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用DNA造纳米机器人
李忠东
■ 每一部分由几个核苷酸构成
■ 纳米机器人用一条DNA链组成
■ DNA分子负责携带着所有活体生物的遗传指令
  在1987年上映的美国科幻大片《惊异大奇航》中,科学家把缩小到几纳米(一纳米等于十亿分之一米)的人和飞船注射进人体血管,让这些超微小的“参观者”直接观看到人体各个器官的组织和运行情况。在当时,纳米级的技术只是一种科学幻想,但如今已出现在现实世界中,纳米机器人的研发成功就是这一崭新技术的完美体现。

  纳米机器人根据分子水平的生物学原理设计制造,属于分子仿生学的范畴,所以也称“分子机器人”。它可对纳米空间进行操作,已成为当今前沿科技研发热点。纳米机器人是纳米生物学中最具诱惑力的内容,第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,第二代纳米机器人成为直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置,第三代纳米机器人包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。未来类似的纳米机器人可能用于在分子水平装配新的化学物质和材料,或者用于建造超小的电子回路,而且也可以用于在血管中传递药物。专家预言,用不了多久,个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。

  据英国《每日邮报》9月14日报道,加州理工学院的科学家们已经开发出一种可以在纳米水平上执行类似任务的自动分子机器。这个“机器人”由一条DNA链组成, DNA分子负责携带着所有活体生物的遗传指令。

  研究人员设计了三种基本的构建模块,为DNA纳米机器人提供行走用的“脚”、捡取物体的“手臂”和“手”。它的每一部分都是由几个核苷酸构成,能够识别特定的释放点并且释放“货物”。研究人员称,原则上这种DNA机器人能够设计成拥有许多“手臂”和“手”,这样它们就能够一次运送数个分子。

  在测试中,DNA纳米机器人执行了一个探索分子表面的任务,捡取了两个不同的荧光染色分子,并且将它们运送到特定的目标地点。科学家指出,这种行走机器人能够担任人体内“搬运工”的角色,在分子表面上自主地“行走”,拾起某些小到裸眼无法看到的微小物体并把它们放在指定的位置。

  “就像机电机器人被送往火星等遥远的地方一样,我们希望让这些分子机器人进入人类无法到达的微小地方,比如说血管中。我们的目标是设计并建造一种分子机器人,能够执行复杂的纳米级别的任务。”加州理工学院研究人员表示,“我们不会研发任何特殊目的的DNA分子,我们的实验室致力于探索研发通用DNA机器人的工程设计原则。”

  加州理工学院科学家希望其他的研究人员借助这些原则探索更多令人激动的应用,比如说利用DNA机器人在一个人造分子工厂内合成治疗用的化学物,当血液或细胞中出现特异信号时将药物运输到病灶部位,或者整理体内垃圾中的分子构成进行再循环。

  李忠东  

     
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