利用纳米技术加速早期癌症的检测

            胡德及其团队已经观察到为在受前列腺癌影响的细胞和组织内产生蛋白质，基因的表达方式。胡德说，“我们的看法是：正常细胞和病变细胞的区别是疾病细胞中蛋白质和基因的控制网络遭到扰乱，受网络控制的蛋白质表达模式的改变反映了这些疾病扰乱。受扰乱蛋白质中有一小部分会设法进入血液，构成分子指纹，我们不仅能通过它诊断健康与疾病，而且能诊断是什么病，或者是特定疾病的哪种类型。”（例如，前列腺癌至少有三种不同类型。）“我们已经确定惟有前列腺表现出的300个癌症标志性基因。”胡德说，“我们预计，其中约62个有可能分泌进入血液。通过制造针对它的抗体，我们测出其中一种，并证明它只出现在患有前列腺癌的患者血液中。”胡德团队现在正在测试另外五种前列腺肿瘤分泌的蛋白质。该团队还发现了将应用于卵巢癌诊断的类似系列基因。
液体环境
 

           检测这种蛋白质的纳米传感器到底应该是什么样？为了将一根纳米线转变为晶体管，研究人员用金属线将其两端连接起来，使电流能够通过。接着，他们在纳米线附近设置一个电极。为这个电极充电以改变纳米线的导电性，把它“打开”或者“关闭”，这是任何电子工程师都熟悉的东西。
然后，希斯把他的纳米线晶体管变换为微型生物传感器。例如，用一根纳米线充当特定蛋白质的一个传感器。研究人员使用将依附于靶蛋白而不是其他分子的抗体包裹纳米线表面。当蛋白质附着于抗体时，它们与在纳米线表层内移动的电子相互作用，改变其导电性。如果纳米线只有几纳米粗，其总体导电率就会有可测量的重大改变。希斯说，“如果纳米线真的非常小，我们可以在上面放置分子而不是电压，而化学活动是促使晶体管开关的原因。”
 

                纳米线的小尺寸也使这些器件非常敏感。基本上，产生读数所需的分子数将取决于它们附着于传感器表面的密集程度，而它也有可能检测单个分子。希斯表示，虽然他的团队尚未实现那个水平的敏感度，但是已经成功地检测了几个分子。（与此同时，哈佛大学的查尔斯•利伯（Charles Lieber）演示了能够检测单个病毒粒子的纳米传感器。）然而，希斯轻松检测早期疾病所依赖的并不只是高灵敏度。他说，“我们可以在非常小的区域制造数千个这样的传感器。”这说明了筛查单个细胞不同分子内容的能力。希斯与斯坦福大学微流体专家史蒂芬•奎克（Stephen Quake）合作，在一个纳米传感器阵列上装配芯片——液体把穿梭于微通道的单个细胞输送到位，在那里，可以每次研究一个细胞。
zui终，所有技术都必需整合进一个可以用于临床的器件中，这意味着要解决更多的技术和实用问题。2003年，为确保这种新工具能够反映癌症生物学和免疫学中的进展，加州理工学院系统生物研究所建立了纳米系统生物联盟（NanoSystems Biology Alliance）。奎克表示，癌症和其他疾病的诊断将“在几秒钟或几分钟之内，仅依靠几个细胞或它们的内容自动完成。”他预言，该推测“将在十年内变为现实。”