光驅納米機器人問世：設計靈感來自綠藻

香港大學化學系唐晉堯博士的研究團隊，研發出全球首個光驅納米機器人。光驅納米機器人的大小僅與一個人體血細胞相仿，此項微小機器人有望在未來，被用于注射到患者的體內，幫助外科醫生去除腫瘤，并更有效地實施“靶向藥物”的工程技術。該項研究結果已于10月初在世界頂級科學雜志《Nature Nanotechnology》上發表。

唐博士展示裝有數百萬光驅納米機器人的圓盤

近十年來，微型機器人改變人類的生活常常成為科幻小說的一個創想。比如，在著名的科幻電影《Fantastic Voyage》（中文名：《神奇的旅程》）就有很好的展現，一組科學家駕駛著微型納米潛艇進入人體內部，去修復受損的大腦。再如，電影《Terminator 2》（中文名：《終結者2》），影片中變形體T-1000由數十億納米機器人組裝而成，令觀眾驚嘆不已。然而，在現實世界中，要設計并制造出先進的復雜納米機器人卻極具挑戰性。

2016年，諾貝爾化學獎授予設計與合成分子機器的三位科學家。他們研發出一套分子級組件，未來利用這一技術可以組裝成更復雜的納米機器人來操縱單分子結構，如DNA或蛋白質等。近年來，在生物醫學領域中運用微型納米機器人，已成為科學研究的主流趨勢之一。其任何突破都將可能開啟新知識、疾病治療及新藥物的大門。

如何讓這些納米結構能夠對環境進行感知與響應，是納米機器人設計所面臨的難題。由于機器人單體所給定的尺寸僅為幾微米，其直徑比人類頭發還小的多，約為發絲的五十分之一，所以很難將常規的，且在合理的價格范圍內的傳感器和電路集成其中。目前，納米機器人控制的唯一方法是將微小的磁性材料植入納米機器人內，由外部磁場引導其運動。

唐博士團隊研發的納米機器人則采用了光驅動技術，這是在全球范圍內第一個研究通過光源引導的納米機器人，并已被證明該項研究的可行性和有效性。論文發表在《Nature Nanotechnology》雜志上。唐博士的團隊展示了這些光控機器人前所未有的能力，比如，機器人在光控下可以“跳舞”，甚至是可以拼寫單詞。應用了新型“納米樹”結構，納米機器人可以對照射的光線進行響應，就如同“飛蛾撲火”一般。唐博士這樣描述這一運動方式：“他們能夠看到光，并驅動自己走向光源。”

納米機器人的設計靈感來自于自然界的綠藻。在自然界中，綠藻早已進化出感光的能力。即便它僅僅是一個單細胞結構，這些綠藻仍可以感覺到光的強度，并朝向光源以更有效的方式進行光合作用。唐博士的研究團隊花了近三年時間，成功研制的納米機器人，其新型的“納米樹”結構，由兩種常見的、價格低廉的半導體材料硅和氧化鈦。在合成過程中，硅和氧化鈦被塑制成納米線，然后，進一步排列成一個微小“納米樹”的異型結構。

唐博士說：“雖然目前納米機器人尚不能用于疾病治療，然而，我們將繼續研究出更高效和更具生物兼容性的下一代納米機器人系統。”

“光作為微觀世界和宏觀世界之間信息溝通的高效途徑，我們可以想象一下，更復雜的指令可以通過光傳送到納米機器人，這不僅為科學家們未來開發功多能的納米機器人提供一種新的工具，也讓我們更進一步靠近新技術在日常生活的應用”，他補充說道。