{科研}纳米“暗器”出手 人类大病接招！

如果你看过武侠小说，你会发现有时候武器的威力和它们的大小成反比。

比如聂隐娘手里的爪形匕首只有三寸长，但分分钟就能取人头。还有古墓派隐藏武器冰魂银针，造成无数豪强陨落。

在多伦多大学教授陈志和看来，细如头发的银针一点也不小。

近日，在“2015全球创新者大会暨apec青年企业家峰会”上，这位生物材料和生物医学工程专家向观众介绍了他的武器——纳米技术。

在纳米尺度上，他通过直接操纵单个原子和分子来组织和创造具有特定功能的新物质。当粒径小到纳米时，就可以称之为纳米材料，一纳米只是一根头发直径的千分之一。

被陈志和攻击的对手是“全民公敌”，他们威胁人类生命安全，包括癌症和艾滋病等重大疾病。

这些行踪难找的“反派”如果能被揭露出来，极有可能是巨人，轻轻一弹就能击倒大个子。

陈志和介绍说，面对如此强大的敌人，小型纳米武器可以探测到他们的踪迹，追击他们，最后杀死他们。

这一切都将在肉眼看不见的微观世界里悄悄进行。

在可以用高倍显微镜观察的细胞和分子面前，纳米粒子仍然足够精细，就像一把薄手术刀

"疾病始于分子阶段，并在第一个层次上进化."陈志和首先分析了他的“敌人”。

这是创新大会“人类健康与永生”的主题单元，邀请了生物学和药学的众多专家学者与观众分享前沿成果。

致力于纳米生物医学研究的陈志和也是嘉宾之一。

站在铺着深灰色地毯的讲台中央，他穿着一件浅色格子衬衫，看上去很放松。

平日里，他会穿上白色的实验服，戴上防护手套，把头埋在实验室里，经过反复验证，安排部队在显微镜下处理肉眼看不见的微小颗粒。

那平方英寸就是他用纳米材料对抗疾病的战场。

他认为，人类细胞的成分主要是生物大分子，包括蛋白质、核酸、碳氢化合物等。这些分子是构成生命的基本物质。一般来说，人类的健康在于保持这些不同分子的稳定和平衡。

这些小物质一旦受到化学入侵或病毒细菌的影响，就会进入人体机制，改变基因、蛋白质等分子，从而改变细胞和器官，最终导致疾病。

在认识了自己和自己之后，纳米武器的优势就显露出来了。

细胞有of/きだよきだよきだよよきだよきだだよきだきききӕ的尺度，即使在细胞和分子面前，也可以用高倍显微镜观察到，纳米粒子仍然足够精细，就像一把薄手术刀，可以灵活地在它们周围操作。

就在半个月前，国家纳米科学中心副主任赵在第六届中国国际纳米科技大会上说，纳米生物技术和纳米药物是过去十年中纳米技术发展最快的领域。

他说，由于生命过程本身是一系列发生在纳米尺度的生化或理化过程，如果在纳米尺度上进行调控，将对重大疾病的防治产生深远的影响。

当癌细胞、患病dna、艾滋病病毒等致病靶分子经过时，会被相应的量子点“抓取”

面对观众，陈志和展示了他的最新发明——与智能手机相连的便携式疾病诊断设备。

这个“新设备”就像手机上的长方体万花筒，一端是手机摄像头，另一端是幻灯片。

只要从指尖挤出一滴血或者吐一点口水放在载玻片上，加一个长条板，等1小时。手机将为您提供艾滋病、乙肝、丙肝、疟疾、梅毒等传染病的诊断结果。

这是由于一种特殊的纳米粒子——量子点。它由半导体材料制成，直径稳定在2~20 nm，一般为球形或准球形，在不同的尺寸和形状下呈现不同的颜色，使用单个光源可以监测不同的粒子。

在长条板上，陈志和将不同的抗体连接到不同颜色的量子点上。当癌细胞、患病dna、HIV等致病靶分子经过时，会被相应的量子点“抓住”。

在人们等待的同时，量子点正抱着自己的抗体伴侣，默默等待猎物。一旦被捕获，它们会改变颜色并释放信号。

通过监测量子点的颜色变化，这种手机设备可以同时检测各种疾病并做出分析报告。

“除了测试，还可以存储信息。”陈志和说。如果推广这种廉价便携的诊断工具，可以建立一个全球检测数据库，收集基因、蛋白质、疾病或健康的所有数据。在去一个地方之前，人们可以通过查询数据库来判断目的地是否有传染病的危险。

“我是业内老人。”陈志和自信地告诉《中国青年报》记者。

1998年，当他还是印第安纳大学的博士生时，他和导师在《科学》杂志上发表了一篇关于量子点作为生物探针的论文，这是量子点首次被用作生物荧光标记并应用于活细胞系统。

为了开发这样一种“小而精密”的设备，陈志和的实验室已经努力工作了10年。目前这款手机设备正在非洲进行大量测试，临床试验有效率高达90%。

除了量子点手机诊断设备，很多用于体外诊断的纳米粒子产品已经投放市场，如胶体金试纸条、免疫磁珠试剂盒等。

他们倾向于利用一些容易观察到的纳米粒子的特性。例如，当金纳米粒子在环境中的ph值发生变化时，粒子的聚集状态也会发生变化。当它们从均匀分散状态变为聚集状态时，它们会在宏观上显示出从红色到蓝色的颜色变化。

"这一领域的研究日益成熟."在一次采访中，陈志和乐观地预测，“在未来5~10年，你将会看到基于纳米技术的诊断设备被广泛应用于医院和家庭。”

这是一次安静的行军。纳米粒子穿上阿霉素等抗癌药物的“战斗服”，或者穿上装满药物的包装，从血管进入体内

除了在疾病诊断中的应用，纳米技术在抗癌方面也有很高的希望。

世界卫生组织在《2014年全球癌症报告》中指出，癌症是人类死亡的主要原因，每年在全球夺走700多万条生命，而且这一数字仍在迅速上升。但就传统治疗而言，无论是手术、放疗还是化疗，都会严重损害机体的免疫力。

陈志和介绍说，学术界正在研究使用纳米粒子作为载体，将药物准确地输送到患病的器官。这样极少数药物可以达到很高的治疗效率，而且不会攻击健康细胞，有效避免了副作用。

这是一次安静的行军。纳米粒子穿着阿霉素等抗癌药物的“战斗服”，或者携带装满药物的包裹，从血管进入体内。

由于肿瘤组织血管丰富，地形复杂，这种特殊的血管环境特别有利于纳米级物质的浸润和滞留。

在最理想的情况下，这些纳米战士将成功到达肿瘤目标，释放药物，一举击败敌人，绝不会伤及无辜。

“这些只能说是每个人的目标。现实中，这样好的技术还没有实现。”国家纳米科学中心生物医学效应与纳米安全重点实验室副主任梁兴杰告诉《中国青年报》。这个看似完美的作战计划，依然难以实施。

在他看来，目前研究的障碍之一在于材料。很多想法可以在实验室环境中实现，但是在将实验室中发现的现象和规律转化为生物和医学应用的过程中，会有很多严格的限制。

比如人体使用的材料和药物需要通过层层控制，从研发到临床应用需要很长一段时间。目前对金属纳米粒子的研究是在动物身上寻找“征兆”，然后进行大量的数据分析，大部分甚至在临床试验之前都没有完成。

另外，纳米粒子的肿瘤靶向性无法保证，只能说比传统的非纳米技术更集中于肿瘤。

因此，该领域的研究重点开始聚焦于“主动靶向”，即通过各种化学方法将能够识别肿瘤的靶向分子标记在纳米材料表面，使纳米药物尽可能只与肿瘤细胞结合。

陈志和最担心的是对人体的排斥。

“我们的身体拥有强大的防御系统。”他说:“当你把纳米粒子注射到人体内的目标肿瘤细胞中时，身体会自我保护，试图摆脱这些外来的纳米粒子。所以大部分都没有发现癌细胞。”

他正在领导实验室研究让纳米粒子“以智慧取胜”的方法。这可能涉及改变其大小、形状和化学性质。因此，他们正在尽最大努力理解身体防御系统是如何攻击、改变和与纳米粒子相互作用的。

要实现纳米武器治疗癌症的目标，似乎还有很长的路要走，但科学家们充满了斗志。

“10年前我们没有想到iphone6，10年后很容易变成现实。”梁行杰说:“从科学的角度来说，敢想就有可能做到。”

2015年全球创新者大会在北京一个新的工业园区举行，该工业园区是由20世纪90年代的旧粮油仓库改造而成。

离大仓库改建的主会场不远，废弃的电梯、传送带、烘干塔静静地睡在草坪上，斑驳的红砖墙面上还画着旧标语。

大仓库里光影斑驳，未来科技的画面在十几米宽的led高清屏幕上滚动:

老人和孩子在车上休息和玩耍时，由全自动驾驶汽车安全运送到目的地；解锁和转账，只需简单看着摄像头，虹膜识别技术就能准确确认；饿了，动动食指，3d打印的美食就上桌了；长途旅行时坐在“太空舱”里，然后像子弹一样穿过真正的空管道...

站在这张照片前，陈志和肯定地说:“50年内，更精细的纳米粒子靶向治疗产品肯定会进入市场。”