斗拱之美
什么是“斗拱”？
斗拱，是中国古代建筑所独有的一种结构构件。在立柱和横梁交接处，从柱顶上加的一层层探出成弓形的承重结构叫拱，拱与拱之间垫的方形木块叫斗，合称斗拱。斗拱，又称“山节”，“山节，谓刻柱头为斗拱，形如山也”（唐•孔颖达）。斗拱位于柱与梁之间，由屋面和上层构架传下来的荷载，通过斗拱传给柱子，再由柱传到基础，起着承上启下，传递荷载的作用。
斗拱历史悠久，从两千多年前战国时代采桑猎壶上的建筑花纹图案，以及汉代保存下来的墓阙、壁画上，都可以看到早期斗拱的形象，“它的历史可以说与华夏文化同长”（林徽因语），“中国各代建筑不同之特征，在斗拱之构造，大小，及权衡上最为显著”（梁思成语），深留着历史文化演进的痕迹。斗拱种类繁多，形制复杂，仅此一点，便可独立写成长篇。本文不是专业论文，无意也无力对斗拱进行建筑结构及历史方面的论述，仅仅以俗人之眼，感受斗拱之美。
斗拱美在何处呢？
首先是结构之美。
就建筑的结构型式而言，世界的古代建筑可分为砖石结构（或石结构）和砖木结构（或木结构）两大类。中国的古代建筑以砖木结构及木结构为主。其规模和成就在古代世界最为辉煌。
欧洲古典式建筑雄健浑厚，端庄方正，但缺少变化的妙趣，韵味不足，因为石头毕竟坚硬；阿拉伯古建筑沉静肃穆，虽庄重而富变化，但略感粗漫，因为石头毕竟厚重。而中国古典建筑清丽玲珑，飘逸俊秀，韵味无穷又雄大疏朗，因为木材毕竟灵秀。
就结构而言，不同特色的石材柱造就了欧洲古典建筑之美；穹隆造就了古阿拉伯建筑之美；而中国的古典建筑，除雕龙画凤，粉壁红漆外，“历来被视为极特异极神秘之中国屋顶曲线”（林徽因语）造就了中国古典建筑之美。当我们赞扬这“如鸟斯革，如翚斯飞”的屋顶曲线时，千万不要忘记了“斗拱”在其中发挥的作用。正是因为有了构造精巧，形似花篮的斗拱逐层纵横交错叠加，向外挑出，把最外层的桁檀挑出一定距离，才造成了飞檐高卷之势，使得整栋建筑更加优美、壮观，飞动。如果没有斗拱“尽错综之美，穷技巧之变”，就没有中国建筑的飞檐翘角，就没有中国建筑的飞动之美，就没有中国建筑“所谓增一分则太长，减一分则太短的玄妙”（林徽因语）。从某种意义上讲，斗拱之美造就了中国古典建筑之美。
如果说伟岸挺拔雕饰有图案的罗马石柱和中国石柱代表了一种男性美的话，那么，斗拱就似窈窕的美女代表了女性的妙曼之美。这种美是集结构之美、装饰之美与组合造型之美于一身的美。
作为受力的构件，雕有不同图案的柱头，刻有凹圆槽柱身的罗马柱以及半圆形拱券等，雕（画）有龙云和其他图案的中国柱以及横梁等，都既是结构构件又起到了装饰的作用，但，这主要靠雕刻和粉饰。唯独斗拱，除自身可彩绘美化外，还靠自身的造型和不同的空间组合来创造错综之美，同时兼有多种功能。如：坡屋面若是直的斜坡，出檐过大，既阻碍光线，又因高耸的坡度而使排水过激，聪明的中国匠人们，利用斗拱层层外伸的空间组合，使得屋面翼角翘起，其仰翻的曲度，缓解了水的冲力，避免了对阳光的遮挡，使得坡屋顶如翼轻展，美观而具神韵。这是同样作为结构构件的柱和梁做不到的，这是斗拱穷技巧之变的灵动之美。
西方石结构建筑，基础做得很深很厚，但抗震效果并不理想，而中国古代建筑基础虽浅，但在同样的地震烈度下，抗震能力要比石结构建筑强得多，原因在于斗拱和梁柱作为榫卯结合的空间结构起了关键的作用。中国木构架的节点不是刚接，斗和拱之间的连接不用钉子，是榫卯结合，遇有强烈地震时，榫卯结合的斗拱会适度“松动”，消耗掉地震传来的能量，既起到抗震的作用，又保证建筑不“散架”。从这个意义上讲，斗拱是“智能化”的结构构件，这是斗拱顺势应变的“智能”之美。
斗拱是榫卯结合的一种标准构件，构件大小的基本尺度在中国早已成“模数”制。并以斗拱之“材度”为度量单位，掌控建筑物的比例和体量。建筑外形可千变万化，但作为结构构件的斗拱的模数不变，所以，使得斗拱可标准化定型化生产。要知道，以柱子直径的倍数为度量单位掌控建筑规模的制度，在西方是欧洲文艺复兴之后的事，至今不过才几百年，而在中国千年之前的隋唐时期就已经进入了定型化和标准化的成熟时期。这也就是中国古代建筑无需绘制图纸，工匠只要以份值表示的丈杆，背诵以口诀形式表达的各种构件份值，便可直接进行预制的秘密之所在。这是斗拱权衡掌控的机能之美。
斗拱除建筑结构之美外，还具有建筑装饰之美。
中国古建筑彩画分为和玺彩画、旋子彩画和苏式彩画（含宫式苏画）三大类。什么部位用什么色彩和图案是很考究的，檐下包括梁、柱头和斗拱在内的阴影掩映部分，多以青蓝和碧绿等“冷色”为主，柱、墙则以红色为主（寺庙墙为黑色，民居墙为白色或灰色）。无论是和玺彩画、旋子彩画还是苏式彩画，多半都画在梁架、枋、柱头等部位。但檐下阴影掩映部分，若只用青蓝和碧绿，必显幽阴，古代匠人们巧妙地用白色的线条将梁和柱头中的彩图勾勒分割，并间或点缀黄、红等色彩，使得屋檐之下阴中有明，冷中有暖，活而不呆。但暴露在外的梁和柱头的彩画毕竟是平面的，缺乏空间变化。这时，斗拱又发挥了“穷技巧之变”的独特作用，檐下交错叠加的斗拱，其外形轮廓，经白色线条勾勒后，立体感凸显，使得空间画面不再单一呆板，变得生动盎然，尽显装饰的错综之美。
如果把坡屋顶比作美女的乌发，挑檐比作美女额头的刘海，那么，斗拱无疑是那双清澈迷人的眼睛。
斗拱的使用不限于檐下，不分内外，作为重要关节，在建筑物内部施展出多种功能，创造了内部建筑的结构之美和装饰之美。最典型的例子是北京天坛祈年殿。
斗拱的结构之美和建筑装饰之美，在祈年殿的三层外檐和内部藻井中都得到了最完美的体现。在这里，中国的匠人们把斗拱的结构之美发挥到了极致。大殿结构不用大梁和长檩，檐顶以柱和枋桷承重，藻井由两层斗栱及一层天花组成。斗拱排列有序，多而不乱，承上启下，层层内收，烘托了中间的金色龙凤浮雕。整个藻井，构造极其精致，灵巧别致。斗拱随形勾勒的线性彩绘与梁、柱、天花中不同色彩绘制的几何图案有机地结合在一起，丰富了天花藻井的空间变化，光彩夺目，富丽堂皇。正是因为使用了斗拱，才避免了藻井成为单一平面的穹顶，如果没有斗拱，要达到如此的美学效果是很难想象的。这不能不让人由衷地钦佩中国古代匠人巧妙的建筑构思和高超的智慧。
隋唐时期和明清时期，是斗拱创造辉煌的两个黄金时期。隋唐时期的建筑在中国已不多见，但在日本奈良等地得到了很好地保护，这当然要感谢梁思成先生。1945年，美国对日宣战。梁思成先生及时寄信给当时的美军最高指挥官，要求保护具有中国隋唐建筑风格的奈良市，美军最高指挥官采纳了梁思成的建议，奈良才得以完整地保留。
日本现存的古代佛寺建筑中，凡属飞鸟时代的建筑，都是中国南北朝后期建筑的缩小版；凡属奈良时代的建筑，都是中国初唐、盛唐建筑的缩小版。从这些建筑中，可以看出隋唐建筑最具魅力的冠冕——屋顶的曲线舒展开朗，出檐深远，线条流畅活泼，舒展而不张扬，古朴却富有活力，气魄宏伟，严整开朗。而这一切，都依赖于木构部分的斗拱、柱子、梁等建筑构件之间力与美的完美结合。
韩国、朝鲜、越南，乃至泰国的古代建筑，处处有斗拱的精彩表现。因此，说斗拱是东方建筑的精髓，一点都不为过。它是中国古代匠人智慧的结晶，是中国建筑文化孕育出的奇葩，是中国文化的一个靓丽的符号。从这个意义上讲，斗拱之美就是中国文化之美
。
什么是“斗拱”？
斗拱，是中国古代建筑所独有的一种结构构件。在立柱和横梁交接处，从柱顶上加的一层层探出成弓形的承重结构叫拱，拱与拱之间垫的方形木块叫斗，合称斗拱。斗拱，又称“山节”，“山节，谓刻柱头为斗拱，形如山也”（唐•孔颖达）。斗拱位于柱与梁之间，由屋面和上层构架传下来的荷载，通过斗拱传给柱子，再由柱传到基础，起着承上启下，传递荷载的作用。
斗拱历史悠久，从两千多年前战国时代采桑猎壶上的建筑花纹图案，以及汉代保存下来的墓阙、壁画上，都可以看到早期斗拱的形象，“它的历史可以说与华夏文化同长”（林徽因语），“中国各代建筑不同之特征，在斗拱之构造，大小，及权衡上最为显著”（梁思成语），深留着历史文化演进的痕迹。斗拱种类繁多，形制复杂，仅此一点，便可独立写成长篇。本文不是专业论文，无意也无力对斗拱进行建筑结构及历史方面的论述，仅仅以俗人之眼，感受斗拱之美。
斗拱美在何处呢？
首先是结构之美。
就建筑的结构型式而言，世界的古代建筑可分为砖石结构（或石结构）和砖木结构（或木结构）两大类。中国的古代建筑以砖木结构及木结构为主。其规模和成就在古代世界最为辉煌。
欧洲古典式建筑雄健浑厚，端庄方正，但缺少变化的妙趣，韵味不足，因为石头毕竟坚硬；阿拉伯古建筑沉静肃穆，虽庄重而富变化，但略感粗漫，因为石头毕竟厚重。而中国古典建筑清丽玲珑，飘逸俊秀，韵味无穷又雄大疏朗，因为木材毕竟灵秀。
就结构而言，不同特色的石材柱造就了欧洲古典建筑之美；穹隆造就了古阿拉伯建筑之美；而中国的古典建筑，除雕龙画凤，粉壁红漆外，“历来被视为极特异极神秘之中国屋顶曲线”（林徽因语）造就了中国古典建筑之美。当我们赞扬这“如鸟斯革，如翚斯飞”的屋顶曲线时，千万不要忘记了“斗拱”在其中发挥的作用。正是因为有了构造精巧，形似花篮的斗拱逐层纵横交错叠加，向外挑出，把最外层的桁檀挑出一定距离，才造成了飞檐高卷之势，使得整栋建筑更加优美、壮观，飞动。如果没有斗拱“尽错综之美，穷技巧之变”，就没有中国建筑的飞檐翘角，就没有中国建筑的飞动之美，就没有中国建筑“所谓增一分则太长，减一分则太短的玄妙”（林徽因语）。从某种意义上讲，斗拱之美造就了中国古典建筑之美。
如果说伟岸挺拔雕饰有图案的罗马石柱和中国石柱代表了一种男性美的话，那么，斗拱就似窈窕的美女代表了女性的妙曼之美。这种美是集结构之美、装饰之美与组合造型之美于一身的美。
作为受力的构件，雕有不同图案的柱头，刻有凹圆槽柱身的罗马柱以及半圆形拱券等，雕（画）有龙云和其他图案的中国柱以及横梁等，都既是结构构件又起到了装饰的作用，但，这主要靠雕刻和粉饰。唯独斗拱，除自身可彩绘美化外，还靠自身的造型和不同的空间组合来创造错综之美，同时兼有多种功能。如：坡屋面若是直的斜坡，出檐过大，既阻碍光线，又因高耸的坡度而使排水过激，聪明的中国匠人们，利用斗拱层层外伸的空间组合，使得屋面翼角翘起，其仰翻的曲度，缓解了水的冲力，避免了对阳光的遮挡，使得坡屋顶如翼轻展，美观而具神韵。这是同样作为结构构件的柱和梁做不到的，这是斗拱穷技巧之变的灵动之美。
西方石结构建筑，基础做得很深很厚，但抗震效果并不理想，而中国古代建筑基础虽浅，但在同样的地震烈度下，抗震能力要比石结构建筑强得多，原因在于斗拱和梁柱作为榫卯结合的空间结构起了关键的作用。中国木构架的节点不是刚接，斗和拱之间的连接不用钉子，是榫卯结合，遇有强烈地震时，榫卯结合的斗拱会适度“松动”，消耗掉地震传来的能量，既起到抗震的作用，又保证建筑不“散架”。从这个意义上讲，斗拱是“智能化”的结构构件，这是斗拱顺势应变的“智能”之美。
斗拱是榫卯结合的一种标准构件，构件大小的基本尺度在中国早已成“模数”制。并以斗拱之“材度”为度量单位，掌控建筑物的比例和体量。建筑外形可千变万化，但作为结构构件的斗拱的模数不变，所以，使得斗拱可标准化定型化生产。要知道，以柱子直径的倍数为度量单位掌控建筑规模的制度，在西方是欧洲文艺复兴之后的事，至今不过才几百年，而在中国千年之前的隋唐时期就已经进入了定型化和标准化的成熟时期。这也就是中国古代建筑无需绘制图纸，工匠只要以份值表示的丈杆，背诵以口诀形式表达的各种构件份值，便可直接进行预制的秘密之所在。这是斗拱权衡掌控的机能之美。
斗拱除建筑结构之美外，还具有建筑装饰之美。
中国古建筑彩画分为和玺彩画、旋子彩画和苏式彩画（含宫式苏画）三大类。什么部位用什么色彩和图案是很考究的，檐下包括梁、柱头和斗拱在内的阴影掩映部分，多以青蓝和碧绿等“冷色”为主，柱、墙则以红色为主（寺庙墙为黑色，民居墙为白色或灰色）。无论是和玺彩画、旋子彩画还是苏式彩画，多半都画在梁架、枋、柱头等部位。但檐下阴影掩映部分，若只用青蓝和碧绿，必显幽阴，古代匠人们巧妙地用白色的线条将梁和柱头中的彩图勾勒分割，并间或点缀黄、红等色彩，使得屋檐之下阴中有明，冷中有暖，活而不呆。但暴露在外的梁和柱头的彩画毕竟是平面的，缺乏空间变化。这时，斗拱又发挥了“穷技巧之变”的独特作用，檐下交错叠加的斗拱，其外形轮廓，经白色线条勾勒后，立体感凸显，使得空间画面不再单一呆板，变得生动盎然，尽显装饰的错综之美。
如果把坡屋顶比作美女的乌发，挑檐比作美女额头的刘海，那么，斗拱无疑是那双清澈迷人的眼睛。
斗拱的使用不限于檐下，不分内外，作为重要关节，在建筑物内部施展出多种功能，创造了内部建筑的结构之美和装饰之美。最典型的例子是北京天坛祈年殿。
斗拱的结构之美和建筑装饰之美，在祈年殿的三层外檐和内部藻井中都得到了最完美的体现。在这里，中国的匠人们把斗拱的结构之美发挥到了极致。大殿结构不用大梁和长檩，檐顶以柱和枋桷承重，藻井由两层斗栱及一层天花组成。斗拱排列有序，多而不乱，承上启下，层层内收，烘托了中间的金色龙凤浮雕。整个藻井，构造极其精致，灵巧别致。斗拱随形勾勒的线性彩绘与梁、柱、天花中不同色彩绘制的几何图案有机地结合在一起，丰富了天花藻井的空间变化，光彩夺目，富丽堂皇。正是因为使用了斗拱，才避免了藻井成为单一平面的穹顶，如果没有斗拱，要达到如此的美学效果是很难想象的。这不能不让人由衷地钦佩中国古代匠人巧妙的建筑构思和高超的智慧。
隋唐时期和明清时期，是斗拱创造辉煌的两个黄金时期。隋唐时期的建筑在中国已不多见，但在日本奈良等地得到了很好地保护，这当然要感谢梁思成先生。1945年，美国对日宣战。梁思成先生及时寄信给当时的美军最高指挥官，要求保护具有中国隋唐建筑风格的奈良市，美军最高指挥官采纳了梁思成的建议，奈良才得以完整地保留。
日本现存的古代佛寺建筑中，凡属飞鸟时代的建筑，都是中国南北朝后期建筑的缩小版；凡属奈良时代的建筑，都是中国初唐、盛唐建筑的缩小版。从这些建筑中，可以看出隋唐建筑最具魅力的冠冕——屋顶的曲线舒展开朗，出檐深远，线条流畅活泼，舒展而不张扬，古朴却富有活力，气魄宏伟，严整开朗。而这一切，都依赖于木构部分的斗拱、柱子、梁等建筑构件之间力与美的完美结合。
韩国、朝鲜、越南，乃至泰国的古代建筑，处处有斗拱的精彩表现。因此，说斗拱是东方建筑的精髓，一点都不为过。它是中国古代匠人智慧的结晶，是中国建筑文化孕育出的奇葩，是中国文化的一个靓丽的符号。从这个意义上讲，斗拱之美就是中国文化之美
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可对生物靶标群起而攻之 智能DNA分子纳米机器人模型来了
智能DNA分子纳米机器人模型以短的单链DNA为骨架，长度通常为100个左右的核苷酸，通过自身折叠形成纳米尺度的结构。在试管液体环境下，智能DNA分子纳米机器人会自动识别目标生物分子，然后迅速集结展开“围攻”，实现对目标生物分子的捕获和信号放大，有助于研究人员对其快速追踪。
我们所熟知的机器人都是“钢铁战士”，帮助人类完成高危、高难度的工作。如今，生命的遗传物质——脱氧核糖核酸（DNA）为纳米机器人缔造了“血肉之躯”，刷新了人们的认知。
近日，中国科学院合肥物质科学研究院杨良保研究员课题组与安徽大学等机构合作，构建出了可非线性云集“围攻”生物靶标分子的智能DNA分子纳米机器人模型。有关论文发表于纳米材料领域顶级期刊《纳米视野》。
用DNA分子造个机器人
早在20世纪中期，国外学者就提出了分子机器的设想，预测未来只要把纳米机器人放进人体的血液中，它们就能自动抵达病灶，进行手术，治疗疾病。然而，构筑这样的机器人并不容易。超分子化学领域经历50多年的发展，已经可以制备出颇为精巧的“分子马达”“分子算盘”“分子汽车”等人工分子机器。尽管如此，这些人工分子机器无论是其功能性还是多样性，都难以匹敌自然界的分子机器，如蛋白质等。
作为遗传物质的DNA，有着令人叹为观止的精准组装能力。20世纪80年代，国外学者提出利用DNA分子构建各种具有纳米尺度形状和结构的聚集体的想法，并将其发展成为一个富有活力的DNA纳米技术领域。“这种技术将DNA分子的组装能力发挥得淋漓尽致。结合核酸适配体、核酶、各种刺激响应DNA基元以及DNA链交换反应，人们甚至可以让DNA纳米结构‘动’起来，并在物质和能量的输入下，实现计算、行走、搬运、整理等多种功能。”论文第一作者、安徽大学生命科学学院教师李绍飞表示。
李绍飞告诉科技日报记者，DNA纳米机器人将纳米尺度的DNA作为结构基础。合理设计DNA分子，可以构筑成具有步移、结构开合、靶标捕获等动态功能的DNA纳米机器人，可应用于分析化学、医学诊断和疾病治疗等多个领域。
李绍飞说，DNA纳米机器人体积小、特别适用于狭窄的人体循环系统的药物靶向递送。“让DNA纳米机器人靶向递送药物，到达指定地点，定向治疗炎症或清除肿瘤，同时减少在正常组织或细胞的分布，是医学纳米技术的终极目标之一。”李绍飞说。
不仅能精准送药还能“杀敌”
“DNA是由4种核苷酸为基本单位连接而成的生物分子序列，特定的核苷酸之间可以相互配对结合。”李绍飞介绍，核苷酸的自身作用力和序列的可编程性，以及快速发展的DNA合成和修饰技术，为DNA纳米机器人行使药物靶向递送功能奠定了基础。
“将识别和结合肿瘤细胞的分子，包括核酸适配体、肽、抗体和生物小分子等，通过化学方法与DNA连接，就宛如为DNA纳米机器人装载了‘定向导航系统’，可发挥机器人的靶向功能。”李绍飞说，同样，将抗肿瘤药物，包括功能核酸、化疗药物、蛋白质、多肽和纳米颗粒等与DNA结合，可发挥DNA纳米机器人的药物负载和递送功能。
李绍飞介绍，在传统的药物递送系统里，药物经血液循环，被动到达有效部位的效率非常低。大剂量的使用药物，将在全身产生严重的毒副作用。而DNA纳米机器人，通过与环境作用自我驱动，可将药物有选择地运送到靶向部位，提高靶向部位的药物浓度。
“由于DNA序列具有良好的生物相容性、相对的化学稳定性，因此DNA纳米机器人也具有这些特点，且还具有药物包裹和药效保护、提高肿瘤细胞对药物的摄取效率等多种独特功能。”李绍飞说。
“在试管液体环境下，智能DNA分子纳米机器人会自动识别目标生物分子，然后迅速集结展开‘围攻’，实现对目标生物分子的捕获和信号放大，有助于研究人员对其快速追踪。”李绍飞说，这就像一只蜜蜂盯上了目标物，然后召唤其他蜜蜂不断围攻，形成容易被发现的聚集群一样。
李绍飞介绍，智能DNA分子纳米机器人模型以短的单链DNA为骨架，长度通常为100个左右的核苷酸，通过自身折叠形成纳米尺度的结构，其形状类似于一个发夹。
智能DNA分子纳米机器人模型由多功能机械臂和备选附件（药物、信号标签、靶标钳夹等）、靶标验证器、智能云集路径控制器和自组装马达等部件组成。每个部件都有各自的“使命”。例如，多功能机械臂可以从混合物中抓取目标分子，然后由靶标验证器检验抓取目标的正确性。在抓取和识别到正确的目标分子后，机器人开始在路径控制器的引导下，按照非线性的路径方式云集，并依赖自组装马达驱动机器人完成云集组装，最终形成大的组装体。当这些部件完成各自“使命”时，目标分子充分“暴露”，只能乖乖“束手就擒”。
补齐短板方可迎来广阔前景
早在1959年，诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼就提出了纳米机器人的设想，这是药物靶向递送纳米机器人概念的起源。20世纪90年代，纳米技术的兴起，不断推动纳米机器人的发展。2017年，美国科研人员在《科学》杂志上发文，介绍了一款具有分拣功能的DNA纳米机器人，它可以抓住某些分子，并且将它们释放到指定的位置上，这是DNA机器人的重要一步。2018年，我国国家纳米科学中心设计出一种DNA纳米折纸机器人，可携带药物准确寻找到癌细胞的藏身之处。
“无论是国内还是国外，对DNA纳米机器人的研究仍处于初级阶段，距离临床应用还有很长的路要走。”李绍飞认为，虽然经过几十年的研究和发展，DNA纳米机器人作为新型药物靶向递送系统，不断取得突破。然而，为了满足生物医学应用的实际需求, 纳米机器人在生物安全性、体内跟踪导航、递送效率、可持续地精确操控以及其他方面仍然存在诸多挑战。
李绍飞表示，他们研究团队成员分别将肿瘤细胞小分子和外泌体等作为靶标，成功对靶标实现了追踪，初步验证了智能DNA分子纳米机器人模型的应用性能。
尽管目前已经创新了方法原理，并且建立了模型，但李绍飞坦言：“考虑到DNA分子运动的复杂性和表征手段的局限性，以及生物样品的多样性，对模型的应用性能探索空间还很大。”李绍飞表示，下一步，团队将重点优化智能DNA分子纳米机器人模型云集组装效率，并进一步整合优良的信号读出技术，挖掘其在DNA纳米技术、生化分析和生物医学中的应用潜能。
“特别是针对当前流行传染性疾病，团队正着手探索利用智能DNA分子纳米机器人模型进行超灵敏诊断的可行性。”李绍飞表示，随着计算机科学、材料学、机器人学和医学等学科的发展和学科交叉的融合进步，智能DNA纳米机器人在药物靶向递送中必然拥有广阔的前景和发展空间。
来源：科技日报
智能DNA分子纳米机器人模型以短的单链DNA为骨架，长度通常为100个左右的核苷酸，通过自身折叠形成纳米尺度的结构。在试管液体环境下，智能DNA分子纳米机器人会自动识别目标生物分子，然后迅速集结展开“围攻”，实现对目标生物分子的捕获和信号放大，有助于研究人员对其快速追踪。
我们所熟知的机器人都是“钢铁战士”，帮助人类完成高危、高难度的工作。如今，生命的遗传物质——脱氧核糖核酸（DNA）为纳米机器人缔造了“血肉之躯”，刷新了人们的认知。
近日，中国科学院合肥物质科学研究院杨良保研究员课题组与安徽大学等机构合作，构建出了可非线性云集“围攻”生物靶标分子的智能DNA分子纳米机器人模型。有关论文发表于纳米材料领域顶级期刊《纳米视野》。
用DNA分子造个机器人
早在20世纪中期，国外学者就提出了分子机器的设想，预测未来只要把纳米机器人放进人体的血液中，它们就能自动抵达病灶，进行手术，治疗疾病。然而，构筑这样的机器人并不容易。超分子化学领域经历50多年的发展，已经可以制备出颇为精巧的“分子马达”“分子算盘”“分子汽车”等人工分子机器。尽管如此，这些人工分子机器无论是其功能性还是多样性，都难以匹敌自然界的分子机器，如蛋白质等。
作为遗传物质的DNA，有着令人叹为观止的精准组装能力。20世纪80年代，国外学者提出利用DNA分子构建各种具有纳米尺度形状和结构的聚集体的想法，并将其发展成为一个富有活力的DNA纳米技术领域。“这种技术将DNA分子的组装能力发挥得淋漓尽致。结合核酸适配体、核酶、各种刺激响应DNA基元以及DNA链交换反应，人们甚至可以让DNA纳米结构‘动’起来，并在物质和能量的输入下，实现计算、行走、搬运、整理等多种功能。”论文第一作者、安徽大学生命科学学院教师李绍飞表示。
李绍飞告诉科技日报记者，DNA纳米机器人将纳米尺度的DNA作为结构基础。合理设计DNA分子，可以构筑成具有步移、结构开合、靶标捕获等动态功能的DNA纳米机器人，可应用于分析化学、医学诊断和疾病治疗等多个领域。
李绍飞说，DNA纳米机器人体积小、特别适用于狭窄的人体循环系统的药物靶向递送。“让DNA纳米机器人靶向递送药物，到达指定地点，定向治疗炎症或清除肿瘤，同时减少在正常组织或细胞的分布，是医学纳米技术的终极目标之一。”李绍飞说。
不仅能精准送药还能“杀敌”
“DNA是由4种核苷酸为基本单位连接而成的生物分子序列，特定的核苷酸之间可以相互配对结合。”李绍飞介绍，核苷酸的自身作用力和序列的可编程性，以及快速发展的DNA合成和修饰技术，为DNA纳米机器人行使药物靶向递送功能奠定了基础。
“将识别和结合肿瘤细胞的分子，包括核酸适配体、肽、抗体和生物小分子等，通过化学方法与DNA连接，就宛如为DNA纳米机器人装载了‘定向导航系统’，可发挥机器人的靶向功能。”李绍飞说，同样，将抗肿瘤药物，包括功能核酸、化疗药物、蛋白质、多肽和纳米颗粒等与DNA结合，可发挥DNA纳米机器人的药物负载和递送功能。
李绍飞介绍，在传统的药物递送系统里，药物经血液循环，被动到达有效部位的效率非常低。大剂量的使用药物，将在全身产生严重的毒副作用。而DNA纳米机器人，通过与环境作用自我驱动，可将药物有选择地运送到靶向部位，提高靶向部位的药物浓度。
“由于DNA序列具有良好的生物相容性、相对的化学稳定性，因此DNA纳米机器人也具有这些特点，且还具有药物包裹和药效保护、提高肿瘤细胞对药物的摄取效率等多种独特功能。”李绍飞说。
“在试管液体环境下，智能DNA分子纳米机器人会自动识别目标生物分子，然后迅速集结展开‘围攻’，实现对目标生物分子的捕获和信号放大，有助于研究人员对其快速追踪。”李绍飞说，这就像一只蜜蜂盯上了目标物，然后召唤其他蜜蜂不断围攻，形成容易被发现的聚集群一样。
李绍飞介绍，智能DNA分子纳米机器人模型以短的单链DNA为骨架，长度通常为100个左右的核苷酸，通过自身折叠形成纳米尺度的结构，其形状类似于一个发夹。
智能DNA分子纳米机器人模型由多功能机械臂和备选附件（药物、信号标签、靶标钳夹等）、靶标验证器、智能云集路径控制器和自组装马达等部件组成。每个部件都有各自的“使命”。例如，多功能机械臂可以从混合物中抓取目标分子，然后由靶标验证器检验抓取目标的正确性。在抓取和识别到正确的目标分子后，机器人开始在路径控制器的引导下，按照非线性的路径方式云集，并依赖自组装马达驱动机器人完成云集组装，最终形成大的组装体。当这些部件完成各自“使命”时，目标分子充分“暴露”，只能乖乖“束手就擒”。
补齐短板方可迎来广阔前景
早在1959年，诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼就提出了纳米机器人的设想，这是药物靶向递送纳米机器人概念的起源。20世纪90年代，纳米技术的兴起，不断推动纳米机器人的发展。2017年，美国科研人员在《科学》杂志上发文，介绍了一款具有分拣功能的DNA纳米机器人，它可以抓住某些分子，并且将它们释放到指定的位置上，这是DNA机器人的重要一步。2018年，我国国家纳米科学中心设计出一种DNA纳米折纸机器人，可携带药物准确寻找到癌细胞的藏身之处。
“无论是国内还是国外，对DNA纳米机器人的研究仍处于初级阶段，距离临床应用还有很长的路要走。”李绍飞认为，虽然经过几十年的研究和发展，DNA纳米机器人作为新型药物靶向递送系统，不断取得突破。然而，为了满足生物医学应用的实际需求, 纳米机器人在生物安全性、体内跟踪导航、递送效率、可持续地精确操控以及其他方面仍然存在诸多挑战。
李绍飞表示，他们研究团队成员分别将肿瘤细胞小分子和外泌体等作为靶标，成功对靶标实现了追踪，初步验证了智能DNA分子纳米机器人模型的应用性能。
尽管目前已经创新了方法原理，并且建立了模型，但李绍飞坦言：“考虑到DNA分子运动的复杂性和表征手段的局限性，以及生物样品的多样性，对模型的应用性能探索空间还很大。”李绍飞表示，下一步，团队将重点优化智能DNA分子纳米机器人模型云集组装效率，并进一步整合优良的信号读出技术，挖掘其在DNA纳米技术、生化分析和生物医学中的应用潜能。
“特别是针对当前流行传染性疾病，团队正着手探索利用智能DNA分子纳米机器人模型进行超灵敏诊断的可行性。”李绍飞表示，随着计算机科学、材料学、机器人学和医学等学科的发展和学科交叉的融合进步，智能DNA纳米机器人在药物靶向递送中必然拥有广阔的前景和发展空间。
来源：科技日报
#意大利#在城郊有很多历史悠久的小村子，坐落在山中、海边，维系着最古朴的意式传统。对于村庄的重视和保护，也是对于文化的尊重和传承。
为大家熟知的托斯卡纳地区就拥有“最美意大利村庄”之一的Montaione。它的景色最富有托斯卡纳景观——中世纪的小镇聚集在钟楼周围，再外一圈是橡树和栗树林、葡萄园和橄榄园。优美的景色，让其曾经录得一年接待了30万名游客。
【游览指南】方便的交通也是它为人熟知的优势之一，这里距离锡耶纳、比萨和佛罗伦萨的距离几乎相等。除了可以品酒，这里还为大自然爱好者提供多种度假活动：游泳、远足、骑自行车、骑马和打高尔夫球，任意一种都能收获最美的回忆。
: borghipiubelliditalia.it
#意大利旅行#
为大家熟知的托斯卡纳地区就拥有“最美意大利村庄”之一的Montaione。它的景色最富有托斯卡纳景观——中世纪的小镇聚集在钟楼周围，再外一圈是橡树和栗树林、葡萄园和橄榄园。优美的景色，让其曾经录得一年接待了30万名游客。
【游览指南】方便的交通也是它为人熟知的优势之一，这里距离锡耶纳、比萨和佛罗伦萨的距离几乎相等。除了可以品酒，这里还为大自然爱好者提供多种度假活动：游泳、远足、骑自行车、骑马和打高尔夫球，任意一种都能收获最美的回忆。
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