科學家用DNA鏈造出納米機器人

　　以色列巴伊蘭大學研究人員成功地用DNA鏈造出了一種納米機器人，它們能在活動物體內按照編制的程序執行邏輯操作，就像一種納米機器人計算機。物理學家組織網近日報道了這一研究成果。研究人員把這些“機器人”注射到蟑螂體內，觀察它們是怎樣瞄準一個細胞來“工作”的。相關論文發表在最近出版的《自然·納米技術》上。

　　生物系統是由一個個“分子零件”組成的集合體，這些分子零件四處活動，互相碰撞在一起。細胞通過精確地控制這些碰撞，執行著復雜的任務過程。但要開發出一種人工機器，能與細胞內的機器對接并控制分子零件之間的相互作用，還非常困難。而DNA分子不僅和生物系統天然對接，還是執行邏輯運算的天然“基帶”(substrate)。

　　以往研究表明，由于DNA鏈具有和不同蛋白質反應的性質，所以可用來編程模擬生物線路，甚至解決簡單的數學問題。研究小組證明了這種編程技術還可以擴展到活動物體內，用來執行特殊任務，比如用來摧毀癌細胞。

　　研究人員先把盤卷在一起的DNA雙螺旋鏈放松解開，再按折疊紙盒的方式把它們連接在一起，然后在這種“DNA盒子”里裝入一種化學分子，作為一種中繼開關。下一步再制作其他結構的“零件”，讓這些“零件”既能跟“盒子”反應，又能跟蟑螂體內的某些特殊蛋白質反應。總的目標是做出多種方案來，讓“盒子”在碰到特定蛋白質時能自動打開。加入多種結構的納米“零件”，可以讓“盒子”選擇性地打開。

　　比如，讓“盒子”只有在遇到3種蛋白質時才打開，其中一種是蟑螂體內的天然蛋白質，另外兩種由兩種不同的DNA折疊零件所攜帶。把多種形式的結合混在一起，結果“盒子”就能以邏輯運算的方式決定打開與否，如“與”“或”“非”(如果某種蛋白質出現，則“盒子”不會打開)等，這就意味著它們在活動物體內能按照邏輯計算來運作。

　　在實驗中，研究人員給“DNA盒子”里裝了一種能與血淋巴分子結合的化學分子，這種血淋巴分子存在于蟑螂血中。所有納米機器人都充滿熒光標記，以此跟蹤觀察它們在蟑螂體內的行動。

　　據研究人員報告，實驗的運行正像預先設想的那樣：“DNA盒子”打開與否取決于注入蟑螂體內的整體納米機器人“艦隊”的設計。他們演示了多種邏輯門，包括AND(與)、OR(或)、XOR(異或)、NAND(與非)、NOT(非)、CNOT(控制非)和半加(half adder)。研究小組認為，在今后5年內，人們就可能造出用于人體實驗的納米機器人計算機。