當前位置:南京生物試劑網>>公司動態>>科學家開發出納米自組裝運輸網-DNA變身控制器
英國牛津大學和沃里克大學科學家表示,他們成功地研發出采用納米級電機驅動和DNA控制的微小自組裝運輸網。運輸網的各條道路長達數10微米,可以用于運送貨物。此外,運輸網中的道路可以自行拆除。英國工程和物理科學研究理事會以及生物技術和生物科學研究委員會對該研究給予了支持。
科學家的研發靈感源于魚類的載黑素細胞,它被用于控制細胞的顏色。在魚類身體中,存在著微小的運輸網,其道路從某中心向四周延展而成,如同自行車車輪的輻條網。驅動蛋白在運輸網中傳送色素,它們或將色素堆積在道路網的中心,或將色素送至整個道路網。當色素集中在道路網中心時,道路網的其他地方無色素而透明,因而細胞顏色較淺。反之,細胞顏色較深。
牛津大學研究小組開發的運輸網與魚類體中的類似,它由DNA和驅動蛋白(電機蛋白)所組成。以三磷酸腺苷(ATP)作為燃料,驅動蛋白攜帶著由DNA短鏈構成的控制模塊沿著運輸網中的道路移動。由兩個驅動蛋白組成的組裝納米機器人能夠在道路上行進組裝道路網,不過運輸車僅需要一個驅動蛋白在道路上運行。
牛津大學物理系負責該研究工作的科學家亞當·沃爾曼表示,由于人們能夠將DNA按照自己的需求進行排列,因此它是十分理想的構建合成分子系統的基建材料。他說,在研究過程中,“我們設計的由DNA鏈組成的化學結構能夠控制它們之間的相互作用,運輸車被用來運載貨物或傳遞讓其他運輸車如何工作的信號。”
科學家首先利用納米組裝機器人在三磷酸腺苷的作用下將道路修建成輻條網,并在輻條網中植入載有綠熒光貨物的運輸車,讓它們均勻排列在道路上。隨即,科學家添加更多的三磷酸腺苷,運輸車便全部匯集在運輸網的中心點。然后,他們沿著每條道路放入信號運輸車,告訴載有貨物的運輸車將綠熒光釋放到環境中??茖W家表示,他們還可以給運輸車編譯進拆卸信號,指示道路解體。
演示實驗中,科學家將綠熒光染料作為貨物。但是,他們表示其他化合物也可以作為運輸對象。在顏色變化的同時,輻條狀的道路系統通過在中心點引進必要的化合物,能夠用來加速化學反應。從更寬廣的視角來看,利用DNA來控制驅動蛋白有望幫助開發出應用十分廣泛的、更加復雜的自組裝系統。
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