富勒烯:星云之力健康之光

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  当世界点亮黑洞的高光时刻,一种来自地球以外宇宙星云的神秘力量再次出手A股市场。4月17日、19日,道氏技术、豫金刚石分别凭借富勒烯概念强势涨停。继去年9天8次拉停通产丽星之后,富勒烯二次“封神”。

  一种在地球上并不存在的物质,如何被发现,又带着何种使命来到我们中间?记者走访了中科院化学所分子纳米结构与纳米技术重点实验室,以及与其关联的富勒烯衍生产品开发企业、北京福纳康生物技术有限公司。

  记者初识富勒烯,是在阅读了“中国科学材料”2015年第10期由全国政协委员、中科院化学所王春儒研究员课题组发表的一篇文章。富勒烯作为一种我国自主研发的抗癌靶向药,能够以“逆天”的治疗理念治疗大多数肿瘤。

  全国政协委员王春儒一手拿着富勒烯分子结构模型,一手拿着富勒烯原液,对记者说:“纯净的富勒烯是紫色的,漂亮吧。”

  传统上,肿瘤治疗主要通过手术、放疗、化疗的方式进行。手术和放疗属于局部治疗,只对治疗部位的肿瘤有效,对于潜在的转移病灶和已经发生临床转移的癌症难以发挥有效治疗作用。而化疗是一种全身治疗的手段,是化学药物治疗的简称,这种方法通过使用化学药物杀灭癌细胞达到治疗癌症的目的。而无论采用什么途径给药,化疗药物都会随着血液循环进入全身的绝大部分器官和组织。癌细胞是异变的正常细胞,两者无论在结构与形态上都极为相似,很难区分。因此,一旦采用化疗方法,不论对健康的细胞组织还是癌变组织,药物都会产生影响,具有极大的副作用。

  但是富勒烯的“想法”不一样。研究发现,一颗葡萄大小的肿瘤大约包含10亿个肿瘤细胞,这些肿瘤细胞是通过互相连通的肿瘤毛细血管供给营养的,所以仅需破坏数百根肿瘤的毛细血管即可断绝肿瘤的营养,达到消灭肿瘤的目的。健康组织的毛细血管生成需要100天,而恶性肿瘤血管生成只需4天,造成两者在结构与特性方面相差极大。如果针对肿瘤内血管的特殊结构设计药物,对各种肿瘤都有致命杀伤力。

  富勒烯恰恰可以做到这一点。“水溶性金属富勒烯具有相变膨胀的特性,我们将金属富勒烯注入荷瘤小鼠血管并施加射频,引发肿瘤血管里金属富勒烯的相变膨胀,实现了对肿瘤血管的选择性破坏,但是对健康组织的血管却不会产生影响。”王春儒介绍,他们在一次以富勒烯作为核磁共振高效显影剂的研究时,意外发现了这一真相:被观测荷瘤小鼠因注入富勒烯造影剂,24小时后其体内肿瘤竟意外消失了。

  这一现象引起了研究人员的极大兴趣。后来发现,同样的原理,适用于肝癌、肺癌、乳腺癌等多种肿瘤。这项技术是纳米科学和生物医学相结合的产物,有望成为中国首创的肿瘤靶向治疗方法。

  但是富勒烯并不是中国首先发现的,甚至不是地球的产物。1985年英国天文波谱学家Kroto、美国天文物理学家Curl和美国化学家Smalley等人模拟宇宙星云环境,首次合成富勒烯。11年后,三位科学家因此获得诺贝尔化学奖。

  现在人们认识到,富勒烯是由纯碳元素构成的封闭笼状分子家族,典型的富勒烯分子C60由60个碳原子组成,有12个五元环和20个六元环。因为其形状与传统的足球完全相同,故被称为“纳米足球”。

  “如果是一场‘纳米足球’比赛,那么现在中国队和美国队、日本队、欧洲队一样,都是国际赛场上的强队,各自都有自己的绝活。”王春儒形容,“‘纳米足球’虽然个头小,却是宇宙星云送给人类的珍贵礼物,点亮了人类的生命之光。”

  在统计学意义上,从科学技术到成果转化,大约只有5%的成功概率。从基础研究跨越实现成果转化,富勒烯完成了科学技术史上的一项奇迹。目前,富勒烯研究在物理、化学、材料、生物、医学等领域蓬勃发展,包括锂电池、超级电容、涂料、催化剂、消费电子等诸多细分行业都能通过添加富勒烯材料大幅提升产品性能,从而推动产业升级。

  作为富勒烯抗癌靶向药的开发企业,北京福纳康生物技术有限公司(以下简称福纳康)向中科院化学所购买了相关专利技术,进而实现产学研一体化。

  “医药创新成果的转化,需要开放自由的政策和市场,需要优秀的科学家和有才干的企业家保驾护航。”福纳康副总经理、药物研发总监武万里2017年刚刚来到这家企业,此前他是九龙制药的总经理,已经在制药领域从业33年。

  “当时我听了介绍,非常兴奋。凭借自己的从业经验,对富勒烯的成药性和安全性有了一个判断,意识到它的前景,所以马上跳槽过来了。”武万里说,福纳康与普通制药企业不同的地方在于有一个科学家团队在主导发展方向,“他们有让人敬重的情怀,不论投入多少,也要看到自己的科研成果实现转化。”

  武万里说,应该是一种幸运,在富勒烯的药用价值被发现不久,2015年,福纳康成立,主要开发富勒烯药物。这也得益于国家相关政策的支持——2016年10月《“健康中国2030”规划纲要》公布;2017年8月召开的国务院常务会议,确定促进健康服务业发展的措施,支持发展重大创新药物、短缺药物,推进审批体系改革;随后,原国家食品药品监管总局公布《关于鼓励药品创新实行优先审评审批的意见》。

  “短短一年的时间,待审评的药品注册申请已由2015年高峰时的2.2万件降至3200件以内。我们感觉,富勒烯抗癌靶向药进入临床也不远了。”武万里说,2017年,一进口和国产新药借助优先审评快速获批上市,一些幸运者还赶上了部分省市医保谈判的班车。2018年上半年有20多个新药品种依次上市。除了葛兰素史克、拜耳等制药巨头外,国产创新药迎来大爆发,拿到7个产品上市许可。

  “我国虽然有5000多家制药企业,数量全球第一,制剂生产能力全球第一,原料药生产能力全球第二,但在原创药研发生产方面却远远落后。生物医药成果转化率一直停留在5%左右。相信富勒烯能够成为下一个原研药产品,为我国自主创新能力贡献力量。”武万里很有信心。

  2018年8月,第三届国际富勒烯科学研讨会期间,中国富勒烯应用产业创新联盟发起成立,福纳康成为首批盟员企业。“尽管在医药领域还有待进一步推动,但是在其他领域,富勒烯对于大健康的贡献已经产业化了。”武万里说。

  中科院化学所博士李慧也是福纳康的副总经理,据她介绍,最早推广富勒烯在健康领域应用的企业是日本三菱公司。该公司投入了大量经费,建立了富勒烯生产基地。目前主要应用在化妆品领域。由于富勒烯具有极好的抗氧化性,能够有效对抗自由基对皮肤的损害,所以加入了富勒烯成分的化妆品能够长效清除自由基、抑制炎症因子、修复细胞活力,在消除皱纹、紧致毛孔、修复毛囊等方面具有明显效果。近年来福纳康在富勒烯化妆品研发方面已申报近十项专利,旗下子公司吉林省福纳康、赤峰福纳康已投产化妆品原料,并计划于今年开始生产自主品牌的化妆品。

  “此外,最近我们又发现,加有富勒烯成分的涂料可迅速在可见光帮助下消除室内甲醛等有机物污染,所以福纳康又在联合中科院化学所研发高效祛除室内甲醛的绿色健康涂料。富勒烯真的是一个宝库,点亮了人类的健康之光。”李慧说。

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