星期日, 4月 01, 2007

未來世界根本就不需要我們人類

奈米在生物醫學的應用
DNA晶片(又稱基因晶片)
光觸媒(Photocatalyst)
奈米碳管(Carbon Nanotube)
奈米碳球(Carbon Nano Capsule)
分子馬達(Molecular Motors)
奈米機器人(nanobots)
繞射式雷射光學尺(LDGI)
 奈米生技/醫藥技術中以材料觀點而言有兩種,一是非生物來源的奈米材料,包括有奈米碳管、樹狀聚合物、奈米微粒、量子點等,另一則是來自生物體的蛋白質、核酸、脂質、神經元與視紫蛋白等,而其應用也是兩大類,一種應用在非生物體系統,如奈米機械元件、奈米電子元件、奈米光子元件以及奈米結構等。一種則是用在與生物體有關系統,如疾病治療、診斷與偵測、生物植入、仿生感測、基因治療等領域。

奈米生技/醫藥相關技術相當廣泛,包括有微機電、奈米微粒標籤、奈米結構材料、單分子偵測、藥物傳輸及標的給藥、奈米微粒識別細菌及病毒、奈米微管、奈米工程填充修補、細胞修復、農業、樹狀聚合物(dendrimers)、基因治療及藥物製程

奈米機器人可以去除血管中血栓,清除心臟與動脈中沈積脂肪,並能吞噬病毒,殺死癌細胞,科學家期待,藉由奈米生技/醫藥技術可在短時間內徹底根除愛滋病、高血壓以及癌症等疾病。

奈米生技/醫藥產品
分子馬達:微型機器人的核心零件分子馬達的能源是來自細胞中提供化學反應能量的ATP。將金屬鎳製成的螺旋漿接到ATP分子中軸,可製得四百個分子馬達,當全部沒入ATP溶液中時,其中395個保持不動,其他5個則開始轉動,轉速達每秒八圈,鎳螺旋漿長度為750奈米,只有在顯微鏡下才能看到此種分子馬達。分子馬達是微型機器人的核心零組件,如果在分子上進一步接上其他物質,則可製造出其他種類的奈米機械。例如探測有害物質的奈米感測器,當有害物質被偵測到時,此種感測器內的分子馬達會打開閥門,並釋放出警告物質來。
奈米天平:可稱出病毒重量利用奈米碳管可進一步製造奈米天平,此種奈米天平可稱出一個石墨粒子的重量,並預測將來能稱出病毒重量。奈米天平是奈米碳管在顯微領域應用上的一項大突破,未來對於已探討分子層級的生物醫學將有很大衝擊。
奈米鼻子:可使用在環保及醫學上以奈米碳管所製成的奈米鼻子能用以探測有毒的氣體,如二氧二氮(NO2)及氨氣(NH3)等,科學家期望此種發現能為未來環境偵測系統帶來新革命。因為目前探測此兩種氣體的方法均需在高溫下進行,且受限於場地,偵測成本也高。而奈米碳管所製成的偵測器便能解決這些問題。不但體積小,只有三微米長,成本低,在室溫下可以操作,但奈米鼻也有一些缺點急待改良,如恢復時間慢,測定一種氣體後必須再等12小時後才能再度使用等,科學家期待奈米碳管未來可應用在探測蛋白質分子及DNA定序方面。
治療疾病的奈米醫學技術模擬人體內葡萄糖偵測系統可研發出診斷糖尿病的微型感測器,此種感測器能植入皮下,偵測血糖溫度,再根據人體需要,適時釋放胰島素。另外細微藥囊只有針孔大小,卻能容納25毫微升的藥劑,經由感測效應在適當時機釋放藥物,使癌細胞在蔓延前就能消滅。在人體紅血球上裝以奈米泵可使細胞載氧量高過其他細胞百倍以上,所以罹患心臟病的人縱使病情發作,心臟暫時停止跳動,仍能有足夠氧氣供應,不致危害生命。類似這種奈米醫學技術目前研發中的項目很多,愈早實用化的話,人類許多疾病便能治癒。
奈米洗衣機、抗菌衣:能抗菌、安全又舒適洗衣機內部塗上一層奈米材料可抑制黴菌的生長。另外奈米層狀銀系無機抗菌防黴母粒與纖維具有抗菌範圍廣的功效,如大腸桿菌及金黃葡萄球菌的抗菌效果都達到99.9%,對淋病及肝炎病毒的預防有很大功效。這類奈米材料不僅可製成抗菌衣物,也能用在家電製品、日用品、文具、玩具、醫療用品及建築材料等方面。
奈米保健食品科學家最早投入研發的奈米保健食品是奈米硒(Se)。奈米硒是繼有機硒之後一項補充硒的新型保健食品,具有高生物活性,高純度,穩定性也極佳。奈米硒去除自由基的活性為無機硒的五倍,在免疫調節及抑制腫瘤方面靈敏度也比有機硒顯著提高。其他目前流行的保健食品未來也將陸續以奈米形態出現,預料將會改變整體保健食品研發方式與行銷生態。


顯微大小的奈米級偵測與處理組件的家庭用檢驗器材,未來將普及在各家庭,所以病人與醫生關係會發生重大變化。

ref: 江晃榮博士 工研院經資中心

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