（来源：科创中国）

纳米生物材料领域作为21世纪生物医药领域的战略性科技领域，正深刻重塑疾病诊疗范式并驱动全球科技竞争格局变革。本文梳理了中国纳米生物材料领域在产学研方面的发展现状与战略挑战，指出当前存在的结构性矛盾，并提出建议策略，构建以纳米生物材料驱动的“技术−产业−治理”三位一体中国方案的生物经济模式，为高水平科技自立自强提供实践范本。

对微观世界奥秘的探索是中华文明生生不息的科学追求。20世纪90年代，中国科学院率先布局纳米材料基础研究，在国际上首次实现一维纳米材料的大规模可控合成；至21世纪初，国家纳米科学中心的建立使中国跻身全球纳米科技研究核心阵营；进入新10年，“纳米前沿”重点专项更推动中国在生物医药领域取得系列突破。站在新一轮科技革命的历史交汇点，纳米生物材料已超越单一技术范畴，成为衡量国家战略科技力量的“微观尺子”。

基于对中国纳米生物材料领域发展和世界前沿态势的战略思考，本研究初步总结了当前纳米生物材料领域的国际形势和中国的产业发展路径，介绍了部分关键性前沿进展，分析了当前中国纳米生物材料领域发展面临的结构性矛盾，总结了在未来可能呈现的阶段性发展特征，并就未来中国纳米生物材料领域的发展提出建议，以期为全面建设社会主义现代化国家作出不可或缺的贡献。

1、国际竞速与中国特色

1.1 全球创新格局：三足鼎立的技术博弈

当前，全球纳米生物材料领域已形成“中美欧三极竞争、日韩印追赶”的格局。在基础研究层面，美国自2000年启动“国家纳米技术计划”（NNI）以来，明确了纳米技术领域的计划和重大挑战，促进了纳米生物材料的临床转化研究。欧盟通过“地平线欧洲”（Horizon Europe）计划整合欧洲各国资源，重点突破血脑屏障透过等技术。中国2024年纳米生物材料领域论文的发表量全球占比约34%（图1），在生物医用涂层、上转换成像探针等方向实现局部领跑。印度借力“国家纳米科学和纳米技术使命”实现研究资源合，近5年论文年均复合增长率近10%（图2），在抗病毒涂层领域崭露头角。

技术转化则呈现“美国产业化、中国规模化、欧洲精细化”的差异化特征。目前，全球已有超100种纳米药物获批上市，其中美国食品药品监督管理局（FDA）批准超60例。截至2024年底，中国国家药品监督管理局（NMPA）批准的脂质体注射液有16个。欧洲则深耕高端医疗器械，德国西门子采用纳米涂层技术减少医疗设备的生物污染，已广泛应用于医疗设备、医用材料等领域。

标准制定权的争夺更为激烈。截至2025年4月国际标准化组织纳米技术委员会（ISO/TC229）已发布的113项标准中，美欧主导超60%。但在纳米生物材料应用领域，中国主导制定的《纳米技术−金属和金属氧化物纳米颗粒的类过氧化物酶活性测量方法》（ISO/TS 5094:2023）是国际上首个关于纳米颗粒类过氧化物酶活性测量方法的国际标准。这种“单项突破、体系追赶”的态势，凸显中国在全球纳米技术领域中的角色转变。

1.2 中国特色发展路径：规模优势与精准突破

中国纳米生物材料产业初步形成“两带一核”的空间布局。长三角聚焦高端医疗器械，珠三角深耕体外诊断，环渤海地区主攻创新药物。据行业统计，这种区域分工使产业集中度（CR5）提升至35%以上，但对比美国头部企业仍有差距。

在技术路线上，中国采取“应用反哺基础”的独特模式。以生物医用纳米涂层为例，维度（西安）生物医疗科技有限公司研发的全球首款纳米羟基磷灰石涂层多孔钛合金椎间融合器（WedoCage™），构建了具有仿生骨再生功能的三维结构，显著高于传统聚醚醚酮（PEEK）材料的85.29%（图3）。这种“需求导向−快速迭代”的创新机制，使中国在细分领域形成“隐形冠军”集群。

中国政策工具的创新更彰显中国特色。科技部“纳米前沿”专项创新推出“里程碑式”考核机制，要求项目中期完成关键技术验证与应用场景对接。NMPA于2023年4月出台《应用纳米材料的医疗器械安全性和有效性评价指导原则 第二部分：理化表征》，以简化表征要求为切入点优化审评流程。值得关注的是“新型研发机构”的崛起。这种突破传统体制的“非企非事”创新模式，正推动产学研协同生态的系统性重构。

1.3 纳米生物材料前沿进展：多学科交叉的创新成果

在全球技术竞争与中国特色创新路径的双重驱动下，中国纳米生物材料领域正遵循“多学科交叉”的路径加速演进。“纳米生物材料”即为“纳米生物医用材料”，是指能与生物体系相互作用，并用于诊断、治疗、修复或替换机体的整个或部分组织或器官，或增进其功能的具有纳米尺度的材料。

材料科学与光学、医学影像学的深度交叉，推动纳米生物造影剂在多模态成像与精准诊疗领域取得显著成果。基于中国科学家发现的“聚集诱导发光（AIE）”现象而设计的多模态造影剂，在光声成像与荧光成像中同步呈现肿瘤血管分布与解剖结构。

材料科学与生物学、医学的协同创新，催生出纳米药物这一颠覆传统模式的前沿技术。如“纳米酶”这一为数不多由中国科学家发现的新领域，已推动酶催化技术在临床疾病治疗中的广泛应用，实现多功能诊疗一体化的疾病诊疗策略。

材料科学与组织工程、计算机科学的跨界融合，推动纳米生物材料智能设计与制造进入智能化时代。

各学科交叉成果通过“诊断提供坐标—治疗实现干预—制备支撑优化”的链条式联动，形成叠加效应，共同推动纳米生物材料领域迭代升级。这些跨界创新成果不仅重塑疾病诊疗范式，更成为衡量国家战略科技力量的重要指标。

2、当前创新体系系统性瓶颈

2.1 基础研究薄弱引发的源头创新困境

基因编辑与纳米载体的结合正推动基因治疗从实验室走向临床，但这一融合技术潜藏多重生物安全与伦理风险，亟待系统性规范。中国自2023年9月起适用《S12：基因治疗产品非临床生物分布的考虑》指导原则，该指导原则存在双重监管盲区：

一是未明确要求检测纳米材料本身介导的基因组不稳定性，

二是缺乏针对纳米材料长期生物相容性的量化评价标准。

更需警惕的是纳米−基因复合物的环境释放风险尚未被《农业转基因生物安全评价管理办法》纳入评估，缺乏有效检测手段，无法反映体内复杂环境中的动态变化，进一步加剧对生物安全评估的盲区。这种监管滞后可能导致“技术越界”，威胁生物安全防线。此外，纳米生物材料的“构效关系”解析面临理论建模与实验验证的双重挑战。

另据行业统计，中国在纳米生物材料领域，尤其是纳米材料肿瘤治疗基础研究方面面临多重制约。

一是基础研究经费保障严重不足且渠道单一；

二是科研人员时间被会议、行政及项目申报等非科研事务严重挤占；

三是评价激励导向不合理，迫使科研人员倾向“短平快”研究项目并追逐热点，回避耗时长、风险高的基础研究。

2.2 创新链协同失效导致的体制壁垒困局

材料科学与临床医学的“语言鸿沟”形成了跨学科协作的体制性壁垒，严重制约技术转化效能。纳米生物材料的Zeta电位、比表面积等参数对药物递送效率至关重要，但临床医生普遍缺乏相关知识的系统性认知。更深层的矛盾在于评价体系的割裂，高校、科研院所科研考核中，材料学科重SCI论文，医学学科重临床转化指标，跨学科合作成果常陷入“两边不认可”的尴尬境地。

医疗器械审评标准与纳米技术特性存在显著脱节。FDA在2022年发布的相关指南中，鼓励采用“质量源于设计（QbD）”原则结合计算机建模优化纳米晶药物开发，以减少实验次数，缩短审评周期。而NMPA虽简化了理化参数的表征要求，但未涉及纳米结构与降解动力学的动态关联评估，缺乏对“结构调控−性能优化−临床需求”链条的系统性考量。

2.3 产业转化路径梗阻形成的死亡谷陷阱

纳米生物材料的规模化制备面临“毫克到公斤”的产业化跃迁难题。这种“放大效应”导致中国纳米生物材料相关医药项目的产业转化周期显著长于传统药物，失效率高达60%左右。

纳米生物材料特性引发的监管盲区亟待填补。现行《医疗器械分类目录》未单列“纳米医疗器械”，这种监管滞后直接反映在市场准入层面。

行业实践与公开案例显示，中国纳米生物材料领域融资呈现“重应用轻基础”的特点，中美风险投资格局形成鲜明对比。

这些矛盾的深层原因在于创新要素配置失衡。人才结构失衡加剧资金投向偏差，使得有限的基础研究经费倾向易出论文的材料表征，而非临床急需的核心问题，导致资金与需求错位。同时，中试设施匮乏与跨学科数据平台缺位形成“叠加梗阻”，实验室成果难转化，分散数据因无统一标准难整合，使早期技术投入效率低下。更关键的是政策工具与要素需求匹配不足。

3、新型举国体制下的突破路径

通过剖析半导体、高铁、光伏等行业的技术跃迁规律，中国纳米生物材料领域在2025—2050年间可能呈现三阶段发展特征（图4）。三阶段的过渡节点与现有成熟产业规律契合，攻坚期向协同期过渡以“工艺标准定型”为标志，协同期向引领期过渡以“技术规则输出”为关键。

3.1 重构国家战略科技力量：打造核心创新引擎

可借鉴美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）“大科学装置+产业联盟”模式，统筹中国科学院、头部高校和龙头企业资源，建设跨区域“纳米生物材料国家实验室”。实验室架构可设计为“1+3+N”体系。同时，借鉴美国国防部高级研究计划局“项目经理人”制度赋予高度自主权的核心经验，国家“纳米前沿”专项应实施4大创新机制。

一是需求倒逼机制，

二是动态淘汰机制，

三是风险容忍机制，

四是跨境协同机制。

3.2 打通产业转化核心通道：跨越死亡之谷

建议构建“三级金字塔”中试体系：国家级枢纽平台配备公斤级纳米生物材料连续流制备系统，承担工艺放大验证；区域级节点平台覆盖京津冀、长三角等区域，提供小试−中试衔接服务；企业级卫星平台嵌入龙头企业生产线，实现“研发−生产”无缝对接。在打通产业转化核心通道的基础上，还需同步创新监管审批范式以提升纳米生物材料相关的医疗器械产业化效率。为此，国家药监局可试点“三阶分级审评”制度。

3.3 培育战略型创新生态：重构要素配置

面对当前纳米生物材料领域创新要素配置失衡、早期资本投入不足、临床转化需求与研发供给脱节等结构性瓶颈，建议采用“双一般合伙人（GP）架构”组建“国家纳米生物材料产业基金”，优化资本布局与激励机制。同时，构建“临床需求反向驱动”研发模式，通过“三单机制”强化临床与研发的深度联动。

3.4 筑牢安全发展底线：构建中国式治理体系

倡议建立“纳米生物安全研究中心”，搭建涵盖生物效应评估、环境归趋研究及伦理治理的全流程管控体系。实施路径包括将纳米生物材料的生物效应检测纳入《中国药典》新版增补本，强制要求所有上市纳米产品标注“纳米特性标识”，重点融入类器官模型、跨尺度建模等基础技术研究手段。同时，需实施“标准突围”战略提升国际话语权。

3.5 国际竞争策略：从跟随到引领

在全球纳米生物材料技术竞争加剧的背景下，中国需突破传统跟随模式，构建以“技术输出为基础、标准互认为纽带、市场拓展为目标”的全方位国际竞争策略，打造“技术−标准−市场”三位一体全球化价值链条。

精准布局专利壁垒，实施“专利篱笆”战略以强化知识产权攻防能力。通过系统性专利布局使核心专利商业价值提升，构建“核心强保护、外围广覆盖、国际早布局”的立体化知识产权体系，有效应对跨国技术竞争与专利诉讼风险。

4、结语

纳米生物材料的蓬勃发展，标志着人类对生命科学的认知已从宏观组织层面迈向分子尺度的精密操控阶段。在这场悄然推进的科技革命中，中国走出了一条独具特色的创新之路。展望未来，纳米生物材料的发展必将与人工智能、量子计算等颠覆性技术深度融合。

站在新的历史节点，中国科技工作者当以“致广大而尽精微”的智慧，坚持“四个面向”，依托新型举国体制，汇聚“政产学研医”五方合力，在微观世界贡献守护人类健康的中国方案。

本文作者：彭邹君、吴爱国

作者简介：彭邹君， 中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进诊疗材料与技术实验室，宁波慈溪生物医学工程研究所，博士研究生，研究方向为中药基纳米材料；吴爱国（通信作者），中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进诊疗材料与技术实验室，宁波慈溪生物医学工程研究所，研究员，研究方向为纳米生物材料。

文章来源：彭邹君, 吴爱国. 纳米生物材料前沿进展与未来挑战[J]. 科技导报, 2025, 43(20): 125−135.

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