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北卡罗来纳大学弗里曼实验室制作的微观“DNA 花”的可视化图像。图片来源：北卡罗来纳大学
美国北卡罗来纳大学研究团队研发出一种名为“DNA花朵”的微型机器人。这种机器人具有独特的自适应环境变化能力，能够像生物体一样，根据周围环境改变形状和行为。“DNA花朵”机器人由DNA与无机材料结合形成的特殊晶体构成，能在几秒内迅速折叠与展开，是迄今为止开发出的最具动态性的微型材料之一。
这项研究的灵感来自自然界中许多现象。例如，花瓣的展开、珊瑚的脉动以及生物体组织的形成等，都是通过外部环境的变化调节生物行为的过程。研究人员希望模仿这些自然界中的复杂行为，开发出能适应环境变化并自主完成任务的人工材料。
研究人员表示，这些微型“DNA花朵”成功的关键在于DNA在花形晶体内的排列方式。它们可通过其内部的DNA结构实现自我控制，类似于微型计算机程序。
当周围环境酸性增强时，DNA结构中的部分区域会紧密折叠，导致花朵闭合。而当酸度恢复正常时，DNA结构会松开，花朵再次张开。这一简单而强大的运动被应用于控制化学反应、携带和释放分子，甚至与细胞和组织进行互动。这使得这些机器人具备了根据周围环境变化自动调节和响应的能力。
虽然这项技术目前还处于早期测试阶段，但研究人员对其以后的应用充满信心。未来，这些“DNA花朵”可能会被注射到人体内，定向到肿瘤所在部位。酸性环境会促使花朵闭合，释放药物或取样进行活检。当肿瘤治疗结束，花朵会重新开放，准备再次响应任何疾病复发的情况。此外，这些智能材料还可用于环境清理，比如在污染水体中释放清洁剂，并在任务完成后自动溶解，减轻环境负担。
这些“DNA花朵”还有望在数字存储领域发挥作用，可被用来存储海量数据。据估算，这些材料每茶匙的体积就能存储高达两万亿GB的数据，从而提供了一种更加高效、环保的数据存储解决方案。
研究人员表示，这一突破不仅为智能材料的发展提供了新视角，也有助于推动生物与机械技术的深度融合。
来源：科技日报
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