陳志和在他的實驗室里

　　如果你看過武俠小說，那么一定會發現，武器威力有時與個頭大小成反比。

　　比如聶隱娘手里的羊角匕首，僅有三寸長，卻能分分鐘取人首級。還有古墓派暗器冰魄銀針，曾令無數強人倒下。

　　在多倫多大學教授陳志和眼中，那細如毛發的銀針壓根兒算不上小巧。

　　近日，在“2015全球創新者大會暨APEC青年創業家峰會”現場，這位生物材料與生物醫學工程專家向全場觀眾介紹了他的武器——納米技術。

　　在納米尺寸范圍內，他通過直接操縱單個原子、分子來組織和創造具有特定功能的新物質。當物質顆粒小到納米量級之后，這種物質就可被稱為納米材料，一納米只有一根頭發絲直徑的八萬分之一。

　　陳志和要攻擊的對手，是威脅人類生命安全的“全民公敵”，包括癌癥、艾滋病等重大疾病。

　　如果這些行蹤難覓的“惡棍”能夠顯形，它們很有可能是龐然大物，彈指一揮間，就能把彪形大漢撂倒。

　　陳志和介紹，面對如此強敵，小小的納米武器可以探測它們的蹤跡、進行追捕，最后出手消滅。

　　這一切，都會在我們肉眼看不見的微觀世界里悄悄地進行。

　　在高倍顯微鏡才能觀察到的細胞和分子面前，納米微粒依然足夠精巧，就像一片薄薄的小手術刀

　　“生病是從分子階段開始，一級一級往上演變的?！标愔竞褪紫葘⑺摹皵橙恕扁叶〗馀５胤治隽艘环?。

　　這是創新大會“人類的健康與‘永生’”主題單元，多名生物、制藥學界業界的專家學者受邀前來與全場觀眾分享前沿成果。

　　致力于納米生物醫療研究的陳志和也是嘉賓之一。

　　站在覆蓋著深灰色地毯的講臺中央，身著淺色格子襯衫的他看起來十分放松。

　　在平日更多時間里，他會套著白色實驗服，戴著防護手套，埋頭扎進實驗室，通過反復驗證,在顯微鏡下排兵布陣，處理人眼不可見的微小粒子。

　　那方寸之地便是他運用納米材料對戰疾病的戰場。

　　據他介紹，人體細胞的組成部分主要是生物大分子，包括蛋白質、核酸、碳氫化合物等，這些分子是構成生命的基礎物質?？傮w來說，人類的健康就在于保持這些不同分子的穩定和平衡。

　　一旦受到化學入侵或者病毒、細菌影響，這些小的物質就會進入人的身體機制，改變基因、蛋白質等分子，從而改變細胞，改變器官，最終導致疾病發生。

　　在知己知彼之后，納米武器的優勢顯露出來。

　　細胞具有微米（1000納米）量級的空間尺度，生物大分子具有納米量級的空間尺度，層次處于在它們之間的亞細胞結構則具有幾十到幾百納米量級的空間尺度。即使在通過高倍顯微鏡才能觀察到的細胞和分子面前，納米微粒依然足夠精巧，就像一片薄薄的小手術刀，可以圍繞它們靈活作業。

　　就在半個月前，國家納米科學中心副主任趙宇亮曾在第六屆中國國際納米科學技術會議上表示，納米生物技術和納米藥物是最近十年來納米技術發展最快的領域。

　　他說，由于生命過程本身是在納米尺度上發生的一系列生物化學或物理化學過程，如果從納米尺度上對其進行調控，對于重大疾病預防和治療將產生深遠的影響。

　　當癌細胞、病變的DNA、艾滋病毒等病原目標分子經過時，會被相應的量子點“一把揪住”

　　面向臺下的觀眾，陳志和展示了他最新的發明成果——與智能手機連接的便攜式疾病診斷設備。

　　這部“新裝備”像一個套在手機上的長方體萬花筒，一端貼著手機攝像頭，另一端裝著載物片。

　　只需從指尖擠一滴血或者吐一小口唾液放在載物片上，加入條形板，等待1個小時，手機就會向你提供艾滋病、乙型肝炎、丙型肝炎、瘧疾、梅毒等感染性疾病的診斷結果。

　　這要歸功于一種特別的納米粒子——量子點。它由半導體材料制成，穩定直徑在2~20納米，一般為球形或類球形，在不同的大小和形狀之下會顯示出不同的顏色，使用單一光源就可以監控不同的顆粒。

　　在條形板上，陳志和給不同顏色的量子點連接上不同的抗體，當癌細胞、病變的DNA、艾滋病毒等病原目標分子經過時，會被相應的量子點“一把揪住”。

　　在人們等待的時間里，量子點正拉著抗體搭檔默默地等候獵物，一旦捕獲，就會改換顏色釋放訊號。

　　通過監控量子點顏色改變的情況，這一手機設備可以同時檢測多種疾病，并作出分析報告。

　　“在檢測之外，你還可以存儲信息。”陳志和說。如果這一價格低廉、攜帶方便的診斷工具得到了推廣，便可以建立起全球的檢測數據庫，把大家的基因、蛋白質、生病或者健康的數據都收集進來。在前往一個地方之前，人們通過查詢數據庫就能判斷目的地是否存在感染傳染病的危險。

　　“我算是行業內的老人了。”陳志和自信地告訴中國青年報記者。

　　1998年，在印第安納大學讀博士期間，他與導師在《科學》雜志上發表了有關量子點作為生物探針的論文，首次將量子點作為生物熒光標記，并且應用于活細胞體系。

　　為了研發這么一個“小而精”的設備，陳志和的實驗室已經努力了10年。目前，這一手機裝置正在非洲進行大量測試，臨床試驗有效率高達90%。

　　除了量子點手機診斷設備，很多用于體外診斷的納米顆粒產品已經上市，比如膠體金試紙條、免疫磁珠試劑盒等。

　　它們往往是利用納米顆粒一些易于觀測的特性。例如，金納米顆粒在所處的環境PH值發生改變的時候，粒子的聚集狀態就會發生改變，當它們從均一的分散變成聚團狀態，在宏觀上會呈現出從紅到藍的顏色變化。

　　“這一領域的研究已經日趨成熟了。”陳志和在接受采訪時樂觀地展望，“在未來的5~10年內，你就會看到基于納米技術的診斷設備在醫院和家庭中廣泛使用?！?/p>

　　這是一場悄無聲息的行軍，納米顆粒們穿著阿霉素等抗癌藥物的“戰衣”，或者揣上裝滿藥物的包裹，從血管進入機體

　　除了應用于疾病診斷，納米技術在對抗癌癥方面也被寄予厚望。

　　世界衛生組織在《全球癌癥報告2014》中指出，癌癥是導致人類死亡的一個主要原因，目前每年在全球奪去700多萬人的生命，這一數字還在快速上升。然而，就傳統的治療手段來看，無論是外科手術還是放療與化療，都會嚴重破壞機體的免疫力。

　　陳志和介紹，學界正在研究將納米顆粒用作載體，把藥物準確輸送到病變器官。這樣一來，很少的藥物就可以達到很高的治療效率，并且不會攻擊健康的細胞，有效避免副作用。

　　這是一場悄無聲息的行軍，納米顆粒們穿著阿霉素等抗癌藥物的“戰衣”，或者揣上裝滿藥物的包裹，從血管進入機體。

　　由于腫瘤組織血管豐富、“地形”復雜，這種特殊的血管環境特別有利于納米尺寸級別的物質發生滲透和滯留。

　　在最理想的情況下，這些納米小戰士將會順利抵達腫瘤靶點，釋放藥物，一招制敵，絕不傷及無辜。

　　“這些都只能說是大家的目標，現實中還沒有達到這樣好的技術?！?國家納米科學中心生物醫學效應和納米安全重點實驗室副主任梁興杰告訴中國青年報記者。這一看似完美的作戰計劃，在實施的道路上仍然困難重重。

　　在他看來，目前研究面臨的阻礙之一在于材料。很多理念在實驗室環境下可以實現，但是在把實驗室里發現的現象和規律轉化到生物和醫學應用的過程中，會遇到不少嚴格的限制。

　　比如，用于人體的材料和藥物，要經過層層的環節把控，從研發到應用于臨床需要很長的周期。對金屬納米顆粒的研究，眼下都是在動物體上尋找“苗頭”，然后進行大量的數據分析，大部分連臨床前的試驗都還沒有完成。

　　此外，納米顆粒的腫瘤靶向性并不能保證百發百中，只能說比傳統的非納米技術在腫瘤部位聚集得要多。

　　因此，該領域的研究熱點開始集中于“主動靶向”，就是在納米材料表面通過多種化學方法標記上能識別腫瘤的靶向性分子，使納米藥物能夠盡量多地只結合腫瘤細胞。

　　讓陳志和最為擔憂的則是人體的排異反應。

　　“我們的身體有一個偉大的防御系統?！彼f，“當你將納米粒子注入人體內的目標腫瘤細胞時，身體會保護自己，并試圖擺脫這些外來納米粒子。因此，它們中的大多數沒有找到癌細胞。”

　　他正在帶領實驗室研究讓納米粒子“以智取勝”的辦法。這可能涉及到改變其大小、形狀和化學屬性。為此，他們正在全力了解身體防御系統是如何對納米顆粒進行攻擊、改變和相互作用的。

　　要實現用納米武器治療癌癥的目標，似乎還有很長一段距離，科學家們卻都斗志滿滿。

　　“10年前我們根本想不到有iPhone6，10年之后很容易就變成了現實?！绷号d杰表示，“從科學的角度來說，要敢想，才有可能做得出來?！?/p>

　　這場2015全球創新者大會在北京一座由上世紀90年代糧油老倉庫改造而來的新工業園區舉行。

　　就在距離由大庫房改建的主會場不遠處，廢棄的升降機、傳送帶和烘干塔安靜地在草坪上沉睡，斑駁的紅磚墻上依然油漆著過去的標語。

　　大庫房內光影斑駁，十幾米寬的LED高清大屏幕上正滾動呈現著未來科技的圖景：

　　老人和孩子一邊在車中休息玩耍一邊由完全自動駕駛的汽車安全地載往目的地；開鎖和轉賬只需向攝像頭看一眼，就可以被虹膜識別技術精準地確認身份；餓了動動食指，3D打印的美味佳肴端上飯桌；遠途旅行時坐進一個“膠囊”，然后像子彈一樣通過真空管道被飛速發射出去……

　　站在這幅圖景前，陳志和篤定地說：“50年內，更加精細化的納米顆粒靶向治療產品一定會進入市場?！?/p>