以色列科學(xué)家用DNA鏈造出納米機(jī)器人

以色列巴伊蘭大學(xué)研究人員成功地用DNA鏈造出了一種納米機(jī)器人，它們能在活動(dòng)物體內(nèi)按照編制的程序執(zhí)行邏輯操作，就像一種納米機(jī)器人計(jì)算機(jī)。研究人員把這些“機(jī)器人”注射到蟑螂體內(nèi)，觀察它們是怎樣瞄準(zhǔn)一個(gè)細(xì)胞來“工作”的。

生物系統(tǒng)是由一個(gè)個(gè)“分子零件”組成的集合體，這些分子零件四處活動(dòng)，互相碰撞在一起。細(xì)胞通過精確地控制這些碰撞，執(zhí)行著復(fù)雜的任務(wù)過程。但要開發(fā)出一種人工機(jī)器，能與細(xì)胞內(nèi)的機(jī)器對(duì)接并控制分子零件之間的相互作用，還非常困難。而DNA分子不僅和生物系統(tǒng)天然對(duì)接，還是執(zhí)行邏輯運(yùn)算的天然“基帶”（substrate）。

以往的研究表明，由于DNA鏈具有和不同蛋白質(zhì)反應(yīng)的性質(zhì)，所以可用來編程模擬生物線路，甚至解決簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問題。研究小組證明了這種編程技術(shù)還可以擴(kuò)展到活動(dòng)物體內(nèi)，用來執(zhí)行特殊任務(wù)，比如用來摧毀癌細(xì)胞。

研究人員先把盤卷在一起的DNA雙螺旋鏈放松解開，再按折疊紙盒的方式把它們連接在一起，然后在這種“DNA盒子”里裝入一種化學(xué)分子，作為一種中繼開關(guān)。下一步再制作其他結(jié)構(gòu)的“零件”，讓這些“零件”既能跟“盒子”反應(yīng)，又能跟蟑螂體內(nèi)的某些特殊蛋白質(zhì)反應(yīng)?？偟哪繕?biāo)是做出多種方案來，讓“盒子”在碰到特定蛋白質(zhì)時(shí)能自動(dòng)打開。加入多種結(jié)構(gòu)的納米“零件”，可以讓“盒子”選擇性地打開。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員給“DNA盒子”里裝了一種能與血淋巴分子結(jié)合的化學(xué)分子，這種血淋巴分子存在于蟑螂血中。所有納米機(jī)器人都充滿熒光標(biāo)記，以此跟蹤觀察它們?cè)隗塍w內(nèi)的行動(dòng)。

據(jù)研究人員報(bào)告，實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行正像預(yù)先設(shè)想的那樣：“DNA盒子”打開與否取決于注入蟑螂體內(nèi)的整體納米機(jī)器人“艦隊(duì)”的設(shè)計(jì)。他們演示了多種邏輯門，包括AND（與）、OR（或）、XOR（異或）、NAND（與非）、NOT（非）、CNOT（控制非）和半加（half adder）。研究小組認(rèn)為，在今后5年內(nèi)，人們就可能造出用于人體實(shí)驗(yàn)的納米機(jī)器人計(jì)算機(jī)。