NASA：源自航空航天的最新医疗技术

太空造福人类康健

提起航天与日常生活的关系，许多人都市想到由解决航天员“内急”技术生长而来的“尿不湿”。实际上，在人类探索太空的半个多世纪里，航天技术的转移与扩散（Technology Transfer & Diffusion）一直在社会生活的各领域频繁发生，包罗医疗与公共康健领域。美国NASA关于技术转移的最新文件《航天衍生品2019年陈诉》（Spinoff 2019）中，列出了几种从航空航天转移至医疗界的最新技术和结果。

夭折的超音速客机，乐成的医疗设备导线

上个世纪90年月，NASA启动庞大的HSR（High-Speed Research/高速研究）计划，目的是开发一种以凌驾音速两倍速度航行的民用运输机，可以在洛杉矶到东京的直达航班上搭载300名或更多搭客。计划因为经济性难以突破而不得不在1999年中止，但卖力该项目的兰利研究中心（Langley Research Center）研发人员在为超音速飞机寻找先进复合质料的历程中，偶然发现了一种合成聚酰亚胺质料。这种很是耐用的聚合物能够制造出很好的电绝缘体，以及其他性能优异的质料。

经由了漫长的产物化、商业化努力之后，2004年，全球领先的医疗科技公司、美国美敦力（Medtronic）取得了将这一技术商业化的许可。2009年获FDA批准以来，这种被称为LaRC-SI的聚合物被广泛用于心脏再同步治疗医疗设备，使得新型起搏器更容易植入患者体内，从而资助全世界数十万病人的心脏正常跳动。

“我其时并不知道这个产物的第一个卖点是什么，我只知道我必须把它推向市场。”为这项技术的商业化发挥了关键作用的NASA科学家罗伯特·布莱恩特（Robert Bryant）说，LaRC-SI从NASA实验室得手术室的漫长旅程，靠的是坚持、建设关系和一点运气。“在NASA的事情履历固然是有资助的。如果我自己在车库里研发的话，这项技术很有可能基础不碰面世。”

▲当年的HSR计划虽然只造出飞机模型

却带来了其他领域的创新

火星采样密封质料，缝合心脏的利器

人类已经向火星发射了不少探测器，但它们都不是返回式的。许多国家航天机构正在致力于火星采样返回的研究，其中一项关键技术在于，采样返回的样品容器需要举行严格的无菌密封，这样才气确保样品在返回地球时既不受到地球大气污染，也不会污染地球。什么样的质料能用于密封？它必须既柔韧又结实。

一家小公司Techno Planet拿到了NASA的资金。他们与大公司互助，做出了一种奇特的ePTFE挤压带，不仅满足火星样品容器的密封需求，还具有生物相容性，能够宁静地植入人体内。

今天，火星采样返回仍未实现，但这种质料的研发投入已经在地球上获得了回报。除了用在国际空间站的太空电缆上，它还被用于心脏支架封装、心脏手术缝合线制造和石油天然气探测物封装。“一旦有了这种基础质料，我们能够缔造出种种各样的工具去探索新的领域。”研发人员说。

▲火星密封质料用于心脏手术缝合线

从太空辐射到地球疾病，荧光涂料检测DNA损伤

宇宙中充满粒子辐射，尤以高能重粒子（HZE）辐射对人类损伤最为严重，会损害人体细胞的DNA，诱发癌症或暮年痴呆症（AD）等高危疾病。地球上的住民受益于大气层和地磁场的掩护，不会受到伤害。但身处地球大气层之外的航天员可能袒露在高能粒子的连续辐射中，面临庞大风险。

2008年，KromaTiD公司拿到了约翰逊航天中心 (Johnson Space Center )的小企业创新研究（SBIR）条约。用这笔启动资金，这家创业公司开发了一项技术，使用染色涂料识别此前其他技术难以察觉的DNA变异情况。

2016年，NASA用这项技术对恒久身处太空的航天员斯科特·凯利（Scott Kelly）与他的同卵双胞胎兄弟马克·凯利（Mark Kelly）举行对比研究。效果讲明，斯科特在太空中航行了一段时间后发生了DNA损伤，而他留在地面的哥哥DNA则相对没有变化。发生在近地轨道上的损伤很小，但未来火星旅行可能涉及更高的辐射袒露。

染色涂料识别DNA损伤的技术，其应用早已超出航天。在地球上，它能够资助医生通过识别致癌突变来选择治疗方法、诊断遗传条件以及发现潜在的基因意外损害情况，并在辐射灾难中通过视察染色体损伤确定辐射袒露的水平。2011年，这项技术对福岛核灾难现场四周的野猪染色体举行了检测，以确定辐射残留水平。该公司认为自己最大的机缘在基因编辑领域。“这完全是偶然的。如果没有NASA的资金支持，我们永远不会准备好进入这个市场。”公司卖力人说，“我们将站在规范基因编辑的角度，将这些治疗方法引入医学第一线。”

▲荧光涂料技术识别微小的DNA损伤

从寻找宇宙暗物质开始，微型定位器的大作用

从来没有人直接“看到”暗物质，但物理学家和天文学家视察到了它们对我们的影响。一台由加州理工和喷气推进实验室制作的光纤光谱仪，计划2020年安装到夏威夷的日本斯巴鲁望远镜上，它将观察宇宙中数亿个物体的移动速度，以资助相识暗物质和暗能量在宇宙中的漫衍情况。而这台仪器，需要数千个完全相同的、准确的定位器以及定位器的微型电机。

总部位于纽约的新规模技术公司（New Scale）在2003年发现了蠕动式压电直线电机。他们意识到，加州理工和喷气推进实验室的这个项目所要求的准确旋转运动，能够有助于提升他们的产物。

最终，太空望远镜的需求倒逼公司的电机产物实现了小型化、集成化。“更小和更高的集成度，使以前不行能的、在很是小的空间中移动光学元件成为可能。”公司卖力人说，“它扩大了我们的供应链和客户群。“现在，这家公司在多种医疗器械上使用这项技术，包罗检测艾滋病毒的便携式血液分析仪。

▲集成了两个旋转电机的微型定位器

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第 286 期

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