納米黃金是黃金的納米級(jí)顆粒,呈黑色,雖然 “納米級(jí)”聽(tīng)上去很有科幻的感覺(jué),但實(shí)際上人類利用納米黃金的歷史很久遠(yuǎn)。
古代人們就已經(jīng)知道制備、應(yīng)用納米黃金,主要將其用于制造花窗玻璃,使玻璃產(chǎn)生紅色、紫色等色澤。工匠們?cè)谥圃旎ù安Ar(shí)加入金粉,金粉雖然只有數(shù)微米,但直接鑲嵌在玻璃中還是呈現(xiàn)出金色。金粉和玻璃一起熔融并冷卻后就會(huì)析出納米黃金,在受到光線照射時(shí),玻璃內(nèi)金屬顆粒的電子發(fā)生振動(dòng),從而改變玻璃的顏色。從一些小型玻璃器皿的古文物來(lái)看,人類利用納米黃金的歷史可以追溯到古羅馬時(shí)期。
大英博物館收藏了一個(gè)具有變色功能的產(chǎn)于公元四世紀(jì)的羅馬玻璃酒杯。光線向下照射到這個(gè)酒杯內(nèi)部時(shí),原本平淡無(wú)奇的青綠色杯身會(huì)瞬間變成妖艷的酒紅色,如同盛滿了紅酒。這種奇妙的變色玻璃正是利用了納米黃金在光線照射下振動(dòng)變色的物理特性。
如今,納米黃金在醫(yī)療應(yīng)用上有廣闊的前景。納米黃金對(duì)身體無(wú)害而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,同時(shí)它們的體積非常小,因此能夠輕松地通過(guò)血管在身體內(nèi)快速移動(dòng)?;谶@些優(yōu)良特性,科學(xué)家們一直嘗試在納米黃金表面覆蓋特制藥物來(lái)制作新型藥物,不僅能減小副作用,而且能大大提高藥品的治療效果。
納米黃金的醫(yī)療應(yīng)用面臨眾多技術(shù)上的難題,最大的困難在于當(dāng)醫(yī)生往患者血管中注入納米黃金時(shí),它們立刻就會(huì)被人體內(nèi)的血漿蛋白包裹。血漿蛋白通過(guò)表層蛋白識(shí)別出納米黃金是侵入人體的異物,就會(huì)迅速通知免疫系統(tǒng)像對(duì)付其他病毒侵入者一樣將其牢牢控制,并交給脾臟去分解和消滅,這使得納米黃金上的藥物難以到達(dá)患處。
英國(guó)林肯大學(xué)的分子納米學(xué)家研發(fā)了一種納米黃金制藥的新方法。研究人員為納米黃金特別制作了一層蛋白來(lái)避免血漿蛋白對(duì)納米黃金進(jìn)行攻擊,這層蛋白就像接合器一樣,一側(cè)能夠緊緊貼合納米黃金并將血漿蛋白固定,另一側(cè)則經(jīng)過(guò)分子編輯使納米黃金能夠更輕松地發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)的給藥目標(biāo)。
納米黃金同樣可以應(yīng)用于監(jiān)控癌癥。癌癥腫瘤通常會(huì)分裂出細(xì)小的細(xì)胞并通過(guò)血液循環(huán)系統(tǒng)擴(kuò)散至全身,這種細(xì)胞被稱作循環(huán)腫瘤細(xì)胞,它們?cè)谘褐辛鬓D(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)制造更多的腫瘤,所以對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)是癌癥治療控制中不可缺少的一環(huán)。
監(jiān)控這類細(xì)胞的方法多是通過(guò)識(shí)別細(xì)胞身上特別的蛋白類型來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這種識(shí)別必須非常精準(zhǔn),但是要從通過(guò)血管流動(dòng)的海量細(xì)胞中識(shí)別極微量的循環(huán)腫瘤細(xì)胞就好比大海撈針。
澳大利亞昆士蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)編輯納米黃金使得它們能夠追蹤四種不同類型的循環(huán)腫瘤細(xì)胞。這是通過(guò)“訓(xùn)練”納米黃金識(shí)別循環(huán)腫瘤細(xì)胞上的特種蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
將納米黃金注入血液樣本,訓(xùn)練過(guò)的納米黃金就能尋找并將擁有特種蛋白的循環(huán)腫瘤細(xì)胞標(biāo)注。用熒光燈照射這些納米黃金,它們會(huì)放射出獨(dú)特的“條碼”,如果它們找到并接觸了循環(huán)腫瘤細(xì)胞,這些條碼會(huì)顯示出其接觸的是哪類腫瘤細(xì)胞,并告訴醫(yī)生它們找到的腫瘤細(xì)胞的數(shù)量。
為了測(cè)試粒子識(shí)別技術(shù),研究人員提取了一位黑色素瘤患者在不同治療階段的血液樣本進(jìn)行測(cè)試,納米黃金在每件樣本中都能識(shí)別出腫瘤細(xì)胞的類型,揭示免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。
現(xiàn)在,研究人員正在尋找更多的血液樣本,利用這項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)更多類型的循環(huán)腫瘤細(xì)胞。他們希望這項(xiàng)技術(shù)能盡快在臨床上得到實(shí)踐,因?yàn)橹灰獙⒓{米黃金檢測(cè)運(yùn)用在實(shí)踐中,醫(yī)生們就能針對(duì)患者病況制定出精準(zhǔn)的用藥劑量,這將使得人們對(duì)癌癥的理解更加深刻,為戰(zhàn)勝癌癥帶來(lái)一線曙光。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2018年10期