日本成功研發(fā)出“細(xì)胞機(jī)器人”平臺

野村和他的同事們已經(jīng)想出了一種方法來打包和運(yùn)輸相關(guān)工具，以便其他科學(xué)家可以“愉快地操控機(jī)器人”，并裝配上自己需要的組件。他希望該平臺將用于構(gòu)建越來越復(fù)雜的具有可控的運(yùn)動(dòng)性的分子機(jī)器人。最終，野村想看到機(jī)器人能夠在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)作。“這是一個(gè)前沿科技，”野村說。變形蟲機(jī)器人可以潛入細(xì)胞內(nèi)部及其細(xì)胞核，可以診斷，尋找細(xì)胞內(nèi)部的問題。“這有點(diǎn)夢幻，”野村說，但值得注意的是，他的機(jī)器人尺寸可以減小到小于一微米 - 足夠小，以適應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部。研究人員已經(jīng)開發(fā)了許多概念驗(yàn)證的微米和納米級機(jī)器人，它們可以在身體內(nèi)移動(dòng)和通信。許多這些微小的機(jī)器人由可生物降解的材料制成，并且由磁，化學(xué)或超聲波力量來驅(qū)動(dòng)。野村的分子機(jī)器人的不同之處在于它完全由生物和化學(xué)成分組成，像細(xì)胞一樣移動(dòng)，并由DNA控制。其他已經(jīng)開發(fā)出來的分子機(jī)器人，沒有一個(gè)具有這種可操控的動(dòng)力，野村說。野村說，他們花了大約一年半的時(shí)間使用27種不同的化學(xué)成分來制造分子機(jī)器人。脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的膜用作可延展的機(jī)器人主體。在機(jī)器人里面，特殊的蛋白質(zhì)撞到膜，導(dǎo)致它改變形狀，類似于有人從袋子內(nèi)部向外擊打。

這樣的沖擊運(yùn)動(dòng)僅在驅(qū)動(dòng)蛋白和微管的關(guān)鍵蛋白通過錨單元連接到膜時(shí)發(fā)生。該連接由光敏DNA提供。當(dāng)紫外光照射在機(jī)器人上時(shí)，內(nèi)部的光敏DNA裂成單鏈。然后它可以鎖定到錨單元和驅(qū)動(dòng)蛋白-微管結(jié)構(gòu)，形成它們之間的橋梁。微管蛋白，是剛性的長型結(jié)構(gòu)，在ATP的幫助下沿著驅(qū)動(dòng)蛋白蛋白滑動(dòng)。當(dāng)它們滑動(dòng)時(shí)，可以擊打機(jī)器人的外膜，導(dǎo)致其改變形狀。通過使用這種分子的組合，野村和他的同事成功地模擬了細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。但是如果這項(xiàng)技術(shù)是完全由生物組件組裝，由ATP進(jìn)行化學(xué)驅(qū)動(dòng)，我們真的可以稱之為機(jī)器人？“機(jī)器人的定義很廣的，”野村說：“如果有樣?xùn)|西擁有一個(gè)實(shí)體，可以感知和處理信息并執(zhí)行一個(gè)功能，它就是一個(gè)機(jī)器人。”無論是機(jī)器人或者細(xì)胞機(jī)器人，我們都期待著看到工程師會(huì)在里面放置哪些功能組件。養(yǎng)細(xì)胞，就選Ausbian胎牛血清！

原文出處： Micrometer-sizedmolecular robot changes its shape in response to signal molecules ScienceRobotics   March 1, 2017. http://dx.doi.org/10.1126/scirobotics.aal3735或者http://robotics.sciencemag.org/content/2/4/eaal3735

全文下載