研究人员通过开发一种可以设计更复杂的DNA的新工具，向那个未来迈出了一大步机器人和nanodevices比以往任何时候都要快由前工程学博士生黄朝敏领导的俄亥俄州立大学的研究人员发布了一款名为MagicDNA的新软件。
该软件帮助研究人员设计方法，将微小的DNA链，并将它们结合成复杂的结构，其中包括可以移动并完成各种任务的部件，如转子和铰链药物输送．
研究报告的合著者、俄亥俄州立大学机械与航空航天工程副教授卡洛斯·卡斯特罗(Carlos Castro)说，多年来，研究人员一直在用较慢的工具和繁琐的手工步骤进行这项研究。卡斯特罗说:“但是现在，在此之前可能需要花费几天时间来设计的纳米设备只需要几分钟。”
现在，研究人员可以制造更复杂、更有用的纳米器件。该研究的共同作者、俄亥俄州立大学机械和航空航天工程教授苏海军说:“以前，我们可以制造出多达6个独立组件的设备，并用关节和铰链连接它们，并试图让它们执行复杂的运动。”“有了这个软件在美国，制造具有20个以上更容易控制的组件的机器人或其他设备并不难。这是我们在设计能够执行我们想让它们做的复杂动作的纳米设备方面迈出的一大步。”
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该软件具有多种优势，将帮助科学家设计出更好、更有用的纳米器件，并且——研究人员希望——缩短它们在日常使用之前的时间。
一个优点是它允许研究人员真正地进行整个设计3 d．早期的设计工具只允许在2D中进行创作，这迫使研究人员将他们的作品映射到3D中。这意味着设计师不能让他们的设备过于复杂。
该软件还允许设计师“自底向上”或“自顶向下”构建DNA结构。在“自下而上”设计中，研究人员提取每条DNA链，然后决定如何将它们组织成他们想要的结构，这样就可以很好地控制局部设备结构和性能。但他们也可以采取“自顶向下”的方法，他们可以决定他们的整个设备需要怎样的几何形状，然后自动化如何将DNA链组合在一起。
Castro说，将两者结合在一起可以增加整体几何结构的复杂性，同时保持对单个组件属性的精确控制。
该软件的另一个关键元素是，它允许模拟设计的DNA设备如何在现实世界中移动和操作。卡斯特罗说:“随着这些结构变得越来越复杂，很难准确预测它们会是什么样子，以及它们会如何表现。”“能够模拟我们的设备将如何实际操作是至关重要的。否则，我们就会浪费很多时间。”
为了证明该软件的能力，俄亥俄州立大学化学和生物分子工程专业的博士生Anjelica Kucinic带领研究人员制作了许多由该软件设计的纳米结构，并对其进行了表征。
他们创造的一些设备包括带有爪子的机器人手臂，可以捡起更小的物品，以及一个看起来像飞机的100纳米大小的结构(“飞机”比人类头发的宽度还小1000倍)。
卡斯特罗说，制造更复杂纳米器件的能力意味着它们可以做更多有用的事情，甚至可以用一个设备执行多个任务。例如，有一个DNA机器人，在注入血液后，可以检测某种病原体，这是一回事。他说:“但更复杂的设备可能不仅能检测出不好的事情正在发生，还能通过释放药物或捕获病原体作出反应。”“我们希望能够设计出对刺激做出特定反应或以特定方式移动的机器人。”
卡斯特罗说，他预计在未来几年内，MagicDNA软件将被用于大学和其他研究实验室。但它的用途在未来可能会扩大。“对DNA的商业兴趣越来越大纳米技术,”他说。“我认为，在未来5到10年，我们将开始看到DNA纳米设备的商业应用，我们对这种软件可以帮助推动这一点持乐观态度。”
这项研究发表在杂志上自然材料．
来源:俄亥俄州立大学
