寧波材料所等研發出新型三維DNA工業納米機器人

寧波材料所等研發出新型三維DNA工業納米機器人

在現代制造業中，工業機器人因可完成高精度自動化操作而成為關鍵組成部分。納米級的工業機器人作為創新的制造平臺，在處理和生產納米材料方面頗具應用潛力。然而，制造這種納米機器人面臨技術挑戰。此前，科學家提出的DNA納米技術，以0.3納米的高精度，為精確、可控地自組裝各類納米材料提供了新方法。這一技術在生物芯片、生物計算機、核酸藥物等領域展現出應用前景。當前，DNA納米技術在制造納米機器人方面展示出潛力。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所新型藥物制劑材料與技術團隊副研究員周峰，致力于可控生物納米材料的設計、制備和應用。研究前期聚焦于精確控制生物納米材料的組裝過程，并在將其廣泛應用于納米制造方面取得了成果。近日，寧波材料所在設計和制造能夠自我復制的三維DNA納米機器人方面取得了進展。

本研究創新地運用DNA納米技術，結合可折疊的支架結構和多重響應控制方式，研發出新型的三維DNA工業納米機器人。這些機器人能夠在納米尺度上自動執行重復任務，并可以高精度地制造出具有特定結構的手性納米材料。該納米機器人的大小約為100納米，能夠利用溫度控制和紫外線（UV）來操控和對齊納米尺寸的零件，而后將納米零件精準地焊接在一起，制造出所需的納米結構，并在完成后重置，以進行下一個操作。這種方法使得這些納米機器人能用普通零件制造出具有光學特性的手性納米產物。此外，這些納米機器人還可以通過“可控折疊”技術增加制造過程中的靈活性。這一技術使得機器人能夠完成三維結構的多循環自我復制，對于實現納米材料的大規模生產頗為重要。未來，DNA工業納米機器人有望使用核酸適配體等先進技術精準地捕獲、操縱和定位，以制備蛋白質、磷脂膜等生物材料，從而在藥物遞送領域尤其是在靶向遞送核酸或蛋白藥物方面發揮作用。

相關研究成果以Toward Three-Dimensional DNA Industrial Nanorobot為題，發表在《科學-機器人》（Science Robotics，DOI: 10.1126/scirobotics.adf1274）上。該成果的第一完成單位為寧波材料所。該研究由寧波材料所與美國紐約大學合作完成。研究工作得到中國科學院的支持。