德国斯图加特大学第二物理研究所近期传来了一则令人瞩目的科研进展。一支由多国学者组成的科研团队，其中包括多位中国学生和教授，成功研发出一种革命性的DNA纳米机器人，这种机器人能够改造人造细胞。
这一创新技术聚焦于合成细胞中脂质膜的形状调控与通透性管理，为合成生物学领域带来了前所未有的新工具。据悉，相关研究成果已于本月13日在国际权威期刊《自然・材料》上发表。
在生物学中，细胞的形态与结构对其功能起着决定性作用，这与现代设计理念中的“形式追随功能”原则不谋而合。然而，在合成生物学领域，如何将这一原则应用于人造细胞，一直是科研人员面临的重要挑战。此次斯图加特大学的研究团队，正是针对这一难题，开发出了一种全新的解决方案。
他们创造的这种DNA纳米机器人，能够精准地调控合成细胞中脂质膜的形状与渗透性。脂质膜由脂质双层构成，是生物膜的简化模型，对于研究膜动力学、蛋白质相互作用以及脂质行为具有重要意义。
团队利用信号依赖性的DNA纳米机器人，实现了与合成细胞的可编程交互，这是DNA纳米技术在细胞行为调控领域的一大突破。他们采用巨型单层囊泡（GUV）作为模仿活细胞的简单结构，并通过DNA折纸技术构建了可重构的纳米机器人。
这些纳米机器人在微米尺度上展现出了惊人的能力，不仅能够改变周围环境，还能成功影响GUV的形状和功能。研究人员发现，DNA纳米机器人的转化可以与GUV的变形以及膜中合成通道的形成相结合。这些通道允许大分子物质如治疗性蛋白质或酶穿越膜，并在需要时重新密封。
该论文的合著者Stephan Nussberger教授对此表示：“我们能够通过DNA纳米机器人来设计GUV的形状和配置，从而在膜中形成传输通道。这令人非常兴奋，因为DNA纳米机器人在GUV上的功能机制在活细胞中没有直接的生物对应物。”
具体而言，这些变形的DNA纳米机器人能够促使GUV变形并形成合成通道，为大分子物质的穿越提供了可能。这一发现意味着DNA纳米机器人在药物输送和治疗干预方面具有巨大的潜力。当应用于活细胞时，该系统可以促进治疗性蛋白质或酶精准地输送到细胞中的靶点，为药物管理提供了新的可能性。
这一创新系统的出现，预示着大型治疗分子将能够更有效地被输送到细胞中，为更精确的药物输送和先进的治疗干预措施铺平了道路。这一科研成果无疑将为医学领域带来巨大的变革和希望。
