以色列用DNA链制造出纳米机器人0蒜香藤属

以色列用DNA链制造出纳米机器人

以色列巴伊兰大学研究人员成功地用DNA链造出了一种纳米机器人，它们能在活动物体内按照编制的程序执行逻辑操作，就像一种纳米机器人计算机。物理学家组织网近日报道了这一研究成果。研究人员把这些“机器人”注射到蟑螂体内，观察它们是怎样瞄准一个细胞来“工作”的。相关论文发表在最近出版的《自然·纳米技术》上。

生物系统是由一个个“分子零件”组成的集合体，这些分子零件四处活动，互相碰撞在一起。细胞通过精确地控制这些碰撞，执行着复杂的任务过程。但要开发出一种人工机器，能与细胞内的机器对接并控制分子零件之间的相互作用，还非常困难。而DNA分子不仅和生物系统天然对接，还是执行逻辑运算的天然“基带”（substrate）。

以往研究表明，由于DNA链具有和不同蛋白质反应的性质，所以可用来编程模拟生物线路，甚至解决简单的数学问题。研究小组证明了这种编程技术还可以扩展到活动物体内，用来执行特殊任务，比如用来摧毁癌细胞。

研究人员先把盘卷在一起的DNA双螺旋链放松解开，再按折叠纸盒的方式把它们连接在一起，然后在这种“DNA盒子”里装入一种化学分子，作为一种中继开关。下一步再制作其他结构的“零件”，让这些“零件”既能跟“盒子”反应，又能跟蟑螂体内的某些特殊蛋白质反应。总的目标是做出多种方案来，让“盒子”在碰到特定蛋白质时能自动打开。加入多种结构的纳米“零件”，可以让“盒子”选择性地打开。

比如，让“盒子”只有在遇到3种蛋白质时才打开，其中一种是蟑螂体内的天然蛋白质，另外两种由两种不同的DNA折叠零件所携带。把多种形式的结合混在一起，结果“盒子”就能以逻辑运算的方式决定打开与否，如“与”“或”“非”（如果某种蛋白质出现，则“盒子”不会打开）等，这就意味着它们在活动物体内能按照逻辑计算来运作。

在实验中，研究人员给“DNA盒子”里装了一种能与血淋巴分子结合的化学分子，这种血淋巴分子存在于蟑螂血中。所有纳米机器人都充满荧光标记，以此跟踪观察它们在蟑螂体内的行动。

据研究人员报告，实验的运行正像预先设想的那样：“DNA盒子”打开与否取决于注入蟑螂体内的整体纳米机器人“舰队”的设计。他们演示了多种逻辑门，包括AND（与）、OR（或）、XOR（异或）、NAND（与非）、NOT（非）、CNOT（控制非）和半加（half adder）。研究小组认为，在今后5年内，人们就可能造出用于人体实验的纳米机器人计算机。

新闻扩展：

美研制出纳米机器人 可清理动脉血管垃圾

“纳米蜘蛛”机器人复制出了另一个机器人，继而被染成绿色，并朝红色目标移动

据《每日邮报》5月13日报道，美国哥伦比亚大学科学家近日成功研制出一种由DNA分子构成的“纳米蜘蛛”微型机器人，它们能够跟随 DNA的运行轨迹自由地行走、 移动、转向以及停止，并且它们能够自由地在二维物体的表面行走。

据悉，这种“纳米蜘蛛”机器人的大小仅有4纳米，比人类头发直径的十万分之一还小。该“纳米蜘蛛”机器人的发明是对几年前“蜘蛛分子” 机器人的改进与升级，其功能更加强大，这种纳米机器人不仅能够自由地在二维物体的表面行走，而且还能吞食面包碎屑。虽然以前研制出的DNA分子机器人也具有行走功能，但不会超过3步，而“纳米蜘蛛”机器人却能行走100纳米的距离，相当于行走50步。

“纳米”机器人可以用于医疗事业，以帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的，还可以帮助人们完成外科手术，清理动脉血管垃圾，及组成计算机新硬件等。科学家们已经研发出这种机器人的生产线。

用“纳米机器人”彻底消灭丙肝病毒

在实验室测试中，美国佛罗里达大学研究者开发的一种纳米粒子已经能够100%地杀灭丙肝病毒了。

这种纳米粒子由金纳米粒子骨干和表面的两种生物组分构成。一种组分是能够攻击并摧毁信使RNA（参与复制丙肝相关蛋白）的酶，另一组分是一种寡核苷酸，能识别疾病相关蛋白并将酶送过去消除危害。有些人把这类纳米颗粒称为“纳米机器人”。

研究2012年 7月16日发布于《国家科学院院刊》（PNAS），佛罗里达大学研究者表示这个方法的基础是模拟RNA干扰（RNAi）的生物学过程，之前这个方法曾有效应用于在实验室中对抗HIV。此次研究中纳米颗粒模拟了主导RNAi效应的RNA诱导沉默复合体（RISC）的功能。

目前的丙肝疗法也会针对病毒复制过程，但是不是完全有效，接受疗法的病人中只有50%有好转。研究者们则希望能够提高这个百分比，他们表示在细胞培养和小鼠实验中这个新方法以及达到了近乎100%的有效率，而没有任何副作用，比如免疫系统反应。

当然，这个新成果转化为实际疗法还需要较长的过程。要想确保纳米颗粒只攻击我们不需要的生物过程还是有些难度的。

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