
图为纳米机器人示意图
来自以色列拉马特甘巴伊兰大学和赫兹利亚跨学科中心的研究团队,利用DNA折纸技术构建了具有空腔壳结构的纳米机器人。这种纳米机器人能够装载药物,并通过外部电磁场控制释放,实现精准给药。研究团队在Ido Bachelet博士的领导下,首次实现了利用人类脑电波控制纳米机器人的药物释放过程。
药物首先与氧化铁颗粒结合,被“锁”在纳米机器人的空腔中。当施加电磁场时,氧化铁颗粒加热并破坏DNA外壳,从而释放药物。为了通过脑电波控制,研究人员训练了一种计算机算法,用于检测大脑在复杂思维活动中的电信号变化。一旦检测到特定模式,计算机便触发电磁铁,激活注射到蟑螂体内的纳米机器人。实验中,纳米机器人释放荧光蛋白以追踪释放效率。

研究者将纳米机器人注射到蟑螂体内测试技术,通过传感器探测人类大脑活动变化,激活电磁铁释放内容物

图A和B显示纳米机器人在蟑螂体内释放荧光颗粒;图C和D展示释放过程与人类解决复杂数学问题时大脑活动增强的关联

该技术可监测大脑活动变化,在癫痫发作前兆时触发纳米机器人释放抗癫痫药物
这项技术能够实时响应个体的认知状态,实现活性分子的按需释放。研究人员指出,经过改良,该技术可应用于人类,用于监测精神分裂症、抑郁症或癫痫等疾病的大脑活动变化。患者可佩戴带有传感器的帽子监测脑电波,当检测到特定模式时,帽子中的电磁铁会激活纳米机器人释放药物。
论文第一作者Sachar Arnon表示,纳米机器人可根据需求调整。例如,在癫痫治疗中,系统可从大脑活动中识别发作前兆,立即释放抗癫痫药物。他还补充,该技术可能扩展到医学之外,如精确控制酒精摄入以维持愉悦而不醉酒的状态。该研究作为概念验证,已发表于《公共科学图书馆》期刊。