物理化学性质使其成为癌症靶向治疗药物和药物递送系统（DDS）的首选[48]。癌症表现出不规则的细胞生长，这得益于高度多孔的新血管网络的发展，内皮细胞之间具有大的空间。利用正常组织和肿瘤组织之间的解剖学和病理生理学差异，纳米药物被设计为在血液中长时间循环，并通过增强的渗透性和保留（EPR）效应在肿瘤部位积累[49]。此外，基于纳米的DDS因其克服与化疗药物的溶解度、稳定性、扩散性、血液循环半衰期和免疫原性相关的问题以及改善癌症治疗期间药物释放的特异性的潜力而受到关注[50]。目前，基于纳米的DDS包括常规脂质体、聚合物NP、树枝状聚合物和胶束，以及无机纳米材料如AuNP、MSNs和金属有机框架。此外，基于无机NP的成像造影剂的有利的物理化学、生物化学和电学性质已经导致正电子发射断层扫描（PET）、MRI和单光子发射计算机断层扫描（SPECT）平台的灵敏度提高，促进了治疗过程中癌症进展的实时观察。3.1.1. 金纳米颗粒已证实的NSCLC相关驱动癌基因是最有潜力的治疗靶点。在最近几十年中，无机NP已经被广泛研究用作靶向癌症治疗中的药物或DDS[51]，并且AuNP由于其独特的光学性质、低毒性以及它们可以制备和功能化的容易性而吸引了特别的关注。为了实现NPs在肿瘤组织中的最大积累并提高效率，已经用各种活性配体修饰了AuNPs。与等剂量的游离MTX相比，与抗癌药物甲氨蝶呤（MTX）结合的AuNP在Lewis肺癌小鼠模型中表现出高水平的肿瘤保留和增强的治疗功效，这可能归因于MTX-AuNP的EGFR是一种细胞表面受体，在包括NSCLC在内的几种肿瘤类型中过表达。近年来，EGFR靶向抗体已成为NSCLC治疗的流行靶向策略。Yokoyama等[53]已报道克隆225抗体-W. Yin，F.Pan，J.Zhu等人工程7（2021）15771580图二.用于NSCLC患者的集成微流体外来体分析。(a)PDMS芯片，包含用于外泌体分析的微通道网络;（b）整合流线型的芯片实验室、外泌体的免疫磁性分离、外泌体裂解、蛋白质捕获和囊泡内蛋白质分析。经英国皇家化学学会许可，转载自参考文献[44]，©2014。缀合的混合等离子体磁性纳米颗粒（C225-AuFe纳米颗粒）通过诱导细胞凋亡和自噬而表现出增强的抗肿瘤活性。此外，成功合成了一种新型放射免疫治疗剂131I-C225-AuNPs-PEG（图3），并显示出对高表达EGFR的人A549肺癌细胞的内吞作用和细胞毒性增强;它还在小鼠模型中主动靶向A549肿瘤异种移植物[54]。金纳米颗粒通过抗体介导的内吞作用表现出增强的内化。由于强大和选择性由于金和硫基团之间发生的相互作用，使用通过硫键化学吸附到NP表面 上 的 含 硫 靶 向 配 体 可 以 提 高 效 率 [55] 。 AuNP 也 是 micro-RNA（miRNAs）的理想载体，其可以进一步用作特异性抑制剂[56]。3.1.2. 介孔二氧化硅纳米颗粒由于其大的表面积、大的孔体积和高水平的生物化学和物理化学稳定性，MSN具有图三.描绘使用碘原法对C225-AuNP-PEG进行放射性碘化的方案。经Elsevier Ltd.许可，转载自参考文献[54]，©2013年。W. Yin，F.Pan，J.Zhu等人工程7（2021）15771581作为潜在的DDS引起了极大的兴趣[57，58]。负载有多柔比星（DOX）的MSN涂覆的金纳米棒（AuNR）已被设计为用作用于肺癌治疗的光介导的多功能治疗诊断载体，并且由于化疗和基于高血压的治疗的协同作用，已显示导致增强的癌细胞死亡[59]。利用β-环糊精（b-CD）和腺苷脱氨酶（Ada）-PEG对中空微囊纳米粒（HMSNs）进行功能化修饰，并负载阿霉素（DOX），构建了肿瘤微环境级联pH 响应型DDS（HMSNs-b-CD/Ada-PEG@DOX）。这种方法有效地解决了EGFR单克隆抗体封端的MSN已被证明特异性靶向EGFR突变型肺癌细胞，并在癌细胞中有效释放负载的药物。治疗试剂从MSN的释放速度也可以通过开发智能纳米医学系统来调整。3.1.3. 纳米配位聚合物与纳米金属有机骨架由金属连接点和有机桥连配体的自组装构建的纳米级配位聚合物（NCP）和纳米级金属-有机框架（NMOF）也已被开发为用于癌症治疗的DDS，这是由于它们的可调组成、尺寸和形状;易于表面改性;高药物负载能力;和固有的生物降解性能。有几份报告侧重于将国家联络点和NMOF用作DDS。与合成颗粒或游离双膦酸盐相比，脂质包被和茴香酰胺靶向的NCP显示出对人肺癌细胞的增强的细胞毒性[61]。Liu等人[62]进一步构建了携带48% ± 3%（重量百分比）顺铂前药或45% ± 5%（重量百分比）奥沙利铂前药的锌（Zn）-双膦酸盐NCP。将NCP PEG化以进一步稳定颗粒并抑制药物的突释。在三种不同的肿瘤模型中，与游离药物相比，两种NCP均表现出增强的抗肿瘤活性。叶酸（Fol）靶向钙唑来膦酸盐（CaZol）NMOFs通过将Fol-targeted配体掺入CaZolNMOFs中来制备与小分子唑来膦酸盐相比，包封的唑来膦酸盐在胞吞作用期间从中间核内体中的NMOF中释放，并显示出抑制NSCLC增殖和诱导细胞凋亡的效率增加[63]。3.2. 纳米诊疗学最近，与肺癌期间使用纳米药物相关的早期诊断和靶向治疗结果鼓励科学家探索“纳米治疗诊断学”，这是亚微米尺寸的载体材料，两药物和成像剂在单一制剂中[64，65]。Nanotheranostics有可能为癌症管理的个性化方法的发展做出贡献。常见的诊断剂包括SPIO、QD、放射性核素和重元素，如碘。理想的治疗诊断纳米药物将识别特定的靶点，结合靶细胞膜上的特定受体，诊断癌症形态，并提供有效的治疗，同时具有生物相容性和生物降解性。纳米诊断有望为肺癌早期阶段的癌症治疗和治愈提供实用的解决方案。治疗诊断纳米医学的第一个实例，其在体内结合化疗和光热疗法（PTT），通过将紫杉醇负载的聚（丙交酯-共-乙醇酸）（PLGA）NP与氧化铁NP和QD缀合来构建[66]。QD/ Fe3 O4/Taxol负载的PLGA NPs可以潜在地用作MRI的造影剂，并且AuNR可以将NIR光转化为热，以便同时实现肿瘤组织的光热消融和破坏球形PLGA，有效地释放包裹的Taxol。在体内，将载AuNR/QD/Fe3 O4/Taxol的PLGA纳米粒瘤内注射到小鼠移植瘤中，导致肿瘤体积进行性缩小。Jing等人[67]成功制造了一种用于NIR荧光成像的坚固的治疗诊断cerasome，命名为ICG@DPDCs-177Lu见图4。示意图显示HMSN-b-CD/Ada-PEG系统在体内肿瘤微环境中的药物递送过程。CTAB：N-十六烷基三甲基溴化铵; HepG 2：人肝细胞癌。复制自Ref。[60]经爱思唯尔有限公司许可©2016.W. Yin，F.Pan，J.Zhu等人工程7（2021）15771582以及通过将吲哚菁绿（ICG）包封在1，2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺-N-[羧基（聚乙二醇）2000]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸单酰胺（DSPE-PEG2000-DOTA）中，然后螯合放射性同位素177Lu，来光热消融癌细胞。ICG@DPDCs-177 Lu可用作有吸引力的放射性核素癌症治疗;在体内，ICG@DPDCs通过光热效应有效地消融癌细胞（图1）。 5）。4. 使用纳米医学改进传统肺癌诊断传统上，切除肿瘤的组织学检查是必要的，以作出可靠的诊断。对于临床前诊断，CT和MRI是最常用的方法。然而，在诊断过程中使用非靶向造影剂具有固有的局限性，例如灵敏度和特异性低，这可能影响准确的肿瘤定位。已经合成了NP以克服这些问题。通过将NP与作为标记物的其他部分缀合，可以更清楚地描绘肿瘤的形态[68]。无机纳米材料长期以来一直用于DDS、成像、肿瘤治疗、诊断和预后。最常用的材料是金、银（Ag）、二氧化硅和氧化铁。由于其生物相容性，多功能性和治疗诊断特性，一些研究集中在AuNPs例如，合成了用PEG修饰的二氧化硅-Knights和McLaughlan[70]证明了AuNR对光声（PA）成像响应和脉冲波光热治疗功效的尺寸依赖性影响。一项研究证明了银纳米颗粒（AgNP）对肺癌细胞和异种移植小鼠模型的体内肺癌抗肿瘤活性[71]。然而，无机纳米材料的毒性因为单核吞噬细胞系统（MPS）负责药物的清除，所以不可生物降解的无机NP和毒性大分子可能难以从人体中清除。细胞毒性试验通常使用台盼蓝和3-（4，5-二甲基噻唑-2-基）-2，5-二苯基溴化四唑（MTT）测定法进行为了克服与无机NP相关的困难，生物-相容的有机纳米材料和超小的可生物降解的纳米药物已经开发出来[72，73]。例如，超小SPIO（USPIO）是小于50 nm的可生物降解的NP，这允许它们穿过甚至最小的血管并保持在循环中[74，75]。此外，这些NP对主要MPS器官如骨髓、脾、图五.包封吲哚菁绿的 177Lu标记的神经酰胺酶体（ICG@ DPDC-177Lu）的结构图示。CSS：胆甾醇琥珀酰硅烷。复制自Ref。[67]经美国化学学会许可，©2015。和肾脏，并且很容易从体内清除;因此，这些新型纳米材料具有潜在的光明前景。5. 使用纳米医学改进传统肺癌治疗目前有几种肺癌治疗方法，包括手术切除、化疗和放疗;然而，这些方法都不是肺癌治疗的最佳选择[76]。尽管肺癌的手术切除是一种相对有效的治疗方法，但到大多数肺癌被诊断时，患者通常已经达到肺癌的晚期或已经发生转移，这使得手术难以进行，有时不可行。肿瘤和周围正常组织之间的区别可能是模糊的，这在手术过程中构成了巨大的挑战，并增加了过度治疗或复发的多药耐药（Multiple-drugresistance，MDR）是化疗的主要问题，大多数化疗药物对肿瘤细胞和正常组织均有毒性。辐射会对患者造成严重的副作用，降低他们的生活质量。纳米颗粒的表面可以用荧光染料、亲水性配体和对仅在肿瘤表面表达的独特蛋白质具有亲和力的特异性分子进行修饰;这些荧光标记的纳米材料然后可以用于指导手术[77，78]。纳米颗粒可以通过EPR效应或通过活性靶向递送增加肿瘤附近化疗药物的浓度[79，80]。肿瘤中发现的血管生成血管与正常血管不同，这是由于相邻内皮细胞之间存在间隙，这些间隙大到足以诱导EPR效应。主动靶向涉及靶向配体或特异性识别肿瘤细胞的抗体许多因素，包括肿瘤的大小，电荷，表面修饰和血管生成，肿瘤微环境和NPs的半衰期，可以影响NPs在肿瘤中的最终积累。在临床治疗期间已经使用了几种脂质体NP，包括最流行的脂质体制剂DOX;一些可在市场上获得，包括脂质体柔红霉素和隐形脂质体DOX[81然而，大多数DOX包封的脂质体仍处于临床试验阶段。通过修饰脂质体表面，NP可以延长脂质体的循环时间[84]。此外，化疗药物可以装载到纳米脂质体胶囊中，从而将化疗与NP结合[85]。脂质体紫杉醇是已用于实体瘤的临床治疗的脂质体NP的另一个实例[86NPS可以增强的响应到辐射和改善通过调节肿瘤微环境[89，90]或将化疗与其他新辅助治疗或辅助治疗相结合[91一些纳米材料具有独特的特性，可用于攻击癌细胞。光动力疗法（PDT）[94，95]和PTT[96，97]基于在光热转换期间具有高功效的纳米材料。PDT和PTT可用作无法接受手术切除的患者的这两种疗法的给药都需要光敏剂（PS），其疗效较低[98，99]。将PS与靶向分子偶联或将它们封装在纳米材料的核内可以提高PDT和PTT的效率由于其光热转换特性，这些NP也可用于进行光声成像（PAI）[100，101]。将治疗与影像学相结合符合开发多功能材料的理论。其他新疗法，如离子干扰和化学动力学治疗，也是NP依赖性的。W. Yin，F.Pan，J.Zhu等人工程7（2021）15771583·6. 透视肿瘤发生是一个复杂的过程，与分子生物学的多种变化有关迄今为止，功能化的纳米材料和纳米技术，如微流体装置，在肺癌诊断期间在提高ctDNA、肿瘤来源的DNA以及外来体分离和检测的效率和特异性方面取得了巨大成功然而，单一的生物标志物可能不适合每一个癌症患者。作为一种替代方案，PM，使用一组分子生物标志物确定的基因组和蛋白质组学研究，可能是更有效的肺癌的早期筛查未来，在微流体技术的帮助下，识别更多的生物标志物和开发新一代生物传感器将有助于降低癌症死亡率。此外，精密纳米医学是癌症治疗的一个有前途的工具。已经开发了几种精确的纳米医学平台，并在临床癌症护理中使用。然而，对纳米药物安全性的担忧仍然存在。因此，使用体外和体内模型对纳米药物产品和标准品进行全面表征，对于预测纳米药物转化为临床应用时的性能仍然是必要的。致谢本工作得到了国家重点基础研究项目（2020YFA0211100）、国家自然科学基金（51872205、51922077、81602412）、中央高校基金、上 海 市 卫 生 和 计 划 生 育 委 员 会 杰 出 青 年 医 学 人 才 培 养 计 划（ 2017YQ050 ） 、 上 海 市 卫 生 和 计 划 生 育 委 员 会 科 研 项 目（2016Y0121）、上海市自然科学基金（134119b1002）、上海市肺科医院杰出青年科研人员的资助。遵守道德操守准则Wei Yin、Feng Pan、Junjie Zhu、Junwu Xu、Diego Gonzalez-Rivas、Meinoshin Okumura、Zhiyong Tang和Yang Yang Yang声明他们没有利益冲突或财务冲突需要披露。引用[1] 放大图片SiegelRL，Miller KD，Jemal A. 癌症统计，2019年。 CA Cancer J Clin2019;69（1）：7-34.[2] ChenW，Zheng R，Baade PD，Zhang S，Zeng H，Bray F，et al. 2015年中国癌症统计。CA Cancer J Clin 2016;66（2）：115-32.[3] 孙IC，Ahn CH，Kim K，Emelianov S.以乙二醇-壳聚糖包覆的金纳米粒子作为造影剂的癌细胞光声成像。J BiomedOpt 2019;24（12）：1-5。[4] GarciaVB ， de Carvalho TG ， da Silva Gasparotto LH ， da Silva HFO ， deAraújo AA ， Guerra GCB 等 . 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