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华裔女科学家发明可分拣运输的DNA机器人

时间:2018-07-31 15:06  编辑:澳门新永利,新澳门永利,澳门新永利官网

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。

上述的场景已经变成现实。当地时间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%。

就好像电子机械机器人被送到火星等太遥远而人类不能及的地方,我们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。钱璐璐说。

钱璐璐。

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。

什么是DNA机器人?

DNA机器人实则是一个DNA单链分子,当它没有和其他分子结合时,就像一条软绳。在钱璐璐实验室的DNA机器人仅由53个核苷酸组成。

DNA的中文名是脱氧核糖核酸,如人所知,DNA是双螺旋结构,也就是说是两条DNA单链通过两两配对(A-T,C-G)的碱基,形成螺旋状的梯子似的结构。

根据DNA的独特化学和物理特性,科学家可以对其进行编程。而DNA机器人就是一条具有特定碱基序列的单链DNA,它根据碱基互补配对原则,和周围的另一条DNA单链结合,从而实现二维空间中的行走和分拣。

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。

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