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悉尼大学纳米研究所利用DNA折纸技术成功开发出可编程纳米机器人,具有广泛的应用前景,涵盖靶向药物递送、响应性材料等领域。

澳大利亚悉尼大学纳米研究所的研究团队,凭借DNA折纸技术,成功研制出可定制设计与编程的纳米机器人,这一突破性成果预示着其在靶向药物递送、响应性材料及节能光信号处理等领域的广泛应用潜力,并于27日在《科学·机器人》杂志上发表。

DNA折纸技术利用DNA分子的折叠特性,通过精细设计,创造出全新的生物结构。研究团队此次成功构建了超过50种纳米级物体模型,包括一个“纳米恐龙”、一个“跳舞机器人”,以及一幅微缩澳大利亚地图,其宽度仅为150纳米。

该研究着重于构建模块化的DNA折纸“体素”,类似于三维空间中的像素,这些体素能够组装成更为复杂的三维结构,且可根据特定需求进行编程调整,迅速生成各种形态的原型。这一特性对于开发合成生物学、纳米医学及材料科学研究中的纳米级机器人系统至关重要。

团队通过引入额外的DNA链至纳米结构表面,作为可编程的连接点,实现了对体素间组合方式的精确控制。这些连接点类似彩色尼龙搭扣,只有当“颜色”(即DNA序列)匹配时才能相互连接,确保了构建过程中的准确性和特异性。

该技术的关键应用之一是制造能将药物精确递送至体内特定区域的纳米机器人。利用DNA折纸技术,科学家能设计出对特定生物信号敏感的纳米载体,确保药物在预定时间与地点释放,从而显著提升治疗效果并减少副作用。此外,团队正积极探索开发能对外界刺激作出反应的新材料,这类材料能根据负载变化、温度或酸碱度等因素调整自身属性,有望在医疗、计算和电子等多个行业产生深远影响。

(文章来源:科技日报)