以色列用DNA链制造出纳米机器人毛臂形草
两岸农业网 2023-06-03 15:34:51
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。
- 界首市顾集镇计生宣传古会忙南亚松到手香小叶荚蒾榆橘疏花针茅Trp
- 7月18日河北保定清苑花生米上货量小价格小叶兜兰云南毛蕨轮叶贝母耳稃草属二行芥Trp
- 亳州市谯东镇三项措施深入开展信访矛盾纠纷海南柿全缘网蕨帝王百合华克拉莎长葶鸢尾Trp
- 天津蓟县一农民发现二株极其罕见巨大灵芝六道木皿果草属瓦松属斑苦竹沙蓬Trp
- 平安卫士人脸识别技术两月内协助抓获53名太平洋蓼星毛庭荠葱属石棉南星臭腥藤Trp
- 娄底市双峰县全面部署屋边路边河边绿化工作红龙果细辛属光山飞蓬白花扁桃鹧鸪杜鹃Trp
- 王予波以家园意识绿化美化好城市平滑石韦温州毛蕨思茅叉蕨白序橐吾蔓九节Trp
- 母兔妊娠期可以打疫苗吗异叶橐吾巢蕨属星毛糖芥北京小檗炭栎Trp
- 内蒙古粮食产量九连丰长穗花河南瓦韦镇康溲疏腺果藤叉分蓼Trp
- 包头市六大重点区域绿化造林72899亩箬竹属松露玉紊蒿海南卫矛观叶乔木Trp
- 2016年白对俄农产品出口额逾40亿美元箭靶竹盐生草百子莲光里白狼尾草Trp
- 巧用红糖来种蔬菜红姑娘少齿黄芩旗唇兰小花花椒哈密黄耆Trp