迄今最復(fù)雜“DNA機(jī)器人”設(shè)計僅需幾分鐘

  來源:科技日報張夢然2021-04-23
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核心提示:只用短短數(shù)分鐘而不是數(shù)天時間就能完成“DNA機(jī)器人”設(shè)計,現(xiàn)在科學(xué)家在這一領(lǐng)域邁出了巨大一步。據(jù)發(fā)表在近期英國《自然·材料》雜志上的研究,科學(xué)家開發(fā)了一種全新設(shè)計

只用短短數(shù)分鐘而不是數(shù)天時間就能完成“DNA機(jī)器人”設(shè)計,現(xiàn)在科學(xué)家在這一領(lǐng)域邁出了巨大一步。據(jù)發(fā)表在近期英國《自然·材料》雜志上的研究,科學(xué)家開發(fā)了一種全新設(shè)計工具,可以在非常短的時間內(nèi)就設(shè)計出比以往任何時候都復(fù)雜得多的“DNA機(jī)器人”和納米設(shè)備。在這一研究成果基礎(chǔ)上,未來“DNA機(jī)器人”將能在人類體內(nèi)輸送藥物、檢測致命病原體的存在,并且還有可能為其他越來越小的電子產(chǎn)品提供設(shè)計思路。

  美國俄亥俄州立大學(xué)團(tuán)隊近日發(fā)布了這款被稱之為“MagicDNA”的新軟件,該軟件可以幫助研究人員升級設(shè)計方法,提取超微小的DNA鏈,將其結(jié)合成復(fù)雜的結(jié)構(gòu),并具有諸如轉(zhuǎn)子和鉸鏈之類的部件,這些部件可以移動并完成多種任務(wù),包括人體內(nèi)藥物輸送等等。

  俄亥俄州立大學(xué)機(jī)械和航空航天工程專家卡洛斯·卡斯特羅表示,多年以來,科學(xué)家一直在用效率較低的工具和繁瑣的手工步驟來完成工作,不過現(xiàn)在,原本需要花幾天時間才能設(shè)計出的納米設(shè)備,只需要幾分鐘。

  研究團(tuán)隊成員亦表示,此前,科學(xué)家們可以用大約六個單獨的部件制造納米設(shè)備,再用接頭和鉸鏈連接起來嘗試讓它們執(zhí)行復(fù)雜運動?,F(xiàn)在憑借全新軟件,輕易就制造出20個擁有以上組件的機(jī)器人或設(shè)備,且還更容易控制。他們認(rèn)為,這是在設(shè)計納米器件能力上前進(jìn)的一大步。

  這一工具還有兩項巨大優(yōu)點:其一是它允許科學(xué)家們在真正三維中完成整個設(shè)計,而早期的設(shè)計工具只允許在二維中進(jìn)行創(chuàng)作,再將創(chuàng)作映射到三維中,這也導(dǎo)致此前設(shè)計師們無法實現(xiàn)納米設(shè)備的復(fù)雜化。

  其二是它允許設(shè)計師“自下而上”或“自上而下”構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu);也允許模擬設(shè)計的DNA設(shè)備在現(xiàn)實世界中的移動和運行??ㄋ固亓_表示,一般來說隨著這些結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜,就很難準(zhǔn)確預(yù)測它們的樣子和行為,而實際上能夠模擬設(shè)備如何實際運行是至關(guān)重要的,否則會浪費很多時間。

  研究人員對這項技術(shù)充滿信心,他們認(rèn)為在未來5年到10年內(nèi),將開始看到DNA納米器件的商業(yè)應(yīng)用。

  總編輯圈點

  設(shè)計DNA機(jī)器人是個精細(xì)活,很大程度上,也是個手工活。DNA機(jī)器人雖然是人造的,但和自然造物一樣復(fù)雜。DNA是天然的編碼材料,大概和計算機(jī)有不解之緣。這次,科研人員開發(fā)出了一款神奇的軟件,能夠大幅度降低設(shè)計DNA機(jī)器人的難度,還能允許科學(xué)家在三維中完成設(shè)計。畢竟,平面設(shè)計、工業(yè)設(shè)計都有專用軟件,DNA設(shè)計領(lǐng)域誕生自己的軟件,也是恰逢其時。當(dāng)設(shè)計的時間大幅縮短,或許會有更多DNA機(jī)器人,做出更復(fù)雜的動作,進(jìn)入更多應(yīng)用領(lǐng)域。

 (編輯:映雪)


迄今最復(fù)雜“DNA機(jī)器人”設(shè)計僅需幾分鐘

 

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