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2017-10-01加州理工學院研發出微型分子機器人運輸分子貨物
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【本刊訊】試想在生活中有機器人能幫忙打掃家裡、洗衣服、洗碗等家事的生活會是什麼樣子？雖然在生活中還未能得以實現，不過遊走人體內的機器人已經開發。由加州理工學院（California institute of technology）的研究團隊研發出一種能夠 能執行任務、奈米大小的微型分子機器人。
此微型分子機器人是由單股DNA （Single-stranded DNA）所構成，除了主幹外，研究人員還幫DNA機器人建構出兩條腿、手臂以及手，而這每一個組件皆由幾個單股DNA內的幾個核苷酸所製成，使這些DNA機器人能夠自主的在表面行走， 且拾取某些分子並在指定的位置放下。
此DNA機器人是利用DNA獨特的物理、化學的特性所設計，這些單股DNA 由四種不同的核苷酸組成，分別為腺嘌呤（adenine, A）、鳥嘌呤（Guanine, G）、胞嘧啶（cytosine, C）和胸腺嘧啶 （Thymine, T），而這些核苷酸會進行特定結合，藉由腺嘌呤與胸腺嘧啶結合、胞嘧啶與鳥嘌呤結合，達到此微型分子機器結合或分開。
此外，研究人員能藉由給予的特定DNA 序列來計算核苷酸每次結合或分開的速度或所需要的能量消耗，使研究人員能夠控制DNA機器人的速度與執行任務時所需要的能量。並且，透過計算單股DNA或結合的DNA得知此微型分子機器每走一步的距離為6奈米，約為人類1億分之一步長。
透過這些化學與物理原理，研究人員除了設計DNA機器人之外，還設計58×58平方奈米（nm2）的釘板（pegboards）進行行走測試。在釘板上有許多一段段的單股 DNA排列著，而這些單股DNA則與DNA 機器人腳上的單股DNA為互補序列。其中，當DNA機器人其中一隻腳與釘板上的單股DNA結合時，另一隻腳則是自由的搖晃。經過一段時間後，隨機的分子波動 （molecular fluctuations）會使自由的腳遇到釘板上的另一單股DNA，進而互相結合，而原本釘住的另一隻腳則被釋放，完成行走的動作。
除此之外，當DNA機器人遇到釘板上的單股DNA栓有貨物分子（cargo molecules） 時，則需要用手去取下分子並攜帶著，直到偵測到放下分子的訊號。雖然DNA機器人移動的過程很緩慢，不過，此機器人設計是一種非常簡單且使用很少化學能量的方法。
儘管現在研究還在初步階段，不過研究團隊表示未來會持續開發且研究DNA機器人的工程原理，希望未來能夠藉由這些 DNA機器人來進行特定的藥物傳輸至細胞中或回收體內的廢物分子。
Lori Dajose, Sorting Molecules with DNA Robots, Caltech, 2017/9/14.