DNA機器人進化！幾分鐘造出復雜結構納米設備，進入你的身體執行任務
大數據文摘作品
作者：Mickey
科幻片中總有這樣的場景：微型機器人進入我們體內識別有害病原體，并且將藥物送到血管或者器官中，治愈疾病。
最近，科學家通過設計一種獨特的工具，朝著科幻片的場景邁出了重要的一步，該工具可以在短短的時間內生產出更為復雜的DNA機器人和納米設備。
4月19日發表在《自然材料》雜志上的一篇論文中 ，來自俄亥俄州立大學的科學家發布了一款名為MagicDNA的獨特軟件。
論文鏈接：https://go.nature.com/3vtBXfR
利用微小DNA鏈，幾分鐘內生產出納米機器人
MagicDNA可以幫助科學家開發一種可以利用微小DNA鏈的技術，這種技術可以將DNA鏈組合起來，變成成具有鉸鏈和轉子等組織的復雜結構，這些組件可以進入我們的身體執行各種任務，包括藥物輸送。
DNA已被用于制造納米器件，其在醫學、納米制造、合成生物學、生物傳感和生物物理學等眾多領域得到了廣泛應用。但是，當前的DNA納米器件主要依賴于幾何設計，因此合理設計功能特性(如力響應或致動行為)仍然具有挑戰性。
俄亥俄州立大學機械與航空工程學研究助理教授卡Carlos Castro說，多年來，科學家們一直在使用繁瑣的手動步驟和較慢的設備來進行此操作 。
Castro稱：“有了這一技術，我們能夠在幾分鐘內生產出納米’機器人’，不用再花費幾天的時間了。”
而且現在，科學家們制造出來的是更復雜、更有價值的納米設備。俄亥俄州立大學機械與航空航天工程學教授Hai-Jun Su表示：“我們可以開發多達六個不同部件的工具，并將它們與鉸鏈和關節結合起來，并嘗試執行復雜的運動。” “使用此軟件，開發具有多達20個更易于控制的零件的機器人或其他設備并非沒有挑戰。開發出一種能夠執行聽從復雜操作指令的納米設備是非常重要的一步。”
用MagicDNA軟件創建的機械手納米設備。資料來源：俄亥俄州立大學
該軟件具有許多優點，可以幫助專家設計出更好，更有效的納米設備，并且科學家希望縮短其日常使用的時間。
3D模式下完整設計納米機器人，模擬工作效果
這一軟件一項非常酷炫的功能是，可以讓科學家真正地以3D方式進行完整的設計。以前類似設備的設計僅支持2D創作，這迫使科學家將其創作轉化為3D方式。
該軟件還允許設計人員創建“自上而下”或“自下而上”的DNA結構。
在“自上而下”的設計中，科學家們可以決定如何對整個設備進行幾何造型，以獲取適當的DNA鏈，然后自動將DNA鏈組合在一起。但是他們也可以采用“自下而上”的方法，研究人員采用特定的DNA鏈并選擇如何將其組織成所需的結構，從而可以對本地設備的屬性和結構進行精細控制。該軟件的另一個重要組成部分是，它可以模擬設計的DNA工具在現實世界中的移動和工作方式。
Castro稱：“隨著這些結構的復雜化，要準確地預測它們的外觀以及它們將如何發揮作用是具有挑戰性的。” “因此，在虛擬環境中模擬這些工具是如何工作的非常有必要，這能夠節省我們不少時間。”
論文合著者Anjelica Kucinic是俄亥俄州立大學生物分子和化學工程博士學位的學者，他指導了該軟件許多納米結構的創建。
他們建造的一些工具包括帶有爪子的機械臂，這些機械臂能夠抓起較小的物體，還有看起來像飛機的一百納米大小的結構。Castro說，制造更復雜的納米器件的能力表明，它們可以做更多有益的事情，而且可以用一種工具執行各種任務。
例如，創建可以在血液中工作，發現特定細菌的DNA機器人。
“更復雜的‘機器人’不僅可以發現正在發生的錯誤，還可以通過釋放藥物或捕獲病原體來做出醫學治療。” “我們的主要目標是開發對刺激做出選擇性反應或以某種方式運動的機器人。”
Castro表示，他認為接下來的幾年中，MagicDNA軟件將在研究實驗室和大學中使用，并且會發揮更為重要的作用。
他說：“ DNA納米技術將在商業上越來越流行。” “我相信在未來的五到十年內，DNA納米設備將商業化落地，我們相信該軟件將有助于加速這一發展。”
素材參考：
https://robologiclab.com/magicdna-complex-tiny-dna-robots-produced-in-minutes/amp/https://github.com/cmhuang2011/MagicDNAhttps://mobile.twitter.com/chaominhuang1
【本文是51CTO專欄機構大數據文摘的原創譯文，微信公眾號“大數據文摘（ id: BigDataDigest）”】
