美科学家研制微型“DNA花”机器人，可实现体内精准给药

美国北卡罗来纳大学的科学家将生物学与纳米技术进行创新融合，研发出能模拟生物体自适应行为的微型软体机器人。这些名为“DNA花”的微型花朵结构由DNA与无机材料结合的混合晶体构成，可在数秒内快速开合。

研究人员表示，这种可逆运动使其成为迄今最具活力的纳米级工程材料之一，为医疗、传感和智能材料领域的响应式系统开辟了新可能。论文资深通讯作者弗里曼教授表示：“未来或可设计出能吞服或植入体内的变形花，用于靶向给药、实施活检或清除血栓。”

自我变形的纳米机器人

研究人员设计的微型花状机器人由DNA和无机材料构成，能像生物体一样移动并响应环境。每朵花的DNA如同微型控制系统，指导其对温度、酸碱度或化学信号等环境变化作出反应。这些“DNA花”能根据周围条件开启、闭合甚至触发化学反应，从而独立适应环境并执行任务。

该核心技术通过可编程DNA组装实现：经精密设计的DNA序列引导纳米粒子自组装成复杂结构。得益于DNA配对的可预测性以及金或氧化石墨烯等无机材料提供的稳定性，这些混合材料在外部刺激下可发生可逆形变。研究人员指出，这种生物编程与纳米材料的结合，催生了能反复变形而不损坏结构的新型软体机器人。

未来这类变形系统可用于医疗领域的体内给药、解毒或微创手术。在医疗之外，它们还能通过响应污染物或环境变化助力生态治理。

动态DNA结构

该项目从珊瑚运动、花瓣绽放及生物组织形成等自然现象汲取灵感，利用微型DNA材料复制出类似的自适应行为。其目标是让人工系统具备感知并响应环境的精妙能力——这在微观尺度曾是长期挑战。

研究团队通过将DNA链排列成花状晶体，实现了对环境变化的动态响应：当环境酸化时DNA折叠导致花瓣闭合；环境恢复正常时结构重新展开。利用这种可逆运动，可与生物组织交互、启动化学反应以及精准释放物质。

研究团队指出，尽管该技术尚处早期阶段，但未来有望应用于微创活检或个性化给药。DNA花可在体内移动，识别肿瘤周围酸碱度变化，通过释放药物或采集样本作出响应。在医疗领域之外，这类柔性材料还可用于环境修复，或成为高效数据存储器件，以极小空间存储海量数字信息且能耗远低于现有技术。

研究人员强调：“这一突破标志着我们向感知响应型材料迈出关键一步，为生命系统与机器架起桥梁。”

该研究成果已发表于《自然·纳米技术》期刊。

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