亲爱的,我缩小了医生-纳米医学!

纳米医学、纳米技术和纳米工程是科学和医学的未来。巴里·吉布描述了将技术缩小到个人水平的能力……
八月十八日
通过巴里·吉布

像我们这一代的许多人一样,我从小就对演员唐纳德·普莱森斯(Donald Pleasence)有一种健康的恐惧。这是一个能够以肆无忌惮、偷棒棒糖的欢乐来描绘邪恶的人。这张梦幻般的图片展示了富勒烯,一种由60个碳原子组成的球形足球状结构。哈里·克罗托爵士(Sir Harry Kroto)因这一发现获得了1996年的诺贝尔奖,开辟了化学的一个全新分支。(图片由Chris ewells提供- www.ewels.info)。在他最好的电影之一《神奇之旅》中,他和一个(嗯哼)小专家团队被缩小到微观尺寸。

为什么?为了拯救世界和平,这就是原因!一个能彻底改变微型化技术的人却成了一次暗杀企图的受害者。他脑子里有血块拯救他和世界的唯一方法就是让我们的英雄团队进入他的身体,找到问题的根源。在神奇旅程,人类的身体变成了一个充满考验和危险的宇宙,我们的团队必须生存下来拯救他们的主人。

这个故事以好莱坞式的方式讲述了纳米医学的蓬勃发展,这是纳米技术世界的一个专门领域。但纳米技术到底是什么,它将把我们带向何方,它与拯救生命的药物有什么关系?

前缀nano最初来自希腊语中的侏儒(nanos),但今天被用作测量的指示。在纳米范围内,无论是时间还是大小,都意味着你看到的是十亿分之一。是的,十亿分之。所以,有那么一会儿,我想让你放飞你的想象力。要真正体会到一纳米(nm)有多小,你需要系好安全带,疯狂地开车去休格维尔。

让我们从你的头发开始。拿出一个备用的。别管它有多长,我们关心的是宽度。现在你将被缩小到一纳米大小。准备好了吗?

没错!你一秒钟前拔出来的头发现在比你宽十万倍。从你卑微的卵泡的一边走到另一边,就像走了100公里。这几乎和从伦敦到布里斯托尔一样远!长途跋涉之后,你有点累了,我们停下来坐下吧。在你的右边,有东西挡住了天空。一团巨大的黏糊糊的,跳动着的胶状物。这是你体内的一个白细胞的样子,它的波长是惊人的10000纳米。计算机生成的纳米管图像,这只是科学家用来研究纳米结构特性的结构之一。(图片由Chris ewells提供- www.ewels.info)。但我们对那只野兽不感兴趣,因为在现代纳米技术领域,你处理的是0.1到100纳米的范围。在你的脚边,你会看到一个看起来像乒乓球的东西。把小家伙抱起来,拿在手里;它有一种奇怪的光泽,柔和的光芒。这是一个氢原子,十分之一纳米宽,现在我们要进入纳米世界的真正细节了。

在当代纳米技术中,科学家们关注的是以一种可控的方式操纵单个原子,用它们来制造新设备,创造新技术。这不是科幻小说,这是现实。富勒烯、纳米管、细丝、树状大分子:描述现有纳米结构和我们制造能力不断发展的术语。

这将如何影响医学界?很简单,很难想象有哪个医学领域不会受到这种微小技术的影响。药物输送是制药界的一大难题;试图让所有重要的药物进入病人的系统可能会受到溶解度问题的困扰。然而,把你的药物磨成纳米级,涂上一层特殊的涂层,这些问题就开始消失了。在这些维度上,世界以不同的方式运行。更好的交付,更好的治疗。

纳米结构将取代我们现在使用的一些生物衍生工具,比如抗体。抗体能够识别并结合我们体内高度特异性的目标,如癌细胞。抗体的这种特性已经被利用,通过在抗体上附着一种毒素来杀死这些流氓细胞。但他们仍然是生物实体,因此,他们所能做的是有限的。合成结构将更加稳定,多用途和易于生产,开辟了新的可能性。

图片由美国宇航局提供。纳米齿轮,更精密的纳米机械的开端。靶向纳米结构不仅能够将毒素传递给流氓细胞;它们可以为衰竭的循环系统输送氧气,或者向某些细胞注入新的DNA,从而彻底改变经常陷入困境的基因治疗领域。

随着复杂性的增加,简单的机器部件,如齿轮(左)已经成为可能。在未来,科学家们希望制造出更复杂的“分子机器”,这种设备被设计成进入人体并执行特定的程序。这样的机器可以寻找并清除循环系统的阻塞,防止中风,或者它们可以开始在一个挣扎的身体中执行一些辅助功能,就像现在的起搏器或透析一样。而手术,正如我们所知,将成为过去的工具。

我们大多数人在儿童时期就已经接种过疾病疫苗。想象一个新世纪,我们接种疫苗,不是接种灭活病毒(我敢肯定,当人们第一次提出这一建议时,人们会感到震惊),而是接种“NanoVexTM,你只需要注射一针”。

未来的梦幻之旅不会由穿着莱卡的小演员来完成,而是由可编程的纳米机器来完成,它们在人体周围漫游,感知疾病,并在需要的地方提供治疗或支持。通过仔细监测,这种新的技术前景将预示着医学、医疗保健和长寿的新时代。

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