奈米影響的範圍相當廣大，倘若要做一份有關奈米的所有研究報告，單是整理，動輒數十萬字是在所難免。由於我深受生化技術的醫學程面的震撼，我想單就奈米在生化技術的程面上做分析與介紹。


奈米生技─醫藥相關技術與應用


奈米生技在醫藥相關技術相當廣泛，包括有微機電、奈米微粒標籤、奈米結構材料、單分子偵測、藥物傳輸及標的給藥、奈米微粒識別細菌及病毒、奈米微管、奈米工程填充修補、細胞修復、農業、樹狀聚合物、基因治療及藥物製程等。
就整體奈米科技而言，奈米醫藥及奈米生物技術是相當重要的應用領域，同時帶來醫學新革命，例如使用奈米技術加工的器材，可使基因測試及基因表現檢測的效率大為提高。

一、藥物奈米化加工生產

以奈米科技在藥物方面的應用來看，我們現在所服用的許多藥物粒子粗大，不溶於水或人體可接受的溶媒載體中，較不易為人體腸胃道吸收。而導入奈米微粉體的概念後，微細化的藥物粉體可快速分散於溶媒中，易於吸收且吸收效率好，不僅藥品劑量可減少，更可減輕腸胃道的負擔。奈米微粉體藥物也可以設計成以注射方式施藥，或直接塗敷在皮膚上，透過皮膚吸收至血液中，可溶於比血液中紅血球還小的粒子中，自然能在血液中自由游動了，則藥物療效也自然提升。。這樣的奈米化技術在醫藥粉體的應用，其應用產值可高達數百億元！

二、奈米機器人－身體回春的秘密

奈米生技醫藥研究人員，正嘗試將二十種胺基酸依分子設計合成目標蛋白質，進一步利用肌肉細胞纖維結構骨架與纖維結構製造奈米機器人。此種機器人可在血液中循環，偵測身體各部位，以進行特殊治療與診斷，例如去除血管中血栓，清除心臟與動脈中沉積的脂肪，並能吞噬病毒、殺死癌細胞。這也是在報告一開始在科技幻想中所介紹到，科幻電影「聯合縮小軍」（Fantastic Voyage）中，深深震撼我的那一幕。

奈米技術也為未來再生醫學帶來新革命。這種生物高分子植入物，在表面經奈米分子修飾或在人工器官外表塗上一層奈米粒子，與人體產生交互作用後，能預防移植後的排斥作用，並有助於吸收、組合體液中原始材料，俾骨骼、皮膚及欠損組織的再生。以奈米技術發展成的奈米結構疫苗，可避免以傳統使用方法病毒與細菌製備成疫苗的副作用；奈米技術也能製備人類血液替代品；顯微大小的奈米級偵測與處理組件的家庭用檢驗器材，預計未來將普及在各家庭，所以病人與醫生關係也會因此發生重大變化。


奈米生技─醫藥研究與產品開發


已上市或即將上市的相關產品，目前有新奈米級感測元件、環境污染評估及化學品純化與製藥工業之應用、縮微實驗室晶片（Lab-on-a-chip）診斷技術，以及吸收紫外線奈米微粒防晒乳液等；中程產品有長效植入醫療，大約需五至十五年；長程產品則有奈米電子元件用奈米材料，需十至十五年。至於醫療用途，隨血液循環清除血管沉積脂肪之奈米微機械則需時二十五年以上。

一、分子馬達：微型機器人的核心零件

分子馬達的能源，是來自細胞中提供化學反應能量的ATP。將金屬鎳製成的螺旋漿接到ATP分子中軸，可製得400個分子馬達，當全部沒入ATP溶液中時，其中395個保持不動，其他5個則開始轉動，轉速達每秒八圈，鎳螺旋漿長度為750nm，不過只有在顯微鏡下才能看到此種分子馬達。分子馬達是微型機器人的核心零組件，如果在分子上進一步接上其他物質，則可製造出其他種類的奈米機械。例如探測有害物質的奈米感測器，當有害物質被偵測到時，此種感測器內的分子馬達會打開閥門，並釋放出警告物質來。

二、奈米天秤：可稱出病毒重量 ；奈米鼻子：可探測有毒氣體

利用奈米碳管可進一步製造奈米天秤，此種奈米天秤可稱出一個石墨粒子的重量，並預計將來也能稱出病毒重量。另外，以奈米碳管所製成的奈米鼻子能用於探測有毒的氣體，如二氧化氮及氨氣等，目前探測此兩種氣體的方法均需在高溫下進行，且受限於場地，偵測成本也高。而奈米碳管所製成的偵測器便能解決這些問題。它不但體積小，只有3微米長，成本低，在室溫下可以操作；但奈米鼻子也有一些缺點亟待改良，如恢復時間慢，測定一種氣體後必須再等12小時後才能再度使用等。科學家期待奈米碳管未來可應用在探測蛋白質分子及DNA定序方面。奈米天秤和鼻子是奈米碳管在顯微領域應用上的一項大突破，未來對於已探討分子層級的生物醫學將有很大衝擊。

三、奈米醫學技術：體內偵測，提供人體所需

模擬人體內葡萄糖偵測系統，可研發出診斷糖尿病的微型感測器，此種感測器能植入皮下，偵測血糖溫度，再根據人體需要，適時釋放胰島素。另外細微藥囊只有針孔大小，卻能容納25毫微升的藥劑，經由感測效應在適當時機釋放藥物，使癌細胞在蔓延前就能被消滅。在人體紅血球上裝置奈米泵可使細胞載氧量高過其他細胞百倍以上，所以罹患心臟病的人縱使病情發作，心臟暫時停止跳動，仍有足夠的氧氣供應，不致危害生命。

四、奈米洗衣機、抗菌衣：抗菌效果可達99.9%

洗衣機內部塗上一層奈米材料可抑制黴菌的生長。另外奈米層狀銀系無機抗菌防黴母粒與纖維，具有抗菌範圍廣的功效，如大腸桿菌及金黃葡萄球菌的抗菌效果都達到99.9%，對淋病及肝炎病毒的預防有很大功效。這類奈米材料不僅可製成抗菌衣物，也能用在家電製品、日用品、文具、玩具、醫療用品及建築材料等方面。
五、奈米保健食品：可降低自由基的活性
科學家最早投入研發的奈米保健食品是奈米硒（Se）。奈米硒是繼有機硒之後一項補充硒的新型保健食品，具有高生物活性，高純度，穩定性也極佳。奈米硒去除自由基的活性為無機硒的五倍，在免疫調節及抑制腫瘤的靈敏度上，也比有機硒提高許多。其他目前流行的保健食品，未來也將陸續以奈米形態出現，預料將會改變整體保健食品的研發方式與行銷生態。


奈米生物技術未來之應用


就目前而言，對於奈米構造與製造的認知，在工業上有用之奈米元件的組裝可以說完全仰賴於元件成分的本質，這些被期望的奈米成分的特性包括：(1)可複製；(2)可重組；(3)具有可辨認、功能、活性的本質；(4)可感應環境。然而生物性的物質就具有很多上述的特性，這類物質包括了：(1)核酸：具有自行重組、複製的能力；(2)蛋白質：大多具有專一性，可對環境感應；(3) 具極性的脂質：有自行重組的能力。這些生物性的物質首要優點是它們具有很大的差異性可供選擇，而另一個重要而難以估計的優點則是，它們是經大自然演化後留下的最精密和運作最完善的奈米元件。

最新的歐洲生命科學報告中則指出生物奈米技術為21世紀的關鍵技術，並認為生物奈米技術將增進經濟、醫療和技術領域的潛力。奈米生物科技的主要方向便是以生物分子為出發點，探討相關之奈米技術，包括了核酸應用於控制多維的構造、拓樸學、分子光電元件、電子傳遞、電子通道、奈米級感測陣列晶片；蛋白質應用於電腦及光學辨識記憶之分析應用、電子通道；脂質則應用於人造細胞膜、微脂粒應用於藥物傳遞等方面。

而在生物醫學領域的應用上，乃是必須整合化工、材料與生醫領域之技術，以奈米材料與奈米技術為出發點，結合生物分子技術，運用包括奈米碳管、奈米微粒等奈米材料或元件，並經生物分子修飾後，將這些新的極微小裝置或儀器來從事醫療檢測、疾病治療、藥物釋放、生物移植、仿生物感測、基因療法、免疫診斷、磁振造像顯影劑等應用。尤其在仿生物感測部分，包括人工視網膜、人工嗅覺、人工味蕾、人工神經傳導等，需統合分子生物、組織培養工程、有機化學、微機電、光電、精密微加工、類神經分析等各項技術，將可使此生物感測器更接近仿生物嗅覺或味覺的實際狀況，可說是奈米生物科技的頂峰。


後序


我對生物科技的生物層面相當有興趣，也發現奈米技術的潛力及應用其實是很深廣的，不侷限於傳統產業。無論是紡織、食品、家電等民生產業，高科技電子光電產業，生技醫療領域，尖端國防科技，都將在奈米科技的注入下，更上層樓。奈米新世界的開創，必需要用心、創新及耐心。因為用心，能由外行轉為內行；因為創新，可以攫獲賣點；更需要耐心，才能開創出新路徑。生物科技與生活息息相關，缺一不可，或許我們不去發掘這些，依然可以生活得很好。只是如此一來，我們便會失去實現科幻夢的機會，而這些機會誰也無法給予。


參考資料：
生物科技大未來 理查˙奧立佛著 曹國維譯
美商麥格羅˙希爾國際股份有限公司台灣分公司
BBC News http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/762415.stm
以及感謝各大報章雜誌和網站提供資料