从DNA折纸机器人，到长着好多条腿的软体机器人，现在，活细胞机器人都出来了。未来人的身体里一定很热闹。

作者

汤波分子生物学博士

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高佩雯

如果生病了需要药物治疗，你会选择哪种给药方式？大多数人有可能是这样，能外用的不用内服，能口服的不用注射。其实，不同的药物，给药方式不尽相同，其起效速度和药物利用率也大相径庭。

给药方式很多种，最常用的是外用、口服、静脉注射，也包括吸入给药、舌下给药、直肠给药、肌肉注射和皮下注射等方式。不管什么给药方式，药物分子都要进入人的循环系统，最终才能到达患病组织或器官发挥药效。一般情况下，药物分子是被动地随循环系统漫游患者全身，大多数药物分子最终被排出体外，只有少数药物分子碰巧进入患病组织或器官发挥作用，这样不仅造成药物的浪费，更可能给患者身体带来不必要的毒副作用。

最近，科学家们发明了一些微型给药“机器人”，能够准确找到患病组织或器官，之后才释放药物分子，攻击患病组织或器官，其中DNA纳米机器人和活体细胞机器人最引人注目。

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自行组装的DNA纳米机器人

纳米是多小的单位？1纳米等于10亿分之一米。所有原子都是纳米级别，生命体中的DNA、蛋白质和抗体等物质大小也在1~10纳米之间，病毒大小在10~纳米间，细菌和真核细胞则是微米级别了。

由于具有自主折叠和组装成特殊形状的特性，DNA作为纳米级别的分子材料，不仅用作携带生命遗传信息的载体，而且被设计成可执行一些特殊功能的纳米材料，比如说DNA折纸机器人。年，加州理工学院的保罗·罗斯蒙德（PaulRothemund）博士从折纸游戏中获得灵感，率先用不同大小的单链DNA自行折叠和组装成形状各异的二维图案或三维空间结构，如正方形、五角星、笑脸、美洲地图以及立方体等。之后，很多科学家开始设计出更加复杂、实用的DNA折纸结构，在体内显微检测、药物递送等方面展现出巨大的应用前景。

年，哈佛大学怀斯研究所的乔治·丘奇（GeorgeChurch）教授团队首次完成了DNA给药机器人的概念设计，他们经过计算机精确计算，将一个多bp（BasePair，碱基对）的长单链DNA和近个短单链DNA组装成一种六边形的DNA纳米管，管腔内可以搭载一些蛋白和其他药物分子，而纳米管表面携带着某些可识别特定细胞表面抗原的寡核苷酸，能准确找到并结合到靶细胞，如癌细胞，然后开启DNA纳米管表面的分子开关，将封闭的纳米管打开，释放出其搭载的药物分子，可直接杀死癌细胞，甚至让癌细胞自杀。

六边形DNA纳米管给药“机器人”，找到靶细胞后，纳米管打开释放出药物

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