香港大學化學系唐晉堯博士的研究團隊，研發(fā)出全球首個光驅(qū)納米機器人。光驅(qū)納米機器人的大小僅與一個人體血細胞相仿，此項微小機器人有望在未來，被用于注射到患者的體內(nèi)，幫助外科醫(yī)生去除腫瘤，并更有效地實施“靶向藥物”的工程技術(shù)。該項研究結(jié)果已于10月初在世界頂級科學雜志《Nature Nanotechnology》上發(fā)表。

唐博士展示裝有數(shù)百萬光驅(qū)納米機器人的圓盤

近十年來，微型機器人改變?nèi)祟惖纳畛３３蔀榭苹眯≌f的一個創(chuàng)想。比如，在著名的科幻電影《Fantastic Voyage》（中文名：《神奇的旅程》）就有很好的展現(xiàn)，一組科學家駕駛著微型納米潛艇進入人體內(nèi)部，去修復(fù)受損的大腦。再如，電影《Terminator 2》（中文名：《終結(jié)者2》），影片中變形體T-1000由數(shù)十億納米機器人組裝而成，令觀眾驚嘆不已。然而，在現(xiàn)實世界中，要設(shè)計并制造出先進的復(fù)雜納米機器人卻極具挑戰(zhàn)性。

2016年，諾貝爾化學獎授予設(shè)計與合成分子機器的三位科學家。他們研發(fā)出一套分子級組件，未來利用這一技術(shù)可以組裝成更復(fù)雜的納米機器人來操縱單分子結(jié)構(gòu)，如DNA或蛋白質(zhì)等。近年來，在生物醫(yī)學領(lǐng)域中運用微型納米機器人，已成為科學研究的主流趨勢之一。其任何突破都將可能開啟新知識、疾病治療及新藥物的大門。

如何讓這些納米結(jié)構(gòu)能夠?qū)Νh(huán)境進行感知與響應(yīng)，是納米機器人設(shè)計所面臨的難題。由于機器人單體所給定的尺寸僅為幾微米，其直徑比人類頭發(fā)還小的多，約為發(fā)絲的五十分之一，所以很難將常規(guī)的，且在合理的價格范圍內(nèi)的傳感器和電路集成其中。目前，納米機器人控制的唯一方法是將微小的磁性材料植入納米機器人內(nèi)，由外部磁場引導(dǎo)其運動。

唐博士團隊研發(fā)的納米機器人則采用了光驅(qū)動技術(shù)，這是在全球范圍內(nèi)第一個研究通過光源引導(dǎo)的納米機器人，并已被證明該項研究的可行性和有效性。論文發(fā)表在《Nature Nanotechnology》雜志上。唐博士的團隊展示了這些光控機器人前所未有的能力，比如，機器人在光控下可以“跳舞”，甚至是可以拼寫單詞。應(yīng)用了新型“納米樹”結(jié)構(gòu)，納米機器人可以對照射的光線進行響應(yīng)，就如同“飛蛾撲火”一般。唐博士這樣描述這一運動方式：“他們能夠看到光，并驅(qū)動自己走向光源。”

納米機器人的設(shè)計靈感來自于自然界的綠藻。在自然界中，綠藻早已進化出感光的能力。即便它僅僅是一個單細胞結(jié)構(gòu)，這些綠藻仍可以感覺到光的強度，并朝向光源以更有效的方式進行光合作用。唐博士的研究團隊花了近三年時間，成功研制的納米機器人，其新型的“納米樹”結(jié)構(gòu)，由兩種常見的、價格低廉的半導(dǎo)體材料硅和氧化鈦。在合成過程中，硅和氧化鈦被塑制成納米線，然后，進一步排列成一個微小“納米樹”的異型結(jié)構(gòu)。

唐博士說：“雖然目前納米機器人尚不能用于疾病治療，然而，我們將繼續(xù)研究出更高效和更具生物兼容性的下一代納米機器人系統(tǒng)?！?/p>

“光作為微觀世界和宏觀世界之間信息溝通的高效途徑，我們可以想象一下，更復(fù)雜的指令可以通過光傳送到納米機器人，這不僅為科學家們未來開發(fā)功多能的納米機器人提供一種新的工具，也讓我們更進一步靠近新技術(shù)在日常生活的應(yīng)用”，他補充說道。