悉尼大学的纳米研究所近日宣布了一项突破性的科学进展,Minh Luu博士与Shelley Wickham博士携手,成功研发出了一种全新的可编程纳米机器人。这种机器人不仅在抗癌药物递送领域展现出巨大潜力,还为响应性材料和节能信号处理技术的革新开辟了道路。
该成果在《科学・机器人》杂志上发表,引起了广泛关注。Luu和Wickham博士团队利用“DNA折纸”技术,通过DNA的自然折叠能力,构建出了一系列创新性的生物结构。这种技术不仅为纳米级物体的设计提供了全新的思路,还使得复杂三维结构的组装成为可能。
作为初步验证,研究团队成功创建了50多种纳米级模型,其中包括形象生动的“纳米恐龙”、活泼灵动的“跳舞机器人”,以及细致入微的澳大利亚地图微缩版,其宽度仅为150纳米,相当于人类头发丝的千分之一。这些模型不仅展示了技术的精准度,也预示着未来应用的无限可能。
研究的重点在于模块化DNA折纸“体素”的创建,这些体素可以被视为三维空间中的像素,能够组装成更为复杂的三维结构。这种可编程的纳米结构可以根据特定需求进行定制,从而快速生成各种形态的原型配置,为合成生物学、纳米医学和材料科学研究提供了强大的工具。
Wickham博士将这一过程比作使用儿童工程玩具Meccano或构建链状猫窝,但不同的是,他们使用的是纳米级的生物学结构。Luu博士则强调,他们创造的是一种具有可调节性能的新型纳米材料,这些材料不仅可以用于制造能够响应环境变化的光学特性变化的适应性材料,还可以被设计成自主寻找和摧毁癌细胞的纳米机器人。
为了实现体素的组装,研究团队引入了额外的DNA链作为可编程的连接点,这些连接点就像不同颜色的魔术贴,只有当“颜色”(即互补的DNA序列)匹配时才能相互连接,确保了构建过程中结构的准确性和特异性。这一技术为实现精准药物递送提供了可能。
借助DNA折纸技术,科学家可以设计出对特定生物信号敏感的纳米载体,这些载体能够在预定的时间和地点释放药物,从而极大地提高了治疗效果,并减少了副作用。研究团队还在探索能够对外界刺激作出反应的新材料,这些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,有望在医疗、计算和电子等多个行业产生深远影响。
Wickham博士表示,这项工作的成功让他们能够想象一个由纳米机器人主导的世界,无论是治疗人体疾病还是构建未来的电子设备,这些微小的机器人都将发挥重要作用。这一创新成果不仅展示了科技的力量,也为人类未来的健康和生活带来了无限希望。