中国留学生发明全新设计软件，DNA机器人疗法，即将成为现实

本文来源：Sciencedaily, Ohio State University

因为药品的副作用有时比疗效更加明显，靶向疗法成为现代医疗发展趋势。然而单纯的药物靶向依然无法完全避免正常细胞收到药物影响。DNA机器人设想被科学家提出。由DNA或其他材料制成的纳米级机器人将药物或检测剂运输到病灶对病人进行治疗诊断。

而前天（2021年4月19日），在一篇发表于《自然材料》（Nature Materials）的论文中，以已毕业的来自中国台湾的留学生黄兆民为核心的俄亥俄州立大学科研团队公布了一项发明——名为MagicDNA的DNA机器人设计软件。

该软件可使DNA机器人的研究速度提升千倍。

据黄兆民的博导，毕业于加州大学尔湾分校，现任俄亥俄州立大学机械与航空航天工程学教授，同时也是这项研究的合著者之一的苏海军教授所述：“在此软件发明前，最多可以制造具有大约六个独立组件的设备。而使用此软件，设计的组件数目可以轻松到达20多个。”

尽管现有的研究表明仅用两条DNA链制作的机器人就可以完成行走，但想要做到病原体检测、药物释放、捕获病原体等高难度操作。DNA机器人的结构必须足够复杂才可能完成。

MavicDNA软件可使机器人组件数量提高3倍以上。这大大提高了DNA机器人完成实际治疗所需复杂动作的可能性。

该论文的另一位合著者，俄亥俄州立大学机械与航空工程副教授卡洛斯·卡斯特罗（Carlos Castro）说：“多年来，研究人员一直在使用较慢的工具和繁琐的手动步骤来进行DNA机器人的设计。此软件可以将过去需要花几天时间才能完成的设计在几分钟之内解决。”

对于研究人员来讲，相同难度的DNA机器人设计所需时长缩短近千倍。

除此之外，该软件还是一款3D设计软件，即研究人员在使用此软件时可以清楚地知道他们设计出来的DNA机器人的实物状态，可以模拟设计的DNA设备在现实世界中的移动和运行方式。

在此之前，DNA机器人的设计软件为2D软件，这意味着当科研人员设计较复杂的结构时，他们无法确保设计出的成品可以实现。在成品制造完成以前，无法有效模拟DNA机器人的真实形状。该软件可大大降低由于设计不够完善导致的试验失败，降低试验成本，提高设计成果的可靠性。

同时，此软件可以使研究员自由决定是先设计DNA机器人的整体形状还是先决定它的内部结构。这可以增加机器人整体几何形状的复杂性，同时保持对单个零件属性的精确控制。

为了验证该软件是否具有实用价值，研究团队使用该软件创造的一些设备包括可以抓起较小的物品的带有爪子的机械臂，还有一个比人的头发小1000倍大小仅有一百纳米大小的 “飞机”。

据研究团队所说，在该软件的辅助下，设计出能够在检测到病原体后释放药物或捕获病原体的DNA机器人成为可能。

预计在未来几年中，MagicDNA软件将在大学和其他研究实验室中使用。但是它的用途可能会在将来扩展。

该研究的参与者，卡洛斯·卡斯特罗副教授认为在该软件的推动下，在未来的五到十年， DNA机器人有望开始商业化，DNA机器人疗法将可以从实验室试验阶段开始逐步走向临床。

这意味着在未来可能很多疾病只需要注射一针专门的DNA机器人就可以无副作用的被治愈。而像COVID-19这类的病毒也可以直接被机器人抓捕，从而阻止病毒的增殖与传播。

注：研发团队核心成员黄兆民，本科、硕士均毕业于台湾大学，2020年博士毕业于俄亥俄州立大学。