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2020年12月22日 星期二
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未来给你做手术的也许是DNA纳米机器人

    在近日举行的第三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制成的纳米级机器人做了专题报告,表达了其对DNA机器人治疗疾病的乐观设想。他认为,总有一天,基于DNA的机器、基于DNA的自组装机器、基于DNA的纳米机器人,可用来治疗人类疾病。

    “DNA纳米机器人最核心的技术就是DNA折纸技术,在此基础之上,融合了一些可调控的机制,使得DNA不只能被折成各种结构,还具有了动态的机械功能,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,“不同形式的DNA结构也被称为框架核酸。通过DNA折纸技术,将连成片的DNA当作‘纸’,经过设计和堆叠,构建出自己想要的模样,实现了人工设计自组装核酸结构。这种折出来的框架核酸,具有可编程的尺寸、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的有效平台。”齐浩介绍,通过DNA折纸技术,就可以搭建出机器人的“骨架”。

    “DNA机器人在医疗领域,更多的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,成为精准医疗的加速器。”齐浩介绍,之前都是把药物做成小分子,在人体内漫无目的地扩散到各个部位。后来出现了靶向药,就是在药物上增加识别病灶的分子靶点。而用DNA机器人可以制作智能升级版靶向药。

    齐浩强调,DNA机器人本身并不治病,它只是一个载体,可以携带药物精准到达病灶或者病灶周边,进行操作精准给药,以增加现有药物的效力。

    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的“逻辑门”,以实现更多的功能和操控。齐浩举例说,研究人员曾制作过一个DNA机器人盒子,盒子里可携带治疗肿瘤的药物,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的分子信号,打开盒子门。这个开门的操作就可以设计“和”或者“或”的逻辑门,满足两个条件打开门或者满足两个条件中的一个就开门。

    DNA机器人,能在纳米尺度完成这么多复杂的操作,让科研人员看到了它在医疗领域前景可期。有专家表示,这种微小的机器人甚至可以完成定位,操作一台小型手术。

    不过与大多数新生事物相同,DNA机器人应用于医疗,还有很多关键的问题需要解决。“目前的科研人员都还在DNA机器人的构建层面进行研究,它的功能还没那么强大。未来DNA机器人的技术一旦成熟并进入到应用层面,生物的稳定性和安全性等问题就会凸显出来。”齐浩表示。

    (《科技日报》12.8,文/ 陈曦)

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