用DNA构建一个微型机器人，并用它来研究肉眼看不见的细胞过程……如果你认为这是科幻小说，那是情有可原的，但事实上，它是来自美国四所大学科学家们研究的结晶，现在已经可以做到了。这种高度创新的纳米机器人能够更深入地研究微观层面上施加的机械力，这对许多生物和病理过程至关重要。我们的细胞其实也是一种机器，它们受到微观尺度上施加的机械力的影响，触发了许多细胞过程所必需的生物信号，这些细胞过程涉及我们身体的正常功能或疾病的发展。例如，触觉在一定程度上取决于对特定细胞受体施加机械力，这一发现在今年还获得了诺贝尔生理学或医学奖）。除了触摸之外，这些对机械力敏感的受体（称为机械感受器）还可以调节其他关键生物过程，如血管收缩、疼痛感知、呼吸，甚至耳朵中的声波检测等。这种细胞机械敏感性的功能障碍与许多疾病有关，例如癌症：癌细胞通过发声并不断适应其微环境的机械特性在体内迁移。这种适应是可能的，因为机械感受器检测到特定的力，将信息传递给细胞骨架。
“目前，我们对这些涉及细胞机械敏感性的分子机制的了解仍然非常有限。已有几种技术可用于应用受控力和研究这些机制，但它们仍然有许多局限性。特别是，它们非常昂贵，不允许我们一次研究几个细胞受体，也就是说如果我们想要收集大量数据，就会非常耗时。”科学家们解释说，为了提出一种替代方法，由某所大学领导的研究团队决定使用DNA折纸方法。这使得使用DNA分子作为构建材料以预定义形式自组装3D纳米结构成为可能，在过去十年中，该技术使纳米技术领域取得了重大进展。
这使得科学家们能够设计一个由三个DNA折纸结构组成的纳米机器。因此，它的尺寸为纳米级，与人类细胞的大小相兼容。这使得首次可以应用和控制分辨率为1微微牛顿的力，即万亿分之一牛顿，这是人类制造的、基于DNA的自组装机械应体首次能够如此精确地施加力。该团队首先将机器人与识别机械感受器的分子耦合，这使得机器人可以直接接触到我们的一些细胞，并向位于细胞表面的目标机械感受器施加力，以激活它们。
这种工具对于基础研究非常有价值，因为它可以用来更好地理解细胞机械敏感性的分子机制，并发现对机械力敏感的新细胞受体。多亏了纳米机器，科学家们还将能够更精确地研究在什么时候，当施加力时，许多生物和病理过程的关键信号通路会在细胞水平上被激活。
“目前，我们对这些涉及细胞机械敏感性的分子机制的了解仍然非常有限。已有几种技术可用于应用受控力和研究这些机制，但它们仍然有许多局限性。特别是，它们非常昂贵，不允许我们一次研究几个细胞受体，也就是说如果我们想要收集大量数据，就会非常耗时。”科学家们解释说，为了提出一种替代方法，由某所大学领导的研究团队决定使用DNA折纸方法。这使得使用DNA分子作为构建材料以预定义形式自组装3D纳米结构成为可能，在过去十年中，该技术使纳米技术领域取得了重大进展。
这使得科学家们能够设计一个由三个DNA折纸结构组成的纳米机器。因此，它的尺寸为纳米级，与人类细胞的大小相兼容。这使得首次可以应用和控制分辨率为1微微牛顿的力，即万亿分之一牛顿，这是人类制造的、基于DNA的自组装机械应体首次能够如此精确地施加力。该团队首先将机器人与识别机械感受器的分子耦合，这使得机器人可以直接接触到我们的一些细胞，并向位于细胞表面的目标机械感受器施加力，以激活它们。
这种工具对于基础研究非常有价值，因为它可以用来更好地理解细胞机械敏感性的分子机制，并发现对机械力敏感的新细胞受体。多亏了纳米机器，科学家们还将能够更精确地研究在什么时候，当施加力时，许多生物和病理过程的关键信号通路会在细胞水平上被激活。
