Kemikere udvikler verdens første lyssøgende syntetiske nanorobot til potentielle biomedicinske anvendelser

Et team af forskere ledet af Dr. Jinyao Tang fra Institut for Kemi, University of Hong Kong, har udviklet verdens første lyssøgende syntetiske Nano-robot. Med en størrelse, der kan sammenlignes med en blodcelle, disse små robotter har potentialet til at blive sprøjtet ind i patienters kroppe, hjælpe kirurger med at fjerne tumorer og muliggøre mere præcis konstruktion af målrettet medicin. Resultaterne er blevet offentliggjort i oktober tidligere i førende videnskabeligt tidsskrift Natur nanoteknologi .

Det har været en drøm inden for science fiction i årtier, at små robotter fundamentalt kan ændre vores dagligdag. Den berømte science fiction-film "Fantastic Voyage" er et meget godt eksempel, med en gruppe videnskabsmænd, der kører deres miniaturiserede nano-ubåd ind i menneskekroppen for at reparere en beskadiget hjerne. I filmen "Terminator 2", milliarder af nanorobotter blev samlet i den fantastiske formskiftende krop:T-1000. I den virkelige verden, det er ret udfordrende at lave og designe en sofistikeret Nano-robot med avancerede funktioner.

Nobelprisen i kemi 2016 blev tildelt tre videnskabsmænd for "design og syntese af molekylære maskiner". De udviklede et sæt mekaniske komponenter i molekylær skala, som kan samles til mere komplicerede nanomaskiner for at manipulere enkeltmolekyler såsom DNA eller proteiner i fremtiden. Udviklingen af ​​bittesmå nanoskalamaskiner til biomedicinske applikationer har været en stor tendens inden for videnskabelig forskning i de senere år. Ethvert gennembrud vil potentielt åbne døren til ny viden og behandlinger af sygdomme og udvikling af nye lægemidler.

En vanskelighed ved Nanorobot-design er at få disse nanostrukturer til at forstå og reagere på miljøet. Da hver Nanorobot kun er et par mikrometer i størrelse, hvilket er ~50 gange mindre end diameteren af ​​et menneskehår, det er meget svært at presse normale elektroniske sensorer og kredsløb ind i Nanorobots til en rimelig pris. I øjeblikket, den eneste metode til at fjernstyre Nanorobots er at inkorporere lille magnetisk inde i Nanoroboten og styre bevægelsen via eksternt magnetfelt.

Nanorobotten udviklet af Dr. Tangs team bruger lys som drivkraft, og er det første forskerhold globalt, der udforsker den lysstyrede Nanorobot og demonstrerer dens gennemførlighed og effektivitet. I deres papir udgivet i Natur nanoteknologi , Dr. Tangs team demonstrerede den hidtil usete evne til disse lyskontrollerede nanorobotter, når de "danser" eller endda staver et ord under lyskontrol. Med en ny Nanotree-struktur, nanorobotterne kan reagere på lyset, der skinner på den, som møl, der bliver trukket til flammer. Dr. Tang beskrev bevægelserne, som om "de kan "se" lyset og køre sig selv hen imod det.

Holdet fik inspiration fra naturlige grønne alger til Nanorobot-designet. I naturen, nogle grønne alger har udviklet sig med evnen til at føle lys omkring sig. Selv kun en enkelt celle, disse grønne alger kan mærke lysets intensitet og svømme mod lyskilden til fotosyntese. Dr. Jinyao Tangs team brugte tre år på at udvikle nanorobotterne med succes. Med en ny Nanotree-struktur, de er sammensat af to almindelige og billige halvledermaterialer:silicium og titaniumoxid. Under syntesen, silicium og titanium oxid formes til nanotråd og derefter yderligere arrangeret i en lille Nanotree heterostruktur.

Dr. Tang sagde:"Selvom den nuværende Nanorobot endnu ikke kan bruges til sygdomsbehandling, vi arbejder på næste generations nanorobotsystem, som er mere effektivt og biokompatibelt."

"Lys er en mere effektiv mulighed for at kommunikere mellem den mikroskopiske verden og den makroskopiske verden. Vi kan forestille os, at mere komplicerede instruktioner kan sendes til Nanorobots, som giver forskerne et nyt værktøj til at videreudvikle flere funktioner i Nanorobot og få os et skridt tættere på dagligdagen livsapplikationer, " han tilføjede.