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  Wednesday, October 18, 2017
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DNA機器人 可望標記癌細胞

 
美國加州理工學院的科學家從DNA(去氧核糖核酸)製造出令人意外的簡單機器人,未來可望應用於監測癌症與其他疾病標記、清理肉眼看不到的危險物質,或設立小型製藥分子工廠,並在需要時將藥物送入血管等各類治療措施,為醫療帶來革命性遠景。
  • 兩個DNA機器人同時工作的概念圖。(取自網路)

    兩個DNA機器人同時工作的概念圖。(取自網路)

一步6奈米 直接送藥物入血管

據報導,該機器人是由53個核苷酸(DNA基礎結構單位)組成,高20奈米,身體構造包括一隻手與手臂,以便抓取物件,以及一條腿與兩隻腳以便行走。由於其身體形狀,該機器人的「走路」看來像是東倒西歪的尺蠖四處爬行。

DNA包含4個鹼基:腺嘌呤、鳥糞嘌呤、胸腺嘧啶與胞嘧啶,這些鹼基必是互補配對,亦即在DNA一股上的腺嘌呤與另一股的胸腺嘧啶配對,鳥糞嘌呤則與胞嘧啶配對。這些鹼基對也很容易分開,以利DNA鏈複製。這項作用對DNA機器人很重要,因為透過與DNA表面依附與分開,機器人才能移動。

這項研究是由近期取得博士學位的生物工程學家圖巴傑爾(Anupama Thubagere)主導。研究團隊設計一張由DNA製成、大小約60奈米見方的平面,然後嵌入DNA「樁」,機器人移動時可將腳附著在樁上。該平面也置入以黃色與粉紅色螢光分子形式呈現的「貨物」,並設定卸貨點。在程式化後,機器人四處「走動」,直到碰上「貨物」,之後「取貨」,並將其運送至卸貨點。

參與這項研究計畫的生物工程學助理教授錢璐璐指出,機器人每一步要花5分鐘,每步移動6奈米。實驗顯示,一個機器人約10小時可處理兩種形式共6個貨物;若是4到5個機器人,則約1小時可完成相同工作。相關研究成果已發表在「科學」期刊。

科學家致力研發DNA機器人已有多年,但加州理工學院的成果最為特別,因為它相對簡單,優點在於複雜的機器人難以增加額外功能,且簡單的結構較不容易受生物複雜化學的影響。杜克大學奈米科學家雷夫讚揚,這項研究在分子機器人領域是重要一步,顯示DNA機器人軍團可同時獨立運作,共同解決問題。自由時報0917