科技日報記者 張夢然

美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校團(tuán)隊開發(fā)出了一種創(chuàng)新的工具——由單一DNA分子折疊成的四指微型“手”。其被命名為NanoGripper。這個納米級別的“手”不僅能高效地捕捉病毒，實(shí)現(xiàn)高度敏感的快速檢測，還有潛力阻止病毒入侵細(xì)胞，避免感染發(fā)生。該成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)·機(jī)器人》雜志上。

NanoGripper的設(shè)計靈感來源于人類的手掌和鳥類的爪子。它擁有四個可彎曲的手指和一個手掌，全部由同一塊DNA材料通過復(fù)雜的折疊技術(shù)制成。每個手指都設(shè)計有三個可彎曲的關(guān)節(jié)，彎曲的程度和角度可以按需調(diào)整。手指上裝有特殊的DNA適體（一種小分子），這些適體可以被編程來識別特定的目標(biāo)分子，一旦與目標(biāo)分子接觸，手指就會自動彎曲，緊緊抓住目標(biāo)。

而手的“腕”部，可附著在固體表面或其他較大結(jié)構(gòu)上，使得它非常適合應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，比如作為傳感器或藥物遞送系統(tǒng)的一部分。

團(tuán)隊將NanoGripper與一種光子晶體傳感器平臺整合在一起，發(fā)明了一種能在30分鐘內(nèi)完成測試的方法。這種方法的靈敏度與醫(yī)院常用的金標(biāo)準(zhǔn)qPCR分子測試相當(dāng)。當(dāng)NanoGripper捕獲病毒后，附著在其上的熒光分子會在LED燈或激光的照射下發(fā)光，足以讓檢測系統(tǒng)識別并計數(shù)每一個病毒顆粒。

除疾病診斷外，NanoGripper還具有預(yù)防病毒感染的能力。實(shí)驗(yàn)中，將其加入到細(xì)胞培養(yǎng)基中并暴露于新冠病毒時，它可包圍病毒并阻止病毒表面的刺突蛋白與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，從而防止病毒進(jìn)入細(xì)胞造成感染。

此外，NanoGripper可通過簡單的重新編程來針對其他類型的病毒，如流感病毒、HIV或乙型肝炎病毒。它也可用于精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域，其“手指”可被編程來識別特定腫瘤標(biāo)志物，從而將抗癌藥物直接輸送到癌細(xì)胞處，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。

總編輯圈點(diǎn)

手是人類進(jìn)化的杰作。手的靈活性和精細(xì)動作能力，使我們能進(jìn)行復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)。此次，科研人員以手為靈感，設(shè)計出了一種由單一DNA分子折疊成的四指微型“手”。這種小型的手如同一個“捕籠”，當(dāng)識別到目標(biāo)分子，它便將其抓獲?；谶@一特點(diǎn)，他們開發(fā)出了一種病毒的快速檢測方法。同時，DNA分子手也能成為精準(zhǔn)運(yùn)送藥物的運(yùn)輸工具；它還能包圍病毒，阻斷感染?！笆帧笔欠肿由锝绲膭?chuàng)新工具，未來可能引發(fā)更多療法的“進(jìn)化”。