你知道嗎？石墨烯和黃金，兩種看似與生物保健風(fēng)馬牛不相及的無機(jī)物，居然可以幫助我們測試新藥物、充當(dāng)載體精準(zhǔn)運(yùn)送藥物，甚至監(jiān)測癌癥，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，所有待測試的藥物都將用這種方法在心臟細(xì)胞上進(jìn)行測試，以確保該情況下止痛藥不會(huì)使心臟病發(fā)作。不過實(shí)驗(yàn)終究有別于現(xiàn)實(shí)：實(shí)驗(yàn)所用的心臟細(xì)胞生長在玻璃或塑料盤子上，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，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。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，來自昆士蘭大學(xué)的化學(xué)家MattTrau還表示說，金納米粒子也可用于監(jiān)測癌癥。（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)，可以通過這些特征來定位它們——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。

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。從本質(zhì)上講，這些納米粒子經(jīng)過培訓(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?，F(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。“這是一種全新的癌癥預(yù)防療法?！?/p>