光驱纳米机器人问世：设计灵感来自绿藻

香港大学化学系唐晋尧博士的研究团队，研发出全球首个光驱纳米机器人。光驱纳米机器人的大小仅与一个人体血细胞相仿，此项微小机器人有望在未来，被用于注射到患者的体内，帮助外科医生去除肿瘤，并更有效地实施“靶向药物”的工程技术。该项研究结果已于10月初在世界顶级科学杂志《Nature Nanotechnology》上发表。

唐博士展示装有数百万光驱纳米机器人的圆盘

近十年来，微型机器人改变人类的生活常常成为科幻小说的一个创想。比如，在著名的科幻电影《Fantastic Voyage》（中文名：《神奇的旅程》）就有很好的展现，一组科学家驾驶着微型纳米潜艇进入人体内部，去修复受损的大脑。再如，电影《Terminator 2》（中文名：《终结者2》），影片中变形体T-1000由数十亿纳米机器人组装而成，令观众惊叹不已。然而，在现实世界中，要设计并制造出先进的复杂纳米机器人却极具挑战性。

2016年，诺贝尔化学奖授予设计与合成分子机器的三位科学家。他们研发出一套分子级组件，未来利用这一技术可以组装成更复杂的纳米机器人来操纵单分子结构，如DNA或蛋白质等。近年来，在生物医学领域中运用微型纳米机器人，已成为科学研究的主流趋势之一。其任何突破都将可能开启新知識、疾病治疗及新药物的大门。

如何让这些纳米结构能够对环境进行感知与响应，是纳米机器人设计所面临的难题。由于机器人单体所给定的尺寸仅为几微米，其直径比人类头发还小的多，约为发丝的五十分之一，所以很难将常规的，且在合理的价格范围内的传感器和电路集成其中。目前，纳米机器人控制的唯一方法是将微小的磁性材料植入纳米机器人内，由外部磁场引导其运动。

唐博士团队研发的纳米机器人则采用了光驱动技术，这是在全球范围内第一个研究通过光源引导的纳米机器人，并已被证明该项研究的可行性和有效性。论文发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。唐博士的团队展示了这些光控机器人前所未有的能力，比如，机器人在光控下可以“跳舞”，甚至是可以拼写单词。应用了新型“纳米树”结构，纳米机器人可以对照射的光线进行响应，就如同“飞蛾扑火”一般。唐博士这样描述这一运动方式：“他们能够看到光，并驱动自己走向光源。”

纳米机器人的设计灵感来自于自然界的绿藻。在自然界中，绿藻早已进化出感光的能力。即便它仅仅是一个单细胞结构，这些绿藻仍可以感觉到光的强度，并朝向光源以更有效的方式进行光合作用。唐博士的研究团队花了近三年时间，成功研制的纳米机器人，其新型的“纳米树”结构，由两种常见的、价格低廉的半导体材料硅和氧化钛。在合成过程中，硅和氧化钛被塑制成纳米线，然后，进一步排列成一个微小“纳米树”的异型结构。

唐博士说：“虽然目前纳米机器人尚不能用于疾病治疗，然而，我们将继续研究出更高效和更具生物兼容性的下一代纳米机器人系统。”

“光作为微观世界和宏观世界之间信息沟通的高效途径，我们可以想象一下，更复杂的指令可以通过光传送到纳米机器人，这不仅为科学家们未来开发功多能的纳米机器人提供一种新的工具，也让我们更进一步靠近新技术在日常生活的应用”，他补充说道。