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納米機器人前世今生:中國科學(xué)家研發(fā)納米機器人治療白血病

產(chǎn)業(yè)大視野 ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-04-17 09:14 ? 次閱讀

納米機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器人。他們體積微小,能夠深入細胞之中,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)想是諾貝爾獎得主理論物理學(xué)家理查德.費曼。他率先提出利用微型機器人治病的想法。

用他的話說,就是"吞下外科醫(yī)生"。理查德·費恩曼在一次題目為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出:將來人類有可能建造一種分子大小的微型機器,可以把分子甚至單個的原子作為建筑構(gòu)件在非常細小的空間構(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,這一新興技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛,在本周一個名為《高級材料》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。

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

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

他們采用磁場控制螺旋納米結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,在細胞內(nèi)運動時不會傷到細胞組織,這是此技術(shù)最大的亮點。

研究人員在顯微鏡下將細胞放入磁圈內(nèi)。然后,通過旋轉(zhuǎn)磁場,他們能夠控制和追蹤細胞內(nèi)納米馬達的運動軌跡。

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

德國科學(xué)家研發(fā)高效納米機器人

利用納米機器人治病已經(jīng)不稀奇了。今年 2 月,德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的納米機器人電驅(qū)動技術(shù),可使納米機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程快 10 萬倍。

現(xiàn)在各國之所以在加緊研發(fā)納米機器人技術(shù),是因為他們希望有一天利用分子機器來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)的研究團隊,通過施加電場,首次成功實現(xiàn)電控納米機器人,新的驅(qū)動技術(shù)比以前的方法快 10 萬倍。

西麥爾介紹,新驅(qū)動技術(shù)的原理很簡單:DNA 分子帶有負電荷,通過施加電場,生物分子就可以移動。

他還說,由于納米機器人體積小且價格低廉,數(shù)百萬個納米機器人可同時工作,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。

中國科學(xué)家研發(fā)納米機器人治療白血病

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)險很大,花費很高。有些患者就只能靠化療維持生命。

去年,中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)出一款納米機器人,為白血病患者帶來了新的希望,因為這種神奇的機器人可以替代手術(shù)刀治愈白血病。

中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)的醫(yī)療納米機器人,已經(jīng)完成了動物實驗,預(yù)計五年內(nèi)便可進行臨床試驗。

形象來說,這種納米機器人充當了一種搬運清理工的角色。它們體型很小,和細胞相當,可以進入醫(yī)療器械難以到達的地方,然后抓住變異細胞并將其殺死。

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

這樣便可以最大限度地減少手術(shù)的需要,由于納米機器人可以從細胞層面從事醫(yī)療工作,未來還有望承擔(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,像金剛狼一樣長壽。

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

納米機器人的兩面性

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

納米機器人還可以通過毛細血管接入大腦皮層,實現(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。

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

雖然聽起來很科幻,但美國科學(xué)家寓言,2030 年就可以實現(xiàn)上述功能。當然,納米機器人也有不好的一面。比如生產(chǎn)一輛汽車,需要數(shù)億個以 100 億為單位的納米機器人。目前沒有一個工廠能生產(chǎn)那么多的納米機器人。

但是事物總有兩面性,也有人擔(dān)憂一旦這些納米機器人失去控制會對人體造成傷害,是不是還會加重癌細胞擴散。

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

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原文標題:或可治愈白血?。恳晃目炊{米機器人的前世今生

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