納米機(jī)器人可控操作技術(shù)獲新突破

中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所微納米課題組利用納米操作機(jī)器人在單分子病毒三維可控操作方法研究方面取得最新科研成果。

納米操作機(jī)器人可定義為能夠?qū){米尺度物體實(shí)現(xiàn)有效操控的機(jī)電系統(tǒng)，與宏觀機(jī)器人相比，它具有超級(jí)靈敏、超高精確等特點(diǎn)，可以在極微小尺度下完成宏觀機(jī)器人無(wú)法實(shí)現(xiàn)的各種觀測(cè)、表征和操控功能。2005年，沈陽(yáng)自動(dòng)化所建立了我國(guó)第一臺(tái)納米操作機(jī)器人系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上率先開展了與生命科學(xué)相交叉的前沿科學(xué)研究，在單分子病毒三維操作方面的應(yīng)用正是該研究的代表。

病毒是細(xì)胞內(nèi)最小的寄生者，很多重要的疾病都與病毒密切相關(guān)，如HIV和HBV就分別是導(dǎo)致艾滋病和肝炎的感染病毒，同時(shí)病毒又能作為一種十分重要的載體來(lái)進(jìn)行疾病的治療，如病毒載體攜帶治療基因進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，在腫瘤細(xì)胞作用下病毒的衣殼裂解，釋放出治療基因，達(dá)到基因治療的目的。因此如何監(jiān)測(cè)病毒對(duì)細(xì)胞的侵染過(guò)程就成為當(dāng)今科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)之一，而實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的關(guān)鍵使能技術(shù)就是單分子病毒的三維納米操作方法。

針對(duì)該問(wèn)題，機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微納米課題組以基于AFM的納米操作機(jī)器人為基礎(chǔ)，研究了針對(duì)腺病毒的三維空間操作方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用基于局部掃描技術(shù)的三維操作策略，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)病毒分子在三維空間中的自由操作，還能根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)筑出全病毒分子的三維納米結(jié)構(gòu)，這不僅為病毒侵染細(xì)胞過(guò)程的實(shí)時(shí)檢測(cè)邁出了堅(jiān)實(shí)一步，同時(shí)為發(fā)展基于病毒分子的新型三維納電子器件提供了技術(shù)途徑。

研究團(tuán)隊(duì)自2009年開拓納米操作機(jī)器人與生命科學(xué)的交叉研究以來(lái)，取得了一些重要的原創(chuàng)性成果，如開發(fā)了單細(xì)胞活動(dòng)狀態(tài)表征技術(shù)、液體環(huán)境探測(cè)噪聲抑制技術(shù)、抗原分子特異性識(shí)別技術(shù)以及細(xì)胞表面改性方法等等。這些方法與技術(shù)的突破，表明沈陽(yáng)自動(dòng)化所在納米機(jī)器人與生命科學(xué)融合研究方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，為納米操作機(jī)器人在細(xì)胞分子生物學(xué)及病毒免疫學(xué)的應(yīng)用開辟了新的道路。

在此之前，納米操作機(jī)器人與生命科學(xué)交叉的相關(guān)成果已分別發(fā)表或錄用于JournalofMolecularRecognition、JournalofScanning、IEEE等知名期刊和國(guó)際會(huì)議上，并申請(qǐng)了相關(guān)發(fā)明專利。

該研究受到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院和機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。