中国科技报 2024年11月28日
[国 际] 科学家开发出可定制和编程纳米机器人
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澳大利亚悉尼大学的研究团队利用DNA折纸技术,成功开发出可定制设计且可编程的纳米机器人。这项技术基于DNA分子的折叠特性,能够构建各种纳米级物体模型,例如纳米恐龙、跳舞机器人和微缩地图等。研究人员还开发了模块化的DNA折纸‘体素’,可以组装成更复杂的3D结构,并通过可编程的连接点实现精准控制。这项技术在靶向药物递送、响应性材料和光信号处理等领域具有广泛应用前景,未来有望开发出在人体内有效运作的自适应纳米机器人,造福人类健康。

🧬 **DNA折纸技术构建纳米机器人:** 悉尼大学团队利用DNA折纸技术,成功构建出可定制设计、可编程的纳米机器人,并制作了纳米恐龙、跳舞机器人等多种纳米级物体模型,展现了该技术的强大构建能力。

🧱 **模块化DNA折纸‘体素’构建复杂结构:** 研究团队特别关注构建模块化的DNA折纸‘体素’,类似于三维空间的像素,可以组装成更复杂的三维结构,并根据特定需求进行编程调整,快速生成各种形态的原型。

🔗 **可编程连接点实现精准控制:** 研究人员通过引入额外的DNA链作为可编程的连接点,实现对体素间组合方式的精准调控,如同彩色尼龙搭扣,只有DNA序列匹配才能连接,确保了构建过程的准确性和特异性。

💊 **靶向药物递送与响应性材料:** DNA折纸技术可用于制造靶向药物递送的纳米机器人,设计对特定生物信号敏感的纳米载体,实现药物在特定时间和地点释放,提高治疗效果并减少副作用。同时,该技术还可用于开发对外部刺激做出反应的新材料,例如根据负载变化、温度或酸碱度等因素调整自身属性。

💡 **高效节能光信号处理:** DNA折纸技术未来有望提供一种更加高效节能的方法,加快光信号处理速度,推动医疗诊断和安全保障等领域的进步。

利用DNA折纸技术

研究人员正在查看显微镜和微分析设施的T12透射电子显微镜的图像。 图片来源:澳大利亚悉尼大学

    科技日报北京11月27日电 (记者张梦然)澳大利亚悉尼大学纳米研究所团队利用DNA折纸技术,成功开发出定制设计且可编程的纳米机器人。这一创新成果展示了广泛的应用前景,涵盖靶向药物递送、响应性材料以及节能光信号处理等多个领域,成果于27日刊登在《科学·机器人》杂志上。

    DNA折纸技术基于DNA分子自身的折叠特性,通过精心设计,可构建出全新的生物结构。研究团队此次制作了超过50种纳米级别的物体模型,其中包括一个“纳米恐龙”、一个“跳舞机器人”以及一幅宽度仅为150纳米的微缩澳大利亚地图。

    该研究特别关注如何构建模块化的DNA折纸“体素”(类似于三维空间中的像素),以组装成更为复杂的三维结构。这些结构可根据特定需求进行编程调整,从而迅速生成各种形态的原型。此特性对于开发能完成合成生物学、纳米医学及材料科学研究任务的纳米级机器人系统尤为重要。

    团队通过引入额外的DNA链至纳米结构表面,用作可编程的连接点,实现了对体素间组合方式的精准调控。这些连接点如同彩色尼龙搭扣一般,当“颜色”(即DNA序列)匹配时才能相互连接,这确保了构建过程中结构的准确性和特异性。

    这项技术的一个重要应用,在于制造能将药物精准递送至体内特定区域的纳米机器人。借助DNA折纸技术,科学家能够设计出对特定生物信号敏感的纳米载体,保证药物在预定的时间与地点释放,极大提升了治疗效果的同时减少了副作用。此外,团队也正在探索开发能对外界刺激作出反应的新材料。这类材料能够根据负载变化、温度或酸碱度等因素调整自身属性,有望影响医疗、计算和电子等多个行业。

【总编辑圈点】

    本文成果一个令人振奋的应用方向,是采用DNA折纸技术提供出一种更加高效节能的方法,进而加快光信号处理速度。这种精度和速度的提高,是医疗诊断和安全保障等领域技术进步的基础。未来,随着研究的深入和技术的优化,研究人员还能据此开发出在人体内复杂环境中有效运作的自适应纳米机器人,从而进一步造福于人类。

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