除了骨骼，其他的器官也可以打印，比如牙齿。 过去牙齿种植手术，是从一个标准牙齿为起点，由大夫用锉刀修正至和我们匹配的牙形。大夫手艺的好坏直接决定了牙齿质量的好坏。

现在，我们可以先对坏牙进行3D扫描和智能修复，再利用3D打印机制作一颗一模一样、完好的牙齿，给你种回去。

• 脑科学

研究器官的状态都涉及信号的提取，而大脑是一个非常精密的器官，轻微的触碰也可能造成大脑损伤。

纳米材料所制的电极非常微小，可以贴到脑组织上，安全性得到了进一步提升。同时，它的灵敏度又非常高，空间分辨率比过去提升了6倍，可以提取到许多微弱的脑信号，如电信号与化学信号，为脑科学研究提供更深入的视角，来揭示各种疾病的潜在原因，能有助于医生进行及时有效的干预。

脑机接口技术，尽管国内外很早研发，但真正让它走进公众视野里的人是马斯克。如今，它利用微小型化的芯片放大信号，再用数条细线进行信号传输，但未来的脑机接口势必将更加微小型化。

在我们搞清楚相应机理后，甚至不再需要植入式的脑机接口，或许一个正常头盔就能满足信号的探测、放大和传输。

• 药物研发

以前，开发新药很大程度是“靠天吃饭”，合成一些化合物，再对它们进行相应测试，从细胞实验到动物实验，再到临床。这个过程当中，大量不符合的材料会被淘汰掉。

现在通过计算机，我们可以主动研制纳米药物，根据需要的结构、官能团合成物质，再去检验疗效。这样一来，就大幅提升了药物开发的速度，缩短它上市的时间。

纳米药物还有几个好处：

它速度可控，可以平缓地释放出来。因为药物事实上是需要在血液中有一定浓度才能发挥真正治疗，而以前的药物由于速度不可控，要么达不到浓度，要么为了达到浓度吃一把，造成药物瞬间释放，引发严重的毒副作用。

另外，如果通过纳米载体给药物接上官能团，它能具备靶向性，像导弹一样指哪打哪。这样在治疗过程中，就可以使药物在治疗部位呈现高浓度而在其他脏器呈现低浓度，达成药物疗效的同时大幅降低它的毒副作用。

实际上，纳米药物在一两千年前就已经为咱们老祖宗所用。文房四宝里的墨，就有治疗腹泻的用途，实际上就是利用石墨多孔、大比表面积、吸附性强的特性，吸附腹泻当中的病原微生物，并排除体外，达到治疗效果。 （温馨提醒：如今的墨汁加入了很多有机物，不可以直接作为药物使用。）

当然，古人是在摸索中发现了墨的药用，既不晓得它是纳米物质，也不知道当中的机理。知其然，未知其所以然。这也是科学史区分技术与科学的一个关键点。

• 基因编辑、纳米机器人

一个典型的基因编辑场景，是利用纳米载体把某个基因片段带入细胞核内，再利用激光使它释放出来相应的基因，实现基因的敲除和编辑。

电影大片里不时会提到纳米机器人，不过实际的纳米机器人并不是像我们想象的有手有脚的拟人化形象。

第一代的纳米机器人是三个科学家创造的几个有意思的纳米器件：一个是能像电梯一样上下运动的分子，一个是像马达一样能来回转动的分子，第三个是像弹簧一样能相互拉伸的分子。他们因此也获得了诺贝尔奖。

我们现在正在研制的纳米机器人，实际上就是利用 DNA 的片段，把它“纺织”成布，接上凝血酶结构，然后卷成一个圆筒，在外边加一把锁，最后再加上一个跟肿瘤因子相关的靶向基团。

这样一来，它就可以定向地集中到肿瘤部位，然后再打开锁，释放里边的凝血酶，阻断肿瘤的血管组织和营养，实现治疗目的。

第一代纳米机器人已经在实验室里实现了它的作用，但真正想搬到生产和生活当中应用，还有一定的难度，我们目前正处在第一代往第二代的过渡阶段。

未来，纳米机器人的治疗作用或许将颠覆人类生活。过去我们都是被动地靠药物治疗，将来我们或许可以通过纳米机器人，主动地清除体内垃圾以及修复机体，包括基因。

从2G到5G、从软盘到硬盘，纳米科技其实早在我们身边，悄无声息地颠覆了我们的生活。而在这个过程中，当然不可避免地带来一定的环境问题、人体伤害或其他负面效应，毕竟科技是把双刃剑。 所以对于纳米材料从生产到废弃的整个生命周期，我们都需要进行监控和法规管制，而不仅仅是把有用的东西生产出来，其他后续都不理。任何科技，都必须是一个永续、负责任的发展。

以上根据任红轩老师2020年12月12日在高山大学、GMIC及腾讯公益基金会联合出品的“科学公益直播”的课程整理而成，经老师审核后公开发布。

※作者丨任红轩

※整理丨邱施运

※编辑丨朱珍