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或可治愈白血病?一文看懂纳米机器人的前世今生
金陵 2018-04-16
导语

将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在最底层空间制造任何东西。

纳米机器人在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人。他们体积微小,能够深入细胞之中,解决很多医学难题,甚至是让人闻风丧胆的白血病。

▍渊源已久

1959 年率先提出纳米技术的设想是诺贝尔奖得主理论物理学家理查德.费曼。他率先提出利用微型机器人治病的想法。

用他的话说,就是"吞下外科医生"。理查德·费恩曼在一次题目为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在最底层空间制造任何东西。

发展迅猛

近年来,这一新兴技术发展势头迅猛,在本周一个名为《高级材料》的杂志上,纳米科学与工程中心的研究员介绍了一种纳米马达。

分子马达即分子机械或纳米马达 molecular motor,是由生物大分子构成,利用化学能进行机械做功的纳米系统。

研究人员将新研发的螺旋纳米马达放入活细胞中,并引导其追踪两个字母——“N”和“M”。

他们采用磁场控制螺旋纳米结构,这种结构十分稳定,在细胞内运动时不会伤到细胞组织,这是此技术最大的亮点。

研究人员在显微镜下将细胞放入磁圈内。然后,通过旋转磁场,他们能够控制和追踪细胞内纳米马达的运动轨迹。

这项研究目前还处于初始阶段,研究人员希望未来使用此技术进行靶向药物输送,纳米传感和纳米手术。

德国科学家研发高效纳米机器人

利用纳米机器人治病已经不稀奇了。今年2月,德国慕尼黑工业大学研究人员开发出一种新的纳米机器人电驱动技术,可使纳米机器人在分子工厂像流水线一样以足够快的速度工作,比迄今为止使用的生化过程快 10 万倍

现在各国之所以在加紧研发纳米机器人技术,是因为他们希望有一天利用分子机器来分析生物样品或生产药物,效率比起传统方式将大大提升。

慕尼黑工大合成生物系统物理系主任弗里德里希·西麦尔(Friedrich Simmel)教授领导的研究团队,通过施加电场,首次成功实现电控纳米机器人,新的驱动技术比以前的方法快 10 万倍。

西麦尔介绍,新驱动技术的原理很简单:DNA 分子带有负电荷,通过施加电场,生物分子就可以移动。

他还说,由于纳米机器人体积小且价格低廉,数百万个纳米机器人可同时工作,就像在流水线上一样,逐步发现化学试剂中的特定物质或合成复杂分子。

中国科学家研发纳米机器人治疗白血病

白血病也就是血癌是一种恶性肿瘤,很难治愈。目前根治的方法是换骨髓,首先骨髓源就是难题,其次手术风险很大,花费很高。有些患者就只能靠化疗维持生命。

去年,中国哈尔滨工业大学研发出一款纳米机器人,为白血病患者带来了新的希望,因为这种神奇的机器人可以替代手术刀治愈白血病。

中国哈尔滨工业大学的医疗纳米机器人,已经完成了动物实验,预计五年内便可进行临床试验。

形象来说,这种纳米机器人充当了一种搬运清理工的角色。它们体型很小,和细胞相当,可以进入医疗器械难以到达的地方,然后抓住变异细胞并将其杀死。

杀死变异细胞后,它们不会立马消失,而是当起了巡逻警察,在体内不断巡逻,寻找细菌、病毒和变异的细胞,一段时间后,它们觉得已经没问题了,就会降解融入血液之中。

这样便可以最大限度地减少手术的需要,由于纳米机器人可以从细胞层面从事医疗工作,未来还有望承担抗癌、止血、修复伤口、人工授精等复杂工作。最终可以延缓人类的衰老,像金刚狼一样长寿。

更为神奇的一点是这些纳米机器人能进行自我复制。也就是说,治疗时只需要放入少量纳米机器人,一旦它们发现”敌人“,就会自爆或者以破坏分子结构的方式,对关键部位形成破坏。

纳米机器人的两面性

纳米机器人质量极轻,平时可以压缩起来,或者可以附着在士兵的皮肤上。有需要的时候可以迅速形成外骨骼,甚至武器。

纳米机器人还可以通过毛细血管接入大脑皮层,实现人与其他物品的物联共通。科技的发展速度令人震惊。

没准不久以后,我们房间里的家具会是纳米机器人组建的,它们可以根据你的喜好随时变换造型。

虽然听起来很科幻,但美国科学家寓言,2030 年就可以实现上述功能。当然,纳米机器人也有不好的一面。比如生产一辆汽车,需要数亿个以 100 亿为单位的纳米机器人。目前没有一个工厂能生产那么多的纳米机器人。

但是事物总有两面性,也有人担忧一旦这些纳米机器人失去控制会对人体造成伤害,是不是还会加重癌细胞扩散。

这种质疑也有道理,不过科技总是在超前发展,一个新生事物只有安全性得到保障时才会被人们接受,从而得到广泛应用。

(本文来源:中国机器人网;)

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  • 纳米机器人
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文章评论(1)
爬上海岸的鱼[SYNNEX China]

科技的发展速度令人震惊。

3天前 | 回复
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作者 金陵

本科生

北京大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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