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第13章 神奇小医生——纳米医学小百科

纳米的世界是微小的世界,但是,在这个微小的世界里却存在着一些很伟大的创举。那些极其微小的“精灵”,不仅给它们原本生活的世界增添生机,而且也给我们人类生活带来翻天覆地的变化。在前面几章中我们对它做了一些基本的介绍,那么,你现在觉得自己对纳米有所了解了吗?科学的世界是奇妙无穷的,无论在哪个领域都会有一些属于它们的趣味小知识。那么,了解纳米的趣味小知识也是很有意义的?

在医学领域中,纳米就像是一位神奇的小医生,为解除人类疾病的痛苦而忙个不停。在前面纳米的应用中我们曾经对它的医学作用做了一些介绍,其实在这一领域中还有很多有意思的现象!

1.能鉴别的纳米探针

纳米技术在医学上的应用给医学界带来了很大的帮助,医生可以利用纳米技术来治疗一些奇怪的疾病,还能够利用它对先天性疾病进行治疗,使人类摆脱疾病的困扰等。但是,这些都离不开一种可爱的小针的帮助,你知道它是什么吗?它就是被科学家称之为“纳米探针”的高科技产品。它主要是用来检测出某种抗生素药物是否能够与细菌结合,减弱或破坏细菌对人体的破坏能力,达到治疗疾病的目的。

人们在用抗生素治疗疾病的过程中,引起疾病的细菌很容易产生抗药性,时间长了就会使抗生素失去药效。而抗生素的主要作用是与致病细菌的细胞壁结合,然后一起破坏细菌的细胞壁结构,从而使致病细菌死亡。但是,有些细菌与这种抗生素接触久了以后,就会产生抗药性,导致抗生素失去药性,而细菌的细胞壁结构也会发生改变。比如,细胞壁会变厚,这样就会阻止抗生素与细胞壁结合,从而保护细菌在人体内存在,导致疾病再次复发。

那么,有没有一种方法能够提前监测出细菌的抗药性呢?研究人员在一排纳米探针上覆盖了组成细菌细胞壁的蛋白质,当抗生素与细胞壁结合,如果探针的表面重量增加,导致纳米探针发生弯曲,就说明这种细菌具有抗药性。我们就能有针对性的来解决这类细胞,并把它彻底地清理掉。所以通过纳米探针探测出各种药物对细菌细胞壁的结构改变,就能够筛选出对致病细菌破坏力最大的抗生素。

2.健康卫士——纳米银

纳米银是用于治疗疾病的一种金属银单质。粒径一般在25纳米左右,对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物有强烈的抑制和杀灭作用,而且不会产生副作用。科学家曾经用动物做过这样的试验,证明纳米银抗菌微粉即使使用量超过标准也不会使受试动物产生中毒现象,并且它对受损上皮细胞还具有促进修复作用。另外,它和水一起还具有更强的抗菌效果,这样也更利于疾病的治疗。同时,它还可以广泛应用于环境保护、纺织服饰、水果保鲜、食品卫生等领域。

那么,纳米银为什么会有这么强的杀菌效果呢?它都有哪些特点呢?

首先是它的广谱抗菌性。由于纳米银颗粒非常微小,因此它直接进入菌体与氧代谢酶相结合,从而使菌体窒息而死。这些菌体主要有大多数细菌、真菌、霉菌、孢子等微生物。经研究发现,纳米银对耐药病原菌,例如耐药大肠杆菌、耐药金葡萄球菌、耐药绿脓杆菌、化脓链球菌、耐药肠球菌、厌氧菌等有全面的抗菌活性,并且对烧、烫伤及创伤表面所引起的细菌,例如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念珠菌及其他的一些致病菌都有杀菌作用。与普通的抗生素相比它杀菌的能力更强、更安全、可靠。

其次是它具有强效杀菌性。纳米银不仅能杀多种菌体,它还能与病原菌的细胞壁或者是细胞膜相结合,然后直接进入菌体,迅速与氧代谢酶的巯基结合,使酶失去活性,从而阻断呼吸代谢,使细菌窒息而死。它身上所具有的独特的杀菌机理,使它在低浓度的环境中就能迅速杀死致病菌。

再次是它具有强渗透性。它的超强渗透性,表现在它能够迅速渗入皮下2微米的地方进行杀菌,对于普通的细菌、顽固细菌、耐药细菌以及真菌引起的较深处的组织感染都有很好的杀菌作用。

四是它具有修复再生的功能。它可以促进伤口的愈合,促进受损细胞的修复与再生。并且它还具有消炎,使肌肉组织重新生长,减少疤痕生成的功能。

五是它具有持久的抗菌性。它的抗菌效果比普通的抗菌药物要持久得多,因为它的外层有保护膜,能够在人体内逐渐释放。

六是它安全无毒副作用。《本草纲目》中早就有生银无毒的记载。美国公共卫生局在《关于银毒性的调查报告》中也表明:银对人体无明显毒副作用。因此,它一直被认为是最为安全的抗菌药物。

最后是它没有耐药性。它是一种非抗菌素杀菌剂,能杀灭各种致病微生物,比抗菌素的效果还要强,10纳米大小的纳米银颗粒,就具有独特抗菌机理,能够迅速而直接地杀死细菌,使菌体丧失繁殖能力。因此,它使菌体无法生产耐药性的下一代,能有效避免因耐药性而导致反复发作久治不愈的情况出现。

3.纳米技术能找到瞌睡虫

一到夏季,人们吃过午饭后都要小睡一会。这和季节有关系,因为夏天的气候容易使人感到困乏。更有意思的是有人认为夏季是“瞌睡虫”生长的季节。人体内的瞌睡虫多了,所以在这个季节里老是想睡觉。那么,人体内真有“瞌睡虫”吗?

科学家对这一问题做了相关的研究。但是,这需要有一定的外在条件的帮助。最近几年是科学技术飞速发展的几年,电脑、示踪原子、电子显微镜等先进技术的问世,使“瞌睡虫”也渐露头角。科学家们曾经做过一种实验,让一只山羊累得筋疲力尽,并且不让它睡觉,然后提取它的一些脑液,再把这些脑髓液注入猫、狗或人体内,并且这个量非常微小,仅百万分之一克那么多。这样,被注入脑髓液的受试者就能沉睡几个小时。后来科学家又用精密的分析法来对这一现象进行分析发现,组成这种睡眠素的成分是二种睡眠肽,也被称为S因子,也即是人们常说的“瞌睡虫”。另一种实验方法,是用冬眠的动物来做被试者。他们先用人工的方法使黄鼠进入冬眠,然后抽取它的血液,注入到活蹦乱跳的田鼠体内,过了一会,田鼠也进入了冬眠状态。研究发现,冬眠动物血液中存在3种奇异的微小颗粒,具有诱发动物冬眠的作用。

那么,这些能够促使睡眠和冬眠的物质是什么呢?科学家应用生物纳米技术来寻找答案,目前已经找到了好几种不同结构的睡眠素。虽然它们在睡眠过程中所起作用不同,比如有的能催眠,有的能延长睡眠时间,但是它们都有使睡眠加深的作用。

不过,关于这种“瞌睡虫”的结构目前尚不清楚,科学家也正努力研究、探索。如果能够知道这种“瞌睡虫”的结构,那么就能够用人工合成的方法得到它,就能为那些经常失眠的人找到一种解决睡眠烦恼的良药。并且,还能给医生找到一种新的医疗方法,对于那些要做手术的人也不会再害怕麻醉药的副作用了,而且还能促进手术后病人的睡眠。睡眠素,也能够使宇航员在漫长的宇宙航行中沉睡几个月甚至更长时间,使人类飞向茫茫宇宙成为现实。

4.纳米细菌是新的生命形式吗

你认为纳米细菌是不是一种新的生命形式呢?你或许也说不清楚。事实上,这也是一个一直在困扰很多科学家的问题。有些科学家认为它是一种新的生命形式,而有的科学家则不这样认为。因此,它就成了一个一直被人们争议的话题。

根据相关报道,科学家们对纳米细菌的研究,首先切开血管壁并对直径在220纳米的物体进行了筛除。通过高倍电子显微镜观察,他们发现了直径在30~100纳米的圆形颗粒状物体。这种圆形颗粒状物体的尺寸远比人们熟知的病毒的尺寸要小得多。另外,科学家透过高倍电子显微镜观察还发现了这些圆形微粒具有细胞膜。并且给它们添加了培养介质之后,它们的稠密度就会大大增加,也就说明这些细菌能够进行自我繁殖。

即便证明了纳米细菌能够进行自我繁殖,众多的科学家对它是一种新形式的生命一事仍然表示质疑。其中一些科学家认为,在对纳米细菌进行核酸测试时,它们没有呈现阳性的反应,这就表明了它们并不具备生命的特征。

这时有一些科学家又站出来表示对上面观点的反对,他们认为,在人类认识DNA之前,不会通过测定DNA的方式来确认一种新的生命存在与否。而人们衡量一种物质是否具有生命的标准就是它会不会进行自我繁殖。因而,这种观点又证实了纳米细菌是有生命的。

总之,对纳米是不是一种新的生命形式的课题,还存在一定的争议。这主要也取决于人们对纳米细菌的研究比较少,它在20世纪90年代才被提出来,因此,如果要弄清楚纳米细菌是不是一种新的生命形式还需要对它作进一步研究。

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