“这种通过DNA折纸,折出高精准度的核酸框架,而后再把具有不同功能的生物分子精准固定在框架上,从而实现各种生物功能,是DNA机器人未来的主要发展趋势 。 ”齐浩说,但这些生物分子固化之后,生物功能怎么去设计,怎么让它们相互之间协调工作,这都是后期需要解决的一些问题 。
目前,DNA机器人的效率也需要提高 。 比如来自美国加州理工学院的钱璐璐教授研究出的一种可移动DNA机器人,它迈出一步需要5分钟,一步只能移动6纳米,单个机器人用了接近一天的时间才将6个不同的“货物”运送到指定位置 。
“与低效率同时存在的是高成本,每一个DNA机器人的加工成本都很高,如果需要大批量使用成本会更高 。 ”齐浩解释,这是因为,比如执行一个任务需要100个DNA机器人,目前做不到能精准控制每一个DNA机器人去执行命令,如果有几个机器人“开小差”,完成任务的效率就更低了,付出的成本就会相应增加 。
可成为智能升级版靶向药载体
“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 。 ”齐浩进一步解释,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,其中最主要的就是生物安全性 。
DNA是人类的遗传信息,使用DNA做成机器人进入人体细胞进行治疗,就相当于外源DNA进入人体,可能存在与人类DNA相互作用、整合到人类基因组的情况,对人类自身遗传信息的稳定性产生影响 。
【未来给你做手术的也许是DNA纳米机器人】“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 。
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