微型纳米机成功完成了试驾

纳米机器包括复杂蛋白质和核酸的结构，这些结构具有化学能，可以执行定向运动。从自然界就知道了这一原理：例如，细菌利用鞭毛推动自己前进。波恩大学，波恩凯撒研究所和密歇根大学（美国）的团队使用了由DNA纳米环制成的结构。两个环像一条链一样链接在一起。波恩大学生命与医学研究所（LIMES）的Michael Famulok博士解释说：“一个环完成了车轮的功能，另一个则借助化学能将其驱动为发动机。”

这款微型车辆的尺寸仅为30纳米（百万分之一毫米）。“燃料”由蛋白质“ T7 RNA聚合酶”提供。这种酶与充当引擎的环相连，根据DNA序列合成RNA链，并利用在此过程中释放的化学能来旋转DNA环。Famulok研究小组的主要作者JuliánValero博士说：“随着旋转的进行，RNA链像来自RNA聚合酶的线一样增长。” 研究人员正在使用这种不断扩大的RNA线，这种线基本上是作为废物从引擎伸出的，通过使用DNA纳米管轨道上的标记使微型车辆保持在其行驶路线上。

测试驱动器的长度为240纳米

附加到此线程上的独轮车机器在其测试驱动器上覆盖了约240纳米。Famulok说：“这是第一步。” “可以根据需要扩展轨道。” 下一步，研究人员不仅要扩大路线的长度，还要计划测试轨道上更复杂的挑战。在内置结处，纳米机应决定走哪条路。Valero表示：“我们可以使用我们的方法来确定机器应该走的方向。”

当然，科学家们不能用肉眼观看正在工作的微型车辆。通过使用原子力显微镜扫描纳米机器的表面结构，科学家们能够看到互锁的DNA环。此外，该团队使用荧光标记物来表明机器的“轮子”实际上正在转动。纳米单轮车通过纳米管后，沿纳米管路径的荧光“标记”就会点亮。基于此，还可以计算出车辆的速度：车轮转一圈大约需要十分钟。这不是很快，但是对于研究人员而言却是一大进步。Famulok说：“在所需方向上移动纳米机器并非易事。”

机器的组件通过自组织组装

当然，与宏观机器不同，纳米机器不是用焊炬或扳手组装的。该构建基于自组织原理。与活细胞中一样，当相应的组件可用时，所需的结构会自发出现。Famulok解释说：“它就像一个想象中的难题一样起作用。” 每个拼图都旨在与非常特定的伙伴互动。如果将这些伙伴精确地聚集在一个容器中，则每个粒子都会找到其伙伴，并自动创建所需的结构。

到目前为止，全世界的科学家已经开发了许多纳米机器和纳米引擎。但是Famulok团队开发的方法是一种全新的原理。这位科学家说：“这是一个很大的步骤：要可靠地设计和实现纳米级的东西并不容易。” 他的团队希望尽快开发更复杂的纳米引擎系统。Famulok说：“这是基础研究。” “不可能确切看到它的前进方向。” 凭空想象，可能的应用可能包括例如基于分子运动执行逻辑运算的分子计算机。此外，微型机器可以将药物精确地通过血液输送到需要的地方。Famulok说：“但是这些仍然是未来的愿景。”