納米蜘蛛利用DNA分子進行復制

曾經(jīng)有一部美國科幻片名為《驚異大奇航》。這部影片中，科學家把變小的人和飛船注射進人體，讓這些縮小的參觀者直接觀看到人體各個器官的組織和運行情況。如果真的有小人能夠進入我們的身體，倒是可以幫助我們看病。最近，美國科學家就研制出一種可以進入人體的納米機器人，有望用于維護人體健康。

發(fā)明這些納米機器人的科學家是美國哥倫比亞大學生物工程學研究人員米蘭·斯托諾維克等人，組成機器人的原料是DNA分子，它們的外形很像蜘蛛，因此又稱為“納米蜘蛛”微型機器人。它們能夠跟隨DNA的運行軌跡自由地行走、移動、轉(zhuǎn)向以及停止。雖然以前研制出的DNA分子機器人也具有行走功能，但不會超過3步，而新的機器人卻能行走50步?？茖W家希望不斷改進納米蜘蛛，以提高它們的行進距離，讓它們最好能夠在人體內(nèi)自由穿梭。

納米蜘蛛的體長只有4納米，需要高倍電子顯微鏡才能看見，因為10萬個這樣的納米蜘蛛排成一串也比人類頭發(fā)直徑還小。正因為納米蜘蛛如此微小，它可以穿越人體任何組織和器官，包括最細小的毛細血管和神經(jīng)末梢，而不會導致這些細小管道的阻塞。納米蜘蛛可以在人體內(nèi)的“大街小巷”內(nèi)隨意穿梭，及時發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)出現(xiàn)的異常情況，因此堪稱人體內(nèi)的“微型警察”。

“納米蜘蛛”機器人有望成為治療多種疾病的重要工具，比如，它們可以區(qū)分健康細胞和癌細胞，及時發(fā)現(xiàn)癌細胞后發(fā)出警報。成千上萬只納米蜘蛛就源源不斷地向癌細胞聚集，一起合力殺死癌細胞。它們還可以成為清理人體血管的“管道工”，人體血管其實也像城市的下水道一樣，時間長了就會出現(xiàn)垃圾，如果不及時清理就會發(fā)生各種心血管疾病，納米蜘蛛發(fā)現(xiàn)這些垃圾后，能合力把這些垃圾擊碎并運到人體的腸道內(nèi)。納米機器人甚至可以用于外科手術(shù)，切割或縫合所需做手術(shù)的部位，由于它們可以直接利用人體活性物質(zhì)到手術(shù)部位，手術(shù)之后可以達到?jīng)]有疤痕的效果。

納米機器人實質(zhì)是分子機器人，是分子仿生學中的一個重要內(nèi)容。納米機器人根據(jù)分子水平的生物學原理為設(shè)計原型，是一種可在微小的納米空間內(nèi)進行操作的“功能分子器件”。事實上，每一個細胞都是一個活生生的納米機器人，細胞不僅將燃料轉(zhuǎn)化為能量，而且按照儲存在 DNA中的信息來建造和激活蛋白質(zhì)和酶，通過對不同物種的DNA進行重組。目前，基因工程家已經(jīng)開始利用這些活生生的“納米工具”來維護人體健康，例如用細菌細胞來生產(chǎn)醫(yī)用激素。

美國加州理工學院神經(jīng)科學研究人員埃瑞克·溫弗利說：“傳統(tǒng)的機器人制造是一個機械體，能夠識別所處環(huán)境，做出相應的判斷，并遵循設(shè)計程序做某些事情。”而相比之下，分子機器人更具優(yōu)勢，它們不僅具備著傳統(tǒng)機器人的功能，并且將體積縮小至納米等級，在相應的環(huán)境中可以自動組合。也就是說，納米蜘蛛其實還是一種可以自我復制的機器人，它們可以利用人體內(nèi)的DNA分子進行自我復制，根據(jù)任務的需要來確定所需復制的數(shù)量，而不會出現(xiàn)納米蜘蛛在人體內(nèi)泛濫成災的情況，不用擔心納米蜘蛛會把人體拆光。

目前，科學家們已經(jīng)研發(fā)出這種機器人的“生產(chǎn)線”，希望未來能大量生產(chǎn)。研究人員希望納米蜘蛛首先用于醫(yī)療事業(yè)，有力地維護人體健康。納米蜘蛛早期的應用可能包括：幫助運送藥物到人體的患病部位，幫助人類識別并殺死癌細胞以達到治療癌癥的目的，甚至還能幫人們完成外科手術(shù)、清理血管垃圾等等。

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