华裔女科学家发明可分拣运输的DNA机器人

一个只有一条腿、两只脚、一只胳膊、一只手和20纳米高的DNA机器人正在工作。

每一步的距离是6纳米，是人类一步的十亿分之一。尽管有这一步，DNA机器人需要5分钟来完成。当遇到目标“货物”时，DNA机器人的“手”会抓住它们并把它们送到目的地。

上述场景已经成为现实。当地时间9月14日，加州理工学院助理教授钱露露的实验室在《科学》杂志上发表文章，介绍了这款具有排序功能的DNA机器人，成功率为80%。

“这就像把机电机器人送到对人类来说太远的地方，比如火星。我们希望有一天，我们能把分子机器人送到对人类来说太小的地方，比如血液。”钱噜噜说。

钱露露。

这一研究成果为通用DNA机器人的应用带来了许多可能性。也许有一天，它可以分类回收垃圾分子。或许，更多的科幻小说中，当检测到特定的疾病信号时，DNA机器人可以将药物分子运送到血液或细胞中的指定位置，并完成医生和普通药物无法在非常小的范围内完成的任务。

什么是DNA机器人？

DNA机器人实际上是一个DNA单链分子。当它不与其他分子结合时，它就像一根“软绳”。钱露露实验室的DNA机器人只有53个核苷酸。

脱氧核糖核酸的中文名字是脱氧核糖核酸。众所周知，脱氧核糖核酸是一种双螺旋结构，也就是说，两条单链脱氧核糖核酸通过两个成对的碱基形成一种螺旋形的梯形结构。

根据脱氧核糖核酸独特的化学和物理特征，科学家可以对其进行编程。DNA机器人是具有特定碱基序列的单链DNA。它根据碱基互补配对的原理与周围的另一条DNA链结合，从而实现二维空间中的“行走”和“排序”。

DNA机器人分拣两种商品的概念图。

DNA机器人是如何工作的？

钱露露实验室测试DNA机器人的地方是一个58纳米×58纳米的大分子表面，上面有数百个“钉”。这些木桩是DNA机器人行走的重要帮手。每一堆实际上是一条DNA链，与DNA机器人的“腿”和“腿”互补。换句话说，机器人的DNA将与桩结合，这相当于机器人“踩”在桩上。

但是你如何在不同的赌注之间移动呢？别忘了，DNA机器人有两只脚。当一只脚与木桩结合时，另一只脚可以*移动。随机分子波动将导致*脚“到达”另一堆，为下一对实现空间运动。由此，前一只脚随后被释放。在这个循环中，DNA机器人可以在没有能量供应的情况下随机移动。

在途中，一旦DNA机器人遇到“货物”，它会用“手”抓住它们，并带着货物行走。抓取物品和行走的原理是相似的。商品实际上是与单链DNA相连的分子，它与机器人“手”的底部互补。

机器人运送货物，需要放置在目的地。这取决于告诉机器人放下货物的“信号”。一旦收到这个“命令”，机器人就会服从。如果这个“信号”没有被遇到，机器人将携带货物继续行走。

实验者测试了DNA机器人对两种荧光分子的分类性能。在24小时内，机器人成功地将分散在不同地方的6个荧光分子运送到指定地点。

“虽然我们只演示了使用DNA机器人来完成特定的任务，但我们设计的系统实际上可以完成更广泛的任务，比如将10多种分子货物运输到不同的地点，而不仅仅是两种不同的分子货物，而且这些货物可以分散在大分子表面的任何地方。”第一作者Anupama J. Thubagere说，“此外，每个大分子表面可以有不同数量的机器人来完成不同难度的任务，并且这些任务可以并行执行。”