小巧的奇迹。医学中的微型机器

作者：Neil Osterweil 来自医生档案馆

2000年11月10日 -- 在1966年的电影《神奇之旅》中，外科小组被小型化，并被注射到一个垂死的人的血液中，以大胆地尝试挽救他的生命。但这是一种艰难的做法：当你可以制造一支微型机器人护理人员的军队来为你做这件事时，为什么要变小呢？

几年前，这听起来像是一个荒谬的幻想，是儒勒-凡尔纳或H.G.韦尔斯的作品。但纳米技术--哄骗或操纵原子组装成微观机器或稳定结构的科学--带来了新工业革命的希望。

在19世纪，进步的工具是煤炭、石油和钢铁。上周在马里兰州贝塞斯达举行的纳米技术会议上，有大想法的小个子科学家说，21世纪，它们将是原子、携带药物的微管和微型抗病机器人。

前缀 "纳米 "在希腊语中是 "矮子 "的意思，在医学和科学中用来表示非常小的东西--从技术上讲是十亿分之一的 "什么"。因此，一纳秒是十亿分之一秒，一纳米是十亿分之一米。

制造分子大小的机器的想法对某些人来说可能很怪异或愚蠢，但纳米技术的科学家们实际上是在拿着镜子看大自然。

会议联合主席、巴尔的摩约翰霍普金斯大学医学院生理学副教授Jan H. Hoh博士说，在某些方面，大自然就是纳米技术的证明。人们问："你真的能在几纳米的长度范围内建造设备吗？答案是："我们知道你可以，因为大自然已经做到了，"Hoh告诉医生。"目前纳米技术的部分工作是这些从自然界吸取教训的项目，即你试图了解自然界使用的设计策略和原则，然后问自己'我如何利用这些策略来建造具有全新功能和新特性的设备？

纳米技术涵盖了科学和技术的许多分支，从太空探索到能源保护。其中一个前景特别光明的领域是医学。想象一下，如果你能做到的话，纳米机器人或 "nanobots"--为特定目的而设计的微小的、单一的自动装置--可能会有什么作用。

"位于休斯顿的莱斯大学化学和物理学教授、纳米科技中心主任Rick Smalley说："所有的生命机器都是在纳米尺度上工作的精确分子机器，所以它是纳米技术--大自然的版本。"因此，如果我们要学习如何诊断它、探测它、了解它、改变它并解决它的问题，那也必须是一种纳米技术。

Smalley告诉医生，纳米技术已经以人造分子的形式应用于医学领域，这些分子与有毒化学物质或放射性粒子结合在一起。例如，这些天生不存在的分子可以将药物或致命剂量的辐射送到癌症肿瘤。他说，从这里开始，想象用微观制造的管子，即所谓的纳米管来传递药物并不是什么大的飞跃。

1999年在国会作证时，Smalley预测了纳米技术在医学上的其他用途。他说："这些用途包括快速的基因分析，可以根据病人的基因特征进行诊断和治疗；更耐用的人工器官，不太可能被接受者的免疫系统排斥；以及 "传感系统，可以检测活体中出现的疾病，并最终将病人护理的重点从疾病治疗转向早期检测和/或预防。

位于肯塔基州莱克星顿的复兴技术公司总裁Leslie Rubinstein说，纳米技术的其他医疗应用起初似乎离我们很远，但实际上离我们很近。在接受医生采访时，他描述了使用实用的纳米机器人来治疗各种医疗问题。微小的医疗机器可以用现有的技术来制造--比如用于制造微小的计算机芯片。机器人本身将被设计为大胆地进入以前没有机器人去过的地方--也就是说，进入身体难以到达的区域--目的是摆脱不应该存在的东西。

剑桥的麻省理工学院也在进行类似的工作，机械工程和生物工程教授伊恩-亨特博士和他的同事正在开发 "纳米步行者"，这种步行者在医学上的作用就像机器人探测器在太空探索中的作用。纳米步行者可以在身体上爬行，或在身体周围爬行，对传统的扫描技术所不能发现的疾病进行成像和诊断，向肿瘤输送药物，或在不需要手术的情况下修复器官。

有些人担心，一旦我们开始制造自我组装的机器人，可能就没有回头路了，有一天，我们可能会醒来，发现机器人已经成倍增加，有了自己的生命。

"他们开始互相交谈，很快你就得到了一个完全外星的人造生命形式，一个真正的弗兰肯的东西。我同意，如果这是真的，那将是可怕的，但我甚至否认这个东西的可能存在，"Smalley说。

"我们离任何类似于自组装机器人的东西都很遥远，现在担心这个问题是很愚蠢的。"