你知道嗎？石墨烯和黃金，兩種看似與生物保健風(fēng)馬牛不相及的無(wú)機(jī)物，居然可以幫助我們測(cè)試新藥物、充當(dāng)載體精準(zhǔn)運(yùn)送藥物，甚至監(jiān)測(cè)癌癥，從而提升我們現(xiàn)有的醫(yī)療保健水平。

這正是一項(xiàng)近日已發(fā)表在ScienceAdvances雜志上的研究成果：科學(xué)家們利用光和石墨烯控制了培養(yǎng)皿中人類心臟細(xì)胞的跳動(dòng)。隨后，所有待測(cè)試的藥物都將用這種方法在心臟細(xì)胞上進(jìn)行測(cè)試，以確保該情況下止痛藥不會(huì)使心臟病發(fā)作。不過(guò)實(shí)驗(yàn)終究有別于現(xiàn)實(shí)：實(shí)驗(yàn)所用的心臟細(xì)胞生長(zhǎng)在玻璃或塑料盤(pán)子上，玻璃和塑料不導(dǎo)電，但人類心臟會(huì)導(dǎo)電——這就使實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)有可能不同。

在本次實(shí)驗(yàn)中，石墨烯將光轉(zhuǎn)化為電，而且還不帶毒性?？茖W(xué)家們通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)、迭代優(yōu)化，借助改變他們照射到材料上的光量來(lái)精確控制石墨烯產(chǎn)生的電量。加州大學(xué)圣地亞哥分校的物理學(xué)家AlexSavtchenko說(shuō)，當(dāng)他們?cè)谑┥吓囵B(yǎng)心臟細(xì)胞時(shí)，他們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些細(xì)胞的操作：可以使它們跳動(dòng)的頻率快1.5倍，快3倍，快10倍，或者他們需要的任何東西。

這意味著科學(xué)家們可以用石墨烯模仿類似于各種心臟疾病的心電模式，從此測(cè)試新型心臟藥物和其他新藥物將變得更加容易。在后續(xù)研究過(guò)程中，Savtchenko希望可以用這種方法制造出一種更好的起搏器?，F(xiàn)在的起搏器通常由電極制成，在控制心臟的跳動(dòng)的同時(shí)也可能劃出心臟內(nèi)部疤痕。

“人類的心臟非常有彈性，但它仍然只是一個(gè)泵。”Savtchenko認(rèn)為，我們可以將一塊小而持久的石墨烯附著在心肌上，用以取代電極，制成起搏器。（石墨烯將由附近植入的微小光源控制，不會(huì)造成疤痕）。除此之外，石墨烯甚至可用于控制大腦中的腦電，并幫助治療神經(jīng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕C合癥）。

研究中用到的另一種醫(yī)學(xué)潛力巨大的材料正是黃金。金納米粒子化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并且對(duì)身體安全。實(shí)驗(yàn)中金納米粒子涂上了一種特定的藥物，憑借著本身微小的體積輕松地穿過(guò)人體，將藥物直接運(yùn)送到需要藥物的地方。

這就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心思想，但是在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)研究人員將金納米粒子注入心臟細(xì)胞時(shí)，它立即被血液中的血清蛋白溶解。林肯大學(xué)的納米技術(shù)專家EnricoFerrari如是說(shuō)。血清蛋白可以警示人體的免疫系統(tǒng)，還會(huì)像打免疫排斥病毒一樣攻擊金粒子。根據(jù)Ferrari的說(shuō)法，如果金粒子真的被溶解的話，這種藥物會(huì)降解并最終進(jìn)入脾臟，而不是它應(yīng)該去的地方

所以Ferrari開(kāi)發(fā)了一種制造攜帶藥物金納米粒子的新方法，他的結(jié)果最近期發(fā)表在了NatureCommunications雜志上。他的方法是：在納米粒子外添加了一層防止血清蛋白攻擊的蛋白質(zhì)。把這層蛋白質(zhì)想象成一個(gè)保護(hù)器，一面能與金粒子完美結(jié)合，一面又能將血清蛋白隔離在外。從理論上講，使用這種新方法，金納米顆粒就可以攜帶任意類型的藥物，而Ferrari希望盡早與其他科學(xué)家達(dá)成合作，將這一研究成果迅速投入生產(chǎn)。

此外，來(lái)自昆士蘭大學(xué)的化學(xué)家MattTrau還表示說(shuō)，金納米粒子也可用于監(jiān)測(cè)癌癥。（Trau是另一項(xiàng)研究的作者，他的研究成果最近也發(fā)表在了NatureCommunications雜志上。）癌癥腫瘤通常會(huì)影響在血液中循環(huán)的微小細(xì)胞。這些影響后被稱為循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）的細(xì)胞彼此之間的差異很大，可能會(huì)引發(fā)更多腫瘤產(chǎn)生，因此監(jiān)視癌癥的重點(diǎn)就是是關(guān)注它們。

目前關(guān)于如何確定CTC的可能位置，學(xué)界已經(jīng)有了一些線索：這些細(xì)胞通常具有許多特定類型的蛋白質(zhì)，可以通過(guò)這些特征來(lái)定位它們——但它們?nèi)匀缓茈y被捕獲?！跋胂笠幌?，這就和要在整個(gè)紐約市中抓捕某10名罪犯一樣困難?！盩rau說(shuō)。

為此，Trau和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了各種金納米粒子，以便他們可以跟蹤四種不同類型的CTC中的一種?！拔覀儨?zhǔn)備好所有的顆粒，將它們混合在一起，然后將顆粒投入血液樣本中，”他說(shuō)。從本質(zhì)上講，這些納米粒子經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后，可以尋找并附著到CTC的特定類型蛋白質(zhì)上。之后，再用熒光照射粒子時(shí)，它們就會(huì)亮出一個(gè)獨(dú)特的“條形碼”。如果納米粒子發(fā)現(xiàn)并附著到蛋白質(zhì)目標(biāo)上，則條形碼會(huì)發(fā)生變化，因此研究人員就能知道它找到了哪種CTC，以及找到了多少個(gè)。這樣，設(shè)計(jì)不同的粒子，就能找到不同的CTC。

Trau分用治療前、治療期間和治療后從已故黑色素瘤患者身上采集的血液樣本測(cè)試了這項(xiàng)新技術(shù)。納米顆粒能標(biāo)記每個(gè)樣品中不同類型的腫瘤細(xì)胞，顯示免疫系統(tǒng)如何反應(yīng)以及是否有副作用。現(xiàn)在，他的團(tuán)隊(duì)想要用這種方法在更多的血液樣本上進(jìn)行試驗(yàn)，辨析其他類型的CTC。

“只要我們能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CTC細(xì)胞的變化，我們就可以針對(duì)情況改變患者的劑量，”他說(shuō)?！斑@是一種全新的癌癥預(yù)防療法。”