研究人員已經設計出一套磁控制系統，可以使基於DNA的小型機器人按需移動 - 而且速度要比最近更快。
在Nature Communications雜誌上，來自俄亥俄州立大學的Carlos Castro和RatnasinghamSooryakumar及其同事報告說，該控制系統將原型納米機器人部件的響應時間從幾分鐘縮短到不到一秒。
這項發現不僅在速度上有顯著的提高，而且這項工作和最近的另一項研究預示著首次直接實時控制基於 DNA的分子機器。
這一發現有朝一日可以使納米機器人像製造全尺寸的機器人一樣快速可靠地製造物體，例如藥物輸送裝置。以前，研究人員只能間接地移動DNA，誘導化學反應來哄它移動某些方式，或者引入分子，通過與DNA結合來重新配置DNA。這些過程需要時間。
“想象一下，告訴工廠中的機器人做一些事情，並且必須等5分鐘才能完成一項任務，早期的DNA納米機控制方法就是這種情況， ”卡斯特羅說，機械學副教授和航空航天工程。
“像我們的磁性方法這樣的實時操作方法使科學家能夠與DNA納米器件相互作用，並反過來與分子和分子系統相互作用，這些分子和分子系統可以通過直接的視覺反饋實時耦合到這些納米器件。 “
在早期的工作中，卡斯特羅的團隊使用了一種稱為DNA摺紙的技術來摺疊單個DNA鏈，形成簡單的微觀工具，如轉子和鉸鏈。他們甚至用DNA構建了一種“ 特洛伊木馬”，用於向癌細胞輸送藥物。
對於這項新研究，研究人員加入了物理學教授RatnasinghamSooryakumar。他之前開發的微型磁性“鑷子”用於在生物醫學應用如基因治療中移動生物細胞。鑷子實際上是由磁性粒子組成的，它們同步移動以推動人們希望他們去的細胞。
Sooryakumar解釋說，那些磁性顆粒雖然肉眼看不到，但仍然比卡斯特羅的納米機器大很多倍。
他說：“ 我們發現了一種利用磁力來探測微觀世界的方法 - 一個驚人複雜的隱藏世界。” “但是我們想要從微觀世界轉向納米世界，這導致了與卡斯特羅博士的合作，挑戰是將我們的粒子的功能縮小一千倍，將它們耦合到移動的精確位置部分機器，並將熒光分子作為信標來監控機器移動的情況。“
對於這項研究，該團隊使用DNA摺紙構建了杆，轉子和鉸鏈。然後他們使用僵硬的DNA杆將納米級組件連接到由聚苯乙烯浸漬磁性材料製成的微型珠子。通過調整磁場，他們發現他們可以命令粒子來回擺動組件或旋轉它們。這些組件在不到一秒的時間內執行了指示動作。
例如，納米轉子能夠在大約1秒內完全旋轉360度，並通過旋轉磁場驅動連續控制運動。納米鉸鏈能夠在0.4秒內關閉或打開，或以8度的精度保持特定角度。
卡斯特羅說，如果用傳統方法執行這些動作可能需要幾分鐘的時間。他設想複雜的納米材料或生物分子複合物有朝一日可以製造在基於DNA的納米工廠中，檢測並響應當地環境。
這項研究很快就會來臨：研究人員幾年前決定將Sooryakumar的磁性平臺與 Castro的DNA設備合併。“這項研究花費了很多來自多位學生的熱心工作來實現這一想法，我們很高興能夠繼續在此基礎上進行研究。這項研究表明，只有通過跨學科合作才能實現令人興奮的進步。” 卡斯特羅說。
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