解決人類難題、改善地球環(huán)境、拯救人類生命——科學(xué)是一切創(chuàng)新和進(jìn)步的基礎(chǔ)。

　　預(yù)測(cè)哪些科學(xué)進(jìn)展會(huì)改變世界，其實(shí)是一個(gè)不討好的游戲，因?yàn)?，誰(shuí)知道未來(lái)會(huì)是什么樣子？不過(guò)，每年都有一些重要研究，會(huì)讓我們興奮不已——比如，價(jià)格低廉，卻又極其高效的基因編輯技術(shù)。

　　2014年的重要突破：對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行重編碼、讓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物變得透明、用聲波給電子產(chǎn)品供電、用唾液發(fā)電、可以根據(jù)使用者視力自動(dòng)調(diào)整畫面的顯示器、可以造出幾乎沒(méi)有電阻的材料的“原子積木”……讓我們一起期待，這些技術(shù)會(huì)在未來(lái)幾年，給世界帶來(lái)怎樣的改變。

　　1、“原子積木”搭建新奇材料——新一代材料科學(xué)家正受樂(lè)高積木的啟發(fā)，將這種組合方式應(yīng)用到納米世界。

　　這里的積木組件是一些層狀材料。這些材料最薄可以達(dá)到僅有一層原子，可以按照設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)，以精確的順序一層一層地疊加到一起。這種前所未有的精密組合方式，能夠制造出全新的物質(zhì)，這些物質(zhì)具備前所未有的電學(xué)和光學(xué)性能?？茖W(xué)家們進(jìn)一步設(shè)想，可以利用這些物質(zhì)，制造出幾乎沒(méi)有電阻的導(dǎo)電材料，運(yùn)算能力更強(qiáng)大、運(yùn)行更快的計(jì)算機(jī)，以及可彎曲、可折疊而且非常輕的可穿戴電子器件。

　　這些突破性的研究，是因石墨烯（graphene）的出現(xiàn)才產(chǎn)生的。石墨烯是一種片狀結(jié)構(gòu)的石墨新材料，厚度只有一個(gè)原子，其原子結(jié)構(gòu)是一個(gè)個(gè)重復(fù)的六邊形，看起來(lái)就像鐵絲網(wǎng)圍欄一樣。2004年，我和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的同事從塊狀石墨上分離出了單層石墨片——石墨烯，使用的方法是利用膠帶從塊狀石墨頂層剝離出一片片1個(gè)原子厚的晶體。過(guò)去10年間，研究人員發(fā)現(xiàn)了幾十種可以用這個(gè)方法剝離的塊狀晶體，而且這樣的晶體越來(lái)越多。云母（Mica）就是其中的一種晶體，還有一些具有獨(dú)特名字的材料，如六方氮化硼（hexagonalboron nitride）和二硫化鉬（molybdenumdisulfide）。

　　2、基因編輯更快更準(zhǔn)更簡(jiǎn)單——一種名叫CRISPR的新技術(shù)，也許將徹底革新基因組編輯。這一技術(shù)源自細(xì)菌的免疫防御系統(tǒng)，比傳統(tǒng)方法更快速、更便宜、更簡(jiǎn)單。

　　這種技術(shù)名叫CRISPR，是“clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats”（即成簇、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列）的縮寫。利用這種序列，細(xì)菌可以對(duì)侵襲過(guò)它的病毒產(chǎn)生“記憶”。自從日本科學(xué)家20世紀(jì)80年代末發(fā)現(xiàn)CRISPR之后，科學(xué)家就一直在研究這種奇怪的基因序列。然而，直到杜德娜和卡彭蒂耶偶然注意到一種名叫Cas9的蛋白，CRISPR才顯示出它作為基因組編輯工具的巨大潛力。

　　3、可編程的細(xì)胞——通過(guò)輕輕地?cái)D壓細(xì)胞，就可以讓一些大分子或納米材料進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)而改變細(xì)胞的運(yùn)作。

　　如人類能讓體內(nèi)的細(xì)胞按照我們的要求去運(yùn)作，比如讓它們適時(shí)地合成胰島素，或去攻擊腫瘤，那么許多健康問(wèn)題將會(huì)迎刃而解。

　　化學(xué)工程師阿蒙•沙雷(ArmonSharei)發(fā)現(xiàn)，水槍的沖擊使部分細(xì)胞的外形產(chǎn)生了短暫的畸變。令人吃驚的是，當(dāng)細(xì)胞的外形處于畸變狀態(tài)時(shí)，注射的物質(zhì)成功地進(jìn)入到了細(xì)胞內(nèi)。為此，在顯微流控領(lǐng)域的奠基人之一克拉夫•F•延森(Klavs F. Jensen)，以及另一位生物領(lǐng)域的先鋒人物羅伯特•S•蘭格(Robert S. Langer)的帶領(lǐng)下，沙雷開(kāi)發(fā)出了一種以硅和玻璃為材質(zhì)的微芯片。這種芯片的表面，預(yù)先蝕刻了供細(xì)胞流動(dòng)的通道，隨著細(xì)胞流動(dòng)的方向，通道逐漸收窄，直到細(xì)胞無(wú)法繼續(xù)向前行進(jìn)。此時(shí)，被卡住的細(xì)胞因受擠壓而產(chǎn)生形變，細(xì)胞膜上便會(huì)出現(xiàn)小孔。這些小孔的直徑，足夠許多可改變細(xì)胞運(yùn)作的介質(zhì)通過(guò)，如蛋白質(zhì)、核酸、碳納米管等。

　　這項(xiàng)技術(shù)甚至能將介質(zhì)成功引入脆弱的干細(xì)胞和免疫細(xì)胞中，這些細(xì)胞無(wú)法經(jīng)受以前那種擠壓方式的摧殘?！斑@項(xiàng)技術(shù)適用的細(xì)胞種類之多，讓我們都始料不及，”沙雷介紹道。

　　自這項(xiàng)技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，沙雷所在的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了16種適用于不同細(xì)胞的芯片。當(dāng)然，還會(huì)有更多的芯片陸續(xù)問(wèn)世。而且，在現(xiàn)有每秒擠壓50萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的基礎(chǔ)上，相關(guān)設(shè)備的處理效率還將更上一層樓。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成立了一家名為“SQZ生物科技”的公司，將這項(xiàng)技術(shù)推向市場(chǎng)。法國(guó)、德國(guó)、荷蘭及英國(guó)的科研人員有望很快用上該技術(shù)。