巴塞尔大学研发模块化纳米机器人：靶向合成抗癌药物，HeLa细胞存活率降至16%

瑞士巴塞尔大学研究团队开发出一种模块化纳米机器人，由磁驱动模块和载荷舱两部分组成。两个模块可以通过DNA分子链形成的“分子魔术贴”自动组装，也能够在完成任务后分离，从而实现载荷更换和驱动模块重复使用。

与传统机器人依靠电子电路和软件运行不同，纳米机器人主要由生物分子和纳米材料构成。巴塞尔团队采用模块化设计，使推进和功能载荷彼此独立，研究人员可以根据不同任务更换载荷模块，而无需重新设计整套纳米机器人。

磁驱动模块能够在外部磁场作用下控制纳米机器人的运动方向，使其在复杂环境中移动至指定位置。载荷舱则用于容纳和运输药物、酶或其他功能分子。

载荷舱内部装有4个负载酶的聚合物囊泡。这些纳米级囊泡可以保护内部酶分子，并通过纳米孔允许底物进入、反应产物离开，降低酶在运输过程中过早失活的风险。根据不同设计，囊泡还可以被选择性触发，在指定位置释放生物活性物质。

纳米机器人可在目标位置合成抗癌药物

在一项生物医学实验中，研究人员利用装载酶的纳米机器人，在目标位置直接合成一种抗癌药物。经过72小时处理后，HeLa癌细胞的存活率降至16%，显示出局部合成和释放药物的潜力。

研究团队还通过在载荷舱表面修饰特定生物分子配体，使纳米机器人能够与目标细胞或基底进行选择性结合。在以HeLa细胞为模型的实验中，装载荧光标记的纳米机器人优先聚集在癌细胞表面，说明其具备一定的主动靶向能力，有望减少药物对非目标组织的影响。

该系统的推进模块和载荷舱可以在任务完成后分离，重新装载不同的药物或功能分子，再次组装使用。可拆分、可重载和可循环使用的设计，有助于降低纳米机器人的应用成本，并提高其适应不同任务的能力。

面向环境治理和工业催化

除医疗应用外，模块化纳米机器人还可以运输纳米催化剂，在外部磁场控制下到达指定反应位置，完成化学反应后再被回收。对于需要重复使用催化剂的工业过程和环境治理任务而言，磁驱动回收能力可以减少材料浪费，并提高催化系统的经济性和可持续性。

研究团队表示，通过改变载荷舱内部的材料和功能组分，同一纳米机器人平台可以适配靶向给药、化学催化以及污染物处理等不同应用，而不必重新设计完整系统。

该项目集合了分子系统工程国家能力中心、瑞士纳米科学研究所和德国海德堡大学等机构的研究力量。研究人员认为，模块化、可编程和可重复使用的设计，为纳米机器人的进一步发展提供了新的工程思路。

不过，该纳米机器人距离人体临床应用仍有较长距离，还需要经过大量生物相容性、安全性、体内运动控制和长期稳定性验证。目前的研究主要证明了其模块组装、靶向结合、药物合成和重复使用能力。

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原文：Scientists Create Modular Nanorobot Inspired by Mini Lunar Rockets