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美国科学家研发出可以进入血液的DNA机器人

2017-10-2 09:55| 发布者: sophia | 评论:

  来源:界面新闻

  江帆JF

  DNA机器人未来可用来合成治疗性的化学物质,并在只有给出特定信号时才在血液或细胞中传递药物,或用于分类垃圾中的分子成分以进行回收利用。

  微观世界即将成为机器人的新舞台。

  虽然目前人类针对纳米技术的研究还处于早期阶段,但来自加州理工学院的最新研究显示出这种精密技术的巨大潜力。当地时间9月14日,来自美国加州理工学院(Caltech)的科研团队在《科学》杂志上刊文,展示了一款由DNA组成,可在纳米级环境中完成工作的机器人。

DNA机器人的设计 图源:《科学》杂志DNA机器人的设计 图源:《科学》杂志

  DNA是一种长链聚合物,组成单位为四种脱氧核苷酸,结构上由两条脱氧多核苷酸链反向平行盘绕而形成了双螺旋结构。

  据《科学》杂志,该团队开发出了一款可在人类肉眼无法触及的微观世界中完成识别、机械运输、智能化分拣等一系列复杂工作的分子机器人。这种由单链DNA构成的“机器人”可以自主地在纳米级环境中“行走”,拾取某些分子并将其在指定位置放下。

  “就好像把电子机械机器人送到火星这种遥不可及的地方,我们希望可以将分子机器人送至人类不能去的微观世界中,比如血液。”加州理工大学助理教授钱璐璐说,“我们的目标是设计和构建一个可以执行复杂纳米力学任务的分子机器人”。

华裔女科学家钱璐璐华裔女科学家钱璐璐

  该团队由该校的前研究生Anupama Thubagere和华裔科学家钱璐璐领导。研究人员构建了组装DNA机器人的三个基本构建模块:一条拥有两只“脚”的“腿”,用来“行走”、一条带有一只“手”的“胳膊”,用于提取货物,第三个被添加的部分可以识别特定的下落点并向手指发出讯号。这些部分是由单链DNA内的几个核苷酸构建而成。

  理论上说,这种模块化的构建方式可以使机器人组合成许多不同的形状以满足不同任务的需求。例如,可以使用具有若干只手和胳膊的DNA机器人同时携带多个分子。

测试中的DNA机器人测试中的DNA机器人

  在测试中,研究者们创建了一块长宽各58纳米,表面布满了若干条单链DNA的测试场,由于机器人的“脚”也是单链DNA,因此“脚”在与表面接触时就可以互相绑定,同时,另一只“脚”会自由移动,直到它找到另一根单琏DNA,以此完成“行走”。

DNA机器人递送货物的成功率可达到80%DNA机器人递送货物的成功率可达到80%

  在测试场表面,研究人员使用微观处理器选择了六个黄色和粉色两种不同的荧光染料分子,作为机器人的“货物”,并将它们沉积在特定的目标滴点处。实验结果显示,机器人在24个小时内成功将六个分散各地的“货物”送到正确的下货点。经过多次重复测试后,DNA机器人递送货物的成功率达到了80%。

  “我们不会为任何特定的应用开发DNA机器人,实验室将侧重于研究能够开发通用DNA机器人的工程原理,”钱璐璐说,“但我希望其他研究人员可以将这些原理用于激动人心的应用,例如使用DNA机器人从其组成部分合成治疗性的化学物质,并在只有给出特定信号时才于血液或细胞中传递药物,或者用于分类垃圾中的分子成分以进行回收利用。

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