行走的DNA机器人清理分子混乱

生物工程师解释说:“它会自动行走，拾取货物分子，并将它们分类到特定的目的地。Anupama Thubagere她描述了她和她的团队领导的DNA机器人露露钱美国加州理工学院的研究人员研制出了。受蚂蚁等群居昆虫的集体行为的启发，这款机器人的设计很简单，但它是第一台独立执行多项任务的DNA机器。

到目前为止，DNA机器人的功能仅限于沿着准备好的路径行走，或者在化学信号的提示下拾取一个分子。即使是这些简单的任务，也往往涉及到许多定制DNA链的复杂设置。另一方面，钱的团队保持了简单。机器人本身只是一串连续的单链DNA，长53个核苷酸，由不同的部分组成:两条“脚”结构域由一条腿链连接，另一条手臂链以“手”结构域结束。机器人可以在不需要任何外部信号或能量输入的情况下将随机分散的分子移动和分类成整齐的堆，因为它的所有运动以及货物的提取和释放都是由链位移反应控制的。

它的测试场地覆盖着一系列单链DNA“钉子”，由互补的脚和腿部分组成，从表面伸出来，就像蓬松地毯上的纤维一样。机器人的一条腿和一只脚被绑在一个木钉上，它的另一只脚总是可以自由地摆动，直到它在邻近的木钉的脚部找到一个立足点。这削弱了第一个脚-腿-钉的交互作用，机器人迁移到新的钉上。机器人随机移动，最终探索整个表面。

货物分子也分散在表面上，每个分子都有互补的手臂和手DNA链。如果货物在与机器人相邻的挂钩上，它首先在机器人的手部分找到一个手柄，然后剩余的货物链迁移到机器人身上。但货物也有一个“货物”部分，在与机器人绑定时保持自由。如果机器人将货物带到卸货区匹配的“目标”链附近，则货物和目标链完全互补，从而形成完整的双链DNA复合体，从而结束其旅程。

“如果我们要设计一个宏观的机器人来分类货物，我们可能会在机器人中建立一个存储器，这样它就可以区分不同货物类型的区别，”钱说。然而，她的DNA机器无法识别不同的货物。相反，关于什么分子需要去哪里的信息被编码在货物分子和目的地中——机器人只需要运输分子。钱学森解释说:“(我们)利用了分子集合的功能，智能分子被分散到不同的分子中。”

DNA纳米技术研究人员说:“这是一个美丽的系统。库尔特Gothelf来自丹麦奥胡斯大学。“让我吃惊的是，如此简单就能获得这种高级行为。这对人工分子机器人来说真的是向前迈出的一大步。”

在10个小时内，一个机器人大约需要300步，就可以对两种不同荧光染料的6个分子进行分类;五个机器人在不到一小时的时间内完成同样的任务。关于如何让机器人更有效率，钱先生已经有了想法:“我们对设计一种类似信息素的信号很感兴趣，机器人可以留下这种信号，并标记它们去过的地方，这样它们就可以通过编程找到两个位置之间的直接路径，就像蚂蚁在巢穴和食物之间找到直接路径一样。”

钱学森预测说:“如果我们真正掌握了分子机器的设计方法，我们将能够把它们送到人类可能无法到达的地方，比如血液里。”