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浅析如何用生物材料制造磁翻板液位计

来源:编辑::发表时间:2019-09-17 15:37:42

    磁翻板液位计是一种遗传物质,负责所有生物的功能。然而,这种遗传物质也是聚合物。

    现在,受到这种分子特殊性质的启发,康奈尔大学的工程师开发出了由生物材料制成的简单机器。这些生物材料具有生物特性。

    使用所谓的基于磁翻板液位计的装配和合成的分层(DASH)材料,康奈尔团队设计了一种具有自组装,组织和新陈代谢能力的磁翻板液位计材料,这是生活的三大特征。

    对于任何维持生命的生物,应该有一个控制变化的系统。例如,应该生产新的细胞,并且应该消除旧的细胞和废物。自我维持的主要因素是生物合成和生物降解,需要新陈代谢来维持形式和功能。正是通过这种系统,磁翻板液位计分子以分层的方式产生并组织成图案,从而产生能够保持自发,动态的生长和衰退过程的东西。

    康奈尔大学的工程师使用DASH生产出一种独特的生物材料,这种生物材料可以独立地从其纳米级构建块中产生,并自行组织 - 最初形成聚合物,然后形成中尺度形状。从55个核苷酸的基础种子序列开始,磁翻板液位计分子成倍增加,产生重量磁翻板液位计链,其尺寸仅为几毫米。随后,将反应溶液施用到微流体装置中,该微流体装置不仅提供液体能量流,而且还提供用于生物合成的所需构建块。

    当能量流冲刷穿过材料时,磁翻板液位计能够产生自己的新链,材料的尾端降解,前端以优化的平衡生长。以这种方式,磁翻板液位计就像粘泥模具的移动一样,自行运动,向前流动,逆着流动。

    磁翻板液位计的机车潜力使得康奈尔大学的工程师能够在竞争激烈的比赛中将这些材料组相互对抗。环境中存在的随机性将允许一个身体最终获得优势,并且将使其能够首先越过终点线。

    目前,该团队正在寻找方法使材料检测刺激物并在食物或光线的情况下独立寻找刺激物,或者在危险时避免刺激物质。主要的突破是整合在磁翻板液位计材料中的程序化代谢。自主再生和代谢的指令集包含在磁翻板液位计中。之后,分子就独立存在。

 

 

磁翻板液位计.jpg

 

    康奈尔研究人员开发的材料可以在分解前经受两个合成和降解循环。根据该团队的说法,可以延长寿命,为新材料的“代”增加铺平了道路,因为它可以自行复制。“ 最终,该系统可能会导致逼真的自我复制机器,”Hamada说。

    “更令人兴奋的是,磁翻板液位计的使用为整个系统提供了一种自我进化的可能性,”罗补充道。“ 这太棒了。”

    在理论层面上,它可以被开发,以便后代可以在几秒钟内出现。据罗说,以这种极端速度进行繁殖将利用磁翻板液位计的自然突变特性并加速进化过程。

    在未来几天,创新系统可以用作生物传感器,用于识别任何RNA和磁翻板液位计分子的存在。此外,该概念可用于产生用于产生没有活细胞的蛋白质的动态模板。

    该研究部分由美国国家科学基金会资助,并得到康奈尔纳米级科学技术基金和康奈尔大学纳米科学研究所Kavli研究所的支撑。研究合编辑包括Jenny Sabin,Arthur L.和Isabel B. Wiesenberger建筑学教授,以及中国科学院和上海交通大学的科学家。

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