微觀世界即將成為機器人的新舞臺。

雖然目前人類針對納米技術(shù)的研究還處于早期階段，但來自加州理工學(xué)院的最新研究顯示出這種精密技術(shù)的巨大潛力。當(dāng)?shù)貢r間9月14日，來自美國加州理工學(xué)院（Caltech）的科研團隊在《科學(xué)》雜志上刊文，展示了一款由DNA組成，可在納米級環(huán)境中完成工作的機器人。

DNA機器人的設(shè)計 圖源：《科學(xué)》雜志

DNA是一種長鏈聚合物，組成單位為四種脫氧核苷酸，結(jié)構(gòu)上由兩條脫氧多核苷酸鏈反向平行盤繞而形成了雙螺旋結(jié)構(gòu)。

據(jù)《科學(xué)》雜志，該團隊開發(fā)出了一款可在人類肉眼無法觸及的微觀世界中完成識別、機械運輸、智能化分揀等一系列復(fù)雜工作的分子機器人。這種由單鏈DNA構(gòu)成的“機器人”可以自主地在納米級環(huán)境中“行走”，拾取某些分子并將其在指定位置放下。

“就好像把電子機械機器人送到火星這種遙不可及的地方，我們希望可以將分子機器人送至人類不能去的微觀世界中，比如血液。”加州理工大學(xué)助理教授錢璐璐說，“我們的目標是設(shè)計和構(gòu)建一個可以執(zhí)行復(fù)雜納米力學(xué)任務(wù)的分子機器人”。

華裔女科學(xué)家錢璐璐

該團隊由該校的前研究生Anupama Thubagere和華裔科學(xué)家錢璐璐領(lǐng)導(dǎo)。研究人員構(gòu)建了組裝DNA機器人的三個基本構(gòu)建模塊：一條擁有兩只“腳”的“腿”，用來“行走”、一條帶有一只“手”的“胳膊”，用于提取貨物，第三個被添加的部分可以識別特定的下落點并向手指發(fā)出訊號。這些部分是由單鏈DNA內(nèi)的幾個核苷酸構(gòu)建而成。

理論上說，這種模塊化的構(gòu)建方式可以使機器人組合成許多不同的形狀以滿足不同任務(wù)的需求。例如，可以使用具有若干只手和胳膊的DNA機器人同時攜帶多個分子。

測試中的DNA機器人

在測試中，研究者們創(chuàng)建了一塊長寬各58納米，表面布滿了若干條單鏈DNA的測試場，由于機器人的“腳”也是單鏈DNA，因此“腳”在與表面接觸時就可以互相綁定，同時，另一只“腳”會自由移動，直到它找到另一根單璉DNA，以此完成“行走”。

DNA機器人遞送貨物的成功率可達到80%

在測試場表面，研究人員使用微觀處理器選擇了六個黃色和粉色兩種不同的熒光染料分子，作為機器人的“貨物”，并將它們沉積在特定的目標滴點處。實驗結(jié)果顯示，機器人在24個小時內(nèi)成功將六個分散各地的“貨物”送到正確的下貨點。經(jīng)過多次重復(fù)測試后，DNA機器人遞送貨物的成功率達到了80%。

“我們不會為任何特定的應(yīng)用開發(fā)DNA機器人，實驗室將側(cè)重于研究能夠開發(fā)通用DNA機器人的工程原理，”錢璐璐說，“但我希望其他研究人員可以將這些原理用于激動人心的應(yīng)用，例如使用DNA機器人從其組成部分合成治療性的化學(xué)物質(zhì)，并在只有給出特定信號時才于血液或細胞中傳遞藥物，或者用于分類垃圾中的分子成分以進行回收利用。