納米黃金是黃金的納米級顆粒,呈黑色,雖然 “納米級”聽上去很有科幻的感覺,但實際上人類利用納米黃金的歷史很久遠。
古代人們就已經知道制備、應用納米黃金,主要將其用于制造花窗玻璃,使玻璃產生紅色、紫色等色澤。工匠們在制造花窗玻璃時加入金粉,金粉雖然只有數微米,但直接鑲嵌在玻璃中還是呈現出金色。金粉和玻璃一起熔融并冷卻后就會析出納米黃金,在受到光線照射時,玻璃內金屬顆粒的電子發生振動,從而改變玻璃的顏色。從一些小型玻璃器皿的古文物來看,人類利用納米黃金的歷史可以追溯到古羅馬時期。
大英博物館收藏了一個具有變色功能的產于公元四世紀的羅馬玻璃酒杯。光線向下照射到這個酒杯內部時,原本平淡無奇的青綠色杯身會瞬間變成妖艷的酒紅色,如同盛滿了紅酒。這種奇妙的變色玻璃正是利用了納米黃金在光線照射下振動變色的物理特性。
如今,納米黃金在醫療應用上有廣闊的前景。納米黃金對身體無害而且化學性質穩定,同時它們的體積非常小,因此能夠輕松地通過血管在身體內快速移動。基于這些優良特性,科學家們一直嘗試在納米黃金表面覆蓋特制藥物來制作新型藥物,不僅能減小副作用,而且能大大提高藥品的治療效果。
納米黃金的醫療應用面臨眾多技術上的難題,最大的困難在于當醫生往患者血管中注入納米黃金時,它們立刻就會被人體內的血漿蛋白包裹。血漿蛋白通過表層蛋白識別出納米黃金是侵入人體的異物,就會迅速通知免疫系統像對付其他病毒侵入者一樣將其牢牢控制,并交給脾臟去分解和消滅,這使得納米黃金上的藥物難以到達患處。
英國林肯大學的分子納米學家研發了一種納米黃金制藥的新方法。研究人員為納米黃金特別制作了一層蛋白來避免血漿蛋白對納米黃金進行攻擊,這層蛋白就像接合器一樣,一側能夠緊緊貼合納米黃金并將血漿蛋白固定,另一側則經過分子編輯使納米黃金能夠更輕松地發現人體內的給藥目標。
納米黃金同樣可以應用于監控癌癥。癌癥腫瘤通常會分裂出細小的細胞并通過血液循環系統擴散至全身,這種細胞被稱作循環腫瘤細胞,它們在血液中流轉的過程中會制造更多的腫瘤,所以對循環腫瘤細胞的檢測是癌癥治療控制中不可缺少的一環。
監控這類細胞的方法多是通過識別細胞身上特別的蛋白類型來實現的,這種識別必須非常精準,但是要從通過血管流動的海量細胞中識別極微量的循環腫瘤細胞就好比大海撈針。
澳大利亞昆士蘭大學的研究團隊通過編輯納米黃金使得它們能夠追蹤四種不同類型的循環腫瘤細胞。這是通過“訓練”納米黃金識別循環腫瘤細胞上的特種蛋白來實現的。
將納米黃金注入血液樣本,訓練過的納米黃金就能尋找并將擁有特種蛋白的循環腫瘤細胞標注。用熒光燈照射這些納米黃金,它們會放射出獨特的“條碼”,如果它們找到并接觸了循環腫瘤細胞,這些條碼會顯示出其接觸的是哪類腫瘤細胞,并告訴醫生它們找到的腫瘤細胞的數量。
為了測試粒子識別技術,研究人員提取了一位黑色素瘤患者在不同治療階段的血液樣本進行測試,納米黃金在每件樣本中都能識別出腫瘤細胞的類型,揭示免疫系統的反應。
現在,研究人員正在尋找更多的血液樣本,利用這項技術檢測更多類型的循環腫瘤細胞。他們希望這項技術能盡快在臨床上得到實踐,因為只要將納米黃金檢測運用在實踐中,醫生們就能針對患者病況制定出精準的用藥劑量,這將使得人們對癌癥的理解更加深刻,為戰勝癌癥帶來一線曙光。