7.阅读下面的文字,完成问题。神奇的纳米机器人①你还记得电影《我,机器人》里的场景吗?科学家苏珊•卡尔文博士给智能机器人桑尼注射了一种纳米粒子,桑尼就变成了一堆毫无用处的废铁。为什么注射液中那些银色的小东西能毁掉机器人的全部智能呢?这个过程看起来很简单,却引发了许多关于纳米的探究。
②什么是纳米技术呢?纳米技术是一门研究物质在0.1到100纳米的分子尺度上如何变化的科学。纳米到底有多小?想象你手里拿着一根1米长的线,现在,试着剪下1厘米(1米的百分之一)的线,然后拿在手里。很简单是吧,但是,如果是让你剪下1米的十亿分之一呢?这根本是不可能的!我们甚至不能通过普通显微镜看到这么小的东西。没错,1纳米就是这么微小。不过,随着科技发展,现在科学家已经可以轻松地获得纳米颗粒。
③纳米机器人学是纳米技术领域的一个理论分支,主要研究的对象是纳米机器人。确切地说,纳米机器人学指的是设计和建造由纳米或分子级别成分构成的纳米机器人,其大小在0.1至10微米之间。在医学上,纳米机器人是一种具有新颖特性的分子,可以在体内执行特定的任务。
④想象一下,一个极其微小的纳米机器人,在我们的身体里朝着某一个目标移动,完成特定的工作,这是不是很奇妙?纳米机器人的设计目的是识别出敌方细胞,然后采取行动。生物传感器是纳米机器人的重要组成部分,也是其能否完成任务的关键。在确定目标细胞后,纳米机器人会现场释放药物,达到最大限度的特异性治疗,防止对身体其他健康部位的损害。这一机制已被广泛用于杀死癌细胞。
⑤目前,癌症治疗的主要手段有手术、化疗和放疗等,但都会产生不同程度的副作用。以化疗为例,化疗已被广泛用于杀死癌细胞,但会产生非常严重的副作用。化疗会杀死所有快速分裂的细胞,比如癌细胞,同时也会杀死其他健康细胞。这是在接受化疗的患者出现脱发的主要原因之一,因为毛囊的生长速度很快。而纳米医学是利用纳米级设备对各种疾病进行诊断、预防和治疗的科学,其出现改变了现代医学的面貌。这些微小的纳米粒子有能力改变身体的动态,并产生最小的副作用。
⑥美国亚利桑那州立大学利用小鼠肿瘤模型进行了一项研究,精确地展示了纳米机器人如何杀死癌细胞的。这些纳米机器人是由DNA纳米结构和凝血酶组成的,它们的目标是一种叫作核仁素(nucleolin)的蛋白质,这种蛋白质只存在于癌细胞表面。纳米机器人可以通过这种蛋白质找到癌细胞,附着于癌细胞后,释放凝血酶进入细胞,从而切断癌细胞的血液供应,摧毁肿瘤。纳米机器人工作速度快,数量多,完全包围了肿瘤。实验取得了成功,小鼠体内的肿瘤大幅缩小,而健康细胞不受影响。
⑦纳米技术在癌症治疗中的成效让我们大开眼界。纳米机器人甚至还可以设置多个结合位点,与许多细胞结合并释放药物。但是,科学技术有时也是一把双刃剑,纳米技术在人体中的应用也有其不利的一面。科学家需要进一步研究的最重要问题之一,就是纳米颗粒的毒副作用,及其对人体的影响。纳米颗粒可能会跨越生物屏障,如血脑屏障、小肠或鼻腔表皮,所有这些都可能导致炎症反应,甚至更严重的副作用。
⑧为了使纳米机器人在医学领域成为现实,目前,科学家正在对小鼠和猪进行实验,以确定注射纳米机器人的副作用和潜在安全问题。如果一切进展顺利,在不久的将来,我们或许将看到一些应用了纳米机器人的癌症新疗法出现。(选自《我们爱科学》,有删改)