DNA纳米机器人问世，将如何改变医疗未来？

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核心概念：什么是DNA纳米机器人？

DNA纳米机器人就是利用DNA分子的独特性质（如可编程的自组装能力、纳米级的精确尺寸、生物相容性好等）来设计和制造的超微型“机器”。

（图片来源网络，侵删）

为什么用DNA？ DNA不仅仅是遗传信息的载体，它的A、T、C、G四种碱基可以像乐高积木一样，通过精确的碱基配对规则（A-T, C-G）进行编程，科学家可以设计特定的DNA序列，让它们在溶液中自动折叠成预设的、极其复杂的二维或三维结构，比如一个可以开合的“钳子”、一个“盒子”或一个“笼子”。
它如何工作？ 这些DNA结构通常被设计成可以对特定信号（如某种特定的RNA、蛋白质或pH值变化）做出响应，当机器人到达目标位置（如肿瘤细胞）并接收到信号时，其结构会发生改变，从而“执行任务”，例如释放药物、切割特定分子或与其他细胞互动。

这是DNA纳米机器人最引人注目的应用方向。

新闻事件： 2025年，中国科学院国家纳米科学中心的丁宝全团队和亚利桑那州立大学的 Hao Yan团队（DNA纳米技术的两位领军人物）合作，在《Nature Biotechnology》上发表了一项里程碑式的研究。
- 设计： 他们创造了一种DNA折纸（DNA origami）结构的“机器人”，大小约为90纳米×60纳米，像一个打开的“分子钳子”。
- 装载： 这个“钳子”可以装载一种凝血酶（thrombin）,这是一种强效的促凝血蛋白。
- 靶向与激活： 机器人的表面修饰了肿瘤特异性多肽，使其能精准识别并“拥抱”肿瘤血管，当它到达肿瘤部位后，其结构会发生变化,释放出凝血酶。
- 效果： 在小鼠实验中，这种机器人成功地阻断了肿瘤的血液供应，导致肿瘤组织因缺血而坏死，同时没有对正常组织造成明显伤害，这种“饿死”癌细胞的方式高效且精准。
意义： 这是全球首次证明DNA纳米机器人可以在活体内实现复杂的、程序化的治疗任务,为癌症治疗开辟了全新的道路。

除了癌症,DNA纳米机器人也开始探索更复杂的神经系统疾病。

新闻事件： 2025年，魏茨曼科学研究所的Bachelet团队在《Science Robotics》上发表了最新研究。
- 设计： 他们开发了更先进的DNA纳米机器人，这些机器人可以在大脑中自由移动,并能够响应特定的生物信号。
- 功能： 这些机器人被设计用来“嗅探”特定类型的mRNA（信使RNA），这些mRNA与特定神经元的激活状态相关，当机器人检测到目标mRNA时，会释放出一种可以“关闭”该神经元的分子。
- 效果： 在小鼠实验中，研究人员成功使用这些机器人精确地定位并抑制了与特定行为（如与成瘾相关的行为）相关的神经元,从而逆转了小鼠的成瘾行为。
意义： 这项技术展示了在活体大脑中进行分子级精准干预的巨大潜力，未来可能用于治疗帕金森病、癫痫、精神分裂症等多种神经系统疾病,其精度远超现有的任何药物或技术。

DNA纳米机器人在诊断领域也展现出巨大潜力。

新闻事件： 近年来，多个研究团队开发了基于DNA纳米结构的病毒检测试剂盒，尤其是在COVID-19疫情期间。
- 设计： 科学家们设计了“DNA折纸”结构，其上附着有与病毒（如SARS-CoV-2）表面蛋白或RNA序列互补的探针。
- 工作原理： 当样本（如唾液或鼻拭子）中含有病毒时，病毒会与探针结合,导致DNA纳米结构发生肉眼可见的颜色变化或荧光信号变化。
- 优势： 这种检测方法比传统的PCR更快速、成本更低,并且有望开发成类似妊娠试纸一样的便携式即时检测设备。
意义： 为未来应对突发公共卫生事件提供了强有力的即时诊断工具。