安吉拉·贝尔彻 （Angela Belcher） 发表 2023 年德雷塞尔豪斯讲座，主题为新型纳米材料进化生物体

11月20日，安吉拉·贝尔彻（Angela Belcher）在麻省理工学院（MIT）举行的2023年米尔德里德·德雷塞尔豪斯（Mildred S. Dresselhaus）讲座上问道：“我们如何制造以前从未进化过的纳米材料。“我们可以使用生物学已经赋予我们的元素。

超过 300 名现场和虚拟观众观看了 M13 噬菌体的发光 3D 模型，这是一种只感染细菌的病毒，并配有一条拉出的 DNA 链。Belcher使用类似羽毛蟒蛇的模型来展示她的研究小组如何修改M13的基因，以将新的DNA和肽序列添加到模板无机材料中。

“我喜欢利用生物学在纳米尺度上控制材料，”麻省理工学院生物工程詹姆斯·梅森·克拉夫特教授、材料科学教授、科赫综合癌症研究所的贝尔彻说。“我们都知道，如果你在纳米尺度上控制材料，你可以开始调整它们，那么你就可以有各种不同的应用。从制造电池、燃料电池和太阳能电池到碳封存和储存、环境修复、催化以及医疗诊断和成像，机会确实是巨大的。

Belcher 在她的演讲中撒上了模型和道具，在 10-250 人演讲厅前面的桌子上排成一排，展示了生物学和纳米技术交叉点使各种概念和项目成为可能。

储能与环境

“你如何从DNA序列变成一个正常运作的电池？”贝尔彻问道。她拿起一个大型碳纳米管的模型，解释了她的团队如何设计一种噬菌体来拾取碳纳米管，这些碳纳米管会一直缠绕在病毒周围，然后填充不同的阴极或阳极材料来制造电池电极的纳米线。

使用M13噬菌体来改善环境怎么样？Belcher 提到了前学生 Geran Zhang 博士 ’19 的一个项目，该项目证明该病毒也可以针对这种情况进行修改。贝尔彻说，他用噬菌体来模板化高表面积的碳基材料，这些材料可以抓住小分子并将它们分解，开辟了一个从清理河流到开发化学战剂再到对抗烟雾的可能性领域。

Belcher的实验室与美国陆军合作，生产由这些碳基病毒纳米纤维制成的防护服和口罩。“我们从实验室的五升增加到一千升，然后在军队实验室中达到 10,000 升，在那里我们能够制造公斤的材料，”贝尔彻说，并强调了能够大规模测试和原型的重要性。

癌症的成像工具和治疗方法

Belcher解释说，在生物医学成像领域，近红外成像（波长超过1000纳米的成像）比其他成像技术知之甚少，但通过近红外成像，科学家可以看到更深的身体内部。Belcher的实验室建立了自己的系统，可以在这些波长下成像。该系统的第三代为引导手术提供实时的亚毫米光学成像。

Belcher与John J. and Dorothy Wilson工程学教授Sangeeta Bhatia合作，使用碳纳米管制造成像工具，在手术过程中发现医生无法看到的微小肿瘤。该工具实际上是一种病毒，经过工程设计，在寻找肿瘤时携带荧光单壁碳纳米管。

在演讲接近尾声时，Belcher提出了一个目标：在5到10年内开发一种可及的卵巢癌检测和诊断技术。

“我们认为我们可以做到，”贝尔彻说。她描述了她的学生开发一种方法来扫描整个输卵管，而不仅仅是一小部分，以发现癌前病变，并谈到了麻省理工学院的教职员工、医生和研究人员团队为实现这一目标而共同努力。

“生命的秘诀和生命的意义的一部分是帮助其他人享受时间的流逝，”贝尔彻在闭幕词中说。“我认为我们都可以通过努力解决地球上一些最大的问题来做到这一点，包括帮助早期诊断和治疗卵巢癌，以便人们有更多时间与家人共度时光。

向米尔德里德·德雷塞尔豪斯致敬

Belcher 是第五位发表 Dresselhaus 讲座的演讲者，这是由 MIT.nano 组织的年度活动，旨在纪念已故的麻省理工学院物理和电气工程研究所教授 Mildred Dresselhaus。讲座的主角是来自世界任何地方的演讲者，他们的领导力和影响力与德雷塞尔豪斯的生活、成就和价值观相呼应。

“米莉过去和现在都是我的大英雄，”贝尔彻说。“以米莉的名义发表演讲是最大的荣誉。

贝尔彻将演讲献给了德雷塞尔豪斯，她用一系列荣誉来形容他——开拓者、天才、了不起的导师、老师和发明家。“认识她是一种荣幸，”她说。

贝尔彻还将她的演讲献给了她自己的祖母和母亲，他们都死于癌症，以及已故的麻省理工学院教授苏珊·林德奎斯特和安吉丽卡·阿蒙，他们都死于卵巢癌。

“我很幸运能与最有才华和最敬业的研究生、本科生、博士后和研究人员一起工作，”贝尔彻总结道。“与你们所有人合作解决这些非常令人生畏的问题是一种纯粹的快乐。”