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通过DNA分子控制器实现自组装和拆卸的群体分子机器人

2024-06-15 11:34:40 生活来源：

导读东北大学和京都大学的研究人员成功开发出一种基于DNA的分子控制器，可以自主控制分子机器人的组装和拆卸。这项开创性技术标志着向先进自主...

东北大学和京都大学的研究人员成功开发出一种基于DNA的分子控制器，可以自主控制分子机器人的组装和拆卸。这项开创性技术标志着向先进自主分子系统迈出了重要一步，有望应用于医学和纳米技术。

东北大学工程研究生院副教授、研究报告共同作者野村真一郎指出：“我们新开发的分子控制器由人工设计的DNA分子和酶组成，与分子机器人共存，通过输出特定的DNA分子来控制它们。”

“这使得分子机器人能够自动组装和拆卸，而无需外部作。”

这种自主作是一项至关重要的进步，因为它使分子机器人能够在外部信号无法到达的环境中执行任务。

除了野村证券之外，研究团队成员还包括川又伊吹(京都大学理学研究科副教授)、西山耕平(美因茨约翰内斯古腾堡大学研究生)和角乡彰(京都大学理学研究科教授)。

分子机器人的研究正在引起广泛关注，这种机器人旨在通过在体内和体外发挥作用来辅助疾病的治疗和诊断。

Kakugo及其同事之前的研究已经开发出可以单独移动的群体型分子机器人。这些机器人可以通过外部纵以群体形式组装和拆卸。但由于构建了分子控制器，机器人可以按照编程顺序自行组装和拆卸。

分子控制器通过输出相当于“组装”指令的特定DNA信号来启动这一过程。同一溶液中经过DNA修饰、由驱动蛋白分子马达推动的微管接收到DNA信号，调整运动方向，自动组装成束状结构。随后，控制器输出“拆卸”信号，使微管束自动拆卸。

这种动态变化是通过分子电路的精确控制实现的，分子电路的功能就像一个高度复杂的信号处理器。此外，分子控制器与分子机器人共存，无需外部纵。

预计这项技术的进步将有助于开发更复杂、更先进的自主分子系统。

因此，分子机器人可能通过按照指令进行组装，然后分散探测目标，完成一些单独无法完成的任务。此外，该研究还通过整合不同的分子基团，如DNA电路系统和马达蛋白作系统，拓展了分子机器人的活动条件。

野村补充道：“通过开发分子控制器并将其与日益复杂和精确的DNA电路、分子信息放大装置和生物分子设计技术相结合，我们预计群体分子机器人能够自动处理更加多样化的生物分子信息。”

“这一进步可能导致纳米技术和医学领域的创新技术的实现，例如用于原位分子识别和诊断的纳米机器或智能药物输送系统。”

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