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    納米科技暢想:清除腫瘤、制造太空電梯

    類別:社會新聞發布人:聯迪發布時間:2017-07-18

    據國外媒體報道,今天一些最偉大的科學創新正在極小的尺度上發生著。納米技術(1納米等于1米的10億分之一)描述的是一些從分子甚至原子尺度上能夠完成復雜任務的技術。具體來說,納米管就是直徑1納米的管狀結構,這比人類頭發直徑還要小大約10萬倍。

    借助納米技術,工程師們可以為你的智能手機設計出體積更小、效率更高的微處理器。此外,在不久的將來,一些由納米技術開發的微小配件將整合到先進的安全防衛系統上。

    在6月16日至18日于美國華盛頓特區舉行的Future Con大會上,一群納米技術領域的專家表示,科學家正在探索納米技術在醫療上的應用,目標可以精確到基因本身;利用納米技術,工程師還可以建造強度極高的線纜,并最終支持太空電梯的實現。

    Future Con是一個主要關注科幻小說和尖端科技之間交集的會議。在6月17日的“與魔術無異:科幻小說中的納米技術”討論會上,美國國家標準技術研究所的首席科學家勞埃德·惠特曼(Lloyd Whitman)告訴聽眾,醫學界的研究者正嘗試開發出在納米尺度上操作的機器,以“追蹤生物學的藍圖”。

    惠特曼表示,任何在納米尺度上制作出來的機器人都不會像一個典型的機器人,它可能更像一個病毒。演化已經在很微觀的水平上構建出具有完善功能的自主生命形式,而工程師們可以從這些微小的成功故事中吸取養分,幫助他們實現在納米水平上對粒子進行操作。

    約翰霍普金斯大學的生物醫學工程、眼科學、腫瘤學神經外科學和材料科學與工程助理教授喬丹·格林(Jordan Green)在討論會中表示,從病毒上尋找靈感將非常有幫助,科學家能以此探索納米技術在醫學和人類健康中的應用潛力。

    直達細胞內部

    ▲在碳納米管中,由碳原子構成的管狀結構直徑只有十億分之一米,即是在納米尺度。

    病毒能將自身基因插入人體細胞,以此復制并影響我們的基因組。研究者是否能設計出一種合成顆粒,以同樣的方式進行遺傳信息傳遞呢?由無毒和水溶性材料制成的顆?;蛐砟芙蜒鹺頌嗆慫幔―NA)直接送到細胞內部,并在細胞核外部編碼出核糖核酸(RNA)分子,從而翻譯為具有特定功能的蛋白質。

    喬丹·格林說:“這或許將改變一個細胞的基因組成,從而獲得短期的治療效果?!倍雜諢加幸糯膊〉娜?,比如血友病或囊性纖維癥患者,這項技術或許能將健康的基因送到目標細胞,以修復細胞內部引起疾病的DNA。

    格林表示,納米技術或許還將催生更加高效的癌癥療法。癌細胞中的突變會使“控制按鈕”失效,從而不受控制地生長,但采用納米顆粒的目標基因療法將重新激活這些細胞的“自摧毀按鈕”,使癌癥停止擴散。

    通過控制納米顆粒到達特定組織,以及向特定細胞輸送精準的指令信息,“納米工程師和納米技術將幫助醫學變得越來越精準?!?

    前往月球

    ▲從距離地球表面36000公里的高度看太空電梯系統(藝術想象圖)

    在Future Con大會上,馬里蘭大學工程學院的Lourdes Salamanca-Riba表示,納米技術或許還能幫助人們實現至少在19世紀晚期就出現的工程幻想——建造一座從地球通往太空的電梯。

    Lourdes Salamanca-Riba說,有一類太空電梯的設想是,一條長線纜的一端在赤道上,另一端則連接在地球大氣層之外地球靜止軌道的飄浮“基地”上。據估計,這條纜線的長度將需要達到約66000公里,因此必須由極其強韌和輕盈的材料制成,否則就會因為自身重量而倒塌。

    碳納米管是用碳原子制成的管狀納米結構,具有極高的強度,厚度則只有1個原子層,看起來是非常理想的纜線制作材料。

    Salamanca-Riba表示,通過天空電梯連接浮動的太空站,將使宇航員前往月球或其他太空區域的難度顯著降低。而且,雖然太空電梯的造價十分高昂,但一旦就位,就將顯著降低向地球軌道運輸物資的成本——從每千克數千美元降低到每千克幾百美元。

    不過,想要生產數千公里用于固定太空電梯的碳納米管,還需要很長一段時間。Salamanca-Riba指出,目前研究人員只能制作出數厘米長的碳納米管。

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