在現(xiàn)代制造業(yè)中，工業(yè)機器人因能完成高精度自動化操作而成為關(guān)鍵組成部分。而納米級的工業(yè)機器人，作為創(chuàng)新的制造平臺，在處理和生產(chǎn)納米材料方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。不過，制造這種納米機器人仍面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。由Nadrian Seeman教授率先提出的DNA納米技術(shù)，以0.3納米的高精度，為精確、可控地自組裝各類納米材料提供了新方法。這項技術(shù)已在生物芯片、生物計算機、核酸藥物等領(lǐng)域顯示出廣泛的應(yīng)用前景。如今，DNA納米技術(shù)在制造納米機器人方面也顯示出巨大潛力。

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所新型藥物制劑材料與技術(shù)團隊周峰副研究員長期專注于可控生物納米材料的設(shè)計、制備和應(yīng)用，其研究前期集中于精確控制生物納米材料的組裝過程，并在將其廣泛應(yīng)用于納米制造方面取得了多項成果（Chem. Mater.，2015，27，1692，ACS Nano，2016，10，3069，ACS Nano，2020，6，6582，PNAS，2019，116，1952，PNAS，2021，118，e2111193118）。最近，他們在設(shè)計和制造能自我復(fù)制的三維DNA納米機器人方面取得了重要進展。

　　在這項研究中，團隊創(chuàng)新地運用DNA納米技術(shù)，結(jié)合可折疊的支架結(jié)構(gòu)和多重響應(yīng)控制方式，成功研發(fā)出一種新型的三維DNA工業(yè)納米機器人。這些機器人能夠在納米尺度上自動執(zhí)行重復(fù)任務(wù)，并可以高精度地制造出具有特定結(jié)構(gòu)的手性納米材料。該納米機器人的大小約為100納米，它們能夠利用溫度控制和紫外線（UV）來操控和對齊納米尺寸的零件，然后將納米零件精準(zhǔn)地焊接在一起，制造出所需的納米結(jié)構(gòu)，并在完成后重置，以進行下一個操作。這種方法使得這些納米機器人能用普通零件制造出具有光學(xué)特性的手性納米產(chǎn)物。此外，這些納米機器人還可以通過“可控折疊”技術(shù)增加制造過程中的靈活性。這種技術(shù)使得機器人能夠完成三維結(jié)構(gòu)的多循環(huán)自我復(fù)制，這對于實現(xiàn)納米材料的大規(guī)模生產(chǎn)至關(guān)重要。未來，這些DNA工業(yè)納米機器人有望使用核酸適配體等先進技術(shù)精準(zhǔn)地捕獲、操縱和定位，以制備蛋白質(zhì)、磷脂膜等生物材料，從而在藥物遞送領(lǐng)域，尤其是在靶向遞送核酸或蛋白藥物方面發(fā)揮重要作用。

　　近日，這一成果以“Toward Three-Dimensional DNA Industrial Nanorobot”為題發(fā)表在Science Robotics學(xué)術(shù)期刊上（DOI: 10.1126/scirobotics.adf1274）。周峰副研究員是本論文的第一及通訊作者，美國紐約大學(xué)Paul Chaikin教授和Ruojie Sha研究員為共同通訊作者。該工作的第一完成單位為寧波材料所，得到了中國科學(xué)院相關(guān)項目的支持，是寧波材料所與美國紐約大學(xué)的重要合作成果。

DNA工業(yè)納米機器人用于手性納米材料的組裝制備

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