手性納米材料:生物成像、生物傳感與治療

盧美如，張宏宇，石百媚，孫茂忠，徐麗廣，胥傳來，匡 華

（江南大學食品科學與技術(shù)國家重點實驗室,無錫 214122）

手性是生物系統(tǒng)的一個重要的特征，廣泛存在于分子與細胞水平，在維持正常的生物和生理過程中起著至關(guān)重要的作用［1］.作為一種手性超分子體系，生物系統(tǒng)在吸收、合成、傳感及代謝等生化過程中也表現(xiàn)出極強的手性特異性，生物分子的手性決定了其結(jié)合特性，這對許多生物事件都產(chǎn)生了顯著影響［2］.納米技術(shù)的快速發(fā)展和進步使得大量人工手性納米材料得以構(gòu)建，引入手性的方式包括表面配體介導(dǎo)的手性［3］、不對稱手性形態(tài)［4］和自組裝納米手性［5］.作為一種新興的納米技術(shù)，手性無機納米材料因具有獨特的光學性質(zhì)、對映選擇性以及良好的生物相容性等特點［6，7］，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學領(lǐng)域，特別是生物成像與治療.

無機納米顆?？梢越鉀Q小分子藥物無法解決的許多挑戰(zhàn)，例如較高的滲透性和保留效應(yīng).然而在實際應(yīng)用中仍面臨許多挑戰(zhàn)和局限性，如長期肝腎的積累、毒性及生物化學穩(wěn)定性等，手性配體的表面修飾可以在一定程度上改善這些關(guān)鍵問題［8～12］.迄今，科學工作者已經(jīng)構(gòu)建了多種基于手性的納米材料，并將其應(yīng)用于生物成像與診療領(lǐng)域.基于手性的生物成像被用于可視化和監(jiān)測生物過程，并通過安全、無創(chuàng)的光學成像方法原位診斷疾病［13］.結(jié)合手性、熒光和拉曼多重信號的手性自組裝納米結(jié)構(gòu)［13，14］也被用于全方位的深層疾病診療.此外，一些手性納米粒子的對映體結(jié)構(gòu)可以選擇性地識別與調(diào)控疾病相關(guān)蛋白的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，這更深入地擴展了手性納米材料在重大疾病治療領(lǐng)域的應(yīng)用.Kuang等［15］合成了具有切角四面體構(gòu)型的手性碲化鎘量子點，其可以特異性識別并結(jié)合雙鏈脫氧核糖核酸（DNA）中的GATATC片段，并在光的激發(fā)下產(chǎn)生羥基自由基，導(dǎo)致雙鏈DNA中GAT^ATC位點的特異性剪切.Zhang等［16］制備的手性硒化銅鐵納米粒子可選擇性地與β-淀粉樣纖維結(jié)合，并觸發(fā)β-淀粉樣組裝體的解聚.手性調(diào)控機體免疫應(yīng)答已成為現(xiàn)階段的研究熱點.Xu等［17］利用強手性金納米粒子作為佐劑與抗原呈遞細胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體進行特異性結(jié)合，激活炎癥小體通路，同時誘導(dǎo)細胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答，為未來新型疫苗佐劑研發(fā)找到了根本性突破口.手性結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能極大地擴展了無機納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域.然而，手性納米材料進入臨床試驗還有很長的路要走，包括對其安全性、毒理學和靶向效率的評估.因此，開發(fā)高效、穩(wěn)定且安全的新型手性納米材料在藥物研發(fā)和創(chuàng)新中發(fā)揮著重要作用.

本文闡述了手性納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，重點介紹了手性金屬和手性半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的光學特性，如圓二色性和對映選擇性光熱性能，并概述了基于手性的生物成像、生物傳感、疾病診斷和疾病治療的發(fā)展和優(yōu)勢.最后，探討了未來手性納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)與前景.

1 手性無機納米材料的種類及功能特性

近10年來，具有各種尺寸和形貌的手性納米材料的合成已經(jīng)取得了重大進展.手性納米材料利用其獨特的光學性質(zhì)，有潛力成為改善臨床早期疾病診斷以及光治療方法的有力工具［18］.根據(jù)手性來源，本文將近年來廣泛用于生物醫(yī)學領(lǐng)域的手性納米材料主要分為表面配體介導(dǎo)的手性、不對稱手性形態(tài)和自組裝納米手性等3種.本文總結(jié)了以上3種手性納米材料的構(gòu)建方法以及基于手性的生物檢測策略.

1.1 表面配體介導(dǎo)的手性

配體誘導(dǎo)的手性是基于手性分子與單個納米粒子的整合，其機制非常廣泛［19，20］.Jiang等［21］利用表面配體交換的方式合成了手性氧化鎢納米粒子，左手性及右手性氧化鎢納米粒子的圓二色光譜呈現(xiàn)出完美的鏡像對稱［圖1（A）］.Balaz等［20］合成了非手性硒化鎘量子點，用其修飾左旋或右旋半胱氨酸配體后誘導(dǎo)產(chǎn)生了鏡像對稱的圓二色光譜信號［圖1（B）］.Kotov等［3］利用左旋或右旋半胱氨酸作為表面配體合成了手性四氧化三鈷納米粒子，其強手性源自配體引起的晶格手性畸變［圖1（C）］.值得注意的是，表面配體誘導(dǎo)手性作為獲得手性無機納米材料最便捷最常見的途徑，已經(jīng)分別從材料的性質(zhì)（尺寸、形態(tài)及元素等）和手性配體的性質(zhì)（種類和構(gòu)象等）方面進行了深入的研究，合成的手性納米粒子已廣泛應(yīng)用于光學偏振和基于手性的生物檢測和疾病診療等交叉領(lǐng)域.然而，這種手性無機納米材料合成方式單一，難以通過高分辨透射電子顯微鏡或掃描電子顯微鏡來識別這種手性結(jié)構(gòu)，限制了對手性與生物界面相互作用機制的進一步探索.

1.2 不對稱手性形態(tài)

為了獲得可控的手性形態(tài)，氨基酸、肽及圓偏振光等通常作為手性源引入納米粒子的合成過程中，導(dǎo)致其不對稱形態(tài)的演變.這種不對稱手性形態(tài)具有良好的可調(diào)性，其圓二色信號和各向異性因子通常較強，有利于進一步探索手性結(jié)構(gòu)與生物界面相互作用的機制.Kuang等［15］在手性碲化鎘納米粒子合成過程中引入左旋或右旋半胱氨酸配體形成了獨特的不對稱切角四面體結(jié)構(gòu)，并用于特異性剪切雙鏈DNA中的GATATC片段［圖1（D）］.Nam等［4］通過兩步法設(shè)計合成了具有特定形態(tài)和強光學活性的手性等離子體螺旋結(jié)構(gòu).首先，合成了尺寸均勻的低米勒指數(shù)表面的金納米粒子作為種子.在之后的生長步驟中，手性半胱氨酸或基于半胱氨酸的肽被編碼在金納米粒子中.手性配體與金納米粒子的相互作用導(dǎo)致形成強手性的螺旋體結(jié)構(gòu)［圖1（E）］.Xu等［17］使用圓偏振光來控制左旋或右旋半胱氨酸-苯丙氨酸二肽誘導(dǎo)的非手性金納米三角片的還原生長，成功制備了不對稱因子（g值）高達0.44的鏡像手性納米顆粒［圖1（F）］.

Fig.1 Morphology and spectroscopy of chiral nanoparticles

1.3 自組裝納米手性

不對稱納米組裝體顯示出直觀的立體構(gòu)象、可控的等離子體增強的手性活性和優(yōu)異的多重性能［22，23］，這極大地增強了其在生物傳感中的應(yīng)用潛能.近年來的研究大多使用DNA［24～26］、蛋白質(zhì)及多肽［27］等生物分子作為連接物，并賦予組裝體二聚體、金字塔、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)或螺旋結(jié)構(gòu)等空間幾何結(jié)構(gòu)及光學性質(zhì).Sun等［25］將上轉(zhuǎn)換納米顆粒內(nèi)嵌入貴金屬納米顆粒組裝的手性四面體中獲得手性納米結(jié)構(gòu)，通過監(jiān)測圓二色光譜信號和上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號，實現(xiàn)了細胞自噬程度的定量分析以及細胞自噬過程的可視化表征［圖2（A）］.Li等［26］利用上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米粒子為基元通過DNA進行組裝，制備了手性金字塔結(jié)構(gòu)并成功應(yīng)用于活細胞內(nèi)的microRNA精準測定［圖2（B）］.

Fig.2 Structure and spectroscopy of chiral nano-assemblies

除上述幾種常見的自組裝結(jié)構(gòu)外，一些手性納米貴金屬或半導(dǎo)體材料可在生物分子或光的調(diào)控下自組裝形成具有特定螺旋方向的納米超結(jié)構(gòu)［28～30］.圓偏振光在特定位置照射下可誘導(dǎo)等離子體納米立方體周圍的扭曲電場分布，并通過扭曲電場將電介質(zhì)部分電化學沉積到立方體的特定位置上作為電子振蕩助推器，由此制備出具有特定扭曲方向的手性納米結(jié)構(gòu)［31］.Kotov等［32］發(fā)現(xiàn)碲化鎘量子點的手性使其對圓偏振光的吸收有選擇性.用左旋和右旋圓偏振光照射碲化鎘量子點可分別誘導(dǎo)形成左旋和右旋扭曲納米帶.這表明不同偏振光處理可改變量子點與配體的相互作用，進一步導(dǎo)致量子點自組裝形成手性納米超結(jié)構(gòu)［圖2（C）］.有趣的是，Kotov等［29］又利用超分子相互作用，實現(xiàn)了金納米棒與人胰島淀粉樣多肽的精準共組裝，構(gòu)建了具有類似于手性液晶的長程有序的納米螺旋纖維結(jié)構(gòu)，其不對稱因子（g值）高達0.12［圖2（D）］.液晶的顏色變化可直觀地反應(yīng)納米棒的纖維化，這為檢測疾病相關(guān)淀粉樣蛋白提供了新思路.

本章闡述了不同對映體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及手性來源，這些手性來源包括手性氨基酸配體、多肽、DNA、蛋白質(zhì)以及圓偏振光.這表明不同的納米材料有不同的手性誘導(dǎo)機制和手性發(fā)生.各種不同的對映體結(jié)構(gòu)有望被應(yīng)用于對映選擇性光催化劑、高靈敏度手性傳感器、光子材料甚至臨床生物醫(yī)學檢測與治療，推動生命科學與技術(shù)的發(fā)展.

2 生物應(yīng)用

2.1 生物成像與傳感

生物成像能夠揭示細胞和生物的結(jié)構(gòu)和生理功能，從而實現(xiàn)疾病的篩查、診斷和治療.目前使用的生物成像方法包括光學成像（PAI）、磁共振成像（MRI）、超聲成像（USI）及X射線計算機斷層掃描（CT）［33］等.基于手性的生物成像越來越受到重視.本章將全面探討手性無機納米材料在生物成像與傳感中的應(yīng)用.

2.1.1 PAI方法 PAI作為一種新型生物成像技術(shù)，具有非電離、無創(chuàng)、高對比度和高分辨率等特點［33］.近年來，隨著手性納米技術(shù)的發(fā)展，手性納米造影劑已被廣泛應(yīng)用于腫瘤組織的光聲成像.與傳統(tǒng)造影劑相比，手性納米顆粒造影劑具有在深層組織的成像能力和增強的對比度.此外，許多研究將熱療與PAI結(jié)合，基于手性納米粒子獨特的光學性質(zhì)，實現(xiàn)PAI引導(dǎo)的腫瘤協(xié)同診斷和治療.Xu等［34］首次構(gòu)建了DNA驅(qū)動的金（核）-銀（殼）衛(wèi)星納米自組裝體作為手性光敏劑.通過在其表面修飾半胱氨酸的對映體，使其在可見光區(qū)展現(xiàn)出強烈的手性等離子體活性.在各種合成的手性衛(wèi)星納米組裝體中，右旋半胱氨酸修飾的金15（核）-銀（殼）衛(wèi)星納米組件（金15：直徑為15 nm的金納米粒子）在靜脈注射24 h后，在腫瘤部位表現(xiàn)出較強的光學信號［圖3（A）］.此外，在圓偏振光輻照下，右旋半胱氨酸修飾的金15（核）-銀（殼）衛(wèi)星納米組件具有較強的活性氧生成能力，從而表現(xiàn)出良好的抗腫瘤活性.結(jié)果表明，該手性納米組件在圓偏振光輻照下，實現(xiàn)了PAI引導(dǎo)的實時腫瘤監(jiān)測與治療.

2.1.2 MRI方法 MRI是目前生物醫(yī)學領(lǐng)域常用的一種診斷方法，一些磁性納米粒子作為造影劑已顯示了增強的磁共振診斷信號以實現(xiàn)靶向治療的巨大潛力［35，36］.Li等［37］合成了具有強手性和獨特磁性的磁手性氫氧化鈷納米顆粒，并首次利用手性氫氧化鈷納米顆粒的圓二色光譜和MRI雙重信號檢測和監(jiān)測活細胞中的活性氧.當二價鈷離子與活性氧相互作用后，其氧化為三價鈷離子導(dǎo)致圓二色光譜信號降低，T1信號強度增加.右旋天冬氨酸封端的氫氧化鈷納米顆粒的圓二色光譜和T1信號表明其在胞內(nèi)檢測活性氧的有效范圍為0.673～612.971 pmol/106cell，檢測限分別為0.087和0.179 pmol/106cell，該檢測限分別是左旋天冬氨酸封端的氫氧化鈷納米顆粒的17%和29%，這歸因于右旋天冬氨酸封端的氫氧化鈷納米顆粒具有更高的細胞積累.此外，該納米顆粒能夠通過熒光和MRI信號量化小鼠腫瘤內(nèi)的活性氧水平［圖3（B）］.

2.1.3 熒光成像方法 基于手性納米探針的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)已廣泛應(yīng)用于生物檢測與成像.Dong等［38］利用含“錦環(huán)”的DNA將小分子染料與金納米粒子自組裝，通過DNA“錦環(huán)”部分與microRNA的競爭結(jié)合使得染料猝滅的熒光恢復(fù)，并通過檢測染料分子的熒光變化實現(xiàn)對胞內(nèi)microRNA的可視化檢測.然而，背景自發(fā)熒光和染料分子的光學不穩(wěn)定性嚴重限制了microRNA的細胞內(nèi)定量.本課題組［14，26，39］利用上轉(zhuǎn)換納米粒子代替小分子染料，將手性納米材料與上轉(zhuǎn)換納米粒子自組裝，構(gòu)建了具有圓二色和上轉(zhuǎn)換發(fā)光雙重信號的檢測探針，該策略可有效避免生物自發(fā)熒光的干擾.Hao等［14］制備了上轉(zhuǎn)換納米粒子（核）-手性硫化鎳納米粒子封裝的沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料-8（殼）納米組裝體.該納米組件在440和530 nm處顯示出強烈的圓二色性信號，而上轉(zhuǎn)換納米粒子在540 nm處的上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號被手性硫化鎳納米粒子猝滅，并且在660 nm處的上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號幾乎不變.利用手性光學信號和熒光信號，實現(xiàn)了對活細胞和體內(nèi)活性氧的超靈敏和選擇性檢測［圖3（C）］.Sun等［39］利用多黏菌素對敏感菌株和耐藥菌株的親和力的不同，通過抗原抗體反應(yīng)設(shè)計了金殼-上轉(zhuǎn)換納米粒子異質(zhì)二聚體結(jié)構(gòu)，利用圓二色光譜以及上轉(zhuǎn)換發(fā)光雙信號實現(xiàn)了對大腸桿菌多黏菌素耐藥性的檢測［圖3（D）］.Li等［26］利用上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米粒子為基元通過核酸雜交進行組裝，制備了手性金字塔結(jié)構(gòu).利用金字塔結(jié)構(gòu)的圓二色信號以及上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號，成功實現(xiàn)了活細胞內(nèi)的microRNA精準測定.這些基于手性納米粒子與上轉(zhuǎn)換納米粒子自組裝結(jié)構(gòu)的雙模態(tài)探針為一些疾病的早期診斷提供了強有力的支撐.

Fig.3 Bioimaging and sensing of chiral nanostructures

2.2 腫瘤治療

近年來，手性無機納米材料在腫瘤治療領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用.手性無機納米結(jié)構(gòu)，因其表面等離子體共振效應(yīng)和獨特的光學性質(zhì)可以很大程度地增強其光轉(zhuǎn)換性能，并且基于手性的選擇性吸收性能，可以幫助實現(xiàn)精準治療［40］.本章闡述了手性無機納米材料在腫瘤光療以及腫瘤免疫治療中的應(yīng)用.

2.2.1 光療方法 目前最常見的光療方法是光熱療法（PTT）［40～43］和光動力療法（PDT）［44，45］，它們可以通過光吸收產(chǎn)生局部熱能或活性氧來有效殺死癌細胞.一些手性貴金屬納米材料，由于其表面等離子體共振和激子耦合效應(yīng)可以大大增強納米結(jié)構(gòu)中的手性光學活性，已廣泛應(yīng)用于光治療腫瘤領(lǐng)域.有趣的是，手性納米材料對圓偏振光的吸收能力強于線偏振光，因此圓偏振光輻照可提高其光轉(zhuǎn)換效率并提高其治療效果.此外，手性對圓偏振光的選擇性吸收性能還可以減少治療過程中對正常細胞與組織的損傷［46，47］.Xia等［43］利用配體交換制備了具有近紅外光學活性的手性硫化銅納米晶體.在無光照射下，右手性和左手性硫化銅納米晶體均能在極低濃度下產(chǎn)生活性氧并誘導(dǎo)腫瘤細胞自噬.而在近紅外光照射下，硫化銅納米晶體產(chǎn)生的光熱效應(yīng)進一步增強了腫瘤細胞的消融.右手性硫化銅納米晶體進入HepG2和HeLa腫瘤細胞的量是其對映體的3倍，這導(dǎo)致了右手性硫化銅納米晶體對腫瘤細胞的消融效率明顯高于其對映體［圖4（A）］.該工作對腫瘤細胞消融的體外機制進行了廣泛的研究，但對其在體內(nèi)的作用尚未進行探討.Xu等［34］利用金（核）-銀（殼）衛(wèi)星納米自組裝體作為手性光敏劑.這些手性衛(wèi)星納米組裝物在相應(yīng)的圓偏振光下對活性氧的生成顯示出更強的對映選擇性.其中，右旋半胱氨酸修飾的金15（核）-銀（殼）衛(wèi)星納米組件表現(xiàn)出最強的光動力效應(yīng)，并在右旋圓偏振光照射15 d后，徹底消除了小鼠的腫瘤組織［圖4（B）］.

Fig.4 Applications of chiral nanoparticles in tumor therapy

2.2.2 免疫治療 引起具有特異性和安全性的全身抗腫瘤反應(yīng)的腫瘤免疫治療是目前癌癥治療方向的熱點與前沿［48～52］.納米粒子的表面手性配體修飾或?qū)τ辰Y(jié)構(gòu)會影響它們與細胞、生物分子和生物系統(tǒng)之間的相互作用.然而，關(guān)于手性影響免疫反應(yīng)的機理還需要進一步深入研究.最近，本研究組［53］首次利用強手性金納米佐劑誘導(dǎo)細胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答以達到治療和預(yù)防腫瘤的目的.研究發(fā)現(xiàn)，該手性納米佐劑可選擇性與樹突細胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體家族（CD97和EMR1）結(jié)合，并在內(nèi)吞的過程中誘導(dǎo)鉀離子外流，激活炎癥小體途徑，刺激樹突細胞的成熟，最終引起細胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答.與右手性納米佐劑相比，左手性納米佐劑與CD97和EMR1之間較高的親和力誘導(dǎo)了更強烈的樹突狀細胞成熟和促炎細胞因子表達，這進一步促進了自然殺傷細胞和CD8 T淋巴細胞的活化與瘤內(nèi)浸潤，從而發(fā)揮更強的抗腫瘤及預(yù)防腫瘤效應(yīng)［圖4（C）］.手性與免疫細胞之間的對映選擇性相互作用為將來手性納米佐劑在治療性疫苗上的應(yīng)用上提供了理論支持和方向.

Fig.5 Application of chiral nanomaterials in neurodegenerative disease treatment

2.3 神經(jīng)退行性疾病治療

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，手性納米材料在疾病診療中的應(yīng)用已逐漸從腫瘤擴展至神經(jīng)退行性疾病，如帕金森?。≒D）和阿爾茨海默?。ˋD）.神經(jīng)退行性疾病的病理通常包括細胞內(nèi)或細胞外錯誤折疊蛋白/多肽的聚集，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的神經(jīng)損傷和細胞凋亡［54～59］.最近，一些基于手性的納米材料在緩解神經(jīng)退行性疾病的病理癥狀方面取得了重要進展.Zhang等［16］合成了手性硒化銅鐵納米粒子可選擇性與β-淀粉樣纖維結(jié)合，而右手性納米粒子與β-淀粉樣纖維的親和性比左手性納米粒子更高，在近紅外光激發(fā)下產(chǎn)生活性氧，最終加速β-淀粉樣纖維的分解［圖5（A）］.Tang等［60］發(fā)現(xiàn)，右手性金納米粒子比左手性金納米粒子更能有效防止β-淀粉樣蛋白聚集，這歸因于右手性金納米粒子對β-淀粉樣蛋白的親和力更高.在AD模型小鼠中，右手性金納米粒子顯示出更有效的血腦屏障滲透，并導(dǎo)致AD小鼠認知的恢復(fù)［圖5（B）］.Hao等［59］使用手性苯丙氨酸作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑制備了手性多孔氧化銅納米簇.這些手性多孔氧化銅納米簇在功能上具有多種類酶活性，可以清除活性氧，保護細胞免受氧化應(yīng)激，抑制神經(jīng)細胞毒性，并挽救PD模型小鼠的記憶缺陷［圖5（C）］.此外，當合成中不使用手性苯丙氨酸配體時，獲得了不具有顯著類酶活性的片狀納米結(jié)構(gòu)，表明手性苯丙氨酸配體在決定最終納米簇結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了至關(guān)重要的作用.這些研究表明手性納米材料在治療神經(jīng)退行性疾病方面有巨大的應(yīng)用前景.

3 總結(jié)與展望

手性納米材料是一種新興的納米結(jié)構(gòu)，在過去的幾年里吸引了科學界越來越多的關(guān)注.由于具有獨特的光學性質(zhì)和良好的生物相容性，手性納米材料在生物學和生物醫(yī)學領(lǐng)域備受關(guān)注.手性依賴現(xiàn)象在生命系統(tǒng)中普遍存在，這決定了手性與手性之間的結(jié)合特異性.因此，開發(fā)新型安全的手性納米材料對納米生物以及納米醫(yī)學的發(fā)展具有重要意義.本文對近10年來手性納米材料在生物傳感、生物成像和疾病診斷與治療領(lǐng)域的一些重點研究進行了總結(jié)，并展望其未來發(fā)展前景.

盡管已經(jīng)報道了手性納米材料在生物應(yīng)用中的可行性和優(yōu)越性，但目前手性無機納米材料在生物醫(yī)學中的研究仍然處于初步階段，仍有一些問題亟待解決.（1）高產(chǎn)率制備有明確手性構(gòu)型以及強手性光學性質(zhì)的手性納米材料仍具有很大的挑戰(zhàn)性.如何將合成過程可控化、標準化、簡單化，并實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)以滿足市場需求是未來需重點解決的問題.（2）手性納米材料通過對圓偏振光的選擇性吸收激發(fā)其特異性功能，如生物成像、生物傳感、疾病診斷與治療.目前大多數(shù)手性材料可以被可見光激發(fā)，然而，可見光穿透人體組織的深度有限，難以治療位于組織深處的靶點，尤其是腫瘤或腦部疾病.因此，為了促進具有獨特光學性質(zhì)的手性納米材料的臨床轉(zhuǎn)化，開發(fā)更多可被近紅外光激發(fā)的手性納米材料是非常重要的.（3）生物相容性、安全性和靶向性是臨床試驗前的主要考慮因素.盡管手性的引入可以降低納米材料的生物毒性，增強其生物相容性及靶向性，但其臨床應(yīng)用往往受到很多未知因素的影響，如長期生物毒性和體內(nèi)代謝.基于這些擔憂，應(yīng)優(yōu)先從合成材料所需的元素、溶劑和配體方面進行調(diào)控，開發(fā)高效、穩(wěn)定、安全的新型手性納米材料.此外，手性納米材料的臨床試驗迫在眉睫.隨著生物技術(shù)的發(fā)展，研究者致力于解析不同納米藥物的生物機制.然而，與人體相關(guān)的基因組學、蛋白質(zhì)組學及代謝組學等高通量技術(shù)研究卻很匱乏.將這些技術(shù)與手性納米醫(yī)學相結(jié)合，深度解析其相關(guān)性，可以加速手性納米醫(yī)學向臨床醫(yī)學的轉(zhuǎn)化，推動手性納米技術(shù)的發(fā)展.

盡管存在上述挑戰(zhàn)，但在生物學和醫(yī)學的許多領(lǐng)域，手性納米材料相對于其它非手性納米材料的優(yōu)勢非常顯著.生物分子對手性無機納米材料的不同偏好以及不同響應(yīng)為其生物應(yīng)用提供了廣闊的機會和光明的前景.通過更好地理解手性納米材料的性質(zhì)以及新的合成方法，可以大規(guī)模生產(chǎn)具有特定性質(zhì)的手性納米材料，使其在一系列科學領(lǐng)域發(fā)揮前沿作用.