宁波材料所研发新型DNA工业纳米机器人

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图A（右）的立体结构是最新发表的纳米机器人，它由3个二维的部件组装形成1个类六面立方体的三维结构。图F即该机器人的操作方式。

·该纳米机器人具有催化性，且首次实现了三维人工纳米结构的直接自我复制。

一纳米等于十亿分之一米（10^-9米）。而纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100纳米）的材料。

如此微观的尺度，人类怎样才能以工业的方式处理和生产纳米材料？

纳米机器人提供了一个答案。它具有作为制造平台的潜力，可自动执行重复性任务，并以一致的精度和准确度提供产品。

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所发布消息称，该研究所副研究员周峰与美国纽约大学相关团队合作，研发出新型三维DNA工业纳米机器人。

相关研究成果以《开发三维DNA工业纳米机器人》（Toward Three-Dimensional DNA Industrial Nanorobot）为标题在线发表在国际学术期刊《科学·机器人》（Science Robotics）上。

该纳米机器人的大小仅约100纳米，在温度和紫外线（UV）的控制下“可控折叠”，可以抓取不同的零件，定位并对齐零件，以便进行精准地“焊接”，制造出所需的纳米结构，并在完成后重置，以进行下一个操作。

周峰告诉澎湃科技，该新型纳米机器人的DNA序列分为两部分，一部分是通过细菌提取的天然长链DNA，另外一半是人工合成的DNA。该机器人的创新性主要体现在两方面，一方面相较于以往的自下而上（bottom-up）组装出纳米材料，最新发表的纳米机器人首次通过 “抓取零件-折叠对齐-焊接-重置”的方式制备三维纳米材料，是一种自上而下（top-down）的方式，而且该机器人具有催化性，原料本身不具备光学手性，但该机器人可以生产出光学手性产品；另一方面，该机器人的每个末端各有两个链接轴，整个机器人有六个链接轴。在引入多轴精准折叠后，首次实现了三维人工纳米结构的直接自我复制，可以大规模生产出具有相同结构、功能的纳米机器人。

研究人员表示，该DNA工业纳米机器人可以通过精准地捕获、操纵和定位，用于制备蛋白质、磷脂膜等生物材料，从而在药物递送领域尤其是在靶向递送核酸或蛋白药物方面发挥作用。

前述最新发表论文的通讯作者之一是周峰，他致力于可控生物纳米材料的设计、制备和应用。其研究前期聚焦于精确控制生物纳米材料的组装过程，并在将其广泛应用于纳米制造方面取得了成果。

周峰表示，研究团队目前正在研究如何利用外界的光和热来控制可编程纳米机器人对生物结构的组装和拆解，有望在生物活性药物递送领域取得突破。同时，在国家自然科学基金青年项目的支持下，研究团队也正在进行高效偶联核酸药物的研究，此后将与该纳米机器人相结合，目标是实现抗病毒核酸药物的高效递送，并进一步推进临床应用。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adf1274

（原标题：探索纳米微型装备，宁波材料所研发新型DNA工业纳米机器人）