全DNA納米機器人可探索細胞過程

科技日報訊 (實習記者張佳欣)用DNA建造一個微型機器人,並用它來研究肉眼看不見的細胞過程——這不是科幻小說,而是法國國家健康與醫學研究院(Inserm)、國家科學研究中心和蒙彼利埃大學的科學家們認真研究的主題。這種高度創新的“納米機器人”能(neng)夠(gou)更(geng)密(mi)切(qie)地(di)研(yan)究(jiu)在(zai)微(wei)觀(guan)水(shui)平(ping)上(shang)施(shi)加(jia)的(de)機(ji)械(xie)力(li),這(zhe)對(dui)許(xu)多(duo)生(sheng)物(wu)和(he)病(bing)理(li)過(guo)程(cheng)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao),代(dai)表(biao)了(le)一(yi)項(xiang)重(zhong)大(da)的(de)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)。相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)發(fa)表(biao)在(zai)最(zui)新(xin)一(yi)期(qi)《自然·通訊》雜誌上。
人ren體ti細xi胞bao受shou到dao微wei觀guan尺chi度du上shang施shi加jia的de機ji械xie力li的de影ying響xiang,觸chu發fa了le許xu多duo細xi胞bao過guo程cheng所suo必bi需xu的de生sheng物wu信xin號hao,這zhe些xie細xi胞bao過guo程cheng涉she及ji人ren體ti的de正zheng常chang功gong能neng或huo疾ji病bing的de發fa展zhan。例li如ru,觸chu覺jiao感gan知zhi在zai一yi定ding程cheng度du上shang取qu決jue於yu對dui特te定ding細xi胞bao感gan受shou器qi施shi加jia機ji械xie力li。除chu了le觸chu摸mo,這zhe些xie對dui機ji械xie力li敏min感gan的de感gan受shou器qi(稱為“機械感受器”)能夠調節其他關鍵的生物過程,如血管收縮、痛覺、呼吸,甚至檢測耳朵中的聲波等。
這zhe種zhong細xi胞bao機ji械xie敏min感gan性xing的de功gong能neng障zhang礙ai與yu癌ai症zheng等deng許xu多duo疾ji病bing有you關guan。癌ai細xi胞bao通tong過guo探tan測ce並bing不bu斷duan適shi應ying其qi微wei環huan境jing的de機ji械xie特te性xing在zai體ti內nei遷qian移yi。機ji械xie感gan受shou器qi可ke檢jian測ce到dao特te定ding的de力li,將jiang信xin息xi傳chuan遞di給gei細xi胞bao骨gu架jia。
目mu前qian,科ke學xue家jia們men對dui這zhe些xie涉she及ji細xi胞bao機ji械xie敏min感gan性xing的de分fen子zi機ji製zhi的de了le解jie仍reng然ran非fei常chang有you限xian。已yi有you的de幾ji種zhong技ji術shu可ke用yong於yu施shi加jia受shou控kong力li量liang並bing研yan究jiu這zhe些xie機ji製zhi,但dan存cun在zai局ju限xian性xing。
為了找到替代方案,Inserm研究員加埃坦·貝爾特領導的研究小組決定使用DNA折疊方法,即用DNA分子作為構建材料,以預定義的形式自組裝3D納米結構。
研究人員設計了由3種DNA折疊結構組成的納米機器人,其大小與人類細胞的尺寸相兼容,首次使施加和控製分辨率為1皮牛頓(即1牛頓的萬億分之一)的力成為可能。這是人類製造的、基於DNA的自組裝物體第一次能夠如此準確地施力。
該(gai)團(tuan)隊(dui)首(shou)先(xian)將(jiang)機(ji)器(qi)人(ren)與(yu)一(yi)種(zhong)識(shi)別(bie)機(ji)械(xie)感(gan)受(shou)器(qi)的(de)分(fen)子(zi)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)。這(zhe)使(shi)機(ji)器(qi)人(ren)有(you)可(ke)能(neng)指(zhi)向(xiang)人(ren)體(ti)的(de)一(yi)些(xie)細(xi)胞(bao),並(bing)專(zhuan)門(men)向(xiang)定(ding)位(wei)在(zai)細(xi)胞(bao)表(biao)麵(mian)的(de)定(ding)向(xiang)機(ji)械(xie)感(gan)受(shou)器(qi)施(shi)加(jia)力(li)以(yi)激(ji)活(huo)它(ta)們(men)。
yanjiurenyuanbiaoshi,zhezhonggongjuduiyujichuyanjiufeichangyoujiazhi,yinweitakeyonglaigenghaodilejiexibaojixieminganxingdefenzijizhi,bingfaxianduijixielimingandexindexibaoshouti。youlenamijiqiren,kexuejiamenhainenggougengjingquediyanjiuzaishilideshenmeshike,shengwuhebingliguochengdeguanjianxinhaotongluzaixibaoshuipingshangbeijihuo。
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