《纳米机器人驱动技术提速十万倍》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-01-26
  • 德国慕尼黑工业大学研究人员开发出一种新的纳米机器人电驱动技术,可使纳米机器人在分子工厂像流水线一样以足够快的速度工作,比迄今为止使用的生化过程快10万倍。这项新的研究成果已作为封面文章刊登在19日《科学》杂志上。

      目前各发达国家都在竞相为未来的纳米工厂开发新技术,并期望有一天像流水线作业一样,利用分子机器来分析生物样品或生产药物,但传统方法需通过添加酶、DNA链或借助光的作用将模块激活,借助这种生化开关让纳米机器人执行某些任务,例如摄取和运输分子,快则需要数分钟,慢则需要数小时。慕尼黑工大合成生物系统物理系主任弗里德里希·西麦尔教授领导的研究团队,通过施加电场,首次成功实现电控纳米机器人,新的驱动技术比以前的方法快10万倍。西麦尔介绍,新驱动技术的原理很简单:DNA分子带有负电荷,通过施加电场,生物分子就可以移动。

      在这项富有创意的研究中,慕尼黑工大还与慕尼黑大学开展合作,后者用着色分子对纳米机器人手臂尖端进行了标注,这样通过荧光显微镜可以跟踪其运动。研究人员利用计算机控制来改变电场方向,调整手臂的方向并设定运动过程。西麦尔表示,电子控制可使纳米机器人以毫秒间隔进行运动,比以前的生化驱动器快10万倍。

      新的控制技术不仅适合来回移动着色纳米颗粒,微型机器人手臂还可以对分子施力,这种相互作用可用于诸如医学诊断和药物开发。西麦尔强调:“由于纳米机器人体积小且价格低廉,数百万个纳米机器人可同时工作,就像在流水线上一样,逐步发现化学试剂中的特定物质或合成复杂分子。”(记者顾钢)

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-03-16
    • 德国慕尼黑工业大学发布消息称,该校与慕尼黑大学的科研人员合作开发出一种新型的纳米机器人电驱动技术,较目前通过加酶和DNA链等生化驱动方法快10万倍。新的控制技术不仅适合来回移动染料或纳米颗粒,微型机器人的手臂也可对分子施力。研究人员强调,纳米机器人体积小,价格低廉,可搜索百万计样本中的特定物质,并逐步合成复杂分子,将适用于医学诊断和药物开发。 借助荧光共振能量转移(FRET)技术,研究人员可通过荧光显微镜的监视器跟踪DNA纳米机器人的运动。普通模式下,被固定在微小DNA纳米机器人手臂尖端的发光分子产生的光点来回摆动,点击鼠标就足以让光点向不同的方向移动。通过施加电场,可在平面上随意旋转机器人手臂。 研究人员称,在“分子工厂”采用电控纳米机器人实施目标分子的识别和分拣在世界上尚属首创,其原理并不复杂,即DNA分子含有负电荷,施加电场后,生物分子就可以移动,因此借助电流脉冲可控制由DNA组成的纳米机器人。 相关研究结果于2018年1月19日以封面故事形式在国际学术杂志《科学》上发表。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
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    • 世界各地的科学家们正在研究未来的纳米工厂的新技术。他们希望这些总有一天会被用于分析生化样品或生产活性医药剂。这些分子机器尚未部署大规模迄今为止的唯一原因是,它们太慢了。   即使是现行的运动设计,在分子的组合上可能就会花费好几个小时,这使得DNA机器在追求“时效性”的情况下不太实用。   近日,慕尼黑工业大学(TUM)的科学家已经开发出一种新型的电推进技术。科学家基于分子研发出一种DNA纳米机器(具体来说,是一只手臂),当技术发展成熟后,它就可以被用于完成“即时任务”。   研究人员发现,他们可以利用DNA分子的电荷从而快速、准确地移动手臂,使之受到电脉冲的控制移向正确的方向,DNA纳米机器人通过电场可使得机器速度比之前快10万倍,甚至可以在几毫秒内作出反应。   当看到DNA机器人执行一连串动作时,你可以想象这背后是纳米工厂“数百万”分子们共同协作的成果。   此外,在许多方面,这种新方法使DNA纳米机器变得实用。其中包括把复杂的分子(比如医药)拼凑在一起、识别微小的物质等等,具有很广泛的应用场景。