近年来,纳米技术在医学上的应用被普遍看好,尽管许多有志于这项前沿性研发工作的科研人员得到了培训或工作机会;然而,仍然满足不了市场的需求。对此,《自然》杂志驻波特兰记者弗吉尼亚·格温(Virginia Gewin)从机构招聘和大学调整学科设置等方面,对纳米医学这一发展前景广阔的领域进行了专题报道
在将来,纳米技术能被用来战胜病原体
莫罗·法拉利(Mauro Ferrari)教授正在执行一项使命――计划将休斯敦市建成全美国最重要的纳米医学研发中心。他任职的得克萨斯大学健康科学中心实验室,今年9月将升格为纳米医学和生物医学工程系(据说,这是美国医学院中开设的第一个纳米医学系)。目前,法拉利领导的团队正在研制治疗癌症和心血管病的纳米级诊断装置,并计划再招聘30名研究人员,以使研发团队达到100人的目标。与此同时,他与别人共同创立了2家公司:一家位于奥斯汀的纳米医疗系统公司,主要研制一种基于纳米材料的给药系统;另家位于休斯敦的莱昂纳多生物系统公司,旨在研究基于纳米技术的癌症治疗方法。
休斯敦曾因在纳米研究领域的超凡实力而声名远扬。这座城市是1985年发现基于球状碳分子的富勒烯(fullerene,即通常所说的“巴基球”)的所在地,并因此获得了1996年度的诺贝尔化学奖。迄今为止,休斯敦在纳米技术研发上所取得的进展比那项不朽的成就还要大。伴随着研发资金的投入,纳米医学正在向临床试验的方向发展,包括具有创新精神的科研人员计划将纳米医学融入医疗保健中,届时情况可能还会发生进一步的变化。
当公营或私营部门投资于这样一个旨在使用原子或分子层次的技术来修复受损组织或诊断、治疗、预防疾病的领域以期获得回报时,学术界正在致力于打造多学科的科学家团队,渴望得到解决医疗问题的纳米技术方案。但是,这些都是具有挑战性的。至少,纳米医学领域需要大量接受过充分培训的学生,以及一个健全的管理架构。
产学研结合
休斯敦并不是唯一的正在发展中的纳米医学中心。今年夏天,英国斯旺西大学在法拉利的帮助下,联合了多个由临床医生、生命科学家、工程师、物理学家和产业界人士组成的团队,投入了2160万英镑建造纳米医学中心,预计2010年建成使用,这是斯旺西大学发展医药和工程学院的一项计划的基础。明年,他们将开始对12个核心研究职位进行人员聘任,包括中心主任、学术职位和临床医生,以履行该中心的使命。
筹备该中心的组织者们认为,纳米医学中心成功发展的关键,是基于学术界和产业界之间的良好伙伴关系。海麦尔公司是斯旺西大学的衍生公司之一,目前已经研发出一种血液供氧系统,以帮助那些呼吸系统受损的病人。该中心的主管之一史蒂文·康兰(Steven Conlan)说,另有4家公司也正在发展中。
根据过去创造就业机会的情况,斯旺西大学医药和工程学院院长加雷思·摩根(Gareth Morgan)预测,在未来5年里该中心将创造450个工作岗位,其中很多岗位都设在这些大小不等的公司里。依靠斯旺西大学在工程和自然科学方面的优势,康兰说,该中心首先将研发诸如体内传感器的纳米技术装置,并随着技术平台的成熟和其应用的商业化,必将需要在流变学、扫描显微术、生物化学、设备制造等方面受过培训的研究人员。
法拉利(左)和撒克斯顿工作在纳米医学前沿
学术界和产业界的合作在纳米医学领域逐渐形成了一种新的就业机制。在2002年,当时还是学生的萨德·撒克斯顿(Shad Thaxton),看到查德·米尔金(Chad Mirkin)实验室的纳米技术研究成果时就被其深深吸引住,于是便开始探索纳米技术对医学的潜在影响,那时他的泌尿学课业才进行了一半(他们当时都在伊利诺伊州的西北大学)。撒克斯顿获得医学学位后,依靠他的临床和研究经历――合成和表征纳米微粒――便着眼于修复动脉粥样硬化带来的损害,目前正在致力于模仿高密度脂蛋白行为的合成纳米微粒的研发,这种微粒被认为能帮助从动脉内去除胆固醇。撒克斯顿现在是西北大学的助理教授。
米尔金是一位受过正规训练的化学家。到目前为止,已把3名医学博士纳入到他的纳米医学研究团队。他说:“这些博士在做基础研究的同时,还将探索纳米医学的治疗方法。”米尔金的西北大学国际纳米技术研究所现有研究经费超过4.5亿美元,其研究范围十分广泛――从细胞内基因调控到研发能穿透肿瘤的新材料。
一直在招聘
“我们需要对多尺度系统(multiscale system)发展有直觉的研究人员。”――兰迪·古多尔(Randy Goodall)
像法拉利一样,米尔金也在伊利诺伊州的诺斯布鲁克成立了一个名叫纳米球的分子诊断学公司,并招聘了一批具备从事新型的、跨学科交叉研究能力的有物理、化学或医学背景的研究人员。他说:“我们拥有全球最大的纳米研发业务之一,为此我们一直在招聘。”
同样,新加坡南洋理工大学材料科学和工程学院院长梅彦昌也在招兵买马。尽管他从新加坡的财政资助计划中为纳米医学研究争取到了经费,并从美国和欧洲招聘了研究生、博士后等研究人员。然而在未来几年里,随着实验室扩大到20个教员职位,他希望能吸引更多的应聘者。他说:“我的问题不在于实验室的人员承受量,问题是能否找到优秀的研究人员。”
许多实验室都遇到了梅彦昌类似的困境。尽管有众多的工作机会,但是要找到掌握跨学科研究必需技能的研发人员仍很困难。“我们需要对多尺度系统(multiscale system)发展有直觉的研究人员,即那些能够思考十亿分之一米大小的微粒或结构以及能在几厘米大小装置上发挥其潜在作用的研发人员。”纳米医疗系统公司总经理兰迪·古多尔(Randy Goodall)说。
弗拉基米尔·扎诺夫(Vladimir Zharov)是位于小石城的阿肯色医科大学菲利浦激光和纳米医学实验室的主任。今年5月,他申请到了美国国立癌症研究所的基金,资助他开展一项与早期癌症诊断相关的纳米医学技术的全新的临床试验(他的研究方向是激光激活的黄金纳米微粒治疗癌症),然而在寻找拥有必需的复合型研究经历的人员时陷入了困境。
“培训可能是纳米医学企业最弱的一块儿。”――劳伦特·莱维(Laurent Lévy)
此时,扎诺夫看到了教育上存在的一个“漏洞”,他认为“在职”的培训必须要把这个漏洞弥补上:“我们需要更多的联合学位。”可遗憾的是,合格教师的缺乏意味着这种交叉学科培训不是那么容易完成的。位于巴黎的纳米生命公司总经理劳伦特·莱维(Laurent Lévy)对此表示赞同:“培训可能是纳米医学企业最弱的一块。”基于纳米技术,该公司正在致力于实现更有力的、导向更好的放射疗法。
现在,不少医学院开始注意到用人单位的这种需求。今年秋天开始,伦敦大学学院将开设纳米技术和再生医学硕士学位课程。“从熟悉到进入纳米领域需要花费很长时间,而开设此学位有助于引导学生启动研究计划直至他们攻读博士学位,”该校的生物材料学家兼课程科目负责人亚历山大·塞福兰(Alexander Seifalian)说。该课程还包括一个实践操作训练工作室,向学生们提供一个与再生医学相关的纳米技术研究的模拟工作机会。伦敦大学学院该专业今年将招收10名学生,在随后的几年里,计划增加到25名。
除了培养博士,斯旺西大学今年也将启动培养纳米医学硕士的计划。“我们需要一种新型的复合型学生,”康兰说。该大学同时也在致力于建立产业界——学术界的伙伴关系,“那将为博士后提供在企业得到培训的经历。”
管理之蓝图
随着纳米医学技术逐渐进入市场,建立一个管理路线图将有可能创造更多的工作机会。到目前为止,大多数科研人员把精力都集中在生物材料或纳米微粒的研发上;而负责培训的管理者们重点在评估其疗效和安全性上。美国国立环境健康科学研究所(NIEHS)的高级科学顾问萨莉·廷克勒(Sally Tinkle)认为,我们需要了解纳米技术对健康的影响,而这个需要与纳米医学同步快速发展。今年4月,NIEHS拨出一部分经费资助纳米医学研究,希望开发出评价纳米材料安全性的工具和方法。廷克勒说:“当你测量一个靶向肿瘤的给药系统时,同时也需要了解来自这个系统可能存在的负面影响。”
同样地,用于癌症治疗和诊断的纳米微粒的临床前表征也是非常需要的。斯科特·麦克尼尔(Scott McNeil)是美国国立癌症研究所纳米技术表征实验室的负责人,从2005年起他和8位科学家就承担了这项工作。从那以后,这个实验室在不同的水平上表征了150个不同的纳米微粒类型。现在,他的实验团队由化学家、物理学家、生物学家和毒理学家共20人组成,都一直在忙于进行完全表征,从纳米微粒的粒度分布到体内毒性等。
麦克尼尔说,从事第一代纳米药物微粒研究的科学家仅仅是利用其细小的粒度来获得新的药物性质。譬如,对化疗药物“盐酸多柔比星脂质体”进行重制,以提高针对恶性肿瘤细胞中的化疗药物的疗效。现在,科研人员已学会了如何在纳米尺度上设计特殊的疗效。这就要求他的团队需要做一些额外的表征工作。他现正在招聘高级研究人员和博士后,以满足不断增长的需要。
和其他前沿学科一样,纳米医学也充满了机遇和挑战。“纳米医学有着令人难以置信的转化潜能,”法拉利说,“但是,我们必须要像20年前生物技术浮现时的革新者们一样,勇敢、执着和睿智。”
资料来源Nature
责任编辑 则 鸣
新型洗衣机可用塑料代替水
Xeros公司正致力于开发一种洗一次只需一杯水的新型洗衣机,这种洗衣机借助可循环利用的尼龙珠来洗涤数以百计的待洗衣物上的污垢和污渍。
立足英国的Xeros公司对这一款洗衣机已测试了3年。通过其合作伙伴“绿色地球清洁公司”,这种洗衣机很快将在北美销售。它的最初客户群是干洗店和自助洗衣房。
Xeros洗衣机的用水将比普通洗衣机少90%,再加少量的清洗剂和较少的能量就能洗完一筐衣物,由于用水量非常少,所以也就不太需要将衣物进行烘干,这样又节省了能源。
该洗衣机的生产商声称这种洗衣机对衣物的质量没有不良作用。
“绿色地球清洁公司”总裁蒂姆·麦克斯韦声称,测试数据显示,用Xeros洗衣机洗的衣物与普通洗衣机相比,在衣物的磨损等方面没有可以检测到的差异,在对丝绸、刺绣服装和其他敏感衣物做了大量洗涤测试后,也没有表明有不良效应。
Xeros公司技术人员称:“尼龙珠只有在饱和后才需更换,但公司并没有宣布提供回收的计划。”在美国,作为废塑料的尼龙是应回收的,但它不属于街头回收范畴。
江泽珍译自趣味科学网站