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          1. Science Robotics | 寧波材料所創新“DNA工業納米機器人” ,為微觀結構制備開辟新途徑

            文章來源:寧波材料技術與工程研究所  |  發布時間:2023-12-27  |  【打印】 【關閉

              

              在現代制造業中,工業機器人因能完成高精度自動化操作而成為關鍵組成部分。而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展現出巨大的應用潛力。不過,制造這種納米機器人仍面臨技術挑戰。由Nadrian Seeman教授率先提出的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。這項技術已在生物芯片、生物計算機、核酸藥物等領域顯示出廣泛的應用前景。如今,DNA納米技術在制造納米機器人方面也顯示出巨大潛力。

              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周峰副研究員長期專注于可控生物納米材料的設計、制備和應用,其研究前期集中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多項成果(Chem. Mater.,2015,27,1692,ACS Nano,2016,10,3069,ACS Nano,2020,6,6582,PNAS,2019,116,1952,PNAS,2021,118,e2111193118)。最近,他們在設計和制造能自我復制的三維DNA納米機器人方面取得了重要進展。

              在這項研究中,團隊創新地運用DNA納米技術,結合可折疊的支架結構和多重響應控制方式,成功研發出一種新型的三維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,它們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,然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。這種技術使得機器人能夠完成三維結構的多循環自我復制,這對于實現納米材料的大規模生產至關重要。未來,這些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重要作用。

              近日,這一成果以“Toward Three-Dimensional DNA Industrial Nanorobot”為題發表在Science Robotics學術期刊上(DOI: 10.1126/scirobotics.adf1274)。周峰副研究員是本論文的第一及通訊作者,美國紐約大學Paul Chaikin教授和Ruojie Sha研究員為共同通訊作者。該工作的第一完成單位為寧波材料所,得到了中國科學院相關項目的支持,是寧波材料所與美國紐約大學的重要合作成果。

             

            DNA工業納米機器人用于手性納米材料的組裝制備

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