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利用DNA折紙技術(shù)，科學(xué)家開(kāi)發(fā)出可定制和編程納米機(jī)器人

發(fā)布時(shí)間：2024/11/28 10:11:46編輯：Ma Liang
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澳大利亞悉尼大學(xué)納米研究所團(tuán)隊(duì)利用DNA折紙技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出定制設(shè)計(jì)且可編程的納米機(jī)器人。這一創(chuàng)新成果展示了廣泛的應(yīng)用前景，涵蓋靶向藥物遞送、響應(yīng)性材料以及節(jié)能光信號(hào)處理等多個(gè)領(lǐng)域，成果于27日刊登在《科學(xué)·機(jī)器人》雜志上。

DNA折紙技術(shù)基于DNA分子自身的折疊特性，通過(guò)精心設(shè)計(jì)，可構(gòu)建出全新的生物結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)此次制作了超過(guò)50種納米級(jí)別的物體模型，其中包括一個(gè)“納米恐龍”、一個(gè)“跳舞機(jī)器人”以及一幅寬度僅為150納米的微縮澳大利亞地圖。

該研究特別關(guān)注如何構(gòu)建模塊化的DNA折紙“體素”（類(lèi)似于三維空間中的像素），以組裝成更為復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可根據(jù)特定需求進(jìn)行編程調(diào)整，從而迅速生成各種形態(tài)的原型。此特性對(duì)于開(kāi)發(fā)能完成合成生物學(xué)、納米醫(yī)學(xué)及材料科學(xué)研究任務(wù)的納米級(jí)機(jī)器人系統(tǒng)尤為重要。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入額外的DNA鏈至納米結(jié)構(gòu)表面，用作可編程的連接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)體素間組合方式的精準(zhǔn)調(diào)控。這些連接點(diǎn)如同彩色尼龍搭扣一般，當(dāng)“顏色”（即DNA序列）匹配時(shí)才能相互連接，這確保了構(gòu)建過(guò)程中結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和特異性。

這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用，在于制造能將藥物精準(zhǔn)遞送至體內(nèi)特定區(qū)域的納米機(jī)器人。借助DNA折紙技術(shù)，科學(xué)家能夠設(shè)計(jì)出對(duì)特定生物信號(hào)敏感的納米載體，保證藥物在預(yù)定的時(shí)間與地點(diǎn)釋放，極大提升了治療效果的同時(shí)減少了副作用。此外，團(tuán)隊(duì)也正在探索開(kāi)發(fā)能對(duì)外界刺激作出反應(yīng)的新材料。這類(lèi)材料能夠根據(jù)負(fù)載變化、溫度或酸堿度等因素調(diào)整自身屬性，有望影響醫(yī)療、計(jì)算和電子等多個(gè)行業(yè)。

總編輯圈點(diǎn)

本文成果一個(gè)令人振奮的應(yīng)用方向，是采用DNA折紙技術(shù)提供出一種更加高效節(jié)能的方法，進(jìn)而加快光信號(hào)處理速度。這種精度和速度的提高，是醫(yī)療診斷和安全保障等領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)。未來(lái)，隨著研究的深入和技術(shù)的優(yōu)化，研究人員還能據(jù)此開(kāi)發(fā)出在人體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中有效運(yùn)作的自適應(yīng)納米機(jī)器人，從而進(jìn)一步造福于人類(lèi)。