近日，2014国际生物分子设计大赛(biomod)在哈佛大学闭幕。天津大学7名本科生组成的团队凭借 “光控dna核酸分子机器人”一举夺得金奖。该团队设计利用dna“折纸技术”，以dna分子为骨架构建了纳米级别的“容器”，并为这个“容器”设计了一个纳米金属的“锁”。更妙的是，用来打开“锁”，开启容器的钥匙是光照。利用光照“解锁”后，“容器”中的药物即可在特定位置“靶向”释放，杀死癌细胞，并有效减少周围正常细胞的损伤。

光控核酸分子机器人

dna“折纸技术”是近年来提出的一种全新的dna自组装的方法，通过将一条长的dna单链(通常为基因组dna)与一系列经过设计的短dna片段进行碱基互补，能够可控地构造出高度复杂的纳米图案或结构，在新兴的纳米领域中具有广泛的潜在应用。天大学生在大赛中设计使用一条长的单链的m13噬菌体dna作为脚架（scaffold strand），通过对200多条短的staple strands（铰链dna）进行编程化设计，“折”出具有三维结构的纳米级天津大学“东门”形状的“容器”。

“机器人并不都是我们想象的机械结构，它需要具备自主完成任务的能力”，参赛队队长、天大化工学院学生刘悦说。这个具有天津大学典型标志的纳米分子机器人可以利用光的遥感自我控制，自主“解锁”。天津大学团队设计把某种纳米金属颗粒作为“锁”，利用其光热转化特性，当受到远程激光照射时，该纳米“锁”产生热，将dna双链“破坏”，从而成功开启分子”容器”。

生化药物仍是人类与疾病斗争的主要工具，发展安全高效的药物靶向输送和控释技术是提高疗效、减少药物用量及其毒副作用的关键。药物在输送到人体特定位置后，一般是通过“化学方法” 控释，存在特异性不高，可控性不强等问题。而使用这种“光照”的物理方式对药物进行控释，提高了对癌细胞识别度，增强可控性。

该设计的独创性赢得了大赛评委的一致好评，天津大学团队从哥伦比亚大学、滑铁卢大学、东京大学、香港浸会大学等30所知名大学团队中脱颖而出，获得金奖。“该设计部分已获得了实验数据支撑，在合成生物医学领域具有很大的应用前景“，该团队指导教师齐浩研究员表示。

获奖证书

国际生物分子设计大赛(biomod)始办于2011年，是由美国哈佛大学举办的有关于生物大分子设计的国际性比赛，是一场国际间的本科生分子生物学领域的盛会。设计主要领域包括生物分子机器人，生物分子逻辑门和计算，和结构分子生物学。作为一项开放式、交流型国际大赛，biomod专注于激发本科生对于科研实验的热情，旨在鼓励年轻的学生以团队合作为基础，在团队的分工与讨论中激发创意火花，搭建国际本科生之间的相互学习、相互交流的舞台。天津大学学生代表队于2011年开始参赛，是中国第一支参赛队伍。通过参加该项比赛，学生们对于合成生物学的认识和创新、自主学习、团队合作等方面的能力得到了提升，开阔了科学视野，能够了解世界最前沿科技动态，并接触世界知名的科学家。

天大参赛队伍

今年，在天津大学副校长元英进教授、研究员齐浩的悉心指导下，在天津大学系统生物工程教育部重点实验室、天津大学武清前沿研究院的支持下，学生们再获佳绩。

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