蛋白質(zhì)機器是細胞內(nèi)發(fā)揮生理功能的重要單元。化學家一直努力在試管中設計與合成人工分子機器，以模擬生物體內(nèi)的天然分子機器功能，并利用人工分子機器構建單分子機器人。DNA分子作為一種進化產(chǎn)生的遺傳物質(zhì)，具有卓越的堿基配對識別能力，可實現(xiàn)精確的分子自組裝，并且可構筑具有高空間分辨和定位能力的納米結構。因此，DNA納米結構已在納米電子學、納米光子學、單分子催化等研究領域中發(fā)揮了重要作用。

　　此次研究人員通過將DNA雜交鏈式反應精確“錨定”到DNA納米結構上，實現(xiàn)在納米界面上沿著設計路徑的分子級聯(lián)反應。借助于原子力顯微鏡和超分辨顯微鏡等單分子成像技術，研究人員可清晰地觀察到DNA分子機器人的行走軌跡。該DNA分子機器人在引發(fā)信號鏈的作用下，可以沿著預先設定的路徑直線或轉彎行走。

　　為展示DNA分子機器人的智能運算能力，研究人員在DNA納米結構上設計了一個迷宮，利用DNA分子機器人的并行運算能力求解這個迷宮問題。迷宮有唯一的入口和唯一的出口，以及四個非出口的終點。在DNA分子機器人行走過程中，每個結構上DNA分子會從起點開始，走向一個終點，或者走向出口。通過單分子成像，研究人員觀察到了DNA分子行走過的所有路徑，從而獲得迷宮正確行走路徑的解。

　　相關專家表示，這種將DNA分子反應與智能運算的有機結合，為發(fā)展單分子智能傳感和疾病診療提供了新思路。