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“MagicDNA”設(shè)計“DNA機(jī)器人”和納米設(shè)備僅需幾分鐘？

2021-04-21 08:23:53 來源：科技日報

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(yùn)動。現(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(yùn)行。卡斯特羅表示，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(yùn)行是至關(guān)重要的，否則會浪費(fèi)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。

標(biāo)簽： MagicDNA DNA機(jī)器人納米