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

　　預測哪些科學進展會改變世界，其實是一個不討好的游戲，因為，誰知道未來會是什么樣子？不過，每年都有一些重要研究，會讓我們興奮不已——比如，價格低廉，卻又極其高效的基因編輯技術。

　　2014年的重要突破：對活細胞進行重編碼、讓實驗動物變得透明、用聲波給電子產(chǎn)品供電、用唾液發(fā)電、可以根據(jù)使用者視力自動調(diào)整畫面的顯示器、可以造出幾乎沒有電阻的材料的“原子積木”……讓我們一起期待，這些技術會在未來幾年，給世界帶來怎樣的改變。

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

　　這里的積木組件是一些層狀材料。這些材料最薄可以達到僅有一層原子，可以按照設計好的結構，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，這些物質具備前所未有的電學和光學性能?？茖W家們進一步設想，可以利用這些物質，制造出幾乎沒有電阻的導電材料，運算能力更強大、運行更快的計算機，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構的石墨新材料，厚度只有一個原子，其原子結構是一個個重復的六邊形，看起來就像鐵絲網(wǎng)圍欄一樣。2004年，我和英國曼徹斯特大學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個原子厚的晶體。過去10年間，研究人員發(fā)現(xiàn)了幾十種可以用這個方法剝離的塊狀晶體，而且這樣的晶體越來越多。云母（Mica）就是其中的一種晶體，還有一些具有獨特名字的材料，如六方氮化硼（hexagonalboron nitride）和二硫化鉬（molybdenumdisulfide）。

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

　　這種技術名叫CRISPR，是“clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats”（即成簇、規(guī)律間隔的短回文重復序列）的縮寫。利用這種序列，細菌可以對侵襲過它的病毒產(chǎn)生“記憶”。自從日本科學家20世紀80年代末發(fā)現(xiàn)CRISPR之后，科學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、可編程的細胞——通過輕輕地擠壓細胞，就可以讓一些大分子或納米材料進入細胞，進而改變細胞的運作。

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

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

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

　　自這項技術問世以來，沙雷所在的研究團隊已經(jīng)開發(fā)出了16種適用于不同細胞的芯片。當然，還會有更多的芯片陸續(xù)問世。而且，在現(xiàn)有每秒擠壓50萬個細胞的基礎上，相關設備的處理效率還將更上一層樓。該團隊已經(jīng)成立了一家名為“SQZ生物科技”的公司，將這項技術推向市場。法國、德國、荷蘭及英國的科研人員有望很快用上該技術。