香港大學(xué)化學(xué)系唐晉堯博士的研究團隊，研發(fā)出全球首個由光驅(qū)動的合成納米機器人。納米機器人與人體血細胞大小相約，深具研發(fā)潛力，有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等范疇。展望未來，科學(xué)家能夠?qū)⑦@些微型納米機器人注入人體，以非介入治療的方式，去除腫瘤細胞或輸送靶向治療藥物，為疾病治療提供新方案。唐博士團隊的研究成果剛于10月份在國際頂尖科學(xué)期刊《自然─納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology) 中發(fā)表。

        數(shù)十年來，科幻小說中常有微型機器人改變?nèi)祟惿畹墓适虑楣?jié)，比如在經(jīng)典科幻電影《奇妙旅程》（Fantastic Voyage）中，科學(xué)家駕駛著被縮小至微型的納米潛艇，深入人體中修復(fù)受損的大腦；電影《未來戰(zhàn)士2：審判日》（Terminator 2），終結(jié)者T-1000便是由成千上萬顆納米機器人組裝而成，它們功能強大、有形狀記憶功能，可隨時改變形狀，完成艱巨的任務(wù)。然而，于現(xiàn)實生活中研發(fā)出具如此先進功能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的納米機器人談何容易。

        為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用發(fā)展超威型的納米機器，已經(jīng)成為近年科學(xué)發(fā)展的主流，任何突破都可能帶來嶄新的疾病治療方案，對研發(fā)新藥物帶來啟示。2016年諾貝爾化學(xué)獎授予三位科學(xué)家，他們從事“分子機器的設(shè)計和合成”研究，設(shè)計出的一套分子尺度組建，日后可進一步組合成更加復(fù)雜的分子機器，應(yīng)用于單分子包括蛋白分子等的操作。

        設(shè)計納米機器人的一個主要難題，是如何讓納米機器人感知并對周遭環(huán)境作出反應(yīng)。由于這些納米機器的大小通常只有幾個微米(約一根發(fā)絲的五十分之一)，要將普通的電子傳感器和電路整合到納米機器人中，極其困難且成本高昂。目前研究人員普遍選擇的方法是透過注入磁性材料，利用外部磁場控制納米機器的運動方向。

        唐晉堯博士帶領(lǐng)研發(fā)的納米機器人，使用光能作為驅(qū)動力，并且以光引導(dǎo)納米機器人運動，是全球首個成功開發(fā)以光作為推動力并證明其有效的研究團隊。在《自然 ─ 納米技術(shù)》的論文中，研究團隊成功展示了納米機器在不同的光控程序下活動，包括“跳舞”?拼寫出單詞等 。 納米機器人可以對照射的光作出反應(yīng)，如同飛蛾撲向火焰一般， 證明利用光控，納米機器人能夠靈活和有效地運動。唐博士形容“它們可以看見光，并且駛向光源”。

        唐博士團隊的納米機器人靈感源于自然界。自然界中的一些綠藻，進化出最早的感光能力。這些微小的單細胞生物體，可以感受光線的射入方向和強度變化，并朝著光源的方向運動以便進行更加有效的光合作用。在趨旋光性綠藻的啟發(fā)下，唐博士的研究組經(jīng)過三年的努力，研發(fā)出光控納米機器人。納米機器人使用創(chuàng)新的納米樹結(jié)構(gòu)，僅由硅和二氧化鈦這兩種普通且廉價的半導(dǎo)體材料組成。在制備過程中，團隊以硅納米線為骨干、二氧化鈦納米線為枝葉形成樹狀的三維異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

        唐博士說：“光可以作高效的信息傳遞，用以聯(lián)系微觀與宏觀世界。我們可以想象利用光作出很多復(fù)雜的指令送達納米機器人，讓科學(xué)家設(shè)計出能夠完成更復(fù)雜功能的納米機器人，進一步推進新一代納米機器應(yīng)用于日常生活之中。”

        “現(xiàn)在的納米機器人雖然還未能應(yīng)用于疾病治療，我們下一步的研究，便是研發(fā)更高效和更具生物兼容性的納米機器人系統(tǒng)。期望不久的將來，為納米機器人的應(yīng)用帶來突破。”他補充說。