在現(xiàn)代制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人因能完成高精度自動(dòng)化操作而成為關(guān)鍵組成部分。而納米級(jí)的工業(yè)機(jī)器人，作為創(chuàng)新的制造平臺(tái)，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(guò)，制造這種納米機(jī)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(lèi)納米材料提供了新方法。這項(xiàng)技術(shù)已在生物芯片、生物計(jì)算機(jī)、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(jī)器人方面也顯示出巨大潛力。

　　中國(guó)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(tuán)隊(duì)周峰副研究員長(zhǎng)期專(zhuān)注于可控生物納米材料的設(shè)計(jì)、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(guò)程，并在將其廣泛應(yīng)用于納米制造方面取得了多項(xiàng)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?cè)谠O(shè)計(jì)和制造能自我復(fù)制的三維DNA納米機(jī)器人方面取得了重要進(jìn)展。

　　在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地運(yùn)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(jī)器人。這些機(jī)器人能夠在納米尺度上自動(dòng)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(jī)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(lái)操控和對(duì)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(jìn)行下一個(gè)操作。這種方法使得這些納米機(jī)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(jī)器人還可以通過(guò)“可控折疊”技術(shù)增加制造過(guò)程中的靈活性。這種技術(shù)使得機(jī)器人能夠完成三維結(jié)構(gòu)的多循環(huán)自我復(fù)制，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)納米材料的大規(guī)模生產(chǎn)至關(guān)重要。未來(lái)，這些DNA工業(yè)納米機(jī)器人有望使用核酸適配體等先進(jìn)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(guó)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(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目的支持，是寧波材料所與美國(guó)紐約大學(xué)的重要合作成果。

DNA工業(yè)納米機(jī)器人用于手性納米材料的組裝制備

　?。ㄡt(yī)工所 周峰）