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DNA造纳米机器人可将药物直接送进人类的血管

关键词:药物纳米机器人 DNA纳米机器人

时间:2017-09-19 13:53:15      来源:网络

如果一个机器人能全方位地打扫家里卫生那是很厉害,但现在有一个更加科幻的情节已经来到现实当中。美国加州理工学院科学家们开发了一种 DNA 机器人车队,在血液中可进行分子分拣,并执行复杂的纳米力学任务,比如将药物送到目标细胞、或直接破坏肿瘤细胞。

这些耐磨微型机器人是由单链 DNA 内的核苷酸构建而成,研究人员利用巧思设计让它们具有身体和负责提货手臂,以及用来前行的脚。研究人员表示,“DNA 机器人只是一条单股分子,就像软盘一样,没有什么其他额外东西。”

DNA 是一种长链聚合物,组成单位称为核苷酸,而糖类与磷酸是由酯键相连,组成其长链骨架,每个糖单位都与四种碱基腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)的其中一种相接。碱基之间有互补配对原则,一个DNA 链上的 A 和另一个DNA 上的 T 结合、G 与C 结合,纳米机器人移动的原理就是如此,透过碱基的连接、分开、连接、分开,一步一步往目的地走去,它跨出一个步伐需要 5 分钟、每个步伐只有 6 纳米,约人类步伐的十亿分之一。

团队为这些小机器人设计了一个长宽各 58 纳米的 DNA 测试场地,上面有一条条被称为“桩”的单链 DNA,由于机器人的脚也是单链 DNA,所以当两者相遇时可以互补配对,纠缠在一起。于是我们可以看到机器人的左脚和某条桩绑定时,右脚正在空中自由飘动,等右脚遇到附近可以配对的桩时再“黏”上去,左脚离开旧桩,右脚会被拉到新的桩上,依循这种前进方式,机器人朝随机方向移动。

测试场地还有两种不同萤光色的分子“货物”及货物的卸货点,DNA 机器人被编码要一直走到货物前,拿起它后再走向正确卸货区。实验结果显示,机器人在一天内成功将 6 个分散在各地的分子货物送到正确的下货点,研究人员接着投入更多机器人试图让它们分工合作,结果发现任务完成所需时间从一天缩短到只要几小时。

虽然这项研究还处在基本理论阶段,也没有针对特定用途设计,但却是未来纳米科技发展的关键。这项研究于本月15 日发表在《科学》期刊。

 

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