http://www.physorg.com/news119078920.html
January 09, 2008
Boston 兒童醫院的研究者開發了一種新的「奈米生物技術」，可力用磁性來控制細胞等級的事件。他們在 Nature Nanotechnology 的線上版文章中描述此一技術，該技術將導致可微調的、而且是非侵入性的疾病治療方法產生。
兒童醫院血管生物學（Vascular Biology）計畫的 Don Ingber, MD, PhD, 與 Robert Mannix, PhD，與 Mara Prentiss, PhD，哈佛大學物理學家，共同設計出一種方法讓微小的珠子（beads） -- 直徑 30 奈米 -- 與細胞表面的受體分子結合。當暴露在此場下，這些珠子會變成磁鐵，受到磁力吸引而聚在一起。這樣會將細胞的受體拖曳成一大群，模仿當藥物或其他分子將它們結合在一起時所發生的事。接著，這一群會使受體活化，觸發一連串影響不同細胞機能的生化訊號。
這項技術能導致以非侵入式的方式來控制藥物釋出或生理學過程，例如心臟節律與肌肉收縮，Ingber，該研究的資深研究者。更重要的是，這是頭一遭利用磁力來駕馭特定的細胞訊號系統，而這通常都是透過荷爾蒙或其他自然的分子來利用。
"這項技術允許我們透過磁力，而非化學或荷爾蒙，來控制活細胞的行為，" Ingber 說。"這或許在未來能為機器或電腦提供一種新的界面，開啟控制藥物遞送的全新方法，或是製造出以活細胞當零件的偵測器。我們已能駕馭生物控制系統，但我們更能隨心所欲地控制它，利用磁力。"
在一場涉及肥胖細胞（mast cells，一種在免疫系統中的細胞）的示範中，Ingber 與 Mannix 證明這些小珠，當與細胞受體結合並暴露在磁場下時，能刺激鈣離子湧入細胞中。（鈣離子湧入，Calcium influx，是神經細胞用來初始神經傳導的一種基礎訊號，心臟與肌肉細胞則用來刺激收縮，而其他細胞則是分泌。）若單只有磁場而沒有小珠子，則沒有效果。
珠子 30 奈米的大小（裡面有 5 奈米的粒子）提供理想的結晶幾何使它們變成「超順磁性（superparamagnetic）」-- 能夠一再地磁化、去磁化，Mannix 提到，他與兒童醫院的 Sanjay Kumar, MD, PhD 共享第一作者。（Kumar 現在是 UCSB 生物工程的教員）。想像一下，若一奈米是一公尺，一顆草莓將相當於一顆地球。
這些珠子藉由事先塗佈抗原，使得它們能附著在肥胖細胞的受體上；這些抗原會與包覆受體的抗體結合，與免疫系統中抗體與抗原的結合十分類似。"我們的目標是要讓每顆珠子只塗佈一個抗原，所以每個珠子只會跟一個受體結合，" Mannix 說。
如一篇伴隨而來的 News & Views 文章所提，"將交互作用縮小至單一受體，證明了在個別蛋白等級上的空前控制。"
電刺激已用於影響神經細胞的活性，但對於天生對電刺激沒反應的細胞無效，研究者提到。這種「奈米磁」控制系統的優勢在於，它能運用在廣泛的細胞種類上，並提供一種近乎即時的開、關切換，不像荷爾蒙或化學物質需要花數分鐘或數小時來起作用，而且還會逗留在體內。而且磁力的可攜性高，而且節能，讓它們能用於軍方與其他行動急救站。
Ingber 想像一種節律器，那涉及將奈米粒子注射到心臟中，接著就可用磁力來控制。"你能讓這些細胞對穿過皮膚的磁力產生反應，而不用進行外科移植或放置導線，" 他如此推測。
"你也能為身體不同部位的肌肉中裝置節律器，或是能夠產生荷爾蒙或胰島素的節律器，" Ingber 補充道。"如果你是糖尿病患者，你可將產生胰島素的細胞置入皮下，然後注射奈米粒子到這些細胞中。接著，當你飽餐一頓，需要更多胰島素時，你只需利用磁鐵讓細胞產生更多。所以你不用一直購買藥物或並注射它。"
這種磁性系統亦能作為外部儀器與電腦控制的界面，那能接受來自於身體或周遭環境的資訊，並且在需要時啟動磁鐵，Ingber 補充道。
例如，糖尿病患者能擁有一種皮吸收（transdermal）葡萄糖感應器，那控制磁鐵，那接著自行控制胰島素的生產。在新生兒加護病房中，生病的嬰兒能擁有自己的心跳與呼吸速率監控，而且他們的細胞可對磁刺激產生回應，無須糾纏的電線與探測器。或著，在戰場上，當毒素或傳染性藥劑被偵測到時，磁鐵能用來觸發解毒劑的生產。
不過這些例子都只是理論性的。"應用很難去定義，因為我們開啟了一種先前不曾存在過的新控制領域，" Ingber 說。
※ 不過遇上電磁波可能會產生一些問題... :p
＊ Nanomagnetic actuation of receptor-mediated signal transduction
http://www.nature.com/nnano/journal/v3/n1/abs/nnano.2007.418.html
Robert J. Mannix, Sanjay Kumar, Flavia Cassiola,＊ Biotechnology: Remote control of living cells
Martin Montoya-Zavala, Efraim Feinstein, Mara Prentiss &
Donald E. Ingber
Nature Nanotechnology 3, 36 - 40 (2008)
Published online: 23 December 2007
doi:10.1038/nnano.2007.418
http://www.nature.com/nnano/journal/v3/n1/abs/nnano.2007.431.html
Christopher S. Chen＊ 來自於虛無的開斯米力
Nature Nanotechnology 3, 13 - 14 (2008)
Published online: 23 December 2007
doi:10.1038/nnano.2007.431
＊ 合成細菌基因 人造生物大突破
＊ 奈米碳管進入細胞後... 第一張影像
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