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迄今最複雜“DNA機器人”設計僅需幾分鐘

時間:2021-04-21 10:27:45 來源:消費日報網

  只用短短數分鐘而不是數天時間就能完成“DNA機器人”設計,現在科學家在這一領域邁出了巨大一步。據發表在近期英國《自然·材料》雜誌上的研究,科學家開發了一種全新設計工具,可以在非常短的時間內就設計出比以往任何時候都複雜得多的“DNA機器人”和納米設備。在這一研究成果基礎上,未來“DNA機器人”將能在人類體內輸送藥物、檢測致命病原體的存在,並且還有可能為其他越來越小的電子產品提供設計思路。

  美國俄亥俄州立大學團隊近日發佈了這款被稱之為“MagicDNA”的新軟件,該軟件可以幫助研究人員升級設計方法,提取超微小的DNA鏈,將其結合成複雜的結構,並具有諸如轉子和鉸鏈之類的部件,這些部件可以移動並完成多種任務,包括人體內藥物輸送等等。

  俄亥俄州立大學機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,不過現在,原本需要花幾天時間才能設計出的納米設備,只需要幾分鐘。

  研究團隊成員亦表示,此前,科學家們可以用大約六個單獨的部件製造納米設備,再用接頭和鉸鏈連接起來嘗試讓它們執行復雜運動。現在憑藉全新軟件,輕易就製造出20個擁有以上組件的機器人或設備,且還更容易控制。他們認為,這是在設計納米器件能力上前進的一大步。

  這一工具還有兩項巨大優點:其一是它允許科學家們在真正三維中完成整個設計,而早期的設計工具只允許在二維中進行創作,再將創作映射到三維中,這也導致此前設計師們無法實現納米設備的複雜化。

  其二是它允許設計師“自下而上”或“自上而下”構建DNA結構;也允許模擬設計的DNA設備在現實世界中的移動和運行。卡斯特羅表示,一般來説隨着這些結構變得更加複雜,就很難準確預測它們的樣子和行為,而實際上能夠模擬設備如何實際運行是至關重要的,否則會浪費很多時間。

  研究人員對這項技術充滿信心,他們認為在未來5年到10年內,將開始看到DNA納米器件的商業應用。

  總編輯圈點

  設計DNA機器人是個精細活,很大程度上,也是個手工活。DNA機器人雖然是人造的,但和自然造物一樣複雜。DNA是天然的編碼材料,大概和計算機有不解之緣。這次,科研人員開發出了一款神奇的軟件,能夠大幅度降低設計DNA機器人的難度,還能允許科學家在三維中完成設計。畢竟,平面設計、工業設計都有專用軟件,DNA設計領域誕生自己的軟件,也是恰逢其時。當設計的時間大幅縮短,或許會有更多DNA機器人,做出更復雜的動作,進入更多應用領域。

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編輯: 劉坤媛
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