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新的DNA纳米机器人可以使用紫外线进行自我复制

2023-12-18 21:57:39  来源:激光网原创    

  纽约大学的一组研究人员开发了基于DNA的纳米机器人,理论上可以成倍地自我复制。由Feng Zhou和他的团队开发的微型DNA机器人仅由四条DNA链组成,并且可以使用其结构作为模板一次复制一条。这些DNA纳米机器人可以开辟令人兴奋的机会,在体内生产挽救生命的药物。

  纳米机器人由四条DNA链组成,尺寸约为100纳米。从这个角度来看,你可以把大约一千个排成一排,以适应人类头发的宽度,给予或接受。它们还被保存在溶液中,其中含有它们工作所需的特定 DNA 链原材料。

  该研究团队由纽约大学、宁波慈溪生物力学工程研究所和中国科学院的科学家合作组成。他们共同开发了能够将碎片组装成三维形状的纳米机器人。这比以前的尝试有了显着改进,以前的尝试只能创建二维形状。新型机器人采用“多轴精确折叠定位”,进入三维空间,实现更多自由度。

  “通过利用外部控制的温度和紫外线光,我们的可编程机器人,尺寸~100纳米,抓取不同的零件,位置并对齐它们,以便它们可以焊接,释放结构,并返回其原始配置,为下一次操作做好准备,”该团队在发表在Science Robotics上的研究中解释道。“我们的机器人还可以自我复制其3D结构和功能,通过使用折叠来访问第三维和更多的自由度,从而超越了单步模板,”他们补充道。

  那么有什么大不了的呢?嗯,像这样的纳米机器人有可能在身体细胞内制造药物、酶和其他化学物质。研究人员强调,这些机器可以自我复制其整个3D结构和功能。

  伦敦国王学院的研究员安德鲁·苏尔曼没有参与这项研究,他认为纳米机器人代表了开发基于DNA的机器的重大进步,这些机器能够制造药物或化学品,并作为基本的机器人或计算机。以前的研究仅限于必须折叠成 3D 形状的 2D 形状,这存在错误的风险。然而,这项新研究能够从头开始创建3D结构。

  但是,需要注意的是,DNA机器人并不是完全独立的。机器人响应外部控制的温度和紫外线。需要紫外线来焊接它们组装的DNA片段。“我们引入多轴精确折叠和定位作为纳米制造的工具/技术,将为更复杂和有用的纳米和微型设备打开大门,”该团队在他们的论文中解释道。

  这一切都非常令人兴奋,但有些人对这种技术的担忧,如果开发不受限制和无限制。这就是所谓的“灰色粘液场景”,它假设自我复制的纳米机器人,没有内置的关闭或限制,可以呈指数级生产,将有机物变成无数的纳米机器人军团。值得庆幸的是,对于这些DNA纳米机器人来说,这不太可能,因为如果没有足够的精确DNA片段和紫外线供应,它们就无法自我复制或其他任何东西。

  您可以在《科学机器人》杂志上自行阅读该研究。

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