9月14日,美国加州理工大学助理教授钱璐璐的实验室在《科学》杂志发文,介绍了这一具有分拣功能的DNA机器人,其递送货物的成功率为80%。
一条腿,两只脚,一条胳膊,一只手,身高仅20纳米的DNA机器人正在工作。它每迈一步的距离是6纳米,是人类步长的亿万分之一。别看这一步,DNA机器人需要5分钟来完成。遇到目标“货物”时,DNA机器人的“手”会抓起,将其放至目的地。
这个DNA机器人的发明人是一位名为钱璐璐的华裔女科学家。她希望有一天可以将分子机器人送到太微小而人类不能及的地方,比如说血液里。
DNA机器人分类拣选两类货物的概念图。
DNA机器人是如何工作的?
钱璐璐实验室对DNA机器人进行测试的场所是一个58纳米×58纳米的大分子表面,上面设置有上百个“桩子”。这些桩子是DNA机器人得以行走的重要帮手。每个桩子实则也是一条DNA单链,它们与DNA机器人的“腿”和其中一只“脚”碱基互补。换而言之,机器人DNA会和桩子结合,相当于机器人“踩”在了桩子上。
但怎么在不同的桩子之间移动呢?别忘了,DNA机器人有两只脚,当一只脚和桩子结合时,另一只脚是可以自由活动的。随机的分子波动会使得自由的那只脚“够”到另一个桩子,进行下一次的配对,实现空间移动。从中,此前的那只脚随之恢复自由。在这一循环往复的过程中,DNA机器人可以在没有能量供应的情况下,进行随机的移动。
途中,一旦DNA机器人碰到“货物”,就会用“手”抓住,带着货物一起行走。抓取货物和行走的原理有异曲同工之妙,货物实则是连接在一段DNA单链上的分子,而这段DNA单链又和机器人“手”碱基互补。
机器人运载着货物,需要将其放置在目的地。这依赖于示意机器人放下货物的“信号”,一旦接到这一“命令”,机器人就会遵从。如果一直没有遇到这一“信号”,机器人就会携带货物保持行走。
实验人员测试了DNA机器人分拣两种荧光分子的表现,在24小时内,机器人成功将散布在不同地方的6个荧光分子运输到指定地点。
这一研究成果为通用型DNA机器人的应用带来诸多可能性。可能有一天,它能对垃圾的分子进行分类回收。更科幻些,也许,DNA机器人可以在探测到特定疾病信号时将药物分子运输到血液中或细胞中指定的地方,在极微小的尺度里完成医生和普通药物无法完成的任务。
分子机器人
,也称纳米机器人。涉及的内容可归纳为以下3个方面:-
在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。
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在纳米尺度上获得生命信息,例如,利用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞表面的结构信息等。
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纳米机器人的研制。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容,第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置,第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。
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纳米尺度调整杀死变异的癌变细胞,通过外部激光器指引,精确计算找到出辐射超标的癌变细胞,利用先进的生物细胞溶解技术将可能病变的细胞溶解成化学分子元素,并通过特定传感器系统精确的核查后,将细胞组分成功进入健康细胞中,完成坏死细胞与成功健康细胞的转换。





