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納米金粒子的妙用

我們通常看到的金是金黃色的,但納米金粉卻是粉紅色的;在常溫下鐵塊根本不能被點燃,但納米鐵粉卻一點就著……

為什麼這些金屬一變成了微小的納米顆粒,性質就完全變了樣?現在,就讓我們對納米金粒子的本領細細研究一番,看看它們是如何具有奇妙的功能的。

巧制微型電路

在液晶顯示屏背後,鍍著一層透明、導電的薄膜,用作電極。當電極上有微弱的電流流過,那裡的液晶顏色就起變化,從而顯示出文字或者圖片。這就是液晶顯示屏不需要笨重的顯像管的原因。

假如你喝過咖啡,一定會注意到一個現象:當咖啡不小心濺到桌面上,幹了之後,會留下一個個圓形黃斑。這些黃斑顏色並非均勻,邊緣要深一些,中間則淺一些,這說明咖啡粉末最後大多集中到了邊緣。

這麼一個稀鬆平常的現象卻讓材料科學家深受啟發。他們用納米金顆粒的懸濁液代替咖啡做實驗。這些金顆粒尺寸在20納米左右,而金原子的尺寸是0.2納米,這樣,一顆納米金粒子就包含有差不多一百萬個金原子。他們先把懸濁液倒在一塊玻璃板上,讓它蒸發。這塊玻璃板也不普通,表面塗有一層乳膠,尺寸大約50到100微米(1微米=1000納米)的乳膠微球緊湊、均勻地排布在玻璃板上。為了控制蒸發和對流的速度,研究人員把溫度逐漸降至4攝氏度。在緩慢蒸發的過程中,這些納米金顆粒就像咖啡蒸發時咖啡粉末表現的那樣,漸漸地移至乳膠微球底部,並在那兒沉澱下來,形成環環相連的蜂窩狀網格。

等到懸濁液中的水分蒸發乾,再給玻璃板加熱,讓表面塗的那一層乳膠也蒸發掉,於是一層極薄、透明的,由納米金顆粒組成的微型電路就製成了。如果能通過這種辦法在液晶平板上製作這種微型電路,那麼相對便宜的金就可以替代目前廣泛使用的氧化銦錫材料。

「吞金治病」

過去一些年,在分子生物學上又有一個重大突破。生物學家發現,一些短RNA分子,在細胞里能夠干擾基因的表達。比如一些花朵,雖然它有開紅花的基因,在正常情況下應該開紅花,但假如在其細胞里注入某種短RNA,正常的基因表達就受到干擾,開出來的就不再是紅花了。這項發現榮獲2006年諾貝爾獎。

很多疾病,包括讓人聞風喪膽的艾滋病,都是由我們DNA上一些外來基因(比如被病毒嵌入的基因)被當做了我們自己的基因受到表達導致的。既然短RNA可以干擾某些基因的表達,那何不用這些短RNA來治病呢?的確,這個點子科學家早就想到了,他們正在開發RNA藥物。但是,這種藥物目前遇到障礙,這些短RNA進入細胞後,還沒有來得及發揮作用就被分解了。

最近科學家發現,假如用納米金顆粒做短RNA的載體,可以大大提高它們的存活率。

在實驗中,科學家先把短RNA捆綁在一個個納米金顆粒上,這些顆粒直徑大約13納米,每一粒上捆綁30條短RNA,然後置於細胞的培養液中。結果發現,不到6小時,99%的短RNA連同納米金顆粒都被細胞吸收進了體內。

過去,短RNA進入細胞內之後,不到幾分鐘就被分解了。而現在這些捆綁在納米金顆粒上的短RNA竟然能存活幾小時甚至幾天。這就讓它們有足夠的時間發揮藥物的作用。

科學家猜測,這可能是數十條短RNA捆綁在同一起,有利於它們營造有利生存的環境。這好比孤軍作戰容易被殲滅,但集團作戰就能夠打勝戰一樣。

納米金粒子的事例告訴我們,當我們對某些物質自以為很了解的時候,它們「身形」一變,表現將令我們大吃一驚。

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