目前在很多领域,智能机器人已经可以帮人类完成高危、高难的工作。如今的机器人已不再只是“钢铁战士”,生命基本物质——DNA(脱氧核糖核酸)赋予纳米机器人“血肉之躯”。
这种“麻雀虽小五脏俱全”的DNA机器人,能在纳米尺度上执行任务,因此它可以在人体细胞内发挥作用,这也让很多科研人员看到了其在医疗领域的广阔前景。
“DNA纳米机器人最核心的技术就是DNA折纸技术,在此基础之上,融合了一些可调控的机制,使得DNA不止能被折成各种结构,还具有了动态的机械功能,从而可以被称为‘机器人’。
“不同形式的DNA结构也被称为框架核酸。通过DNA折纸技术,将连成片的DNA当作‘纸’,经过设计和堆叠,构建出自己想要的模样,实现了人工设计自组装核酸结构。这种折出来的框架核酸,具有可编程的尺寸、形状和机械性能。有了这些DNA框架结构,科学家就可以在纳米范围内精确地组织小分子,使其成为架构纳米药物的有效平台。
和传统的DNA相比,DNA框架具有更稳定的结构,不容易被体内的外切酶降解,从而更加准确有效地进入细胞,向人体内递送靶向药物。
“最开始研究DNA折纸,主要是通过DNA折纸和组装,做出一个结构,从而来实现各种功能。现在越来越多的科研人员,让DNA与生物酶等其他分子结合在一起,以实现更复杂的功能。
目前,DNA机器人的效率也需要提高。 比如来自美国加州理工学院的钱璐璐教授研究出的一种可移动DNA机器人,它迈出一步需要5分钟,一步只能移动6纳米,单个机器人用了接近一天的时间才将6个不同的“货物”运送到指定位置。
“DNA机器人在医疗领域,更多的会用来为某些肿瘤或癌症患者递送靶向药,或是制造纳米级设备元件,成为精准医疗的加速器。而用DNA机器人可以制作智能升级版靶向药。
DNA机器人本身并不治病,它只是一个载体,可以携带药物精准到达病灶或者病灶周边,进行操作精准给药,以增加现有药物的效力。
而且除了带货、识别、运输、卸载药物,DNA机器人还可以被装载上更多的“逻辑门”,以实现更多的功能和操控。
DNA机器人,能在纳米尺度完成这么多复杂的操作,让科研人员看到了它在医疗领域前景可期。有专家表示,这种微小的机器人甚至可以完成定位,操作一台小型手术。
不过与大多数新生事物相同,DNA机器人应用于医疗,还有很多关键的问题需要解决,其中最主要的就是生物安全性。
DNA是人类的遗传信息,使用DNA做成机器人进入人体细胞进行治疗,就相当于外源DNA进入人体,可能存在与人类DNA相互作用、整合到人类基因组的情况,对人类自身遗传信息的稳定性产生影响。
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文章来源:科技日报、科普海南微信公众号
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2020-12-07
2020-12-08
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