DNA摺疊助標靶藥物釋放 鹽巴大小機器人幫恢復神經

這幾年包括標靶藥物還有癌症檢測,都靠一些生物奈米技術,現在首爾大學的專家還研發出DNA折疊的方式,要讓這些治療更精準使用,還有比鹽巴還要小的機器人,超迷你的尺寸能進入人體,協助神經復原。

賓夕法尼亞大學裡的無塵實驗室,就跟生產半導體同樣規格,但這裡製作的不是晶片,而是超迷你機器人。

賓夕法尼亞大學助理教授米斯欽:「這是實際打造每一層微型機器人的地方,這個工具必須將室內幾乎所有空氣都抽出,現在它要進入這個真空隔絕系統。」

這些機器人最大只有一顆鹽巴粒大小,最小甚至只有十分之一。

賓夕法尼亞大學研究生雷諾斯:「這個實驗室裡的許多機器人,特別是那些有腿的,都擁有靈感來自摺紙的腿部,這些腿部藉由摺疊後的鉸鏈和堅固的面板,從2D轉變成3D。」

利用摺疊的方式,讓機器人能縮到最小,再透過預先編程的雷射光或是即時照射光線,就能控制這些機器人的行動。這麼迷你的小東西,就能進入我們的身體展開醫療行動。

賓夕法尼亞大學助理教授米斯欽:「如果神經受損那條細小神經會嘗試再生,通常這並不是好事,因為神經生長速度不夠快,我們希望能夠讓神經快速生長,這些細小神經的大小與機器人差不多,我們在研發一個技術,建造微型腿部機器人它們可以抓住神經,並將其接到應該連接的肌肉。」

摺疊的技巧甚至能運用在改變DNA的形狀,一般我們印象中DNA應該像這樣是堅固的雙螺旋,但事實上它由兩股單獨的鏈來組成,上面有鹼基配對結合,透過這樣類似拼圖的方式,就能將DNA摺疊起來。

CNN主播魯可蒂:「DNA摺紙的原理是應用稱為staples的短鏈,特定的鹼基沿著一條長的DNA單鏈編程,這條單鏈將根據鹼基的結合彎曲和摺疊,摺疊的足夠多就可以製作成各種形狀。」

以往基因只能摺疊一次,但首爾大學的專家實驗卻發現,可以讓DNA像摺紙一樣畫出摺線,讓基因沿著框架彎摺。

首爾大學機械與設計研究所研究生金明錫(音譯):「我觀察到數百個DNA框架中,只有一個或三個被摺疊成一些形狀,最重要的是它們不是隨機摺疊的,它們只沿著框架摺疊就像一個邊緣,所以我們可以將DNA摺疊再次摺疊。」

也因此專家就能藉由打造出框架,調整DNA的摺疊形狀,而且還能透過包括改變PH值以及光照射,讓這些DNA摺疊或是舒展開來。

首爾大學機械工程系教授金敦年(音譯):「想像一下如果有一張非常薄的紙,可以輕鬆地摺成不同的形狀,但由於它過於柔軟很難保持本身的結構,我們需要優化結構的硬度或柔軟度,才能穩定地保持摺疊和展開的狀態,提高摺疊和展開的成功率。」

透過這種DNA摺疊,就可以協助藥品在體內的運送,到固定的部位再釋放出來。或是與特定的RNA結合,就能作為生物傳感器,方便包括癌症等等醫療檢測。

首爾大學機械工程系教授金敦年(音譯):「但目前仍受限於2D空間的設計,因此我們希望將設計空間擴展到3D,另外還有一種稱為紙雕的技術,它是切割而不是摺紙,因此我想在奈米技術上應用這種概念。」

未來3D立體的DNA摺疊,應用在生物奈米技術,將能製造更多能精確治療的鏢靶藥物、模擬病毒協助疫苗研發,甚至是智慧材料等更多不同範疇。各種肉眼看不到的摺疊方式,卻有可能完全改變我們的生活。

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