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沈阳自动化所纳米机器人完成单分子病毒三维空间自由操作

2019-10-16 22:47:02来源:励志吧0次阅读

《科学通报》在最新一期以封面专题的形式(Vol.58(15):1456-1462,2013)报道了中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组利用纳米操作机器人在单分子病毒三维可控操作方法研究方面取得的科研成果。

纳米操作机器人可定义为能够对纳米尺度物体实现有效操控的机电系统,与宏观机器人相比,它具有超级灵敏、超高精确等特点,可以在极微小尺度下完成宏观机器人无法实现的各种观测、表征和操控功能。2005年,沈阳自动化所建立了我国第一台纳米操作机器人系统,并在此基础上率先开展了与生命科学相交叉的前沿科学研究,在单分子病毒三维操作方面的应用正是该研究的代表。

病毒是细胞内最小的寄生者,很多重要的疾病都与病毒密切相关,如HIV和HBV就分别是导致艾滋病和肝炎的感染病毒,同时病毒又能作为一种十分重要的载体来进行疾病的治疗,如病毒载体携带治疗基因进入肿瘤细胞,在肿瘤细胞作用下病毒的衣壳裂解,释放出治疗基因,达到基因治疗的目的。因此如何监测病毒对细胞的侵染过程就成为当今科学研究的前沿热点之一,而实现该目标的关键使能技术就是单分子病毒的三维纳米操作方法。

针对该问题,机器人学国家重点实验室微纳米课题组以基于AFM的纳米操作机器人为基础,研究了针对腺病毒的三维空间操作方法。实验结果表明,利用基于局部扫描技术的三维操作策略,不仅能够实现病毒分子在三维空间中的自由操作,还能根据设计构筑出全病毒分子的三维纳米结构,这不仅为病毒侵染细胞过程的实时检测迈出了坚实一步,同时为发展基于病毒分子的新型三维纳电子器件提供了技术途径。

此次《科学通报》封面图显示的是利用纳米操作机器人完成单分子腺病毒在三维空间自由操作的示意图。研究团队自2009年开拓纳米操作机器人与生命科学的交叉研究以来,取得了一些重要的原创性成果,如开发了单细胞活动状态表征技术、液体环境探测噪声抑制技术、抗原分子特异性识别技术以及细胞表面改性方法等等。这些方法与技术的突破,表明沈阳自动化所在纳米机器人与生命科学融合研究方面取得了实质性进展,为纳米操作机器人在细胞分子生物学及病毒免疫学的应用开辟了新的道路。

在此之前,纳米操作机器人与生命科学交叉的相关成果已分别发表或录用于JournalofMolecularRecognition、JournalofScanning、IEEE等知名期刊和国际会议上,并申请了相关发明专利。

该研究受到了国家自然科学基金委、中国科学院和机器人学国家重点实验室的大力支持。

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