未來(lái)的納米工廠可以使用DNA片斷作為納米級(jí)的機(jī)器人手臂，這些手臂可以用以組裝分子級(jí)物質(zhì)。
像這樣富于想像力的納米機(jī)器人現(xiàn)在已有了雛形，由紐約大學(xué)納德瑞恩?西曼率領(lǐng)的研究小組現(xiàn)在正將這一構(gòu)想向現(xiàn)實(shí)推進(jìn)。他們建造了一種機(jī)器，它的主干和機(jī)械手臂都取材于DNA。研究人員通過(guò)一種含有DNA片段的溶液去“洗刷”DNA機(jī)器人結(jié)構(gòu)，由于DNA片斷可以結(jié)合在機(jī)器人主體的不同部位，使得機(jī)械手可以“前后移動(dòng)”。
西曼說(shuō)：“這種方式可以幫助我們實(shí)現(xiàn)一些原本不能做到的事情�！蔽磥�(lái)，類似的DNA結(jié)構(gòu)將用于形成一個(gè)有眾多機(jī)器人的微型流水線，機(jī)器人手臂可以協(xié)同一致的步調(diào)不斷移動(dòng)，就像蜈蚣腿在移動(dòng)時(shí)向上涌動(dòng)的樣子。這些機(jī)械臂能夠?qū)⒎肿影徇\(yùn)到精確的位置，然后讓它們相互以不同尋常的方式發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不同的化學(xué)物質(zhì)。
用DNA鏈作納米級(jí)結(jié)構(gòu)的組成部分是個(gè)有吸引力的選擇，因?yàn)楫?dāng)相配的DNA鏈條結(jié)合在一起時(shí)，它們之間的堿基會(huì)有“鎖住”或“解鏈”的功能�；诖�，西曼曾經(jīng)用不同的剪裁合適的DNA片段溶液洗滌DNA鏈條，促使其鏈條打開(kāi)，這樣就產(chǎn)生分支結(jié)構(gòu)。然而，在它們可被用作構(gòu)建工具之前，還得發(fā)現(xiàn)某種方式來(lái)控制它們相互之間的位置和運(yùn)動(dòng)，這樣才可以準(zhǔn)許數(shù)以百計(jì)的納米級(jí)的機(jī)器在一個(gè)流水線上一起工作。
西曼現(xiàn)在已搞清楚如何做到把這些DNA機(jī)器黏附在位置相對(duì)確定的表面上。哈佛大學(xué)的生物化學(xué)家威廉說(shuō)，實(shí)現(xiàn)這些已經(jīng)指日可待了。
這個(gè)表面是由數(shù)以百計(jì)的DNA片段自動(dòng)的連接在一起形成一個(gè)可重復(fù)多次的模塊。這個(gè)模塊里面共有8種不同的片段，每一種片段都是由三個(gè)纏繞在一起的DNA鏈組成，但是只有一種片段內(nèi)有一個(gè)額外的非配對(duì)的DNA鏈條，可以同DNA機(jī)器基座的一個(gè)非配對(duì)的鏈條結(jié)合在一起，這樣可以確保機(jī)器只會(huì)抓住表面上的唯一一個(gè)DNA片段，使它們?cè)谶\(yùn)行中到達(dá)預(yù)測(cè)位置進(jìn)行精確結(jié)合。
每一個(gè)DNA機(jī)器人都是由一個(gè)長(zhǎng)形、纖細(xì)的主體外加黏附一個(gè)可以從準(zhǔn)確角度伸展的DNA手臂。用特殊的DNA片段洗滌它們，會(huì)促使其主體打開(kāi)拉鏈，這樣讓第二個(gè)DNA片段替代到原先的DNA堿基的位置，結(jié)果，新的DNA鏈條有了不同的形狀，使得主體能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)和拖拽的動(dòng)作。
到目前為止，所有的DNA機(jī)器都是清一色的，在進(jìn)行DNA清洗時(shí)，它們會(huì)以同樣的方式作出反應(yīng)，促使機(jī)械手臂步調(diào)一致的移動(dòng)。現(xiàn)在西曼新的研究方向是正在努力研究能夠使機(jī)械臂獨(dú)立運(yùn)動(dòng)加以控制，這樣其功能會(huì)更加復(fù)雜多樣。如果他們能夠成功，也許在不久的將來(lái)，生物制藥方面會(huì)有新的突破。
作者：中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng) 來(lái)源：中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng)信息中心
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