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奈米金解開DNA密碼

102/01/07 19007

黃承揚｜英商牛津儀器

據2012年12月10日國際新聞報導：美國佛羅里達州礁島群（Florida Keys）近年因爆發近百起登革熱案例，蚊子防治官員為根絕疫情，已向美國食品暨藥物管理局（FDA）申請基因改造蚊。而本國內2012年自入夏起累計至12月3日，共有1,147個本土登革熱病例，其中包括登革出血熱占27人，共有7人死亡。

在熱帶與亞熱帶國家，為了防治蚊子所帶來的傳染性疾病，如：登革熱、瘧疾等，讓政府與社會耗費相當大的資源與成本，但截至目前為止，仍無有效的疫苗或治療藥劑，得以擊退疾病；唯一能做的措施就是廣為宣傳公共衛生策略：去除積水以避免蚊子繁殖、噴灑殺蟲劑與少去草叢堆防止叮咬……等等的消極對應政策。

為了根本解決蚊蟲傳染病毒的問題，科學家利用奈米技術解密埃及斑蚊的DNA基因圖譜，並藉由基改技術製造出天生缺陷的雄蚊，讓基因改造雄蚊與正常雌蚊交配，如此一來，缺陷就會傳到子代，幼蚊無法長到成蚊即會夭折，進而滅絕登革熱、瘧疾等疾病。故2012年12月美國食品暨藥物管理局(FDA)擬釋放基因改造蚊，藉以控制礁島群的登革熱病情。我們姑且不論基因改造的道德與社會影響爭議，本文單純從技術面出發，看奈米技術如何讓DNA基因檢測變得輕而易舉。

要能繁衍出基因改造蚊，第一步就是DNA基因檢測與標定。1962年日本保久亮五教授提出「保久理論」說明金屬粒子在奈米化後，量子效應使能階產生變化，隨著顆粒直徑變小，比表面積顯著增加，促使表面能迅速提升。以4-5nm的奈米金粒子為例，由於量子尺寸效應使表面活性大增，容易與硫氫基結合，所以奈米金常用於生物醫學的檢測及基因偵測上，讓接有遺傳疾病基因序列的單股短鏈DNA的奈米金粒子作為試劑，若待測樣品中存在相同基因序列，則前半截與後半截DNA觸手將如同達文西密碼般相結合，形成密集的網狀結構，把奈米金粒子固定住並聚集成塊，將試劑變色，達到檢測與標定基因種類的目的。這發明使奈米金製作成很多種遺傳疾病的DNA檢測晶片，有助於遺傳疾病的防範與治療。金飾是人人愛不釋手的東西，當它變得微小時，更能顯現它存在的地位與價值。

生物細胞是世界最小的奈米元件加工廠，例如核醣體25nm、聚合酵素15nm、SARS新型冠狀病毒80~140nm。所以在作者眼裡，奈米科技是人類效法自然界生物的本能，解開大自然奧秘，以造福人類生活；而奈米金粒子解密DNA基因就是最佳佐證。（本文由國科會補助｢新媒體科普傳播實作計畫─電機科技新知與社會風險之溝通｣執行團隊撰稿）

責任編輯：楊谷洋｜國立交通大學電機工程學系

量子效應(6) 奈米(47) DNA(45) 科發月刊(5210)

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