科幻是對未來最好的預(yù)言。幾百年前，人類在科幻故事里想象，有朝一日我們可以潛入深海，可以飛上太空。這些天馬行空的幻想都已經(jīng)成真，但人類將科幻變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的旅程才剛剛起步。在這個(gè)“屬于生物學(xué)”的世紀(jì)，越來越多關(guān)于健康的科幻想法，正在成為造福人類的新產(chǎn)品。

　　1966 年，一部叫做《神奇旅程》（Fantastic Voyage）電影在美國上映。這部電影講述的是 5 名醫(yī)生被縮小成幾百萬分之一，然后乘坐潛水艇順著血流進(jìn)入人體，在病人身體內(nèi)部進(jìn)行治療的故事。50 年后的今天，我們看到了它的雛形。

　　本周，加州理工學(xué)院（Caltech）的兩名科學(xué)家開發(fā)出了一種全新的“藥片”，解決了將科幻變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的一大難題——定位。先前，人們曾開發(fā)出了不少微型機(jī)器人，試圖在人體內(nèi)進(jìn)行診斷或治療。但這些機(jī)器人都無法做到精確定位。人體的組織太厚了。無論是采用電磁場、聲波、或是基于影像的方法，我們都很難找到這些微型機(jī)器人在身體里的位置。這樣一來，這些機(jī)器人的作用就非常有限。如果你不能區(qū)分病變的信號來自于小腸還是大腸，這樣的診斷又有什么意義呢？

　　人們想知道微型機(jī)器人在人體中的具體位置（圖片來源：《Nature Biomedical Engineering》）

　　兩名加州理工學(xué)院的科學(xué)家在餐桌上找到了潛在的解決方案。在一次派對上，精通醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的 Mikhail Shapiro 博士與微芯片大牛 Azita Emami 博士一拍即合，想到了一個(gè)新點(diǎn)子。在尋常的醫(yī)學(xué)成像中，核磁共振成像技術(shù)（MRI）能穿透厚厚的人體，讓醫(yī)生看清病人的身體結(jié)構(gòu)。我們能把這個(gè)技術(shù)應(yīng)用到微型芯片上嗎？

　　Mikhail Shapiro 博士曾被《麻省理工科技評論》選為“35 歲以下創(chuàng)新者”（圖片來源：《麻省理工科技評論》）

　　“MRI 的一個(gè)關(guān)鍵原則在于磁場的梯度能讓身體不同部分的原子以不同的頻率共振，因此我們能很簡單地知道這些原子屬于哪里，”Shapiro 博士說：“我們想將這個(gè)優(yōu)雅的原則整合到電路中。我們的 ATOMS 芯片在不同的磁場下，也能共振出不同的頻率。”

　　這個(gè)微芯片比硬幣要小多了（圖片來源：加州理工學(xué)院）

　　Shapiro 博士提到的 ATOMS 芯片正是他們開發(fā)出的“治療潛水艇”，它只有一枚硬幣的 250 分之一大。在一定的磁場梯度下，它們也能以不同的頻率共振，讓人分析出這些小芯片的位置。這打通了前往未來的道路。

　　有了精確的定位，這些小芯片能做許多先前難以想象的工作。在結(jié)合了診斷工具后，它們能分析人體特定部位的血糖濃度、溫度、炎性分子水平等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生判斷病情；在結(jié)合了藥物后，它們還能穿越重重阻礙，在特定的地方釋放藥物。舉例來說，我們能在腫瘤附近釋放殺傷腫瘤的藥物，一方面將藥物對正常細(xì)胞的影響降到最低，另一方面還能提高藥物在腫瘤附近的濃度，提高效果。

　　小鼠試驗(yàn)證實(shí)了它的有效性（圖片來源：《Nature Biomedical Engineering》）

　　這些小芯片在小鼠中已經(jīng)證實(shí)了它的有效性。研究人員們期待它能早日進(jìn)入人體試驗(yàn)階段。將來，在這些芯片的幫助下，醫(yī)生們能更精準(zhǔn)地對患者進(jìn)行診斷，也能讓患者更精準(zhǔn)地使用藥品。正如加州理工學(xué)院所言，這是“未來新藥”應(yīng)有的模樣！

　　參考資料

　　[1] Medicine of the Future: New Microchip Technology Could Be Used to Track Smart Pills

　　[2] Localization of microscale devices in vivo using addressable transmitters operated as magnetic spins