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有“手”有“脚”的DNA纳米机器人,能在血液中搬运分子级药物
作者:   来源:凤凰科技   发布者:尹海华   日期:2017-09-19   今日/总浏览:6/1254

编者按:微型机器人是机器人研究的重要领域,对于医疗技术尤其重要。最近,科学家研发出了一款只有DNA单链大小的纳米机器人。别看这个机器人这么小,可谓“麻雀虽小,五脏俱全”。原文作者为 Timothy Revell,文章发表于《New Scientist》杂志网站。

相信我,近期你是肯定不会见到比这更小的机器人了。这款机器人仅包含一条 DNA 单链,以 6 纳米每步的步幅来移动,这一步幅大约是人类步幅的十亿分之一。这款 DNA 机器人可以拾取并运送微型货物,它的研发团队是加利福尼亚理工学院助理教授 Lulu Qian 实验室,他们希望在未来能够利用它的这一功能将药物运送到个体患病细胞,或者是帮助组装一些制造难度很高的化合物。美国《科学》杂志对此评价道:“这是 DNA 机器人迈出的一小步,却是人类迈出的一大步。”

位于帕萨迪纳的加利福尼亚理工学院助理教授 Lulu Qian 表示,就像各类机器人会被派往距我们太过遥远、人类无法到达的地方或者行星一样,这种分子机器人也可以“被派送到对于人类来说太微小而无法进入的地方,例如血液之中。”Qian 继续解释道,虽然已经有很多微小的机器人存在,并且有些甚至也被用于血液之中,但它们都是必须要大于一条 DNA 链才能发挥作用,“这是迈向研发出具有通用意义的 DNA 机器人的第一步。”

这款机器人由一条“腿”、两只“脚”和两只手臂组成,主要用于运载货物。为了对它进行测试,Qian 带领研发团队设计出了一个长宽均为 58 纳米的平坦场地,场地中间有上百个 DNA“垫脚石”,用于机器人在其间跳行。机器人在移动时,首先一只脚站稳,然后抬起另一只脚,随意地从一个垫脚石挪动到另一个垫脚石,途中遇到所需运载的货物时,他就会拿起货物,继续前行,直到找到可卸载货物地点。

机器人途中收集的物体以及可卸载货物地点地是由机器人的化学成分提前进行预编程,将途中收集的物体与特定物质相结合。这样,尽管机器人途中的路径是随机的,但最终目的地是可预测的。

在测试过程中,机器人成功地拾取了六种荧光染料,三种是黄色燃料,另外三种是粉红色,并将这些染料运载到了两个指定位置。

听上去这一机器人移动的速度好像感觉很快,但其实它在每一个垫脚石之间移动都需要漫长的五分钟,这意味着要覆盖整个测试场地,需要整整一天的时间。Qian 和她的团队成员都表示,可以通过添加一种酶来增加助推力,从而提高速度,或者也可以给机器人安装一个化学马达。或者也可以添加更多的机器人,“人多力量大”用在纳米尺度的环境中也同样合适。

英国华威大学(University of Warwick)的教授 Robert Cross 表示:“这是微型机器人技术的一个例证,并且它还可以编程,结果可以预测,这对于超精密医学来说是十分重要的。只要它们能够进入血液领域,就可以使用特定的信号或标记让这些分子机器人将药物仅仅传递给那些呈现出疾病迹象的细胞,从而进行更有效的治疗。”

Cross 认为,这一机器人技术也可用于创建纳米级别的其他事物,例如化学成分等。


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