原创《纳米科技畅想从清除肿瘤到太空电梯》
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梁天
近日, 据国外媒体报道, 现今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 ~ 18 日于美国华盛顿特区举行的 FutureCon 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非常有帮助, 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.
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, 比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
在 Future Con 大会上,马里兰大学工程学院的 LourdesSalamanca-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 66 000 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, 看起来是非常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十分高昂, 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.
纳米科技论文参考资料：
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