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香港大学化学系唐晋尧博士研发出全球首个由光驱动的合成纳米机器

        香港大学化学系唐晋尧博士的研究团队，研发出全球首个由光驱动的合成纳米机器人。纳米机器人与人体血细胞大小相约，深具研发潜力，有望应用于生物医学等范畴。展望未来，科学家能够将这些微型纳米机器人注入人体，以非介入治疗的方式，去除肿瘤细胞或输送靶向治疗药物，为疾病治疗提供新方案。唐博士团队的研究成果刚于10月份在国际顶尖科学期刊《自然─纳米技术》(Nature Nanotechnology) 中发表。

        数十年来，科幻小说中常有微型机器人改变人类生活的故事情节，比如在经典科幻电影《奇妙旅程》（Fantastic Voyage）中，科学家驾驶着被缩小至微型的纳米潜艇，深入人体中修复受损的大脑；电影《未来战士2：审判日》（Terminator 2），终结者T-1000便是由成千上万颗纳米机器人组装而成，它们功能强大、有形状记忆功能，可随时改变形状，完成艰巨的任务。然而，于现实生活中研发出具如此先进功能、结构复杂的纳米机器人谈何容易。

        为生物医学应用发展超威型的纳米机器，已经成为近年科学发展的主流，任何突破都可能带来崭新的疾病治疗方案，对研发新药物带来启示。2016年诺贝尔化学奖授予三位科学家，他们从事“分子机器的设计和合成”研究，设计出的一套分子尺度组建，日后可进一步组合成更加复杂的分子机器，应用于单分子包括蛋白分子等的操作。

        设计纳米机器人的一个主要难题，是如何让纳米机器人感知并对周遭环境作出反应。由于这些纳米机器的大小通常只有几个微米(约一根发丝的五十分之一)，要将普通的电子传感器和电路整合到纳米机器人中，极其困难且成本高昂。目前研究人员普遍选择的方法是透过注入磁性材料，利用外部磁场控制纳米机器的运动方向。

        唐晋尧博士带领研发的纳米机器人，使用光能作为驱动力，并且以光引导纳米机器人运动，是全球首个成功开发以光作为推动力并证明其有效的研究团队。在《自然 ─ 纳米技术》的论文中，研究团队成功展示了纳米机器在不同的光控程序下活动，包括“跳舞”､拼写出单词等 。 纳米机器人可以对照射的光作出反应，如同飞蛾扑向火焰一般， 证明利用光控，纳米机器人能够灵活和有效地运动。唐博士形容“它们可以看见光，并且驶向光源”。

        唐博士团队的纳米机器人灵感源于自然界。自然界中的一些绿藻，进化出最早的感光能力。这些微小的单细胞生物体，可以感受光线的射入方向和强度变化，并朝着光源的方向运动以便进行更加有效的光合作用。在趋旋光性绿藻的启发下，唐博士的研究组经过三年的努力，研发出光控纳米机器人。纳米机器人使用创新的纳米树结构，仅由硅和二氧化钛这两种普通且廉价的半导体材料组成。在制备过程中，团队以硅纳米线为骨干、二氧化钛纳米线为枝叶形成树状的三维异质结构。

        唐博士说：“光可以作高效的信息传递，用以联系微观与宏观世界。我们可以想象利用光作出很多复杂的指令送达纳米机器人，让科学家设计出能够完成更复杂功能的纳米机器人，进一步推进新一代纳米机器应用于日常生活之中。”

        “现在的纳米机器人虽然还未能应用于疾病治疗，我们下一步的研究，便是研发更高效和更具生物兼容性的纳米机器人系统。期望不久的将来，为纳米机器人的应用带来突破。”他补充说。