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纳米生物技术 　　 活的细胞是造化所赐的天然纳米技术。如今人工纳米技术将为这种天然纳米技术提供辅助。纳米技术好像无处不在，然而，它的全部就是一种基于纳米尺度的技术，由于大分子就是纳米尺度，许多批评者认为它只是一个有趣的化学名词。最先用纳米一词的人是Eric Drexler，当时他是麻省理工大学的一名工程师，并且雄心勃勃。在他1986年写作出版的一本专著中，他极力证明：将来有一天可能会构建具有自我复制功能的纳米机器，这种机器能够将原子送进分子中，从而生成新物质。事实上活细胞已经在这样工作着。如果Drexler博士纳米机器的设想某天变为现实，它将不会利用分子大小的齿轮和飞轮，而是通过人造产品与天然纳米生物技术互相作用。纳米医药又称纳米生物技术，是人工纳米技术与天然纳米技术的结合。细胞就像纳米机器的仓库，这个仓库由微管构成，而微管只能以纳米测量其直径。细胞的蛋白质在核糖体的纳米流水线上制造，并被另外一种叫做戈尔吉器的纳米装置包裹起来。那些蛋白质常常本身就是纳米机器———酶，可以根据细胞的需要将分子分开或将分子连接起来。同这些纳米机器相互作用的人工器件能够分析细胞的内容物，将药传送给细胞，从而杀死有害的细胞或利用功能正常的细胞像一个微型加工厂一样工作。人造胰脏———糖尿病患者的福音纳米生物技术的典型例子是Desai博士的人造胰脏。Desai博士在波士顿大学工作，她正在研制一种可以注入糖尿病患者体内的新药。目前病人必须注射胰岛素来控制病情，而胰岛素是在胰腺的岛细胞内生成的一种激素类蛋白质。Desai博士选择老鼠的岛细胞进行试验，这种细胞容易获得，但通常只在人体内持续几分钟就被来自免疫系统的抗体破坏。这里就涉及到纳米技术，虽然相当粗糙。Desai博士将她的老鼠胰腺细胞装进布满纳米孔的膜中，这些纳米孔的直径只有7个纳米，利用光刻技术———这种技术也应用在计算机芯片上。当血液中的葡萄糖通过纳米孔渗透进来，岛细胞会相应地释放胰岛素，7个纳米的毛细细孔足以让小分子的葡萄糖和胰岛素通过。但是相对较大的抗体分子却不能通过，因而不会毁坏胰岛细胞。迄今为止这种技术还停留在老鼠试验阶段，被植入胶囊的糖尿病鼠在没有注射胰岛素的情况下活了好几个星期。因此这种装置有可能成为一个成功的纳米医药发明。纳米孔胶囊也能用作传送稳定剂量的药物，这种情况下毛细孔将担当十字转门而不是看门者。由于比药物分子略大，这些细孔将控制药物分子的渗透率，从而保持细胞中的药量恒定，与胶囊内剩余的药量无关。Desai博士将这种胶囊比作一间带门的房子，门的宽度只能一次允许一人通过，房子的空置率更多地依赖于人们挤过房门有多快，而不是房间有多满。生物探针有些研究者正在设计能以更加复杂的方式与生物分子相作用的纳米装置。例如，纳米制造业需要设计出比现在所用的灵敏得多的控制生物试验的探针。一种方法是用半导体纳米晶体或量子点代替当前用有机色素来标记生物分子的办法。有机色素在化学上是不稳定的，因而会随着时间慢慢消失，而且用色素同时标记不同种类的分子难度较大，因为每一不同的色素必须特定波长的光照射，以便能反射足够的光进行探测。量子点纳米晶体（QDNs）能解决这些问题，这些直径只有5－10纳米的晶体有3种组分组成，它们的中心含有类似镉和硒的两串原子，这两串原子连接起来会形成一种半导体，在宽频紫外光的激发下这个半导体发射特定颜色的光。这些原子串周围环绕着一层无机物，以保护原子串。整个QDNs外面包覆一层有机物表面，可以吸附蛋白质或DNA分子。通过改变中心的原子数，QDNs能发出不同颜色的光。即使用一个纳米晶体标记，蛋白质也能正常地与其它分子起反应，因此将含有这种标记蛋白质的细胞放在紫外光下，通过显微镜可以找到被标记的蛋白质的位置，追踪它们在细胞内的活动。加利福尼亚的量子点公司的Mitch Gave说，采用纳米晶体标记有可能同时跟踪5－10种标记物。另外一种可能用来标记细胞内物质的树枝状分子dendrimer，尺度为2－20纳米，这种物质有许多分枝，分枝的顶端被修饰后能携带具有反应能力的化学基，或被连接到抗体、DNA片段、金属原子上，而且这些树枝状纳米分子擅长于改变它们在细胞膜内的路线。在2001年12月的自然生物技术（Nature Biotechnology）杂志上，巴尔的摩的约翰．霍普金斯大学的Jeff Bulte和他的同事们发表文章说，被磁化标记的树枝状纳米分子可以用来跟踪被移植到活鼠脑内的干细胞。Bulte博士和他的队伍合成连有氧化铁分子的dendrimers，并将它们放进含有由干细胞培养出的脑细胞的培养液中，这一磁化dendrimers被脑细胞吸收，接着将它们注射进老鼠的脑内。运用磁共振成像来探测dendrimers中的氧化铁，研究者能够追踪被移植细胞的位置从而观察到它们何