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華裔科學家研發可進入血液的機器人

華裔女科學家錢璐璐

微觀世界即將成為機器人的新舞台。

雖然目前人類針對納米技術的研究還處於早期階段,但來自加州理工學院的最新研究顯示出這種精密技術的巨大潛力。當地時間9月14日,來自美國加州理工學院(Caltech)的科研團隊在《科學》雜誌上刊文,展示了一款由DNA組成,可在納米級環境中完成工作的機器人。

DNA是一種長鏈聚合物,組成單位為四種脫氧核苷酸,結構上由兩條脫氧多核苷酸鏈反向平行盤繞而形成了雙螺旋結構。

據《科學》雜誌,該團隊開發出了一款可在人類肉眼無法觸及的微觀世界中完成識別、機械運輸、智能化分揀等一系列複雜工作的分子機器人。這種由單鏈DNA構成的“機器人”可以自主地在納米級環境中“行走”,拾取某些分子並將其在指定位置放下。

“就好像把電子機械機器人送到火星這種遙不可及的地方,我們希望可以將分子機器人送至人類不能去的微觀世界中,比如血液。”加州理工大學助理教授錢璐璐說,“我們的目標是設計和構建一個可以執行複雜納米力學任務的分子機器人”。

該團隊由該校的前研究生Anupama Thubagere和華裔科學家錢璐璐領導。研究人員構建了組裝DNA機器人的三個基本構建模塊:一條擁有兩隻“腳”的“腿”,用來“行走”、一條帶有一隻“手”的“胳膊”,用於提取貨物,第三個被添加的部分可以識別特定的下落點並向手指發出訊號。這些部分是由單鏈DNA內的幾個核苷酸構建而成。

理論上說,這種模塊化的構建方式可以使機器人組合成許多不同的形狀以滿足不同任務的需求。例如,可以使用具有若干只手和胳膊的DNA機器人同時攜帶多個分子。

在測試中,研究者們創建了一塊長寬各58納米,表面布滿了若干條單鏈DNA的測試場,由於機器人的“腳”也是單鏈DNA,因此“腳”在與表面接觸時就可以互相綁定,同時,另一隻“腳”會自由移動,直到它找到另一根單璉DNA,以此完成“行走”。

DNA機器人遞送貨物的成功率可達到80%

在測試場表面,研究人員使用微觀處理器選擇了六個黃色和粉色兩種不同的熒光染料分子,作為機器人的“貨物”,並將它們沉積在特定的目標滴點處。實驗結果顯示,機器人在24個小時內成功將六個分散各地的“貨物”送到正確的下貨點。經過多次重複測試後,DNA機器人遞送貨物的成功率達到了80%。

“我們不會為任何特定的應用開發DNA機器人,實驗室將側重於研究能夠開發通用DNA機器人的工程原理,”錢璐璐說,“但我希望其他研究人員可以將這些原理用於激動人心的應用,例如使用DNA機器人從其組成部分合成治療性的化學物質,並在只有給出特定信號時才於血液或細胞中傳遞藥物,或者用於分類垃圾中的分子成分以進行回收利用

阿波羅網責任編輯:秦瑞 來源:界面 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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