纳米机器人医生

杨孝文

想象一下体积极小的纳米机器人，一个茶匙就能装数十亿个。这种超微型机器人可以成群注入患者体内最为脆弱的器官，例如心脏和大脑，进行超精确的药物“投送”，甚至还能扮演外科医生的角色，在患者体内进行手术。听起来是不是很科幻？如果你喜欢看老电影的话，应该会联想到1966年经典科幻片《神奇旅程》中的情节。在这部影片中，四名医务人员乘坐可缩小至微观尺寸的潜艇，进入一名昏迷的科学家的血管，去挽救他的生命。他们只有一个小时的时间清除威胁科学家生命的血块。虽然过程比较艰难，但他们成功了，最后通过眼泪离开了这名科学家的身体。随着纳米技术的快速发展，科学家有望让《神奇旅程》中的情节成为现实。

纳米技术的首次医学阐述

诺贝尔奖得主、美国物理学家理查德·费曼率先提出利用微型机器人治病的想法。他用了一种非常直白的表达方式，就是“吞下外科医生”。在1959年的演讲《在底部有很多空间》中，他曾这样说道：“你可以将机械外科医生送入血管，让它随着血液流入心脏进行观察。它能够找到出现问题的瓣膜，利用一把小刀将其切掉。”虽然没有使用“纳米”这个词，但他实际上阐述了纳米技术的基本概念。

自纳米技术的概念提出后，各国科学家纷纷对其投入研究，并且取得了一系列可喜的成果。

蜘蛛纳米机器人

2010年5月，美国哥伦比亚大学的科学家成功研制出一种由脱氧核糖核酸分子构成的蜘蛛纳米机器人，它们能够跟随脱氧核糖核酸的运行轨迹自由地行走、移动、转向以及停止，并且它们能够自由地在二维物体的表面行走。这种蜘蛛纳米机器人只有4纳米长（一纳米为一米的十亿分之一），比人类头发直径的十万分之一还小。

虽然之前的纳米机器人也实现了行走功能，但不会超过3步。蜘蛛纳米机器人却能行进100纳米，相当于50步的距离。科学家通过编程，让其能够沿着特定的轨道运动。这一进展的强大之处在于：一旦被编程，蜘蛛纳米机器人就能够自动完成任务，不需要人为介入。

科学家预测这种蜘蛛纳米机器人可以极大限度地用于医疗事业，帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的，还可以帮助人们完成外科手术，清理动脉血管垃圾等。

“巡逻”纳米机器人

以色列科学家目前正在研制一种可以在人体内“巡逻”的微型纳米机器人，这种机器人在锁定人体内的病变组织后，能够自动释放携带的药物。这种技术的原理是：在编程过程中将某种特定疾病定义为“是”状态。“巡逻”过程中，机器人可执行一系列计算，检查所处位置的信使核糖核酸上的疾病指标。如果某种特定疾病的所有指标都满足，机器人这时会做出应该释放药物的判断。如果检测到的指标并不充分，它就不会释放药物。

科学家对这种机器人进行了不断的改进，并取得了突破性的进展，它现在可以从多种渠道来检测疾病指标，例如信使核糖核酸、微核糖核酸、蛋白质以及多种小分子。科学家的目标是：在未来创造大量的“巡逻”纳米机器人，让它们自动且不间断地在人体内“巡逻”，寻找各种疾病信号。

“大肠杆菌”纳米机器人

瑞士联邦理工学院的机械工程师布拉德·尼尔森和他的团队已经对纳米机器人进行了长达10年的研究。他们致力于研制一种能够利用外部产生的磁场，进行引导的超微型机器人。如果研制成功，这种机器人可以在人体内完成各种工作。

尼尔森的纳米机器人并没有携带微型手术刀，但它们拥有一些非常独特的东西。它们的外形仿照大肠杆菌，利用被称之为“鞭毛”的旋转尾巴驱动身体前行。其实，这种奇特的旋转尾巴是不得已而为之，因为细菌都是凭借回转马达行动的，但以人类目前的技术还无法制造这种马达，所以只能借助磁场实现相同的目的。尼尔森团队采用了鞭毛的设计，对其进行磁化，用于机器人的灵活游动。

科学家在极为脆弱的环境下对纳米机器人进行了活体测试，这个极为脆弱的环境便是眼睛。测试中，它们穿过玻璃体（充满于视网膜与晶体之间的无色透明胶状物质），将药物送入视网膜，治疗与衰老有关的疾病，例如可导致失明的黄斑变性。

纳米机器人在眼球的成功测试给了科学家很大鼓励，促使他们探索纳米机器人的进一步应用，例如治疗心脏病。在治疗心脏病时，纳米机器人将穿过一根直径2毫米～3毫米的导管，进入需要治疗的特定部位。进入这些部位的最大难度就是一定要达到极高的精确度。出于这个原因，纳米技术一直被誉为未来对抗癌症的最理想武器。