科技日報記者 張夢然

澳大利亞悉尼大學(xué)納米研究所團(tuán)隊利用DNA折紙技術(shù)，成功開發(fā)出定制設(shè)計且可編程的納米機(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)能光信號處理等多個領(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，通過精心設(shè)計，可構(gòu)建出全新的生物結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊此次制作了超過50種納米級別的物體模型，其中包括一個“納米恐龍”、一個“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。此特性對于開發(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)的納米級機(jī)器人系統(tǒng)尤為重要。

團(tuán)隊通過引入額外的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）匹配時才能相互連接，這確保了構(gòu)建過程中結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和特異性。

這項(xiàng)技術(shù)的一個重要應(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)計出對特定生物信號敏感的納米載體，保證藥物在預(yù)定的時間與地點(diǎn)釋放，極大提升了治療效果的同時減少了副作用。此外，團(tuán)隊也正在探索開發(fā)能對外界刺激作出反應(yīng)的新材料。這類材料能夠根據(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、計算和電子等多個行業(yè)。

總編輯圈點(diǎn)

本文成果一個令人振奮的應(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，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。