DNA奈米機器手抓病毒 可快速檢測並阻斷感染
〔編譯陳成良/綜合報導〕美國伊利諾大學香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)研究團隊近日開發出一款革命性的DNA奈米機器人,宛如一隻纖細的微型手,不僅能精準捕捉病毒,還可阻絕病毒入侵人體細胞,為未來醫療防治開拓嶄新的可能性。
美國科技網站《物理學家組織》(PhysOrg)報導,這項名為「奈米夾爪」(NanoGripper)的尖端技術,由生物工程及化學教授王興(Xing Wang)帶領的研究團隊所研發,已在《科學機器人學》(Science Robotics)期刊上發表。這個僅由單股DNA摺疊而成的奈米結構,靈感來自人類手部的精巧抓握機能,由四根可彎曲的「手指」和一個「手掌」組成,每根手指都有三個關節,彷彿縮小版的人體結構。
研究團隊的創新設計不僅止於新穎的外型。這款奈米機器人最大的特點是可程式化的DNA適體(aptamer)區域,能精準鎖定特定病毒的表面蛋白,如新冠病毒的棘蛋白。當適體與目標結合時,奈米手的手指會即時彎曲,將病毒緊緊包覆。
在診斷應用上,研究團隊與電機工程教授康寧漢(Brian Cunningham)合作,將奈米夾爪與光子晶體感測器結合,開發出一種30分鐘內可完成的新冠病毒檢測方法。這項突破不僅與醫院使用的qPCR(定量聚合酶鏈反應)分子檢測靈敏度相當,檢測速度更遠快於居家快篩。
奈米夾爪還具有預防感染的潛力。研究發現,在細胞培養實驗中,多個奈米夾爪可同時包裹病毒外部,阻斷病毒棘蛋白與細胞表面受體的接觸,有效攔截病毒入侵。王興教授甚至設想未來可開發抗病毒鼻噴劑,直接在鼻腔攔截呼吸道病毒。
這項技術的潛力不僅限於新冠病毒。研究團隊表示,奈米夾爪的設計可輕易調整,未來有望拓展至流感、愛滋病毒 (HIV)、B型肝炎等其他病毒的檢測。更令人驚豔的是,這項技術還可能應用於精準醫療,如偵測特定癌症標記,直接將抗癌藥物遞送至目標細胞。
王興教授強調,雖然這項技術仍需大量臨床測試,但其在診斷與治療領域展現的敏捷性和精確度,已為軟性奈米機器人技術開闢了令人期待的新疆界。
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