納米傳感器和納米級物聯(lián)網(wǎng)將對醫(yī)學(xué)的影響

物聯(lián)網(wǎng)正處在迅速發(fā)展擴(kuò)張的階段，分析師們預(yù)計直到2020年時，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備總數(shù)量會達(dá)到300億。物聯(lián)網(wǎng)能夠賦予普通事物意想不到的能力，尤其是那些由人工智能系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備。比如，當(dāng)你下班回家時，房門會識別確認(rèn)你是主人，自動開門。又如一位心臟病患者，當(dāng)他的心臟已經(jīng)出現(xiàn)了機(jī)能衰弱的跡象時，被植入了患者體內(nèi)的心臟監(jiān)護(hù)器就會收到信號并且立即向醫(yī)生呼救。

目前，科學(xué)家已經(jīng)開始了縮小傳感器的研究，希望能將毫米或微米級別的傳感器縮小到對納米級別，這樣就可以使納米傳感器進(jìn)入人體循環(huán)系統(tǒng)中。這項關(guān)鍵研究是傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)向納米級物聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn)的第一步，一旦成功，納米級物聯(lián)網(wǎng)將會對未來的醫(yī)學(xué)和醫(yī)藥制造產(chǎn)生巨大影響。

迄今為止，科學(xué)家通過使用合成生物學(xué)的工具來修飾單細(xì)胞生物如細(xì)菌的方法，已經(jīng)制作出了一些目前世界上最先進(jìn)的納米傳感器。他們的目標(biāo)是研制出一種外形簡潔時尚的生物電腦，這種生物電腦可以利用DNA和蛋白質(zhì)去識別的特定的化學(xué)物質(zhì)靶標(biāo)，并存儲大量信息，然后改變顏色或者編輯一些易于檢測的信號來記錄這些信息的位置。Synlogic是一家位于馬薩諸塞州劍橋的初創(chuàng)公司，他們現(xiàn)在致力于將經(jīng)計算生物學(xué)研究可治療一些罕見的代謝紊亂疾病的益生菌株商品化。

從智能納米傳感器到納米級別物聯(lián)網(wǎng)的過渡已經(jīng)是不可避免的，但也即將面臨一些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其中，需要跨越的一個技術(shù)障礙是需將自供電納米設(shè)備所需的所有組件集成，該設(shè)備用于檢測變化和向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號。其它障礙包括一些關(guān)于隱私和安全的棘手問題。由于納米材料本身存在毒性，因此導(dǎo)入體內(nèi)的任何納米器件，都對人體都有一定的毒性或引發(fā)一系列的免疫反應(yīng)。

除了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之外，納米傳感器與納米級別物聯(lián)網(wǎng)還將會對未來的建筑、農(nóng)業(yè)等方面產(chǎn)生巨大影響。當(dāng)納米時代真正來臨時，我們的身體、家庭、環(huán)境、工廠都會得到更好的發(fā)展。在未來，你將會看到幾十億、幾百億的納米傳感器收到海量的實時信息，并同步到云端。

人體器官芯片技術(shù)為醫(yī)藥研究帶來了新的機(jī)遇

或許除了在好萊塢的特效工廠以外，你不可能看到漂浮在生物實驗室里的活的人體器官。不考慮維持器官在體外保持生命活性的技術(shù)困難，完整器官的移植對于科學(xué)實驗中的應(yīng)用非常珍貴。但是，其實許多重要的生物學(xué)研究和實際藥物測試只通過其真正起作用的器官就可以完成，并不一定需要在小白鼠或人體身上完成。隨著人體器官向微型功能器件發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)了一項新技術(shù)，在芯片上就可以實現(xiàn)這方面的需求。