利用“DNA折纸”，科学家们创造了开创性的纳米结构，这可能导致用于靶向药物递送的先进机器人。他们甚至制作了澳大利亚的迷你地图和微型恐龙。
悉尼大学纳米学院的研究人员通过设计和编程独特的DNA折纸纳米结构，在分子机器人领域取得了显著进展。
这一开创性技术在靶向药物递送系统、响应材料和节能光信号处理等多种用途上展现出前景。“DNA折纸”这个术语指的是利用DNA的自然折叠能力——生命的基本构建块——来创建新的有益生物结构。
为了展示他们的概念，研究人员成功构建了50多个纳米尺度的物品，比如“纳米恐龙”、“舞蹈机器人”和一个宽仅150纳米的迷你澳大利亚，这比人类头发的宽度要薄一千倍。
这项研究今天在著名期刊科学机器人上发表。
研究小组由第一作者Minh Tri Luu博士和研究团队负责人Shelley Wickham博士领导，研究的重点是制造可组合的DNA折纸“体素”，这些体素可以组合成详细的三维结构。（与二维的像素相比，体素是三维的。）
这些可编程的纳米结构可以根据特定任务定制，允许快速原型化各种设计。这种适应性对开发可以在合成生物学、纳米医学和材料科学中执行功能的纳米级机器人至关重要。
Wickham博士，在科学学院的化学与物理学系担任联合职位，表示：“结果可以与使用Meccano这种鼓励工程的玩具或创作链状的猫式摇篮相提并论。然而，我们不是使用大型金属件或绳子，而是利用纳米级生物学来构建具有广泛潜力的机器人。”
Luu博士补充道：“我们开发了一种新类型的纳米材料，具有可调特性，使其适用于各种目的——从在环境变化时修改光学属性的自适应材料到旨在定位和摧毁癌细胞的自给自足纳米机器人。”
为了构建这些体素，团队在纳米结构的表面上加入了额外的DNA链，这些新的链条充当可编程的结合位点。
Luu博士解释道：“这些位点的功能就像五彩斑斓的魔术贴——制成的方式使得只有相应‘颜色’（实际上是互补DNA序列）的链条可以连接。”
这一创新技术允许对体素如何相互连接进行精确控制，从而可以创建可定制和高度专业化的结构。
这项技术最令人兴奋的前景之一是开发能够精确将药物递送到身体特定部位的纳米级机器人箱。通过利用DNA折纸，研究人员可以设计这些纳米机器人以响应特定的生物信号，确保药物仅在需要时释放。这种针对性的方法可能增强癌症疗法的有效性，同时减少副作用。
研究人员还在探索可以对环境变化反应的材料。这些材料可以根据增加的负荷或温度或酸性（pH）水平的变化来调整其属性。这样的自适应材料可能会彻底改变医学、计算机和电子领域。
Wickham博士指出：“我们的工作使我们设想了一个未来，纳米机器人可以执行广泛的任务，从治疗人类健康问题到创造先进的电子设备。”
研究小组还在进一步探索处理光信号的节能技术，这可能增强图像验证技术。通过利用DNA折纸的独特性质，这些系统可能提高光信号处理的速度和准确性，为医学诊断和安全领域的进步铺平道路。
Luu博士，化学系的博士后研究员表示：“我们的研究结果展示了DNA折纸创造可调整和可编程纳米结构的非凡潜力。设计和组装这些组件的能力为纳米技术的创新开辟了新途径。”
Wickham博士强调：“这项研究不仅展示了DNA纳米结构的可能性，而且突显了跨学科合作在科学进步中的重要性。我们渴望看到我们的发现如何解决健康、材料科学和能源等现实世界挑战。”
随着科学家们努力提升这些技术，制造能够在复杂环境如人体内运作的自适应纳米机器的前景变得日益现实。
