美國成功植入馬達到活細胞內

有看過電影《聯合縮小軍》嗎?片中的主角們在人體內冒險穿梭,對抗邪惡的病毒,現在這樣的想法或許就快實現,因為美國的學者日前就成功地把馬達植入到活細胞中。


 
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上圖是人體的腸道細胞。photo credit :PNNL via vlickr 

BBC 11號報導,史上第一遭,科學家將一個極微小的奈米馬達(nanomotor)放到了活生生的人類細胞中,還用以超音波推進同時以磁性來操控它們。
 
這項創舉也代表了醫療技術將有所進步,因為這項技術若持續發展下去,未來醫學界就能運用技術把藥物投放到人體中特定組織,這不只提升了藥物的效力,同時也可以減少藥物的副作用。目前這項技術的消息就引起各界廣泛的興趣。



 
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細胞的內部其實像是蜂巢的結構,各個間隔都有不同功能。就有人把癌細胞的發生想像成壞人入侵到一個平靜的社區一般。photo credit: n0cturbulous via flickr 

合成奈米馬達
發表在期刊《應用化學》英語版(Angewandte Chemie International Edition)上的研究,是由賓州大學的學者們所發表,材料化學教授馬洛克(Tom Mallouk)就表示「當這些奈米馬達四處移動,並撞擊到細胞的內部結構時,活細胞內部表現出的機械性反應是前所未有,這項研究無疑就證明了使用合成奈米馬達(synthetic nanomotor)的新方法來研究細胞生物學是可能的。」



 
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1966年相當受到歡迎的電影《聯合縮小軍》一景,描述主角們要拯救垂死的患者,就縮小進入到他體內。photo credit:James Vaughan via flickr


就像打蛋器
過去,有關奈米馬達的研究多是發生在「試管中」,也就是實驗室的器具裡面,使用活細胞未曾出現過。
  
在低超音波的推進下,奈米馬達對細胞沒有多大的影響,但隨著超音波功率的增強,奈米馬達會開始開始旋轉、到處移動、並撞擊細胞內展現特定功能的器官。其實,奈米馬達可以當成一個「打蛋器」,也就是說,它讓細胞內的物質可達到均質化,或是成為一種撞擊細胞膜的穿刺物。
 
馬洛克教授就表示「我們將可能把奈米馬達用在癌症的治療上,也就是我們可以從細胞的內部來操控細胞」,他繼續談到「奈米馬達可以從細胞內進行手術,並投放非侵入性的藥物到活體組織中」


可以自行動作
此外,專家們也發現奈米馬達可以彼此獨立運作,這對未來應用到其他領域上相當重要。
 
馬洛克教授就解釋「自行運動可以讓奈米馬達選擇性地消滅吞噬掉它們的細胞,舉例來說,如果你想要奈米馬達找出癌細胞並摧毀它們,你不會想要一整群的馬達都往同個方向進行。」



 
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電影中的主角們在人體內四處冒險打擊病毒。photo credit:Pere Ubu via flickr

電影的夢想不遠
為了讓大家了解這項科技的潛力多大,學者們引用了1966年一部科幻電影《聯合縮小軍》(Fantastic Voyage)來解釋,這部電影主要是描寫主角為了拯救垂死的患者,搭上縮小的潛水艇進入到人體內。
 
「我們對這項技術的夢想就是,未來可以像是電影一樣,讓奈米馬達在人體內四處巡邏,它們可以彼此通訊,同時在體內進行各種診斷和療程。」

「這樣小範圍地控制粒子,就已經能應用在許多層面上」
 

 
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photo credit:James Vaughan via flickr

把醫生吞下肚
有關在分子般微小的範圍中動手術的概念,可以回溯到1959年一場著名的演講「底下還有許多空間」(There is plenty of room at the bottom),這是由美國物理學家理查費曼(Richard Feynman)所講,當時他就預測人類將會開發出許多微小的科技和技術,並說「雖然這聽來有點瘋狂,但如果你可以把外科醫生吞下去的話真的很有意思」
 
「你把外科醫生放到血管中,然後這些小醫生進到心臟時會到處檢查,它們找到心臟瓣膜有問題的地方,就會拿出小小的刀刃,並把病灶挖除」
 


編註:對原文報導有興趣的朋友,請參考 “Tiny motors controlled inside human cell
 
延伸閱讀:《再生醫學逆轉勝 人體器官修復有望
 

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