華裔女科學(xué)家發(fā)明可分揀運輸的DNA機器人

 行業新聞     美還|    習北  2017-10-08 17:10

        一條腿,兩(樹子liǎng)隻腳,一條胳膊,一隻手,身高僅20納米睡煙的DNA機器人正在工作。

        它每邁一步的時見距離是6納米,是人類步長(cháng)的億萬分之一。别看這(zhè)電我一步,DNA機器人需要5分鍾來完成(chéng)。遇到照媽目标“貨物”時(shí),DNA機器人的“手”會(huì)抓起(qǐ)的店,將(jiāng)其放至目的地。

     件明;   上述的場景已經(jīng)變成(chéng章在)現實。當地時(shí)間9月14日,美國(guó)加州理工大學(書國xué)助理教授錢璐璐的實驗室在《科學(xué)》雜志發(fā)地麗文,介紹了這(zhè)一具有分揀功能(nén來科g)的DNA機器人,其遞送貨物的成(chéng)樂好功率爲80%。“就(jiù)好(hǎo)像電子機械機器人被(新哥bèi)送到火星等太遙遠而人類不能(néng)及火要的地方,我們希望有一天可以將(jiāng)分子機器人送到太微小而人類不能謝影(néng)及的地方,比如說(shuō)血液吧窗裡(lǐ)。”錢璐璐說(shuō)。


    和金;   這(zh多上è)一研究成(chéng)果爲通用型DNA機器人我器的應用帶來諸多可能(néng)性。可能(子見néng)有一天,它能(néng)對(duì)垃圾的分子進(jìn)小林行分類回收。更科幻些,也許,DNA機器人可以在探測到特定疾病信刀見号時(shí)將(jiāng)藥物分子運輸到血液中或細胞中指定的地方,在極微雜雜小的尺度裡(lǐ)完成(chéng)醫生和普通藥物無法這日完成(chéng)的任務。

什麼(me)是DNA機器人?

       鄉到 DNA機器人實則是一個DNA單鏈分子,當它沒(méi)有和鐘公其他分子結合時(shí),就(jiù)像“一條軟繩”。在錢璐璐實驗室水鄉的DNA機器人僅由53個核苷酸組成(chéng)。

        DNA的中文名是脫氧腦亮核糖核酸,如人所知,DNA是雙螺旋結構,上林也就(jiù)是說(shuō)是兩(liǎng)條DNA單鏈通過(guò)兩兵購(liǎng)兩(liǎng)配對(duì)(A-T,C-G)的但場堿基,形成(chéng)螺旋狀的梯子似的結構嗎現。

    &讀內nbsp;  根據DNA的獨特化學(xué)和物理特性,科學(計舞xué)家可以對(duì)其進(jìn)行編程。而DNA機器人就(jiù子刀)是一條具有特定堿基序列的單鏈DNA視多,它根據堿基互補配對(duì)原則,和我刀周圍的另一條DNA單鏈結合,從而實現二維空間中的“行暗白走”和“分揀”。
 


 

DNA機器人是如何工作的?

       錢璐璐實驗妹了室對(duì)DNA機器人進(jì舊輛n)行測試的場所是一個58納米×58納米的大分子表面(miàn嗎但),上面(miàn)設置有上百個“樁子”。這(上上zhè)些樁子是DNA機器人得以行走的重要幫手。每個樁子實則也是一窗動條DNA單鏈,它們與DNA機器人的“腿”和其中道化一隻“腳”堿基互補。換而言之,機器人DNA會(huì)和樁子綠她結合,相當于機器人“踩”在了樁子上。

     員歌   但怎麼(me)在不同的樁子之間移動呢?别放朋忘了,DNA機器人有兩(liǎng)隻腳,當一隻腳和樁子結合時(shí),另睡讀一隻腳是可以自由活動的。随機的分子波動會(huì)使得自由的那隻腳“夠嗎通”到另一個樁子,進(jìn)行下一次場微的配對(duì),實現空間移動。從中,此前的那隻腳随之恢複來體自由。在這(zhè)一循環往複的過時問(guò)程中,DNA機器人可以在沒(méi)有能(néng)量供應的情況下,票高進(jìn)行随機的移動。

        途中,一旦DNA機器人空舊碰到“貨物”,就(jiù)會(hu報哥ì)用“手”抓住,帶著(zhe)貨物一起(qǐ)行走。抓取朋你貨物和行走的原理有異曲同工之妙,貨物實則是連接那討在一段DNA單鏈上的分子,而這(z河你hè)段DNA單鏈又和機器人“手”堿基互補。

     秒了;  機器人運載著(zhe)貨物,需要將(jiāng)其放置在年工目的地。這(zhè)依賴于示意機器人放下貨物的“信号”,一旦接到這(zhè員體)一“命令”,機器人就(jiù)會水頻(huì)遵從。如果一直沒(méi)有遇到這(zhè)一“信号”,機器人就(報鄉jiù)會(huì)攜帶貨物保持行走。實驗人員測試了DNA機器暗子人分揀兩(liǎng)種(zhǒng)熒光分子的表現,在24小時(shí對說)内,機器人成(chéng)功將(jiā店作ng)散布在不同地方的6個熒光分子運輸到指定地點。“雖然我們隻演示了用DNA機對技器人來完成(chéng)一個具體的任務,但我們所設計的系統其關體實可以完成(chéng)更廣泛的任務,比如說(shuō亮靜)將(jiāng)十多種(zhǒng)而不隻是兩(liǎng)種(z家腦hǒng)不同的分子貨物分别運輸到不同的地點,這(zhè)些貨物可以被(唱志bèi)散布在大分子表面(miàn)任畫綠意的地方。”第一作者Anupama J. Thubagere說(sh電年uō),“而且每個大分子表面(mià明男n)可以有不同數量的機器人去完成(都他chéng)難度不同的任務,這(z得劇hè)些任務可以被(bèi)并行執行”。