納米機(jī)器人前世今生:中國(guó)科學(xué)家研發(fā)納米機(jī)器人治療白血病

納米機(jī)器人在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人。他們體積微小，能夠深入細(xì)胞之中，解決很多醫(yī)學(xué)難題，甚至是讓人聞風(fēng)喪膽的白血病。

淵源已久

1959 年率先提出納米技術(shù)的設(shè)想是諾貝爾獎(jiǎng)得主理論物理學(xué)家理查德.費(fèi)曼。他率先提出利用微型機(jī)器人治病的想法。

用他的話說(shuō)，就是"吞下外科醫(yī)生"。理查德·費(fèi)恩曼在一次題目為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出：將來(lái)人類有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器，可以把分子甚至單個(gè)的原子作為建筑構(gòu)件在非常細(xì)小的空間構(gòu)建物質(zhì)，這意味著人類可以在最底層空間制造任何東西。

發(fā)展迅猛

近年來(lái)，這一新興技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在本周一個(gè)名為《高級(jí)材料》的雜志上，納米科學(xué)與工程中心的研究員介紹了一種納米馬達(dá)。

分子馬達(dá)即分子機(jī)械或納米馬達(dá) molecular motor，是由生物大分子構(gòu)成，利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米系統(tǒng)。

研究人員將新研發(fā)的螺旋納米馬達(dá)放入活細(xì)胞中，并引導(dǎo)其追蹤兩個(gè)字母——“N”和“M”。

他們采用磁場(chǎng)控制螺旋納米結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)傷到細(xì)胞組織，這是此技術(shù)最大的亮點(diǎn)。

研究人員在顯微鏡下將細(xì)胞放入磁圈內(nèi)。然后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，他們能夠控制和追蹤細(xì)胞內(nèi)納米馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

這項(xiàng)研究目前還處于初始階段，研究人員希望未來(lái)使用此技術(shù)進(jìn)行靶向藥物輸送，納米傳感，和納米手術(shù)。

德國(guó)科學(xué)家研發(fā)高效納米機(jī)器人

利用納米機(jī)器人治病已經(jīng)不稀奇了。今年 2 月，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可使納米機(jī)器人在分子工廠像流水線一樣以足夠快的速度工作，比迄今為止使用的生化過(guò)程快 10 萬(wàn)倍。

現(xiàn)在各國(guó)之所以在加緊研發(fā)納米機(jī)器人技術(shù)，是因?yàn)樗麄兿Ｍ幸惶炖梅肿訖C(jī)器來(lái)分析生物樣品或生產(chǎn)藥物，效率比起傳統(tǒng)方式將大大提升。

慕尼黑工大合成生物系統(tǒng)物理系主任弗里德里?！の鼷湢枺‵riedrich Simmel）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)施加電場(chǎng)，首次成功實(shí)現(xiàn)電控納米機(jī)器人，新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)比以前的方法快 10 萬(wàn)倍。

西麥爾介紹，新驅(qū)動(dòng)技術(shù)的原理很簡(jiǎn)單：DNA 分子帶有負(fù)電荷，通過(guò)施加電場(chǎng)，生物分子就可以移動(dòng)。

他還說(shuō)，由于納米機(jī)器人體積小且價(jià)格低廉，數(shù)百萬(wàn)個(gè)納米機(jī)器人可同時(shí)工作，就像在流水線上一樣，逐步發(fā)現(xiàn)化學(xué)試劑中的特定物質(zhì)或合成復(fù)雜分子。

中國(guó)科學(xué)家研發(fā)納米機(jī)器人治療白血病

白血病也就是血癌是一種惡性腫瘤，很難治愈。目前根治的方法是換骨髓，首先骨髓源就是難題，其次手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大，花費(fèi)很高。有些患者就只能靠化療維持生命。

去年，中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)出一款納米機(jī)器人，為白血病患者帶來(lái)了新的希望，因?yàn)檫@種神奇的機(jī)器人可以替代手術(shù)刀治愈白血病。

中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的醫(yī)療納米機(jī)器人，已經(jīng)完成了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，預(yù)計(jì)五年內(nèi)便可進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

形象來(lái)說(shuō)，這種納米機(jī)器人充當(dāng)了一種搬運(yùn)清理工的角色。它們體型很小，和細(xì)胞相當(dāng)，可以進(jìn)入醫(yī)療器械難以到達(dá)的地方，然后抓住變異細(xì)胞并將其殺死。

殺死變異細(xì)胞后，它們不會(huì)立馬消失，而是當(dāng)起了巡邏警察，在體內(nèi)不斷巡邏，尋找細(xì)菌、病毒和變異的細(xì)胞，一段時(shí)間后，它們覺得已經(jīng)沒問題了，就會(huì)降解融入血液之中。

這樣便可以最大限度地減少手術(shù)的需要，由于納米機(jī)器人可以從細(xì)胞層面從事醫(yī)療工作，未來(lái)還有望承擔(dān)抗癌、止血、修復(fù)傷口、人工授精等復(fù)雜工作。最終可以延緩人類的衰老，像金剛狼一樣長(zhǎng)壽。

更為神奇的一點(diǎn)是這些納米機(jī)器人能進(jìn)行自我復(fù)制。也就是說(shuō)，治療時(shí)只需要放入少量納米機(jī)器人，一旦它們發(fā)現(xiàn)”敵人“，就會(huì)自爆或者以破壞分子結(jié)構(gòu)的方式，對(duì)關(guān)鍵部位形成破壞。

納米機(jī)器人的兩面性

納米機(jī)器人質(zhì)量極輕，平時(shí)可以壓縮起來(lái)，或者可以附著在士兵的皮膚上。有需要的時(shí)候可以迅速形成外骨骼，甚至武器。

納米機(jī)器人還可以通過(guò)毛細(xì)血管接入大腦皮層，實(shí)現(xiàn)人與其他物品的物聯(lián)共通。科技的發(fā)展速度令人震驚。

沒準(zhǔn)不久以后，我們房間里的家具會(huì)是納米機(jī)器人組建的，它們可以根據(jù)你的喜好隨時(shí)變換造型。

雖然聽起來(lái)很科幻，但美國(guó)科學(xué)家寓言，2030 年就可以實(shí)現(xiàn)上述功能。當(dāng)然，納米機(jī)器人也有不好的一面。比如生產(chǎn)一輛汽車，需要數(shù)億個(gè)以 100 億為單位的納米機(jī)器人。目前沒有一個(gè)工廠能生產(chǎn)那么多的納米機(jī)器人。

但是事物總有兩面性，也有人擔(dān)憂一旦這些納米機(jī)器人失去控制會(huì)對(duì)人體造成傷害，是不是還會(huì)加重癌細(xì)胞擴(kuò)散。

這種質(zhì)疑也有道理，不過(guò)科技總是在超前發(fā)展，一個(gè)新生事物只有安全性得到保障時(shí)才會(huì)被人們接受，從而得到廣泛應(yīng)用。