香港大学化学系研发出全球首个光驱动纳米机器人

        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。