11、分子机器人与合成生物学：构建人造细胞的前沿探索

分子机器人与合成生物学：构建人造细胞的前沿探索

1. 纳米孔蛋白与分子机器人

纳米孔蛋白能够在脂质膜上形成纳米级的孔道，并且具备大小选择性的物质运输能力。借助这些纳米级孔道，纳米孔测量技术可以实现对目标分子的单分子水平快速、电学且无需标记的检测。同时，该技术还能对膜蛋白和人工膜门进行功能评估，涵盖孔径大小和分子选择性等方面，在分子机器人领域具有重要应用潜力。

将纳米孔测量技术与 DNA 计算技术相结合，有望构建出具备传感器和智能的分子机器人，在靶向药物递送和个性化医疗等领域展现出无限的应用前景。例如，可以构建具有诊疗一体化系统的分子机器人。当配备该系统的基于脂质体的分子机器人接近肿瘤细胞时，高浓度分泌的 miRNA 会通过纳米孔进入脂质体。随后，DNA 计算系统会在脂质体内合成反义药物，最终使脂质体自动破裂以释放药物。

纳米孔蛋白与 DNA 计算技术结合的应用流程

1. 纳米孔检测 ：利用纳米孔蛋白的大小选择性，对目标 miRNA 进行单分子水平的检测。
2. DNA 计算响应 ：检测到目标 miRNA 后，触发 DNA 计算系统。
3. 药物合成 ：DNA 计算系统在脂质体内合成反义药物。
4. 药物释放 ：合成的药物促使脂质体破裂，释放药物到肿瘤细胞周围。

2. 合成生物学概述

自 2000 年以来，合成生物学作为一个快速发展的研究领域，以生物化学和遗传学的广泛知识为基础。其目标是利用