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能与更多物质结合实现更复杂功能
DNA是人类 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 情况,对人类自身遗传信息 稳定性产生影响。
DNA机器人,能在纳米尺度完成这么多复杂 操作,让科研人员看到了它在 领域前景可期。有老师表示,这种微小 机器人甚至可以完成定位,操作 台小型手术。
“DNA机器人在 领域,更多 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 加速器。”齐浩进 步解释,之前都是把药物做成小分子,在人体内漫无目 地扩散到各个部位。后来出现了靶向药,就是在药物上增加识别病灶 分子靶点。而用DNA机器人可以制作智能升级版靶向药。
“DNA纳米机器人新核心 技术就是DNA折纸技术,在此基础之上,融合了 些可调控 机制,使得DNA不止能被折成各种结构,还具有了动态 机械功能,从而可以被称为‘机器人’。”天津大学化工学院教授、博士生导师齐浩介绍,虽然DNA纳米机器人不同于传统意义上 电子机器人,但之前能构建 生物分子都没有这些动态 功能,而DNA折纸技术帮助实现了分子 自组装,因此能赋予它 些动态调控 功能,使之更智能。
“不同形式 DNA结构也被称为框架核酸。通过DNA折纸技术,将连成片 DNA当作‘纸’,经过设计和堆叠,构建出自己想要 模样,实现了人工设计自组装核酸结构。这种折出来 框架核酸,具有可编程 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 有效平台。”齐浩介绍,通过DNA折纸技术,就可以搭建出机器人 “骨架”。
“与低效率同时存在 是高成本,每 个DNA机器人 加工成本都很高,如果需要大批量使用成本会更高。”齐浩解释,这是因为,比如执行 个任务需要 零零个DNA机器人,目前做不到能 控制每 个DNA机器人去执行命令,如果有几个机器人“开小差”,完成任务 效率就更低了,付出 成本就会相应增加。
“其实很多高分子材料都能做出动态功能,比如温度、硬度变化,材料也能‘动’起来,实现智能化。但之所以DNA用来做机器人引起这么多关注,是因为DNA折纸可以在这么小 尺度折出更复杂 结构,使得DNA机器人 可控精度、灵敏度更高。”齐浩介绍,目前DNA序列设计技术发展很快,出现了很多软件,可以 设计出DNA链和链之间相互识别、作用 序列。
“新开始研究DNA折纸,主要是通过DNA折纸和组装,做出 个结构,从而来实现各种功能。现在越来越多 科研人员,让DNA与生物酶等产品分子结合在 起,以实现更复杂 功能。”齐浩举例说,就像去年,有科研人员在DNA折纸技术基础上,固定纳米金、生物酶,并且 控制。相当于把DNA折纸做成分子生物芯片,而后固定各种生物元件,以实现更复杂 分子功能。
“目前 科研人员都还在DNA机器人 构建层面进行研究,狗粮快讯网商业讯息平台,它 功能还没那么强大。未来DNA机器人 技术 旦成熟并进入到应用层面,生物 稳定性和安全性等问题就会凸显出来。”齐浩表示。
“这种通过DNA折纸,折出高 度 核酸框架,而后再把具有不同功能 生物分子 固定在框架上,从而实现各种生物功能,是DNA机器人未来 主要发展趋势。”齐浩说,但这些生物分子固化之后,生物功能如何去设计,如何让它们相互之间协调工作,这都是后期需要解决 些问题。
不过与大多数新生事物相同,DNA机器人应用于 ,还有很多关键 问题需要解决,其中新主要 就是生物安全性。
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可成为智能升级版靶向药载体
和传统 DNA相比,DNA框架具有更稳定 结构,不容易被体内 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。
标签，智能机器人 机器人
框架核酸可以赋予机器人 些动态功能,而且这些功能是可控 。“DNA机器人可以实现很多功能,狗粮快讯网据新闻报道,比如DNA行走、识别、结构开合等,这些技术都是通过DNA 序列设计技术来实现 。而序列设计是基于DNA链和链之间 识别来控制配对。”齐浩举例说,比如DNA机器人行走,就是根据核苷酸 碱基互补配对原则, T、 G这 种碱基能够两两连接,形成双链。利用这个原理,设计特殊序列 DNA“桩”,这些DNA“桩”就像是DNA机器人前进路上用来踩踏 砖头。当机器人 只脚踏上正确 “桩”时腿部会快速进行碱基配对,另 只脚随机选购 块正确 “桩”,踏出下 步,踩着之前桩子 那只脚就变自由了。
框架核酸提升DNA机器人“智能”
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 工作。如今 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“ 肉之躯”。
目前,DNA机器人 效率也需要提高。比如来自美国加州理工学院 钱璐璐教授研究出 种可移动DNA机器人,它迈出 步需要 分钟, 步只能移动 纳米,单个机器人用了接近 时间才将 个不同 “货物”运送到指定位置。
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 “逻辑门”,以实现更多 功能和操控。齐浩举例说,研究人员曾制作过 个DNA机器人盒子,盒子里可携带治疗肿瘤 药物,通过设计识别功能,“盒子机器人”可准确找到肿瘤细胞,并且通过识别预先设计好 分子信号,打开盒子门。这个开门 操作就可以设计“和”或者“或” 逻辑门,满足两个条件打开门或者满足两个条件中 个就开门。
这种“麻雀虽小 脏俱全” 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 领域 广阔前景。在 月 日举行 第 届世界顶尖科学家论坛科学前沿话题讲堂上,中科院院士、上海交通大学化学化工学院教授樊春海围绕DNA制成 纳米级机器人做了专题报告,表明了其对DNA机器人治疗疾病 乐观设想。他认为,总有 ,基于DNA 机器、基于DNA 自组装机器、基于DNA 纳米机器人,可用来治疗人类疾病。
齐浩强调,DNA机器人本身并不治病,它只是 个载体,可以携带药物 到达病灶或者病灶周边,进行操作 给药,以增加现有药物 效力。
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