讓微型「DNA機器人」在體內實現藥物快速輸送

近期發表在《自然通訊》雜誌上的一項研究中，科學家設計了一種磁控系統，使基於DNA的微小機器人按需移動，而且比最近可能的速度快得多。

○ 作者 | 周亦川

○ 來源 |搜狐健康

來自俄亥俄州立大學的卡洛斯·卡斯特羅和拉特納辛厄姆·蘇里亞庫馬爾介紹，控制系統將原型納米機器人部件的響應時間從幾分鐘縮短到不到一秒鐘。這不僅代表著操縱速度的顯著提高，同時也預示著對基於DNA的分子機器的第一次直接實現實時控制。

這項發現有朝一日可能使納米機器人能夠像它們的全尺寸機器人一樣快速可靠地製造物體，例如藥物輸送裝置。以前，研究人員只能通過誘導化學反應來誘使DNA移動某些方式，或者通過引入與DNA結合的分子來間接移動DNA，這些過程需要時間。

「距離來說，讓一個工廠里的機器人去做某件事，要等五分鐘才能完成一項任務的一個步驟，過去控制DNA納米機器人就是這種情況。」機械與航空航天工程副教授卡斯特羅說，「像我們的磁性方法的實時操作方法，使科學家能夠與DNA納米器件相互作用，進而與分子和分子系統相互作用，這些分子和分子系統可以通過直接視覺反饋實時耦合到這些納米器件。"

在早期的工作中，卡斯特羅的團隊使用一種叫做DNA摺紙術的技術，將單股DNA摺疊起來，形成簡單的微觀工具，如轉子和鉸鏈。他們甚至用DNA構建了一個「特洛伊木馬」，用於向癌細胞輸送藥物。

在這項新的研究中，研究人員與物理學教授拉特納辛厄姆·蘇里亞庫馬爾合作，他以前開發了微型磁性「鑷子」，用於在生物醫學應用如基因治療中移動生物細胞。這種「鑷子」實際上是由一組同步移動的磁性粒子組成，可推動細胞移動到人們希望它們去的地方。這些磁性粒子雖然肉眼看不見，但仍比卡斯特羅的一台納米機器人大許多倍。

他說:「我們發現了一種利用磁力力量探測微觀世界的方法，這是一個極其複雜的隱藏世界，我們希望從微觀世界過渡到納米世界，由此導致了與卡斯特羅博士的合作。我們粒子的功能縮減一千倍，將它們耦合到機器運動部件上的精確位置，並結合熒光分子作為信標來監控機器運動。"

在這項研究中，研究小組使用DNA摺紙製作了桿、轉子和鉸鏈。然後，他們用堅硬的DNA槓桿將納米級部件連接到由浸漬有磁性材料的聚苯乙烯製成的微型珠子上。通過調整磁場，他們發現可以命令粒子來回擺動部件或旋轉部件，組件在不到一秒鐘的時間內執行了指示的動作。

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