爱吧机器人网 » 专题 > 相关科技 > 正文

新技术让微型“DNA机器人”在体内实现药物快速输送

核心提示:近期发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中,科学家设计了一种磁控系统,使基于DNA的微小机器人按需移动,而且比最近可能的速度快得多。

让微型“DNA机器人”在体内实现药物快速输送

近期发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中,科学家设计了一种磁控系统,使基于DNA的微小机器人按需移动,而且比最近可能的速度快得多。

来自俄亥俄州立大学的卡洛斯·卡斯特罗和拉特纳辛厄姆·苏里亚库马尔介绍,控制系统将原型纳米机器人部件的响应时间从几分钟缩短到不到一秒钟。这不仅代表着操纵速度的显著提高,同时也预示着对基于DNA的分子机器的第一次直接实现实时控制。

这项发现有朝一日可能使纳米机器人能够像它们的全尺寸机器人一样快速可靠地制造物体,例如药物输送装置。以前,研究人员只能通过诱导化学反应来诱使DNA移动某些方式,或者通过引入与DNA结合的分子来间接移动DNA,这些过程需要时间。

“距离来说,让一个工厂里的机器人去做某件事,要等五分钟才能完成一项任务的一个步骤,过去控制DNA纳米机器人就是这种情况。”机械与航空航天工程副教授卡斯特罗说,“像我们的磁性方法的实时操作方法,使科学家能够与DNA纳米器件相互作用,进而与分子和分子系统相互作用,这些分子和分子系统可以通过直接视觉反馈实时耦合到这些纳米器件。"

在早期的工作中,卡斯特罗的团队使用一种叫做DNA折纸术的技术,将单股DNA折叠起来,形成简单的微观工具,如转子和铰链。他们甚至用DNA构建了一个“特洛伊木马”,用于向癌细胞输送药物。

在这项新的研究中,研究人员与物理学教授拉特纳辛厄姆·苏里亚库马尔合作,他以前开发了微型磁性“镊子”,用于在生物医学应用如基因治疗中移动生物细胞。这种“镊子”实际上是由一组同步移动的磁性粒子组成,可推动细胞移动到人们希望它们去的地方。这些磁性粒子虽然肉眼看不见,但仍比卡斯特罗的一台纳米机器人大许多倍。

他说:“我们发现了一种利用磁力力量探测微观世界的方法,这是一个极其复杂的隐藏世界,我们希望从微观世界过渡到纳米世界,由此导致了与卡斯特罗博士的合作。我们粒子的功能缩减一千倍,将它们耦合到机器运动部件上的精确位置,并结合荧光分子作为信标来监控机器运动。"

在这项研究中,研究小组使用DNA折纸制作了杆、转子和铰链。然后,他们用坚硬的DNA杠杆将纳米级部件连接到由浸渍有磁性材料的聚苯乙烯制成的微型珠子上。通过调整磁场,他们发现可以命令粒子来回摆动部件或旋转部件,组件在不到一秒钟的时间内执行了指示的动作。

例如,纳米转子能够在旋转磁场的驱动下,在大约一秒钟的时间内旋转360度,连续控制运动。纳米铰链能够在0.4秒内关闭或打开,或者以8度的精度保持在特定角度。

卡斯特罗说,如果用传统方法执行这些动作,可能需要几分钟。他设想将来,复杂的纳米材料或生物分子复合物,可以在检测和响应环境的基于DNA的纳米工厂中制造。

资料来源:
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-06/osu-bic060118.php



上一篇:机器人医生将上岗?Sutrue推出自动化3D打印缝合装置
下一篇:生物人造脑可作为机器人的主件 指挥人工智能机器人思维和动作

本周栏目热点

CES 2016:九大炫酷产品盘点

[2016-01-14]   据美国而《时代》周刊1月7日报道,在2016年1月6日于美国拉斯维加斯开幕的国际消费电子展(CES)上,从智 ...

基于STM32的家庭服务机器人系统设计

[2016-01-25]     引言  随着人工智能和传感器技术的发展,机器人已从工厂的结构化环境进入 ...

Siri前团队成员开发语音助手Viv 号称"全球大脑"

[2016-02-18]   【TechWeb报道】2月15日消息,据国外媒体报道,Siri是苹果产品中标准的虚拟语音助手,其功能强大常常被 ...

麻省理工发明廉价3D扫描仪 效果提升1000倍

[2015-12-09]   现在,科学家们已经开发出了相当不错的三维成像技术,除此之外,还有更加廉价低成本的新技术。其实,顶 ...

微软拟开放Edge浏览器关键引擎源代码

[2015-12-09]   据外媒报道,现在,微软在开源工作上取得了越来越多的成果,并且它还在继续对开发者社区开放更多的技术 ...

精选推荐

德国研发出一种能在你体内工作的微型机器人

[2018-01-26]  纽约时报的报道,德国的研究人员已经开发出一种长约七分之一英寸的机器人,首先看起来不过是一小块橡皮条。然后它开始移动。机器人走路,跳跃,爬行,滚动和游泳。它甚至爬出......

通过对抗性图像黑入大脑
通过对抗性图像黑入大脑

[2018-03-02]  在上面的图片中,左边是一张猫的照片。在右边,你能分辨出它是同一只猫的图片,还是一张看起来相似的狗的图片?这两张图片之间的区别在于, ...

基于生物启发的机器人很容易适应丢失附属器官
基于生物启发的机器人很容易适应丢失附属器官

[2017-12-17]  很多机器人被设计应用在危险环境,如灾难现场。在这些地方,他们的运动系统完全有可能被损坏。那这样会吓跑这些机器人吗?也许不是,如果它们像日本的东北和北海道大学创造的......

受大脑控制的机器人
受大脑控制的机器人

[2017-03-21]   想让机器人做我们想做的,首先,他得全面地了解我们。通常,这就意味着人类需要要付出更多。比如,教机器人复杂的人类语言或者把一项任务 ...

助力卷积神经网络时空特征学习 史上最大行人重识别视频数据集被提出
助力卷积神经网络时空特征学习 史上最大行人重识别视频数据集被提出

[2017-12-25]  本文提出了一个大型的、长序列的、用于行人重识别的视频数据集,简称LVreID。与现有的同类数据集相比,该数据集具有以下特点:1)长序列:平均每段视频序列长为200帧,包含丰......

谷歌在中国成立一个新的人工智能(AI)研究中心
谷歌在中国成立一个新的人工智能(AI)研究中心

[2017-12-13]  谷歌正在中国建立一个新的人工智能(AI)研究中心,希望进一步扩展到中国,以充分利用中国高度重视的人工智能技术。人工智能是目前地球上最具竞争力的领域之一,亚马逊,微软......

农业将为高科技行业 农业机器人的应用领域
农业将为高科技行业 农业机器人的应用领域

[2017-12-17]  农业正在迅速成为一个令人兴奋的高科技产业,吸引了新专业人士,新公司和新投资者。技术发展迅速,不仅提高了农民的生产能力,而且促进了我们所知道的机器人和自动化技术的发展。...

美国喷气推进实验室的AI驱动无人机挑战人类飞行员
美国喷气推进实验室的AI驱动无人机挑战人类飞行员

[2017-12-08]  随着无人机及其组件越来越小,效率越来越高,功能越来越强大,我们已经看到越来越多的研究开始让无人机自主飞行在半结构化的环境中,而不依赖于外部定位。 宾夕法尼亚大学在......