北京
美國北卡羅來納大學的科學家將生物學與納米技術進行創新融合，研發出能模擬生物體自適應行為的微型軟體機器人。這些名為“DNA花”的微型花朵結構由DNA與無機材料結合的混合晶體構成，可在數秒內快速開合。
研究人員表示，這種可逆運動使其成為迄今最具活力的納米級工程材料之一，為醫療、傳感和智能材料領域的響應式系統開辟了新可能。論文資深通訊作者弗里曼教授表示：“未來或可設計出能吞服或植入體內的變形花，用于靶向給藥、實施活檢或清除血栓。”
自我變形的納米機器人
研究人員設計的微型花狀機器人由DNA和無機材料構成，能像生物體一樣移動并響應環境。每朵花的DNA如同微型控制系統，指導其對溫度、酸堿度或化學信號等環境變化作出反應。這些“DNA花”能根據周圍條件開啟、閉合甚至觸發化學反應，從而獨立適應環境并執行任務。
該核心技術通過可編程DNA組裝實現：經精密設計的DNA序列引導納米粒子自組裝成復雜結構。得益于DNA配對的可預測性以及金或氧化石墨烯等無機材料提供的穩定性，這些混合材料在外部刺激下可發生可逆形變。研究人員指出，這種生物編程與納米材料的結合，催生了能反復變形而不損壞結構的新型軟體機器人。
未來這類變形系統可用于醫療領域的體內給藥、解毒或微創手術。在醫療之外，它們還能通過響應污染物或環境變化助力生態治理。
動態DNA結構
該項目從珊瑚運動、花瓣綻放及生物組織形成等自然現象汲取靈感，利用微型DNA材料復制出類似的自適應行為。其目標是讓人工系統具備感知并響應環境的精妙能力——這在微觀尺度曾是長期挑戰。
研究團隊通過將DNA鏈排列成花狀晶體，實現了對環境變化的動態響應：當環境酸化時DNA折疊導致花瓣閉合；環境恢復正常時結構重新展開。利用這種可逆運動，可與生物組織交互、啟動化學反應以及精準釋放物質。
研究團隊指出，盡管該技術尚處早期階段，但未來有望應用于微創活檢或個性化給藥。DNA花可在體內移動，識別腫瘤周圍酸堿度變化，通過釋放藥物或采集樣本作出響應。在醫療領域之外，這類柔性材料還可用于環境修復，或成為高效數據存儲器件，以極小空間存儲海量數字信息且能耗遠低于現有技術。
研究人員強調：“這一突破標志著我們向感知響應型材料邁出關鍵一步，為生命系統與機器架起橋梁。”
該研究成果已發表于《自然·納米技術》期刊。
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