|
10月5号，瑞典皇家科学院宣布了三位诺贝尔化学奖得主---让-皮埃尔·绍瓦热、弗雷泽·斯托达特爵士、伯纳德·L·费林佳，表彰他们“发明了行动可控、在给予能源后可执行任务的分子机器”。这一结果想必是今年诺奖最大的“冷门”之一，因为有人认为今年的化学奖颁给了三位“机械工程师”！ 那么关于他们三位研究的“分子机器”究竟是什么，它在医疗机器人方面会给人类带来什么样的重大改变呢？且听小编一一为大家道来。 1983年，让-皮埃尔·绍瓦热迈出了通往分子机器的第一步，他将两个环状分子连成链状，并将其命名为索烃。这种索烃引入了一种新的键结方式，由于两个大环之间不是依靠共价键相互连接的而是依靠机械键扣在一起防止她们脱落，因而我们可以通过改变外部结构，促使两环之间结合位点发生变化。 1991年，斯托达特成功制备了轮烷，它是由一个环状分子和一个穿过此环状分子空腔的链状分子共同组成。链状分子的两端在结构上具有较大的空间位阻，可以防止套在其中的环状分子脱落，在靠近两端的地方还含有可与环状分子发生键连作用的化学基团。斯托达特在研究中发现，环状分子可以在链状分子两端的化学位点之间来回移动，由此他设计出了第一个分子级的短程穿梭装置。 自 1994 年以来，斯托达特的研究团队已经使用多种轮烷来建造许多的分子机器，包括一台可将自己提高0.7奈米的分子电梯，一个能够折弯金箔片的人造分子肌肉。 费林加则是发展分子发动机的第一人。1999年，他制备了一种能够持续朝一个方向转动的分子发动机，用它转动了比它大一万倍的玻璃杯。第一个分子马达的速度并不快，但费林加的研究组对其进行了优化。在2014年，马达的旋转速度达到了每秒1200万转。2011年时，研究组还制造了一个四轮驱动纳米车，一个分子底盘将四个马达联结在一起，当作车轮使用。当车轮旋转时，纳米车就在表面上向前行驶。 其实“分子机器”早在1959年作为纳米技术的概念已经被提出了，当时著名的物理学家查德·费曼就大胆预测，分子机器未来将会在纳米机器人手术和定位药物在人体内的输送方面起到关键作用。他说：“虽然这个想法听起来很疯狂，但如果人们能够吞下一个外科医生，这样的手术会很有意义。”他描绘道，只要把这个外科医生放进人体的血液中，他就能够抵达心脏，并且查看哪里出了问题，然后他会拿出小刀，把不好的地方，比如肿瘤部位切除。 自此，用“纳米机器人”治病就一直是科学家们孜孜以求的梦想：“纳米机器人”可以在人体内自由行动，生病了不用吃药，纳米机器人直接“锁定”病毒、消灭病毒；如果必须吃药，纳米机器人可以越过阻塞的动脉或肿瘤直接向靶向器官和部位输送药物，这就避免了常规用药需要穿过身体的整个系统的缺点，这个缺点可能导致药剂过量，并经常伴有恶心、免疫系统减弱等副作用。 45年后的今天，人们仍未真正意义的将查德·费曼的语言变成现实。然而诺贝尔奖作为全球科技界的最高奖，将最重要的奖项留给三位该领域的科学家，可想而知在世界范围内对于“分子机器”，乃至分子机器的分支“机器人医生”相当看好，未来很长一段时间里，各国科学家都会竭尽全力加速该领域科技向商业化转化的步伐，但这并不是一蹴而就的，正如此次诺贝尔化学奖获得者斯托达特所说：“这不是一夜之间就能发生的，需要很长时间和优秀人才的共同努力。” 让我们共同期待，未来的某一天癌症、肿瘤、各种心脏疾病等目前来说看做不治之症的疾病，得到更加有效的控制手段。 |
|
|
