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纳米科技畅想:从清除肿瘤到太空电梯

时间:2017-07-18 08:29:38 来源:新浪科技

  北京时间7月18日消息,据国外媒体报道,今日一些最伟大的科学创新正在极小的尺度上发生着。纳米技术(1纳米等于1米的10亿分之一)描述的是一些从分子甚至原子尺度上能够完成复杂任务的技术。具体来说,纳米管就是直径1纳米的管状结构,这比人类头发直径还要小大约10万倍。

  借助纳米技术,工程师们可以为你的智能手机设计出体积更小、效率更高的微处理器。此外,在不久的将来,一些由纳米技术开发的微小配件将整合到先进的安全防卫系统上。

  在6月16日至18日于美国华盛顿特区举行的Future Con大会上,一群纳米技术领域的专家表示,科学家正在探索纳米技术在医疗上的应用,目标可以精确到基因本身;利用纳米技术,工程师还可以建造强度极高的线缆,并最终支持太空电梯的实现。

  Future Con是一个主要关注科幻小说和尖端科技之间交集的会议。在6月17日的“与魔术无异:科幻小说中的纳米技术”讨论会上,美国国家标准技术研究所的首席科学家劳埃德·惠特曼(Lloyd Whitman)告诉听众,医学界的研究者正尝试开发出在纳米尺度上操作的机器,以“追踪生物学的蓝图”。

  惠特曼表示,任何在纳米尺度上制作出来的机器人都不会像一个典型的机器人,它可能更像一个病毒。演化已经在很微观的水平上构建出具有完善功能的自主生命形式,而工程师们可以从这些微小的成功故事中吸取养分,帮助他们实现在纳米水平上对粒子进行操作。

  约翰霍普金斯大学的生物医学工程、眼科学、肿瘤学神经外科学和材料科学与工程助理教授乔丹·格林(Jordan Green)在讨论会中表示,从病毒上寻找灵感将十分有帮助,科学家能以此探索纳米技术在医学和人类健康中的应用潜力。

  直达细胞内部

在碳纳米管中,由碳原子构成的管状结构直径只有十亿分之一米,即是在纳米尺度。

在碳纳米管中,由碳原子构成的管状结构直径只有十亿分之一米,即是在纳米尺度。

  病毒能将自身基因插入人体细胞,以此复制并影响我们的基因组。研究者是否能设计出一种合成颗粒,以同样的方式进行遗传信息传递呢?由无毒和水溶性材料制成的颗粒或许能将脱氧核糖核酸(DNA)直接送到细胞内部,并在细胞核外部编码出核糖核酸(RNA)分子,从而翻译为具有特定功能的蛋白质。

  乔丹·格林说:“这或许将改变一个细胞的基因组成,从而获得短期的治疗效果。”对于患有遗传疾病的人,例如血友病或囊性纤维症患者,这项技术或许能将健康的基因送到目标细胞,以修复细胞内部引起疾病的DNA。

  格林表示,纳米技术或许还将催生更加高效的癌症疗法。癌细胞中的突变会使“控制按钮”失效,从而不受控制地生长,但采用纳米颗粒的目标基因疗法将重新激活这些细胞的“自摧毁按钮”,使癌症停止扩散。

  通过控制纳米颗粒到达特定组织,以及向特定细胞输送精准的指令信息,“纳米工程师和纳米技术将帮助医学变得越来越精准。”

  前往月球

从距离地球表面36000公里的高度看太空电梯系统(艺术想象图)

从距离地球表面36000公里的高度看太空电梯系统(艺术想象图)

  在Future Con大会上,马里兰大学工程学院的Lourdes Salamanca-Riba表示,纳米技术或许还能帮助人们实现至少在19世纪晚期就出现的工程幻想——建造一座从地球通往太空的电梯。

  Lourdes Salamanca-Riba说,有一类太空电梯的设想是,一条长线缆的一端在赤道上,另一端则连接在地球大气层之外地球静止轨道的飘浮“基地”上。据估计,这条缆线的长度将需要达到约66000公里,因此必须由极其强韧和轻盈的材料制成,否则就会因为自身重量而倒塌。

  碳纳米管是用碳原子制成的管状纳米结构,具有极高的强度,厚度则只有1个原子层,看起来是十分理想的缆线制作材料。

  Salamanca-Riba表示,通过天空电梯连接浮动的太空站,将使宇航员前往月球或其他太空区域的难度显著降低。而且,虽然太空电梯的造价非常高昂,但一旦就位,就将显著降低向地球轨道运输物资的成本——从每千克数千美元降低到每千克几百美元。

  不过,想要生产数千公里用于固定太空电梯的碳纳米管,还需要很长一段时间。Salamanca-Riba指出,目前研究人员只能制作出数厘米长的碳纳米管。(任天)

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