科学家制造出微型 DNA“手”，可抓住病毒阻止感染

艺术家绘制的三台纳米夹持器夹住新冠病毒的效果图。 © Xing Wang

想象一下，如果科学家能够像我们捡起网球或柑橘一样抓住病毒颗粒，并防止它们感染细胞。好吧，伊利诺伊州的科学家已经制造出一只微型四指手来做到这一点。

由伊利诺伊大学香槟分校的 Xing Wang 领导的科学家团队利用一小段折叠 DNA 制作出一只微型手，称为 NanoGripper，可以抓取新冠病毒颗粒。他们的研究成果发表在 11 月 27 日发表在《科学机器人》杂志上的一项研究中，该研究显示，这只微型手可以快速检测病毒，并防止病毒颗粒感染健康细胞。尽管这项研究专门针对新冠病毒，但结果对许多医疗状况具有重要意义。

王教授在大学声明中表示：“我们希望制造一种软材料、纳米级机器人，具有前所未有的抓取功能，可以与细胞、病毒和其他分子相互作用，用于生物医学应用。我们利用 DNA 的结构特性。它坚固、灵活且可编程。然而，即使在 DNA 折纸领域，从设计原理上来说，这也是新颖的。我们将一条长链 DNA 来回折叠，一步完成所有元素，包括静态和移动部分。”

NanoGripper 手及其组件。© Xing Wang

NanoGripper 有四个关节手指和一个手掌。手指被编程为附着在特定目标上（在新冠病毒中，是病毒臭名昭著的刺突蛋白），并将它们紧紧地抓在手掌周围。根据这项研究，当研究人员将装有 NanoGrippers 的细胞暴露于新冠病毒中时，手的抓握机制阻止了病毒刺突蛋白感染细胞。

“在人被感染后使用它会非常困难，但有一种方法可以将其用作预防性治疗，”王解释说。“我们可以制作一种抗病毒鼻喷雾剂。鼻子是呼吸道病毒（如新冠病毒或流感病毒）的热点。带有 NanoGripper 的鼻喷雾剂可以防止吸入的病毒与鼻细胞相互作用。”

这只手还配备了一个独特的传感器，可以在 30 分钟内检测出新冠病毒，其准确度与现在医院使用的 qPCR 分子检测相当。

“当病毒被纳米夹持器握在手中时，荧光分子在受到 LED 或激光照射时会释放光，”王的同事之一、伊利诺伊大学香槟分校的 Brian Cunningham 说道。“当大量荧光分子集中在单个病毒上时，它在我们的检测系统中会变得足够亮，可以单独计数每个病毒。”

就像一把真正的瑞士军刀一样，科学家们可以对纳米夹钳进行改造，使其能够检测和抓取其他病毒，包括艾滋病毒、流感或乙肝，如研究中所述。纳米夹钳的“腕侧”还可以连接到另一个生物医学工具上，以实现其他功能，例如靶向药物输送。

然而，王先生的眼光远不止病毒：癌症。这些手指可以像目前识别新冠病毒刺突蛋白一样，被编程为靶向癌细胞，然后提供有针对性的抗癌治疗。

NanoGripper 潜在应用的艺术渲染图。© Xing Wang

“当然这需要大量的测试，但癌症治疗的潜在应用和诊断应用所实现的灵敏度展示了软纳米机器人的威力，”王总结道。

希望纳米夹可以让科学家有能力利用纳米球来控制下一场流行病。