快了10万倍!DNA纳米机器人技术背后的原理?

据外媒报道,慕尼黑工业大学(TUM)的科学家基于分子研发出一种DNA纳米机器人(具体来说,就是一只机械臂),当技术发展成熟后,它就可以被用于完成“即时任务”。

“通过施加电场,我们可以在平面上任意旋转手臂,” 慕尼黑工业大学合成生物系统物理系主任Friedrich Simmel教授这样解释道。

他的团队首次成功控制纳米机器人,同时创造了一个记录:新技术比以前的方法快了10万倍。

世界各地的科学家们正在为未来的纳米工厂研究新技术,他们希望有朝一日能够用来分析生化样品或生产活性药物。使用DNA折纸技术可以有效地生产所需的微型机器。

这些分子机器迄今尚未大规模部署的一个原因是它们太慢了。构建模块被酶、DNA链或光线激活,然后执行特定任务,例如聚集和传输分子。

然而,传统的纳米机器人需要花费数分钟甚至数小时来完成这些动作,因此,在实际的应用中,高效的分子装配线不能用这些方法实施。

慕尼黑卓越集群纳米科学计划联合协调人Simmel解释道,“建立纳米技术装配线需要一种不同类型的推进技术。我们提出了完全放弃生物化学纳米机器转换的想法,以利于DNA结构和电场之间的相互作用。”

推进技术背后的原理很简单:DNA分子具有负电荷。因此,生物分子可以通过施加电场来移动。从理论上讲,这应该允许使用电场控制由DNA制成的纳米机器人。

为了确定机器人手臂是否以及如何快速与电场对齐,研究人员将数百万个纳米机器人手臂贴到玻璃基板上,并将其放入一个带有专门为此目的而设计的电触点的样品架中。

每个由第一作者Enzo Kopperger制作的微型机器人包括一个400纳米的手臂连接到一个刚性55X55纳米基板和一个未配对的碱基组成的柔性关节。这种结构保证了手臂可以在水平面上任意旋转。

在荧光专家Don C. Lamb教授为首的慕尼黑路德维希Maximillians大学协作下,研究人员使用的染料分子标记的机器人手臂的顶端。他们用荧光显微镜观察他们的运动。然后他们改变了电场的方向。这使得研究人员可以任意改变手臂的方向,并控制运动过程。

Simmel表示,“实验表明,分子机器可以移动,因此也可以用电驱动。由于电子控制过程,我们现在可以在毫秒的时间范围内启动运动,因此比以前使用的生物化学方法快了10万倍。”

新的控制技术不仅适用于染料分子和纳米粒子的移动,微型机器人的手臂也可以对分子施加力。

Simmel强调,这些相互作用可以用于诊断和药物开发,他表示,“纳米机器人小而经济。 数以百万计的纳米机器人可以并行工作,以寻找样本中的特定物质或合成复杂的分子,这与流水线完全不同。”

原文发布于微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

原文发表时间:2018-01-23

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏镁客网

堪称“体内CPU”的微型医疗设备,可以让医生自定义诊断方式 | 黑科技

17700
来自专栏CDA数据分析师

微软How old 侧颜值,今天你测了吗?

话不多说,先上图! ? 郭德纲赤裸裸被微软鄙视了。\(^o^)/ 以下是正文部分,逗个乐先! 微软靠颜值测年龄网站爆红 背后原理大揭秘 近来脸书...

21660
来自专栏机器之心

Nature:刚入校门的PhD们还可以抢救一下

1. 找到适合自己的节奏,保持健康的工作-生活平衡。读博期间始终维持这种平衡、保持平稳的工作状态可比过度工作然后崩溃好多了。好的身体是成功的关键。

9120
来自专栏程序员笔记

游戏 Idea:No.1 废墟

16470
来自专栏大数据文摘

小心!万圣节的人群中潜伏着一个“人肉傀儡”

比如2016年的时候,他们做了一个叫“恶梦机器”的算法,可以把任何图片变成恐怖电影一般的场景。

11730
来自专栏VRPinea

“黑科技”助力消防员,AR头盔走进火灾现场

35650
来自专栏Web 开发

最近PC界事件有感

去电脑城,直接入手AMD Athlon64 3000+,主板是技嘉的一块C51(C51也是一款经典芯片,集成显卡的能力较以前有了很大的提升),还有一块双敏的76...

8900
来自专栏吉浦迅科技

有哪些主流的科学计算是可以利用GPU加速?这一篇让你看明白!

科学计算是指应用计算机处理科学研究和工程技术中所遇到的数学计算。在现代科学和工程技术中,经常会遇到大量复杂的数学计算问题,这些问题用一般的计算工具来解决非常困难...

56470
来自专栏腾讯大讲堂的专栏

微信启动页6年来首次“变脸”,背后有什么故事?

有没有发现,今天的微信有些特别?微信的启动页面,和平时不太一样? ? 现在至9月28日17时,用户打开微信,可以看到像上图一样动起来的微信启动页。 以前,映入眼...

30960
来自专栏机器人网

应用于车身传输领域的机器人技术

随着汽车市场竞争的加剧,汽车生产企业需要提高生产线的效率和柔性化程度,为此,工业机器人得到推广使用。为了更好地适应多车型、高节拍的连续生产,ABB基于机...

349100

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券