重大突破！科学家利用DNA折纸技术开发可编程纳米机器人

重大突破！科学家利用DNA折纸技术开发可编程纳米机器人

澳大利亚悉尼大学纳米研究所团队近日在DNA折纸技术领域取得重要突破，成功开发出可定制和编程的纳米机器人。这一创新成果于2024年11月27日发表在《科学·机器人》杂志上，展示了在靶向药物递送、响应性材料以及节能光信号处理等多个领域的广阔应用前景。

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

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。

本文原文来自中国科学院网站