超材料：完美的隐形

by Tim Reid
原文来自 自然中国 2007.9.5
translated by Sunforever

一种用超材料制成的球形斗篷可以在理论上提供对于各种波长的光的完美隐形！

隐身斗篷离我们又进了一步。研究人员利用超材料——一种有反折射特性的工程复合材料——来通过弯曲路过的光线隐藏物体。直到现在，大多数研究还只能对某些特定波长的光达到这种效果。浙江大学的陈红胜和他的同事们与麻省理工合作的研究成果表明，一种球形外壳可以在任何波长的情况下提供完美的隐形。

研究者使用全波段Mie散射模型执行分析计算，同时考虑了球形粒子周围光的衍射和散射。计算结果显示，一种“理想”的球形斗篷可以完美地弯曲被隐藏物体周围的光线，对各种波长的光产生一个零散射的空洞区域（如图所示）。物体外将没有光线的反射，表现出完美的隐形效果。

至于非完美的斗篷，则是通过电磁耗散使预期的散射并不为零，但原路散射（沿原路直接返回光源）通常为零。因此，非完美的斗篷可以骗过发射器和探测器都在同一个位置的标准雷达。

平衡之道

From Nature Magazine 2007.7.12 Page126

传统中医与现代西医面临几乎不可调和的矛盾，系统生物学能否中西合璧？

刘文龙谦让的北京式谈吐使他看起来与其他医生并没有什么不同。但他不是一个普通的医生。刘文龙从不进行实验测试，也从不采用高级成像诊断技术。他仅仅依靠简单的观察，检查病人的脉搏和气色，以及询问生活习惯和既往病史行医。69岁的刘文龙从事中医已经有43年，他坚信中医的好处是显而易见的。“人们有病时总会到我这儿来，因为中医不光治好他们的病，也让他们更舒坦。”他说。

事实上，每天早上人们都排着队来找他看病，从感冒发烧到肺癌不一而足。有些是紧张的初访者，有些则是熟客。他们相信中医能够帮助他们。黄女士，北京市郊的一名会计，很高兴困扰她多年的偏头痛在三剂草药后便消失的无影无踪。“我烦透了一直靠止痛药过日子，”她说，“现在我可是脱胎换骨了。”

在一个如此强烈地追求现代化的国度，像刘文龙这样仍然使用着传承了几千年的医学手段的医生似乎应该是不合时宜的。事实上，对于中医的不同态度已经分化了这个国家。去年，中南大学的张功耀在一起中国杂志上发表文章，声称像中医这种伪科学必须禁绝于卫生保健和医学研究之外。文章在全国掀起了轩然大波。今年初，政府宣布了一项野心勃勃的计划，希望能使这些传承千年的手段现代化。

但是如此巨大的鸿沟可能逾越吗？现代西方医学通常是对特定的疾病精确地做出诊断和治疗，并且通常立足于病症的物理成因。然而中医则着眼于症状，并且使用动植物产品，矿物，针灸，和艾灸——用燃烧的艾草靠近或炙烫皮肤。但无论这些手法是否有效，他们工作原理仍然是许多嘲笑的根源。最大的分歧是在检测上。在西方，研究人员是在随机的，严格控制的实验中检测一种药物的安全性和功效。而中医疗法则是各种因素的混合体。他们使用一代代流传下来的理论，根据病人的症状表现，编造出一套疗法。

在中国和海外，主流医学界对这种不明理论持高度批评的态度。中医理论建立在以下概念的基础上：“气”，疾病是由于能量传输通道的阻塞引起的；“阴”和“阳”，强调能量的平衡；“五行”（五种元素），人们的器官和健康状态是根据金木水火土五种元素分类。

制药公司对中医的兴趣在过去十年间日益增长。但他们的手段仍然是典型的西方式的孤立分析有效成分和依次测试。这种筛选式的手段带来了治疗疟疾的青蒿素（曾经在中医中被用来治疗发烧），和砒霜（从中医中借用来治疗幼粒细胞白血病）。

但鉴别这些有效成分并不容易。就像它所显现的那样，大多数中药是复方药剂——可能包含多达50种草药和上千种化学成分（参见“知识百科”）。为了更深入地了解中医疗法，研究人员认为他们可能需要知道各种混合成分是如何发挥一致功效的。

放宽后的政策

混合草药的审查标准现在开始放宽，至少在美国是如此。2004年六月，美国食品与药物管理局颁布了新的准则，允许批准那些可以证明是安全有效的混合草药制剂，即便它的有效组成成分还没有搞清楚。去年十月，美国食品与药物管理局通过了第一个新规则下的这类植物制剂，一种由德国公司MediGene生产的绿茶榨取汁的混合物Veregen，用于治疗尖锐湿疣。

这些新规则重新激发了制药业对于复方药剂的兴趣。西方将开始新一轮探索中医更深的奥秘的热潮。系统生物学试图通过研究不同组成之间的相互影响来理解生命体的行为和功能。它被称作是一种更加宏观的生物学手段，并被认为是研究中医的绝佳工具。

通过同时检测大量基因、蛋白质和代谢物，系统生物学可能提供一种测量整个身体对于复方草药反应的方法。“如果有一种技术可以带来中医学领域的突破，那一定是系统生物学，”荷兰莱顿大学生药系主任Robert Verpoorte如是说。但并不是每个人都认为检测旧的想法需要新技术的支持。上海交大系统生物医学中心的药理学家贾伟，和中科院武汉数理研究所的唐惠茹希望了解更多中草药影响全身的机理。他们与帝国理工的生物分子医学系主任Jeremy Nicholson合作，采用核磁共振波普法和质谱分析法，他们分析了人体尿液和血液中的代谢物。

贾伟和他的同事们发现喂食过1，2-二甲肼的老鼠更易诱发肿瘤。它们的尿液有着与对照组不同的新陈代谢图像。通过饲养这些老鼠两种中药的组合——黄连和吴茱萸，它们在中医中被广泛用来治疗胃部不适——研究人员能够逆转这些新陈代谢的改变。这个结果还没有发表，但研究人员表示，通过观察代谢物的细微变化，他们能够精确的分析草药影响新陈代谢的线路。

文化转换

来自荷兰Zeist的Su Biomedicine的Jan van der Greef和他的同时王梅采用了类似的方法。在实验鼠的代谢综合征中——一系列情形比如胰岛素抵抗和高血压通常在一起发生——他们团队观察了一种中医“秘方”的影响在脂质中的图像。当这些老鼠被喂食高脂肪的食物是，他们变得更抗胰岛素。这些老鼠的脂质图像与那些正常饮食的老鼠截然不同。而且当它们服用中药过后便会很快回复正常状态。

研究者注意到图像的转变很类似于由一种减肥药Rimonabant引起的。这种药作用在一种称作CB-1内源性大麻素受体的蛋白质上。van der Greef称他们尚未发表的关于细胞培养的工作揭示了草药可以通过受体影响脂类代谢。团队现在正在检测复方药剂在临床实验中的效果。

尽管某一种活跃成分可能会表现的像西药，但附加成分作用的不确定性和有效成分的多变性仍然使西方人敏感。“多样性使人们担忧，”NHicholson说。同样品种的植物在不同的区域生长和在不同的季节收获可能会有完全不同的化学组成。这一直是个让草药研究者恼火的问题。然而在

Nicholson的实验室，唐惠茹和他的同事们分析了来自埃及，斯洛伐克和匈牙利的甘菊中化学成分的分子，并且可以轻易地给它们分类。使用类似的方法，武汉数理研究所的团队发现不同公司生产的同一种草药，甚至同一公司生产的不同批次的同一产品都存在这巨大的差异。“这是中国在世界市场推广中药时必须应付的问题。”唐惠茹说。

对很多自诩系统生物学家的人而言，需要采取一些手段来描绘一个生命体的完整图像以了解中药的效果。不过，系统生物学是一个明显很难下定义的领域。很多人随意地使用术语。这个领域的先驱们主张采用那些还没完全形成定论的技术和手段。

“可以想象，系统生物学可能会找到给中草药分类的应用方法，但还为时尚早，”西雅图系统生物学研究所主席Leroy Hood说。作为这个领域的奠基人，他认为：“在此时此刻，这将是一个极大的挑战。”

Hood指出，系统生物学在生物模型上已经取得了成功，但离人体研究还有很远。在研究者开始考虑怎样处理类似于中药的复杂问题之前，很多障碍还有待克服。比如，测定血液中的代谢物，尤其是蛋白质，需要更好的侦测系统；而更强大的计算和统计工具对于处理海量的复杂数据也至关重要。“这些技术都还在成熟的早期阶段。”Hood说。

从这项运动的支持者和怀疑者两方，都有对于中医现代化的更广泛的关注。一些人不愿意把中医的研究和发展从原来的理论中分割出来。北京中国医学研究所的一名退休研究员，同时也是中国古籍发行中心主席的傅京华说：“中医不仅仅是一个医学系统，还是哲学和艺术的分支，是中国文化的重要组成部分。剔除了文化内涵，它只能是无根的大树。”

崇高的理想

但是张功耀和方士民，一位正运营着一个名为New Treads的旨在斗争伪科学和研究中国误导的组织的美国背景生物学家，声称正是这些中医理论才是需要被抛弃的糟粕。所谓的气和阴阳五行“是对人体的不精确描述，濒临幻想的边缘，”他说。

不可避免的，文化因素可能是填平中西鸿沟的最大障碍。“中医领域的拒绝批评早就臭名昭著，”中国医学研究院的医学哲学家袁钟说，“如果人们可以随意驳斥和推行自己的意见，任何学科的进展都将没有希望可言。”但尽管不愿意卷入关于中医的未来的争论，这仍然是Liu的日常工作。他是一个对于中西医融合的乐天派，持实用主义的态度。“无论是来自西方或东方，我们有着提高人类健康水平的共同目标。黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫！”他强调。但Liu说他仍然没有看到中西医融合的真正进展。并且直到现在，他的直觉和经验——还有中医的神秘理论与实践——仍然很好地为他和他的病人们服务着。

良药苦口

From Nature Magazine 2007.7.12 Page106

有可能估量中药的真正潜力吗？

全世界的研究人员，开发人员以及药品公司都在忙着投身于一场复杂的，试探性地解开中药神秘面纱的旅途。尽管学界和制药厂都对中药的“传统疗法”嗤之以鼻，但却又强烈的意识到在中国，数以万计的实践——并且很多都鲜为人知——更倾向于证明，至少部分疗法是确实有效的。

可以理解，制药公司急切地想打入中国国内市场。波士顿咨询会去年估计其中蕴含着130亿美元的商机，而且正在飞速增长。但他们却被一个最显要的机会给缠住了：似乎在这个国家的传统中药里可能含有大量的具有潜在价值的化合物，它们蕴藏在神秘的配方剂量和草药混合物中。
寻找这些难以捉摸的秘密宝藏的任务用典型的筛选法进行着。研究者们在寻找对某些特殊疾病有效的单一纯净物。这种方法曾经有效过：比方说青蒿素，现在治疗疟疾的特效药，就是从一种治疗发烧的草药中提炼出来的。但这种成功案例往往可望而不可及。

所以说，如果中药真的如此神奇，为什么对它疗效的定性研究仍然没有让痊愈的病人们挤破大门？最明显的答案是它的效果根本微乎其微:大部分中医都仅仅是伪科学，它的大部分治疗缺乏合理的机制来说明。中药的鼓吹者们对此反驳说研究人员忽视了中药中的微妙关系，尤其是传统疗法不同因素间的互相影响。

然而，药厂目前并没有止步于开发新药。可能正因为如此，全球化的调整过程已经使人们越来越愿意接受传统疗法。2004年，美国食品及药物管理局颁布了新的植物药剂审查标准，使那些之前有过应用史的榨取物更容易应用于临床实验，而不再需要精确检验其中每一种化合物的性质。

同时，中国和其他国家的一些研究者们，提出了系统生物学的理论——着重于研究细胞或组织的蛋白质、、基因、代谢物和组成成分之间的相互作用——以解释中医的有效性（参见126页）。试图推测中医潜在有效性的建设性努力当然是值得欢迎的。但在一个充斥着伪科学的领域，打着大部分都尚未通过临床检验的新技术的标签，，去评价中医的精确性，看上去很有问题。同时，对未知领域的知识提出的结论，我们必须以传统的怀疑眼光来对待，这才是科学和医学的基石。