北京時間10月12日消息，納米機(jī)器人或許將成為治療癌癥的新方法，但前提是，科學(xué)家需要大量研究來證明它們在人體中的安全性。
你還記得電影《我，機(jī)器人》（I，Robot）里的場景嗎？蘇珊·卡爾文博士給智能機(jī)器人桑尼注射了納米粒子，以消除他的人工智能。注射液中那些銀色的小東西怎么可能毀掉機(jī)器人的全部智能呢？這個過程看起來很簡單，但也引發(fā)了許多關(guān)于納米材料的問題。納米機(jī)器人學(xué)（nanorobotics）是關(guān)于建造納米（10^-9米）級別機(jī)器或機(jī)器人的新興學(xué)科，屬于納米技術(shù)的范疇。
▲納米機(jī)器人（想象圖）
第一個使用納米機(jī)器人（nanobot）這個術(shù)語的科學(xué)家是美國物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼。早在1959年，他在一次大眾演講中，提到了使用納米機(jī)器人來治療心臟病的概念。從那以后，人們進(jìn)行了大量的研究，想看看這些納米分子裝置究竟能帶來什么奇跡。有一篇論文提到，納米機(jī)器人的一個重要的應(yīng)用便是癌癥治療。值得注意的是，文章中提到的實驗只在動物身上進(jìn)行。納米機(jī)器人在人類身上的應(yīng)用還有待研究，而這篇文章并沒有提供治愈癌癥的方法，只是作為未來可能的一種選擇。
現(xiàn)在，就讓我們來了解一下納米技術(shù)和癌細(xì)胞。
納米技術(shù)是什么？
▲癌細(xì)胞的發(fā)展過程
納米技術(shù)是一門研究物質(zhì)在1到100納米的分子尺度上如何變化的科學(xué)。納米到底有多??？想象你手里拿著一根1米長的線?，F(xiàn)在，試著剪下1厘米（1米的百分之一）的線，然后拿在手里。很簡單是吧，但是，如果是讓你剪下1米的十億分之一呢？這根本是不可能的！我們甚至不能通過實驗室顯微鏡看到這么小的東西。
沒錯，1納米就是這么微小。不過，隨著科技發(fā)展，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)可以輕松地獲得納米顆粒。
什么是納米機(jī)器人？
▲納米機(jī)器人攻擊癌細(xì)胞（想象圖）
納米機(jī)器人學(xué)是納米技術(shù)領(lǐng)域的一個理論分支，主要研究的對象是納米機(jī)器人。確切地說，納米機(jī)器人學(xué)指的是設(shè)計和建造由納米或分子級別成分構(gòu)成的納米機(jī)器人，其大小在0.1至10微米之間。在醫(yī)學(xué)上，納米機(jī)器人是一種具有新穎特性的分子，可以在體內(nèi)執(zhí)行特定的任務(wù)。想象一下，一個極其微小的納米機(jī)器人，在我們的身體里朝著某一個目標(biāo)移動，完成特定的工作。納米機(jī)器人的設(shè)計目的是識別出敵方細(xì)胞，然后采取行動。生物傳感器是納米機(jī)器人的重要組成部分，也是其能否完成任務(wù)的關(guān)鍵。在確定目標(biāo)細(xì)胞后，納米機(jī)器人會現(xiàn)場釋放藥物，達(dá)到最大限度的特異性治療，防止對身體其他健康部位的損害。這一機(jī)制已被廣泛用于殺死癌細(xì)胞。
癌細(xì)胞是如何形成的？
細(xì)胞會對不同的生長信號做出反應(yīng)，并受到身體的系統(tǒng)控制。正常的細(xì)胞生長需要遺傳信號的完美平衡，使其完成增殖并在后期凋亡。然而，癌細(xì)胞似乎對這些細(xì)胞信號視而不見，反而以不受控制的方式增殖。這些細(xì)胞開始抵抗控制分化和快速分裂的細(xì)胞信號，并入侵其他健康組織。它們還會暫時建立新生血管來為自己提供給養(yǎng)，并促進(jìn)增殖。
納米機(jī)器人或許將成為治療癌癥的新方法，但前提是，科學(xué)家需要大量研究來證明它們在人體中的安全性
癌癥可以是良性的，也可以是惡性的。良性腫瘤細(xì)胞是“順從型”細(xì)胞，它們通常停留在正常組織的邊界內(nèi)。相比之下，惡性腫瘤細(xì)胞有能力打破組織邊界，入侵其他鄰近的健康組織，對身體造成嚴(yán)重破壞。
問題在于，正常細(xì)胞是如何突然“失控”的呢？不幸的是，這個問題沒有一個簡單的答案。形成癌癥細(xì)胞的原因之一是DNA結(jié)構(gòu)的改變，這會導(dǎo)致細(xì)胞間信號的丟失，最終引起細(xì)胞分裂失控。
納米技術(shù)在殺死癌細(xì)胞中的作用
納米醫(yī)學(xué)是利用納米級設(shè)備對各種疾病進(jìn)行診斷、預(yù)防和治療的科學(xué)，其出現(xiàn)改變了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的面貌。這些微小的納米粒子有能力改變身體的動態(tài)，并產(chǎn)生最小的副作用。
美國亞利桑那州立大學(xué)利用小鼠腫瘤模型進(jìn)行了一項研究，精確地展示了納米機(jī)器人如何殺死癌細(xì)胞。這些納米機(jī)器人是由DNA納米結(jié)構(gòu)（DNA進(jìn)行了折疊以達(dá)到90nm的尺度）和凝血酶組成的。
這些納米機(jī)器人的目標(biāo)是一種叫做核仁素（nucleolin）的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)只存在于癌細(xì)胞表面。納米機(jī)器人附著于癌細(xì)胞后，釋放凝血酶進(jìn)入細(xì)胞，從而切斷癌細(xì)胞的血液供應(yīng)，摧毀腫瘤。納米機(jī)器人工作速度快，數(shù)量多，完全包圍了腫瘤。實驗取得了成功，小鼠體內(nèi)的腫瘤大幅縮小，而健康細(xì)胞不受影響。
納米機(jī)器人能用于人類癌癥治療嗎？
納米機(jī)器人或許將成為替代化療和其他癌癥療法的新方法。化療已被廣泛用于殺死癌細(xì)胞，但會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的副作用?；煏⑺浪锌焖俜至训募?xì)胞，比如癌細(xì)胞，同時也會殺死其他健康細(xì)胞。這是在接受化療的患者出現(xiàn)脫發(fā)的主要原因之一，因為毛囊的生長速度很快。
納米技術(shù)具有令人矚目的特性，在癌癥治療中也會讓我們大開眼界。納米機(jī)器人還可以設(shè)置多個結(jié)合位點，與許多細(xì)胞結(jié)合并釋放藥物。
然而，并不是所有發(fā)光的東西都是金子……納米技術(shù)在人體中的應(yīng)用也有其不利的一面，因為就本質(zhì)而言，納米技術(shù)仍是外來的?？茖W(xué)家需要進(jìn)一步研究的最重要問題之一，就是納米顆粒的毒副作用，及其對人體的影響。納米顆?？赡軙缭缴锲琳希缪X屏障、小腸或鼻腔表皮，所有這些都可能導(dǎo)致炎癥反應(yīng)，甚至更嚴(yán)重的副作用。
為了使納米機(jī)器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域成為現(xiàn)實，人們正在進(jìn)行大量的研究。目前，科學(xué)家正在對小鼠和豬進(jìn)行實驗，以確定注射納米機(jī)器人的副作用和潛在安全問題。如果一切進(jìn)展順利，在不久的將來，我們或許將看到一些應(yīng)用納米技術(shù)的癌癥新療法出現(xiàn)。
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