這些細微的奈米機器人能夠自動地感應及修復小到我們看不見的破損電路

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這些小"機器人"實際上是由金和鉑所做成的粒子: arleksey/Shutterstock

下一次的科學大革命,可能來自非常小的世界。奈米科技有可能持續改變我們操控我們周遭世界的方式,從使用石墨烯來創造出原子般薄的夜視隱形透鏡,到將水藻選為運送化療藥物到身體的特定部位。

一項發表於奈米通訊(Nano Letters)的新研究,可能代表了奈米尺度世界的下一個大跳躍。研究人員已經揭露他們如何創造出不可思議的小機器人,自動地修補完成斷裂和裂縫。他們展示出他們的奈米級觀察新創物正在修補破損的電路,但它們也能夠被用來修補生物系統的眼淚,包括我們自己(人類)。

作者寫道:"這樣一個以奈米馬達為基礎的修復系統,代表著朝向了解仿生奈米系統(biomimetic nanosystem)重要的一步,能獨立自主地感應及反應環境的改變。這個修復系統有一個"很廣闊的應用範圍,從自我修復電子學,到標靶藥物的傳遞。"

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雙面不對稱粒子(Janus particle)由簡單的化學提供動力自動地駛向裂縫處Li et al./Nano Letters

奈米機器人(Nanobot)實際上不是一項新發明。回到2012年,一項發表的研究展示DNA摺疊術(DNA origami),摺疊過的DNA節段被用來形成3D結構,能夠被做成動態地改變形狀,來攻擊腫瘤。一些這類的折疊結構能夠被用來當作”特洛伊木馬(Trojan horse)”,滲透入有抗藥性的血癌細胞,並從內部殺死它們。

對於這項新研究,來自加州大學聖地牙哥分校和匹茲堡大學的研究人員,專注他們的努力在奈米機器人修復的能力,而非破壞。

當你實在很不幸地受傷流血,你血液裡的血小板立刻知道你受傷,並且趕緊地在一起凝結傷口。研究小組很好奇他們是否能創造出一個奈米機器人,來對受損的電路做相同的事。因此,他們開始利用”雙面不對稱(Janus)”粒子,由兩個有特色的化學半球體所組成,來創造出奈米機器人。

在這個例子,粒子的一邊是金,另一邊是鉑。當傾倒入過氧化氫溶液,鉑半球體會起化學反應,釋放出一束的氧。這一束的氧強到足以經由溶液來移動這些粒子,全部是數千倍小於人類頭髮的寬度,彷彿它們在使用微型噴射背包。


奈米機器人聚集到裂縫裡  Li et al./Nano Letters

在做出雙面不對稱粒子和過氧化氫的混合物後,研究人員設置一個基本電路,設計成以電池來讓LED發光。然後,他們劃破線路,留下一個頭髮寬度十分之一的傷口,使得它無法讓LED發光。最後,研究小組倒入雙面不對稱粒子溶液,30分鐘後,發現LED再度亮起來。

研究人員正確地預測,當鉑半球體端經由溶液來推進奈米機器人時,金半球體端會被吸引到在電路上由劃破所造成的”活力井(energetic well)”,並且在裂縫裡串疊起來。由於這兩種金屬(金和鉑)能導電,在有足夠的數量聚集在一起之後,線路被有效地修復。

如果研究人員以這個觀念為基礎,是為了創造出一個生物上的等效物(在此指血小板),使用奈米機器人溶液來治療很深的傷口,應該不會太久了。

來源: Iflscience

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