石墨烯和金对我们的健康有重要的作用——因为它们可以资助我们测试新药, 更准确地将药物送到人体需要的部位, 甚至监测并控制癌症的生长。
最近在《 Science Advances》杂志发表的一项研究结果中, 科学家们想出了如何用光和石墨烯对人类心脏细胞进行实验，从而在实验玻璃皿中模拟心脏跳动的环境。目前为止, 所有正在开发中的药物都需要在心脏细胞上进行实验测试, 以确保诸如止痛药导致心脏病发作等事故不会发生。
实验中，这些心脏细胞会在实验玻璃皿或塑料实验皿中培养生长。但是这样的实验环境与实际的心脏跳动有一个很大的区别，那就是，玻璃和塑料不导电, 而我们的心脏是导电的, 这就意味着测试并不像研究者想象的那样真实。
不外有一种质料可以改变这一现状——石墨烯不仅可以将光转化为电，而且也没有毒性。在最新发表的研究中，科学家们已经研制乐成了“如何通过改变照射到质料上的光量”来精确控制石墨烯发生的电量的要领。加州大学圣地亚哥分校的物理学家亚历克斯·萨夫臣柯（Alex Savtchenko）说，在石墨烯上培养心脏细胞的实验中，他们也已经做到了可以利用光来控制电流，以模拟差异心脏跳动的频率的环境。他们可以模拟心脏跳动快 1.5 倍，快 3 倍，快 10 倍，或者他们需要的任何频率的环境。
这意味着科学家们可以使石墨烯模仿类似于种种心脏疾病的电流模式，这使得测试心脏药物和其他新药物变得越发容易。未来，萨夫臣柯（Savtchenko）希望这种要领可以用于研制出更好的心脏起搏器。起搏器主要用于控制心脏的跳动，目前通常由电极制成——不外这些电极可能会导致人体内部疤痕的泛起。
萨夫臣柯认为，今后我们可以将一块体积小而寿命长的石墨烯附着在心肌上完成起搏器的功效（石墨烯将由植入在该起搏器四周的微小光源控制，并不会造成疤痕），从而取代电极。如果把视野放的更远一些，石墨烯甚至可以被用于控制大脑中的电流并治疗神经退行性疾病，好比帕金森病。 “虽然人类的心脏非常有弹性，但归根结底，它仍然只是一个泵”，他说，“利用石墨烯的这一特性，还可以做很多其他事情”。
另一种在医学领域有着巨大潜力的质料是黄金。金纳米粒子对身体宁静无危害，而且化学性质稳定。人们可以给这些纳米粒子上笼罩特定的药物，借助金纳米粒子极小的体积，药物可以轻松地穿过人体组织，直接进入体内需要药物靶向治疗的区域。
总体来讲，主要的技术思路就是上面所说的这些。不外，林肯大学的纳米技术专家恩里克·法拉利（Enrico Ferrari）体现，在现实中，一旦将金纳米粒子注入人体内部时，免疫机制就会被触发：这些金纳米粒子会立即被血液中已经存在的名为血清卵白的卵白质笼罩。血清卵白之后就会号召人体的整个免疫系统，它们之后便会像攻击所有其他身体入侵者一样攻击金纳米粒子。凭据法拉利的说法，如果免疫系统乐成，这种药物会被降解并最终进入脾脏，而不是我们想让它去的地方。
为了对应这一现象，法拉利研发了一种新的制造纳米粒子的要领，这一结果最近已发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。他给金纳米粒子外貌笼罩添加了一层防止血清卵白攻击的卵白质。
法拉利说，这就好像我们给这些血清卵白层安装了一个配适器。配适器的一端可以和金粒子结合得非常好，而且可以阻止血清卵白笼罩金粒子激发免疫反映；配适器的另一端被设计成有利于药物找到治疗目标。从理论上讲，这种新要领可以对任意类型的药物或金纳米粒子进行试验，因此法拉利也希望与其他科学家一起合作，将这一研究从实验室推广到实际运用中。
昆士兰大学教授、化学家马特·特劳（Matt Trau）说，金纳米粒子也可用于监测癌症（特劳是这一领域另一项研究的作者，他的研究结果最近也发表在《自然通讯》杂志上）。癌症肿瘤在血液循环过程中通�；崾枭⑹头懦鲆恍┪⑿〉南赴�。这种细胞被称为循环肿瘤细胞（CTC），它们相互之间的差异通常很大，而且还可能会制造更多的肿瘤，因此密切关注这些 CTC 细胞是十分重要的。
虽然通过一些线索可以找到循环肿瘤细胞（CTC）的蛛丝马迹—— 这些细胞通常具有自己特定类型的卵白质，但想要捕捉它们是异常艰难的。捕捉它们和乐成抓住整个纽约市的10名罪犯一样艰难，特劳说。而当“罪犯”是癌细胞时，你就更要确保要乐成捕捉罪犯，因为如果你失败了，就会导致做堕落误的治疗决定。
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图 | 昆士兰大学教授Matt Trau
特劳（Trau）和他的团队设计制作了种种类型的金纳米粒子，最终他们做到可以乐成跟踪4种差异类型的循环肿瘤细胞（CTC）中的一种。“你需要准备好所有的粒子，将它们混合在一起，然后将这些粒子投入到血液样本中。”他说。简单地讲原理就是，这些纳米粒子经过重重实验筛选之后可以寻找并附着到指示某种循环肿瘤细胞（CTC）的特定类型的卵白质上。之后当照射荧光在这些粒子上时，它们会发出一个奇特的“条形码”。如果纳米粒子发现并附着到特定卵白质目标上时，条形码会发生变化，这样你就可以知道它找到了哪种循环肿瘤细胞（CTC）以及每一种找到了几多个。通过设计差异的粒子可以找到差异的循环肿瘤细胞（CTC）。
为了这项研究，特劳从已故黑色素瘤患者身上收罗了血液样本，并利用这一技术分别对这些治疗前、治疗期间以及治疗后的血液样本进行了测试。实验结果显示，在治疗的差异阶段血液中都有哪些差异类型的循环肿瘤细胞，免疫系统是如何反映的，以及治疗是否有副作用。
现在，他的团队想要用这种要领来对更多的血液样本进行实验，而且跟踪监测更多类型的循环肿瘤细胞。虽然这次只找到了4种，之后他们将很容易找到更多循环肿瘤细胞。研究者想要实时进行实验。
特劳体现：“只要我们可以实时寓目荧光的变化，我们就可以凭据此对患者做出改变剂量的相应判断，这些将会让我们对癌症拥有前所未有的了解。”