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解密DNA机器人:巨大的一小步—新闻—科学网

发布时间:2017-12-03 阅读:

  解密DNA机器人:一个巨大的步骤 - 新闻 - 科学网

  由于纳米技术的迅速发展,加州理工学院的金融实验室的DNA机器人小而缓慢。一步走了五分钟,六步六步,几乎是人类六分之一的六分之一。

  它只有20纳米长,大约千分之一米。它看起来像一只根虫,纤细的身体,没有脸庞,蛇缠到了将军身上。它的活动地点是DNA复合物的一个片剂,隐藏在试管中,因为它太小而不能被注射。

  董事会分配两个分子的彩球。线虫在附近游泳,将球拿到指定地点。两种颜色分开放置。

  它是世界上第一个可以同时走路,抓取,分拣和分拣工作的DNA机器人。今年9月,科学出版了一篇论文。

  这是DNA机器人的重要一步。杜克大学工程教授约翰·拉夫(John Raif)说。自21世纪初以来,他一直致力于DNA合成的发展。

  对于更多的人来说,这种徒步旅行仍然是肉眼看不到的。

  建筑是DNA的先天能力

  出现在大众传媒中的DNA机器人和机器人是不一样的。后者的代表是施瓦辛格终结者的硬汉,或者拖着大眼睛,据金钱实验室经理加州理工学院助理教授加州理工学院介绍,这个小伙子在他的实验室里没有和其他同伴一起包裹,是几乎是一根柔软的松紧绳。

  与那些金属家伙不同,它的血肉和血液由核苷酸组成。后者也是一种DNA,一种DNA的组成。这也是它的名字的由来。

  在20世纪80年代,纽约的一位名叫Nadia Anzman的晶体学家认识到,着名的DNA不仅是生命的秘密,而且是一种优秀的建筑材料。

  西曼是一个有胡子的男人,一个喜欢讲笑话的年轻教授。他在实验室的实验室工作不是很开心。通过改变结晶的连续结晶条件,以获得所需的分子结果,但总是不尽如人意。

  突然他睁开了眼睛:我们能让核酸产生我们自己的结果吗?

  毕竟,这是自然界千百年来所做的,建筑是DNA的天生能力。

  众所周知,DNA是双螺旋缠绕在一起的。具有互补序列的核苷酸,A和T,C和G相遇,将小触角相匹配,并牢牢抓住对方,走上螺旋上升的阶梯。

  从这个角度来看,纳米生物学实验变成了一个妈妈针织衫。只要有互补序列的DNA丢失,它们就会自然地结合起来。不需要粘合剂,不需要楔子和指甲枪,化学品承担所有的工作。线程相互交织在一起,不断变化的羊毛方向可以相互纠缠,防缠绕,夹住花朵缠绕。

  针织毛衣的羊毛是从DNA上切下来的,刀是一种限制性酶,切割的长DNA链不像羊毛那样光滑,而是蜈蚣的尖端大小不一。这些额外突出的技巧被称为粘性结束,顾名思义,可以在未来的编织中起到粘合剂的作用。他们是毛衣的线程。

  1982年,通过针织合成毛衣,Seaman赢得了Tic-Tac-Toe的DNA编码。事实上,三十年来,这个领域的成果一直是一本大手工手工书。

  希曼和他的继任者不断使用新的编码方式,改变切割长度,改变缠绕方式,创造出多样化的DNA分子结构结果。有罗马砖等连续的二维图案,还有三维绣球,甚至在分子平面上排列一个笑脸。 DNA羊毛纱尽最大努力安排组合,好似体操组开幕式的表演。

  DNA伪影不仅可以形成静态模式,还可以创建自主行动的机器人。人类可以编写复合材料的设计方式。

  这对自然帮助是一样的。 DNA是编码的天然材料。它可以存储大量的信息,因此可以设计开展活动。编码简洁的基础。另外,许多信号可以转换成自然信号。

  露露队的机器人有两条腿,一条手臂和一只手。它在一个特殊的分子表面上移动,这个分子表面包含一个像DNA一样的短DNA复合物。散落在钉子上需要被分类的球。

  机器人的脚和指甲放在DNA片段上,序列相互补充,片段彼此吸引,脚踩在指甲上,一条长长的机器人稳稳地爬上去,像蛇一样蜿蜒起来。

  通过编码,两只脚不能同时踩到指甲上。当机器人在行动时,只需用脚踏上白痴的指甲,原钉上的脚就自动松动,像钉在深草的弹簧一样在钉板上行进。

  球的机器人分类也依赖于顺序来帮助实现。在球上有两个DNA,一个抓取吸引着机器人的自由摆动的手掌被拿起,一个吸引目的地的指甲,可以放下,两种不同颜色的货物被发送到不同的目的地,所以匹配的标记是不一样的。

  在工作中,机器人的设计遵循最简单的行为规则:流浪,狂欢。你家扫地机器人满屋乱转,遇到灰尘吃,DNA机器人等等。手空,满足货物捡起来。拿着货物时,要达到放下钉子的目的。

  这漫游不消耗一点能量。钱露露说。

  真的很漂亮的工作。一位化学家在他的视频网站频道评论道。说到机器人,他们总是想到机械控制和电脑,他们看到了另一个方向,自然的一面。

  移动DNA珠子机器人,准确率接近100%

  他们可以到达人类无法到达的地方。机电机器人被送往火星,他们可以被送往血液循环,准确的运送药物。钱露露对媒体说。

  钱露露队的弹力绳也不缺。近10年来,科学家们利用合成DNA创造了具有不同功能的分子机器人。

  一个看起来像一个小扣斗的人可能是对抗癌症的最新武器。 2012年9月,魏斯生物工程研究所发表了一篇关于科学的文章,介绍了一种新型DNA机器人。

  桶内药物全部装满,桶外壁用锁紧双螺旋紧紧缠绕,使圆筒的两部分牢固封闭,确保药物不会溢出。

  解锁的关键是一个特定的蛋白质。一旦一小段DNA被锁定,它就会识别蛋白质,并转动附着在它上面,释放锁中的螺丝并打开整个桶。

  研究人员希望能够在人体的海洋中游泳,安全地绕过健康的组织,穿过鲜红的血液。只有遇到被扼杀的病态细胞时,才会兴奋地吐出藏在胸前的枪声。

  这种精确而有效的攻击,使其更像是身体上的战士,不同于传统的癌症化疗无歧视。

  目前这些DNA机器人只能在试管中生存,远不能进入人体治疗疾病。澳大利亚莫纳什大学的纳米生物学家陈文龙在接受媒体采访时赞扬了这支钱币团队的工作。不过,他也表示,如果机器人以一种莽撞的方式进入人体,由合成DNA携带的基因编码很可能破坏人体的基因信息。

  科学家的工作重点是如何让这些小家伙步伐更快。

  今年春天,中国科学院上海应用物理研究所与华东师范大学合作,在“应用化学”上发表了一篇论文,介绍了一种新型机器人,可以通过外切核酸酶更有效地驱动机器人进行更有效的行走。

  钱露露队已经采取了集体行动的策略。一个机器人需要一整天的时间来完成两种颜色的12个珠子的分类。然后他们增加了更多的机器人帮手到现场。 DNA机器人行走各行各业,效率大大提高,一天的工作时间缩短到几个小时,准确率保持在近100%。

  这也是DNA机器人一直在研究的一个思路:个体力量小,力量团结。

  今后,钱璐璐希望模仿集体蚂蚁来完成这个任务,这样机器人就可以留下可以被同行认可的信号,从而提高不准确的漫游效率。

  许多(DNA机器人)在未来可能的应用仍然是科幻小说的范畴。钱露露说。

  人生也是一个程序,是程序员写的

  虽然目前它们仍然缓慢而简单,但是DNA机器人已经显示出超越微电子机器人的优势。杜克大学的约翰·莱夫说。

  他经历了DNA研究的分歧。在上个世纪末,DNA和数据之间的密切关系自然使许多科学家相信他们可以创建一个DNA计算机。但是经过一番实验,其中一些人感到越来越懊恼:他们的成就远远落后于已经存在和仍在发展的微电子计算机。

  他们认为DNA应该被做成在有机或其他类似环境中处理数据最好的方法。微电子计算机不能去那里。

  千里鲁实验室的年轻团队是这一趋势的最新接班人。其中有化学家专注于复杂的自然界中不存在但又像天然生物的成分,以及拥有医学博士学位的程序员。这个实验室的共同兴趣是:编码。

  他们总是提醒自己在制作机器人的过程中:简单而简单。机器人的算法尽可能简单,工作的逻辑遵循是或否的简单过程,即使是简单的线条,也没有取之不尽的针织形状。

  这是因为:更简单,更有可能基于,添加新功能。他们的目标不是完成一项具体任务,而是尽可能多地发展综合应用。

  我对实验室的兴趣是建造这些原子机器人的工程原理。钱露露说。

  使用工程原理,程序员和工程师创建了一个完整的微电子世界,从小型转换器到我们所知道的各种机器人。同样,分子生物学世界也可以像以前一样简单。

  在钱露露的眼里,人生也是一种程序。自然是编写它的程序员,分子是它的平台。不同的节目序列可以产生昆虫,细菌或小猫。

  但是,我们对生活过程的应用还是非常有限的。每天有1000多个iPhone应用程序诞生,但分子的数量远远落后。

  人类有机会利用整个分子生物学系统的编程空间?钱露露在2016年的演讲中自问。

  她在加州理工学院的个人页面上写道:它自然包含了我们正在寻找的所有美丽和真实,但是我们寻求的旅程也需要被我们的心火所打开。

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