概述
納米車,人類可以用小的機器製作更小的機器,最後將逐個地排列原子,製造產品。這是著名物理學家諾貝爾獲得者理察·費曼1959年對納米技術的最早夢想。從此,人類就開始了對納米世界的探求。美國賴斯大學的科學家近期利用納米技術製造出了世界上最小汽車。和真正的汽車一樣,這種納米車擁有能夠轉動的輪子。只是它們的體積如此之小,甚至即使有兩萬輛納米車並列行駛在一根頭髮上也不會發生交通擁堵。整輛納米車對角線的長度僅為3至4納米,比單股的DNA稍寬,而一根頭髮的直徑大約是8萬納米。特點部件
1、納米車雖小也擁有底盤、車軸等基本部件。其輪子是用60個碳原子組成足球狀單一分子。這使得納米車在外觀上,看起來像啞鈴。它利用一種三合體作軸,連線每個輪子的軸都能獨立轉動,使得這種車能夠在凹凸不平的原子表面行進。
2、納米是指一米的十億分之一,納米物質則是由幾十到上千個分子組成。由於體積十分小,這給它們一些特性,如納米車不受摩擦力的影響,它的輪子是個結構緊密的單一分子、很難分散成單獨的碳原子。
3、納米車95%的重量都是碳元素,此外還有一些氫和氧原子。整個製造過程大致與分子合成藥物的步驟相似,分成20步。製造完成後,再被置於甲苯氣體中,放置於金片表面。
4、在常溫下納米車的輪子會和金片表面緊密結合,當把金質金屬表面加熱到200℃的高溫後,放置在上面的納米車由於變性就能開始運動。現在還不知道在沒有外力作用時它們會向前還是向後運動,但是一旦開始,就不會停頓或改變方向,直到停止加熱。
5、通過施加磁場,他們能夠改變納米車的運動方向。此外科學家還可以通過精微尖端抓住納米車,拖動其前進。科學家還為納米車製造了一台世界上最小的馬達,它是由30個碳原子和一些硫原子組成,利用光來驅動。但是當被放置在金質表面時,由於金屬分子吸收了大部分光,納米馬達無法得到足夠的動力。
主要套用
1、這種納米車1克的材料就可以裝載約1000毫克的藥物分子,因為體積小所以能在器官和血管中自由通行。它外形好似布滿規則小孔的“空心球”,裡邊裹挾著藥物,當納米送藥車在體外磁場的作用下抵達患處,然後經過調節患處酸鹼度或離子強度,納米車的“外衣”就會脫去,小車上裝載的藥物就被釋放出來。
2、研究人員希望這種特殊的交通工具能夠被用於分子構造領域。改進後的納米車能夠承載一個分子的“貨物”,在納米工廠之間運送原子和分子。未來人們能利用大批量這樣的微型機器來建造新材料。
3、但有人質疑分子製造業是不切實際的,它還可能給環境帶來無法預測的風險,如大量納米機器通過自我複製導致泛濫成災。但是科學家普遍認為,那樣的情形只可能在科幻小說中出現。托爾教授表示目前他並不打算為納米車技術申請專利權,因為他認為至少需要一代人的時間才能解決分子製造中的多個技術難題。
醫學套用
1、化療是當前治療癌症的一種有效方法,不過它也存在一些不良副作用,例如噁心反胃、肝毒性和免疫系統功能下降等。特拉維夫大學的丹·皮爾、利莫納·馬格利特和同事們已經研究出一種可以直接把化療藥物輸送到癌細胞,避免與健康細胞發生互動的“納米車”,這種方法可在增加化療效果的同時減少副作用。
2、在納米車的裡面是攜帶著化療藥物的納米粒子,它可以把這些化療藥物直接釋放到癌細胞里。據皮爾介紹,這種納米粒子載具可以用來治療多種不同類型的癌症,例如肺癌、血癌、結腸癌、乳腺癌、子宮癌、胰腺癌,甚至幾種類型的大腦腫瘤。有關這種新納米粒子及其在腫瘤治療方面的套用的論文,發表在《生物材料》雜誌上。
3、這種藥物輸送平台的關鍵是用來製造這種集束納米粒子的外殼的分子——透明質酸(Hyaluronan)。透明質酸是一種可被很多類型的癌細胞的受體識別的糖分子。皮爾說:“當納米載體與癌細胞的受體發生互動時,受體會發生結構變化,化療藥物會被直接釋放到癌細胞里。”他解釋說,這一研究結果把化療的更多注意力集中在對抗病變細胞上。
4、由於納米粒子只對癌細胞起反應,因此周圍的健康細胞不會受到化療的影響。皮爾表示,這種納米車本身是用天然油脂分子製成的,納米粒子發生作用後,會在體內自行分解,因此這種療法比當前的化療方法更安全。通過患腫瘤的老鼠進行的試驗發現,用透明質酸包裹、其內充滿紫杉醇的納米粒子,在阻止腫瘤生長方面比不含紫杉醇(攜帶著紫杉醇的一種白蛋白納米粒子)的納米粒子更有效。