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无法想象?DNA机器人时代即将来临
www.creaders.net | 2021-04-30 16:10:42  大纪元 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

  科学家预计在未来五到十年之内,以基因材料制造的纳米机器人就会投放市场。这些纳米设备可以在人体内探查致命病原体、递送药物,甚至还可以辅助制造更小的电子设备,有着广泛的应用前景。

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  一个纳米机械臂的爪子可以拾起极小的物体。(Ohio State University)

  以基因材料制造的机器人就是把微小的DNA片段组合成像马达和铰链等各种所需的部件,再组装在一起,可以自行移动,在生物体内完成一系列任务的自动化设备。

  美国俄亥俄州立大学(The Ohio State University)的研究人员发明了一套软件,把设计这种机器人的时间从以前所需的几天,缩短到几分钟,并可以设计更复杂的机器人。

  部件数量增多

  研究者之一俄亥俄州立大学机械和航空航天工程学教授苏海俊(Hai-Jun Su,音译)说:“以前我们设计的设备最多含有6个部件连接起来活动。有了这个新软件,设计最多含有20个部件的设备都不难,而且更易于控制。这是纳米设备设计领域一项很大的进步。”

  三维设计

  以前,研究人员只能进行二维平面的设计,再投射成立体物件。这个软件让研究人员可以直接进行三维立体设计,所以现在能够完成的设计复杂度更高。

  两种设计思路

  另外,这个软件支持两种设计思路,既可以从局部到整体,也可以从整体到局部,也是助力复杂设计的重要进步所在。

  从局部到整体意味着,研究人员先用DNA片段设计局部结构,这样能精确设计局部结构的特性,并保持对其精准的控制。从整体到局部意味着,研究人员先决定设备总体的几何形状,然后考虑怎样把DNA片段按照需要拼凑起来满足整体的要求。

  这两种设计思路搭配使用,可以设计出几何形状更复杂的纳米设备,并保持对个体部件的精准控制。

  对运作情况的模拟

  这个软件还有一个重要的优点在于,设计人员可以在软件内模拟设备在真实世界内的移动和使用情况。合作研究者机械和航空航天工程学副教授卡斯特罗(Carlos Castro)说:“随着结构复杂度的增加,很难估计它们最后的样子和行为。所以能够模拟它们的运作这很重要,否则会浪费我们很多时间。”

  只有头发千分之一大的“飞机”

  研究人员设计了几个设备来展示此软件的能力,包括带有爪子的机械臂,用于抓取很小的物品;和只有一百个纳米大小的、像“飞机”一样的结构。这样的“飞机”只有人类头发的千分之一那么小。

  卡斯特罗说,更复杂的机器人意味着可以做更多的事情,甚至是同一个设备可以完成多种任务。比如,以前的设备只能进入生物体探测致命病原体的存在,更复杂的机器人可以在找到病原体后将其捕获,或者是有针对性地释放药物对付它。

  卡斯特罗说:“DNA纳米技术的商业利益越来越明确。我估计在未来五到十年内,我们将看到商业化的DNA纳米设备。我们有信心这个软件有助于推动实现这个目标。”

  这项研究4月19日发表于《自然·材料》(Nature Materials)期刊。

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