药物进入人体后,若想作用到病患位置,就需要经过肠道或静脉等途径,体内循环过程本身会造成药效耗损,因此人们服用的药量往往是实际需要药量的十几倍。如今,美国约翰斯·霍普金斯大学的研究人员发明了一种不到一粒灰尘大的金属盒,可以直接作用于患处。未来,人们或许能够将分子或细胞包裹后送入病人体内,用于治疗疾病。
金属制纳米立方体受热可自动折叠
由约翰斯·霍普金斯大学的大卫·格拉西斯(David Gracias)团队设计的纳米立方体,乍看上去像一个扁平盒子,一旦受热,它的边就会自动折叠起来,形成一个立方体。这是如何实现的呢?科学家将现有的化学技术应用于半导体芯片,从而可以轻易地将此微型容器从实验室搬到厂房中,实现大批量生产。
研究人员用镍和铜对扁平盒子进行了蚀刻。当它平摊时,看起来像6个小方块排成十字状,每个方块都用特别的合叶与相邻的方块相连。当这个十字形结构在实验条件下临时受热时,合叶会稍微熔化,产生张力,将边弯曲成90度。这样,装置就自动折叠成一个立方体。形成立方体后,科学家通过冷却使其永久变硬,保持立方体形状。
《生物医学微型装置》主编、俄亥俄州大学马罗·弗拉利(Mauro Ferrari)教授表示,将二维结构变成三维结构非常困难,但格拉西斯找到了办法,通过简单的生产就能制造如此微小的立方体。
纳米立方体可直达患处
由于此容器由金属制成,它可以被带到人体的特定位置,并按需释放具有治疗作用的容纳物。研究小组在盒子的面上设置了不同大小的气孔,通过这些气孔,他们能注射治疗作用的细胞和涂有药物的微小珠子。这些气孔还可以让药物在适当时机渗透到体内。
体积小、安全防腐蚀
此纳米立方体由金属制成,可以通过磁共振成像(MRI)在体内追踪。由于涂覆的是惰性金属金,对人体没有毒性,并能防止此容器产生免疫反应,以免损坏自身。但弗拉利警告说,金只能在短时间内对立方体起保护作用。如果需要它留在体内几周或几个月以释放细胞治病,那么涂层的金无法坚持这么久,需要再次向体内注射此装置。
目前,研究人员正在用磁共振成像技术对通过充满液体的显微通道的纳米立方体进行定位测试。未来,医生可以用此技术跟踪此容器在体内循环血液中的情况,甚至可以用磁场引导它到达适当位置。格拉西斯表示,他的装置最终会与传感器或天线组装在一起,让外面的人,无论是医生还是病人,都可以远程跟踪此立方体,再按需释放治疗包。