納米機器人醫生

楊孝文

想象一下體積極小的納米機器人，一個茶匙就能裝數十億個。這種超微型機器人可以成群注入患者體內最為脆弱的器官，例如心臟和大腦，進行超精確的藥物“投送”，甚至還能扮演外科醫生的角色，在患者體內進行手術。聽起來是不是很科幻？如果你喜歡看老電影的話，應該會聯想到1966年經典科幻片《神奇旅程》中的情節。在這部影片中，四名醫務人員乘坐可縮小至微觀尺寸的潛艇，進入一名昏迷的科學家的血管，去挽救他的生命。他們只有一個小時的時間清除威脅科學家生命的血塊。雖然過程比較艱難，但他們成功了，最后通過眼淚離開了這名科學家的身體。隨著納米技術的快速發展，科學家有望讓《神奇旅程》中的情節成為現實。

納米技術的首次醫學闡述

諾貝爾獎得主、美國物理學家理查德·費曼率先提出利用微型機器人治病的想法。他用了一種非常直白的表達方式，就是“吞下外科醫生”。在1959年的演講《在底部有很多空間》中，他曾這樣說道：“你可以將機械外科醫生送入血管，讓它隨著血液流入心臟進行觀察。它能夠找到出現問題的瓣膜，利用一把小刀將其切掉。”雖然沒有使用“納米”這個詞，但他實際上闡述了納米技術的基本概念。

自納米技術的概念提出后，各國科學家紛紛對其投入研究，并且取得了一系列可喜的成果。

蜘蛛納米機器人

2010年5月，美國哥倫比亞大學的科學家成功研制出一種由脫氧核糖核酸分子構成的蜘蛛納米機器人，它們能夠跟隨脫氧核糖核酸的運行軌跡自由地行走、移動、轉向以及停止，并且它們能夠自由地在二維物體的表面行走。這種蜘蛛納米機器人只有4納米長（一納米為一米的十億分之一），比人類頭發直徑的十萬分之一還小。

雖然之前的納米機器人也實現了行走功能，但不會超過3步。蜘蛛納米機器人卻能行進100納米，相當于50步的距離。科學家通過編程，讓其能夠沿著特定的軌道運動。這一進展的強大之處在于：一旦被編程，蜘蛛納米機器人就能夠自動完成任務，不需要人為介入。

科學家預測這種蜘蛛納米機器人可以極大限度地用于醫療事業，幫助人類識別并殺死癌細胞以達到治療癌癥的目的，還可以幫助人們完成外科手術，清理動脈血管垃圾等。

“巡邏”納米機器人

以色列科學家目前正在研制一種可以在人體內“巡邏”的微型納米機器人，這種機器人在鎖定人體內的病變組織后，能夠自動釋放攜帶的藥物。這種技術的原理是：在編程過程中將某種特定疾病定義為“是”狀態。“巡邏”過程中，機器人可執行一系列計算，檢查所處位置的信使核糖核酸上的疾病指標。如果某種特定疾病的所有指標都滿足，機器人這時會做出應該釋放藥物的判斷。如果檢測到的指標并不充分，它就不會釋放藥物。

科學家對這種機器人進行了不斷的改進，并取得了突破性的進展，它現在可以從多種渠道來檢測疾病指標，例如信使核糖核酸、微核糖核酸、蛋白質以及多種小分子。科學家的目標是：在未來創造大量的“巡邏”納米機器人，讓它們自動且不間斷地在人體內“巡邏”，尋找各種疾病信號。

“大腸桿菌”納米機器人

瑞士聯邦理工學院的機械工程師布拉德·尼爾森和他的團隊已經對納米機器人進行了長達10年的研究。他們致力于研制一種能夠利用外部產生的磁場，進行引導的超微型機器人。如果研制成功，這種機器人可以在人體內完成各種工作。

尼爾森的納米機器人并沒有攜帶微型手術刀，但它們擁有一些非常獨特的東西。它們的外形仿照大腸桿菌，利用被稱之為“鞭毛”的旋轉尾巴驅動身體前行。其實，這種奇特的旋轉尾巴是不得已而為之，因為細菌都是憑借回轉馬達行動的，但以人類目前的技術還無法制造這種馬達，所以只能借助磁場實現相同的目的。尼爾森團隊采用了鞭毛的設計，對其進行磁化，用于機器人的靈活游動。

科學家在極為脆弱的環境下對納米機器人進行了活體測試，這個極為脆弱的環境便是眼睛。測試中，它們穿過玻璃體（充滿于視網膜與晶體之間的無色透明膠狀物質），將藥物送入視網膜，治療與衰老有關的疾病，例如可導致失明的黃斑變性。

納米機器人在眼球的成功測試給了科學家很大鼓勵，促使他們探索納米機器人的進一步應用，例如治療心臟病。在治療心臟病時，納米機器人將穿過一根直徑2毫米～3毫米的導管，進入需要治療的特定部位。進入這些部位的最大難度就是一定要達到極高的精確度。出于這個原因，納米技術一直被譽為未來對抗癌癥的最理想武器。