生物实验技术

设想有一种智能胶囊，可以植入你的体内，一旦发现身体出现问题，就会马上释放治疗药物。针对需要不间断但无需定时用药的疾病，比如糖尿病，这种胶囊可以挽救无数患者的生命。加州美国航天局艾姆斯研究中心的研究人员已经研制出这样一种胶囊。他们利用碳纳米管制造出一种可以植入航天员皮肤下的微型胶囊。

其设想是，这种胶囊含有生物细胞，能够对各种威胁，比如辐射量增大（或许是太阳耀斑造成的），作出反应，释放出有助于身体抵抗能力的药物。这种细胞将是人为设计的，很可能是转基因的，对于某种刺激素，会释放药物。

至于辐射防护，可以让这种细胞分泌“粒细胞集落刺激因子”——这种药物已用于接受放射治疗的癌症患者。用碳纳米管制造这种胶囊使之变成一个多孔结构，让里面的细胞健康生长，同时让它们分泌的化学物质能够释放出去。艾姆斯研究中心生物胶囊的设计者戴维·洛夫特斯博士说：“胶囊内的细胞分泌治疗分子，这些药剂穿过胶囊壁扩散，脱离胶囊。”不久这种胶囊将开始动物试验，之后不久将进行人体试验。如获得成功，生物胶囊在这个十年内将用于国际空间站。

随后可能在地球上应用。比如，在胶囊中装入胰岛细胞使之能够分泌胰岛素来应对血糖升高，为糖尿病人提供自动治疗系统。

9.制造从地球大气层抽吸二氧化碳的机器

研究单位：加拿大卡尔加里碳工程公司

状态：2011年11月完成初步试验。正在研究中。

费用：目前承诺投入大约600万美元

全球变暖主要是二氧化碳气体造成的，工业和交通运输系统排放出二氧化碳气体，使来自太阳的热量无法散发出去。加拿大的碳工程公司希望通过化学方法从大气层抽吸有害的二氧化碳来改变气候。它正在制造一种设备，能够吸入空气，然后使之通过氢氧化物溶液，将二氧化碳淀析为固体碳酸盐余渣。最后将这种余渣埋入地下（这是一种所谓的隔离过程）或用于其他工业用途。该公司的资金来自比尔·盖茨和加拿大商人默里·爱德华兹提供的投资资本。去年，碳工程公司完成了初步试验，一个实验系统经过500个小时成功提取了碳。今年夏天公司计划用这套系统进行另一个试验，目标是运行数千小时。工程师们希望第二次试验会提供更多的信息，比如这种系统对不同天气状况会有何反应。

该公司希望2013年能够上一个商业试验计划。每一套成品设备——预计就像核电站庞大的冷却塔——可望每年从大气层提取100万吨二氧化碳。人类每年排放大约300亿二氧化碳，因此需要3万个这种设备才能全部抵消人类的影响。

8.开发实用超导体

研究单位：澳大利亚悉尼大学和设在美国科罗拉多州博尔德的美国国家标准与技术研究所

状态：初步结果发表在2012年4月的《自然》杂志上。研究在进行中。

费用：未透露

超导体可能决定着电力配送和存储的未来。这种材料的电阻为零——超导线圈中的电流将永远循环往复下去。超导体可用来制造无损耗电缆和电池供电力网使用，并可广泛应用于节能用途。不过有一个问题。人们今天知道的所有超导体只在非常低的温度（低于零下163摄氏度）下才工作。因此必须对其进行有效冷却，这样一来又抹杀了潜在的节约。

寻找较高温度下发挥超导作用的材料的竞赛正在进行中。不过，这是一个困在量子物理学中的问题，而量子物理学是描述亚原子粒子状态的复杂规律的。用普通计算机解决这个问题太难了。不过，悉尼大学和美国国家标准与技术研究所的研究人员们已经取得了重大突破，他们开发出了一种“量子模拟器”——借助这种计算设备，研究人员可以设计和进行模拟量子之间的相互作用，从而轻而易举得到其相互作用的结果。如果那些相互作用是精心选择的，使之能够代表超导体内发生的相互作用，那么这个设备就变成了能够解决这一问题的计算机。

悉尼大学从事这项研究的迈克尔·比尔库克说：“在我们的实验中，我们研制出一种容易控制的系统，其动力学符合量子物理学规律。因此，我们能够模拟自然发生的量子系统的状态。”

在今年4月份的《自然》杂志上发表的研究报告中，这个研究小组介绍了他们的设备，包括在晶体点阵中放置金属铍离子。他们现在正在研究如何配置离子进行实验，模拟各种材料内部，包括超导体内部的变化过程。