悉尼大学科学家开发出可定制和编程纳米机器人

11 月 28 日消息，澳大利亚悉尼大学纳米研究所 Minh Luu 博士和 Shelley Wickham 博士团队成功开发出定制设计且可编程的纳米机器人，可用于部署有针对性的抗癌药物、制造对环境作出反应的未来材料，并用于创造节能信号处理。

这一创新成果具有广泛的应用潜力，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。相关成果已于当地时间 11 月 27 日刊登在《科学・机器人》上（附 DOI: 10.1126/scirobotics.adp2309）。

该研究重点是创建模块化的 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（像素是二维的，体素是三维的）。

这些可编程纳米结构可根据特定功能需求进行定制，从而迅速生成各种形态的原型配置。这种灵活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。

据介绍，他们使用了一种被称作“DNA 折纸”的技术，利用 DNA 的自然折叠能力来构建出全新且实用的生物结构。

作为概念验证，研究人员制作了 50 多种纳米级别的物体模型，包括“纳米恐龙”、“跳舞机器人”和 150nm 宽的澳大利亚微缩地图，相当于人类头发丝的千分之一。

Wickham 博士表示：“结果有点像使用 Meccano（儿童工程玩具）或构建链状猫窝。但我们用的并非宏观上的金属或绳子，而是纳米级的生物学结构，以此构建具有巨大潜力的纳米机器人。”

Luu 博士表示：“我们创造了一类具有可调节性能的新型纳米材料，可应用于各种应用，从响应环境变化的光学特性变化的适应性材料到旨在寻找和摧毁癌细胞的自主纳米机器人。”

为了组装体素，研究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。

Luu 博士说：“这些位点就像不同颜色的魔术贴，只有当“颜色”（实际上是互补的 DNA 序列）匹配时才能相互连接，从而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。

除了药物递送，研究人员还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。

Wickham 博士表示：“这项工作使我们能够想象出这样一个世界，在这里，无论是治疗人体还是构建未来的电子设备，纳米机器人都能够胜任。”