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科学家研制纳米火箭 将可人体内配送药物
时间:2013-11-29 16:52 来源:美国资讯网
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    科幻题材再一次在科学家们努力下变成了现实:他们制造出了纳米火箭!   
 


纳米火箭可以自行组装成微型球体并使用过氧化氢作为燃料
 

这种技术或将帮助进行体内配药
 

1966年的电影《奇异的旅程》中描述了一艘微型飞船,它进入一位科学家的体内帮助治疗血栓

    就像是上世纪60年代电影《奇异的旅程》中的情节,这种纳米火箭有朝一日或许也将在人体内执行医疗任务。这种微型设备已经由荷兰奈梅亨大学的研究人员开发出来,他们认为这种技术将有望为患者带来福音。
    科学家们表示:“我们认为这是第一种现实可用的纳米电机。”首席科学家詹•赫斯特(Jan van Hest)说:“我们的纳米火箭基于简单的设计,即聚合物泡囊,这是一种球形胶囊。”他说:“我们可以在这些胶囊内配置不同的内容物分子,将其和外部的标记分子,功能酶或肽段相匹配,如此一来我们将有望开启一些实际应用,如帮助在人体内递送药物等等。”
    纳米粒子的大小比细菌体型小10倍,它们可以自行组装成微型球体并使用过氧化氢作为燃料。铂纳米颗粒分解时会生成氧气和水,并同时释放出能量,推动“小火箭”前进。研究人员在《自然-化学》上撰文写道:“这将产生快速的排放作用,包括推力和定向运动。”
    然而,在这种新技术投入实际应用之前,还有一些困难需要去解决。首先过氧化氢是会耗尽的,因此这种小火箭需要能够自动补充燃料,并且它本身对于人体组织是有毒的。科学家们还需要学习该如何操控它们在人体内运行。不过,纳米工程师,美国加州大学圣迭戈分校的约瑟夫•王(Joseph Wang)说,这是“一项通往‘奇异旅程’的关键一步。”
    世界最小的电动机仅是头发丝的六万分之一粗细。这种单分子结构、直径1纳米的电动机由美国塔夫茨大学研究人员制造成功,未来有可能广泛应用在医药、工程等领域。
    参与此项研究的该校助理教授查尔斯•赛克斯说,单分子电动机由硫、碳和氢三种原子组成,以硫原子为基点,碳氢原子在其两侧组合形成了两只“手臂”。借助于低温扫描隧道显微镜,在经过电流刺激后,两只“手臂”便可像普通电动机的轴那样旋转。
    研究人员发现,温度是控制单分子电动机运转的关键因素,温度越高,其运转的速度越快,控制难度也越大。他们认为,在摄氏零下230度左右的环境,是精确控制该电动机运转速度和方向的理想条件。
    该研究报告刊登在新一期《自然•纳米技术》杂志网络版上。研究人员说,一旦解决了运行温度问题,单分子电动机能在一些微小的医学仪器和半导体电路中发挥重要作用。
    记得七年前,美国科学家用碳纳米管造出了世界上最小的电动机,它的尺寸比头发丝的粗细还要小2000倍,能够在电压驱动下转动。由 中国科学院主办、582位院士投票评选的2003年世界十大科技新闻揭晓。其中,排名第一的新闻就是科学家研制出世界最小的纳米电动机。的确,进入21世 纪以来,纳米技术已经成为科学界的热门话题。这项技术将推动信息、医学、自动化及能源科学的迅速发展,给人类生活带来新的变化。为了对纳米技术有一个更直 观,更深入的了解,记者近日访问了在纳米技术研究方面处于顶尖位置的美国伯克利大学的纳米研究部门。
    这种分子电动机是美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家设计的。研究人员在2003年7月24日出版的英国《自然》杂志上报告说,电动机的旋转叶片是一片金叶,其长度为300纳米;叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上。
    多层碳纳米管的结构与蒜段有点类似,由多根口径不同的空心圆管套在一起。碳纳米管的两端装有金制的电极,将它固定在一块硅片上,碳纳米管的周围还安置了另外3个电极。
    在碳纳米管与其中一个电极之间施加电压,就能使它带动金叶片转动。如果电压更大,碳纳米管最外面一层的管子就会与内层脱离,带动金叶片进行更灵活的旋转。施加恒定的电压,能使叶片保持在固定的位置;周期性的电压则能使它以恒定速度旋转。

( 编辑:燕婷)
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