慕尼黑工业大学(TUM)的科学家们开发出一种新型的纳米机器人电力推进技术。它使分子机器的运动速度比目前使用的生化过程快十万倍。这使纳米机器人足够快，可以在分子工厂中进行装配线工作。新的研究成果今天作为科学期刊科学的封面故事出现。

上下，上下。光点以锁定的方式来回交替。它们是由附着在微型机器人手臂末端的发光分子产生的。Friedrich Simmel教授观察了纳米机器在荧光显微镜监视器上的运动。只需点击一下鼠标即可使光点向另一个方向移动。

“通过施加电场，我们可以在一个平面上任意旋转手臂，”慕尼黑工业大学合成生物系统物理系主任解释说。他的团队第一次设法控制纳米机器人并同时创造了一项记录：新技术比以前的所有方法快100,000倍。

DNA-Origami机器人为明天的制造工厂

世界各地的科学家正在研究未来纳米工厂的新技术。他们希望有一天能用于分析生化样品或生产活性药物。使用DNA折纸技术已经可以经济地生产所需的微型机器。

这些分子机器迄今尚未大规模部署的一个原因是它们太慢了。构建块用酶，DNA链或光激活，然后执行特定任务，例如收集和运输分子。

然而，传统的纳米机器人需要几分钟来执行这些操作，有时甚至是几个小时。因此，对于所有实际意图和目的，有效的分子组装线不能使用这些方法实施。

电子速度提升

“建立一条纳米技术装配线需要一种不同类型的推进技术。我们提出了完全放弃生物化学纳米机械转换的想法，支持DNA结构和电场之间的相互作用，”TUM研究员Simmel解释说，他也是慕尼黑卓越集群纳米系统倡议(NIM)的联合协调员。

推进技术背后的原理很简单：DNA分子带负电荷。因此，可以通过施加电场来移动生物分子。从理论上讲，这应该允许使用电场操纵由DNA制成的纳米机器人。

显微镜下的机器人运动

为了确定机器人手臂是否以及如何快速与电场对齐，研究人员将数百万个纳米机器人手臂固定在玻璃基板上，并将其放入带有专门为此目的设计的电触点的样品架中。

由主要作者Enzo Kopperger生产的每个微型机器都包括一个400纳米的臂，该臂连接到一个坚硬的55乘55纳米的底板上，并带有一个由不成对的底座制成的柔性接头。这种结构确保了臂可以在水平面上任意旋转。

与慕尼黑路德维希马克西米利安大学的Don C. Lamb教授领导的荧光专家合作，研究人员使用染料分子标记了机器人手臂的尖端。他们用荧光显微镜观察了它们的运动。然后他们改变了电场的方向。这使得研究人员可以随意改变手臂的方向并控制运动过程。

“这项实验表明，分子机器可以移动，因此也可以用电驱动，”齐梅尔说。“由于电子控制过程，我们现在可以在毫秒时间范围内启动运动，因此比以前使用的生化方法快100,000倍。”

在通往纳米工厂的道路上

新的控制技术不仅适用于染料分子和纳米粒子的移动。微型机器人的手臂也可以对分子施加力。西梅尔强调，这些相互作用可用于诊断和药物开发。“纳米机器人体积小，经济实惠。数以百万计的纳米机器人可以并行工作，寻找样品中的特定物质或合成复杂的分子 - 与装配线不同。