“DNA花朵”微型機器人可自適應環境變化

科技日報記者 張佳欣

美國北卡羅來納大學研究團隊研發出一種名為“DNA花朵”的微型機器人。這種機器人具有獨特的自適應環境變化能力，能夠像生物體一樣，根據周圍環境改變形狀和行為。“DNA花朵”機器人由DNA與無機材料結合形成的特殊晶體構成，能在幾秒內迅速摺疊與展開，是迄今為止開發出的最具動態性的微型材料之一。

這項研究的靈感來自自然界中許多現象。例如，花瓣的展開、珊瑚的脈動以及生物體組織的形成等，都是通過外部環境的變化調節生物行為的過程。研究人員希望模仿這些自然界中的複雜行為，開發出能適應環境變化並自主完成任務的人工材料。

研究人員表示，這些微型“DNA花朵”成功的關鍵在於DNA在花形晶體內的排列方式。它們可通過其內部的DNA結構實現自我控制，類似於微型計算機程序。

當週圍環境酸性增強時，DNA結構中的部分區域會緊密摺疊，導致花朵閉合。而當酸度恢復正常時，DNA結構會鬆開，花朵再次張開。這一簡單而強大的運動被應用於控制化學反應、攜帶和釋放分子，甚至與細胞和組織進行互動。這使得這些機器人具備了根據周圍環境變化自動調節和響應的能力。

雖然這項技術目前還處於早期測試階段，但研究人員對其以後的應用充滿信心。未來，這些“DNA花朵”可能會被注射到人體內，定向到腫瘤所在部位。酸性環境會促使花朵閉合，釋放藥物或取樣進行活檢。當腫瘤治療結束，花朵會重新開放，準備再次響應任何疾病復發的情況。此外，這些智能材料還可用於環境清理，比如在污染水體中釋放清潔劑，並在任務完成後自動溶解，減輕環境負擔。

這些“DNA花朵”還有望在數字存儲領域發揮作用，可被用來存儲海量數據。據估算，這些材料每茶匙的體積就能存儲高達兩萬億GB的數據，從而提供了一種更加高效、環保的數據存儲解決方案。

研究人員表示，這一突破不僅為智能材料的發展提供了新視角，也有助於推動生物與機械技術的深度融合。