纳米耳能监听细胞新陈代谢

无论技艺多么高超，目前没有任何人工耳的敏锐度足以透过细胞的吵闹声，听到癌细胞所发出的清晰的声音，但是——
并非空想
【英国《新科学家》周刊文章】题：劈啪、咔嚓、噗嗤　（作者　贝内特·戴维斯）
你发出巨大的吵闹声：喧闹的细菌在你的肠胃中举行闹宴。你的细胞中的线粒体如同超负荷运行的发电站一样嗡嗡作响，正在自我复制的脱氧核糖核酸束打开拉链时所发出的噪声像撕裂金属一般。你身体的每一个细小部分都会发出具有独特鲜明特征的噪音。在近处听，你身体的声响就像一个走调的乐队在交通高峰时刻演奏《时代广场》。
现在想象一下，在所有这一切生物学喧闹之中的某个地方，癌细胞已经开始分裂。在它们蔓延的时候，它们奏出的曲调如同埃尔加（1857—1934，英国作曲家）的大提琴协奏曲的旋律一样清晰。无论技艺多么高超，没有任何人工耳其敏锐度足以透过这种细胞的吵闹声，听到这些癌细胞所发出的清晰的声音。但是，佛拉维奥·诺卡希望改变这一切。
诺卡是美国航天局设在加州帕萨迪纳的喷气推进实验室的一位物理学家兼工程师，他所在的小组研制出了登峰造极的纳米耳的样品。他们希望，这些耳朵最终将会极小和极其敏锐，以致能够仅仅通过两种细胞所发出的噪声就把它们分辨开来。若把它们注射到你体内循环的血液之中，这种纳米耳可能能够用来像微型听诊器一样窃听你的新陈代谢，在患病细胞或者癌细胞获得蔓延机会之前发现它们。如果敏锐度足够高的话，诺卡的纳米耳甚至有可能被送到其它行星上侦听生物，或者辨别出外星海洋中的化学反应，所利用的却不外乎是它们所发出的喀嚓声、尖叫声和砰砰声所组成的交响乐。
这件事并不像听起来那样发疯。喷气推进实验室生命探索中心主任尼尔森说：“当微生物四处爬动和进行生物化学反应的时候，它们发出噪音的方式与一个蒸汽核反应堆发出噪音是相同的。”鞭毛和纤毛，甚至细胞的分裂与呼吸，都发出清晰的声音。
膜不灵了
今天最先进的传声器采用一种弹性膜，遇到声波它会振动。但是，如果你想听到极小生物的窃窃私语，膜是不灵的。较大的膜比较重，因此细微的声音没有足够的能量使它们震颤。把它们造得较小和较轻也无济于事，因为膜越小，就越紧，换言之，其敏感度急剧下降。诺卡进行了数学运算，意识到微型传声器是一条死胡同。
他得出结论，解决办法是模仿大自然的一个诀窍。例如在人耳中，耳鼓所接收的声音经过3块骨头传到耳蜗———一个豌豆大小的充满液体的器官。耳蜗内部有一排排毛细胞，细胞上部是一簇簇细丝，称为静纤毛。噪声振动使耳蜗中的液体活动，使这些静纤毛飘荡，就像风吹动柳树的枝杈一样。静纤毛每次晃动，都触发被大脑理解为声音的电脉冲。
诺卡和他的小组得出结论，碳纳米管十分适于作人造静纤毛。纳米管比钻石还耐用，但其弹性如同人发一般。然而，当时几乎不可能使这些管子的制造量达到人工耳所要求的数量。现有的唯一制造技术是平版印刷———利用电子束来一层层地缓慢建造这种管。但这时，诺卡结识了许竟鸣。
种植碳纳米管
诺卡的同事亨特是许的一位朋友，许当时是多伦多大学新兴科技教授。2000年他们聚到一起，许向亨特介绍了自己像草皮种植场种草那样种植碳纳米管的新颖方法：将种子播下，向其提供发芽所需的一切，然后让大自然来做其余的工作。
许竟鸣的碳纤毛对于诺卡的小组来说如同雪中送炭。在一平方厘米内就能种植大约100亿根。最重要的是，许的纳米管具有使其敏感度大大超过人的纤毛的潜力。诺卡说：“耳朵里的纤毛直径为100纳米左右，长度是一两个微米。而我们能够制造直径只有几纳米、长度却达到60微米的纳米管。纤毛越长越细，弹性就越大，而这就转换成高得多的敏感度。”
这些装置在太空中将能够大行其道。在一个静寂的行星上，我们也许很容易听到新的和激动人心的声音。如果这种耳朵在太空中很灵，那么在距离我们的家园较近的地方为什么不呢？尼尔森说：“我们有朝一日或许能够制造一种人工耳蜗，或者通过监听水中游动的微生物的节奏来检验水质。”这种装置甚至可能会开辟监视和分析人的健康的新途径。诺卡说，想象一下一种在你的血液循环中流动的自由浮动的纳米听诊器，专门监听特殊的细胞功能失调。我们也许不必等待很久就能看到诺卡的装置是否会灵验。虽然医生们要在自己的医疗箱中保留纳米听诊器将需要10年或更长时间，但是诺卡期望在3年内拥有样品。
在其它领域中的一些应用可能会是惊人的。例如在剑桥大学，化学家克勒纳曼已经在探索“侦听”化学反应声音的新奇途径。然而，诺卡的纳米耳所能够提供的敏感度是克勒纳曼只能梦想的。克氏说：“分子水平上的噪声学是一个未知领域。诺卡还有许多工作要做，但没有任何实际的障碍显示这是不可能的。”诺卡则急于大显身手。他说：“那里面有整个一个嗡嗡作响的世界，许多问题等待着答案。我们的静纤毛将开始提供这些答案。”【注:】【注:】【注:】【注:】【注:】