日前，來自以色列巴伊蘭大學(xué)（Bar-Ilan University）的研究人員成功地用 DNA 鏈造出了一種納米機(jī)器人，它們能在活動物體內(nèi)按照編制的程序執(zhí)行邏輯操作，就像一種納米機(jī)器人計算機(jī)。研究人員把這些“機(jī)器人”注射到蟑螂體內(nèi)，觀察它們是怎樣瞄準(zhǔn)一個細(xì)胞來“工作”的。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然-納米技術(shù)》上。
 

    生物系統(tǒng)是由一個個“分子零件”組成的**體，這些分子零件四處活動，互相碰撞在一起。細(xì)胞通過精確地控制這些碰撞，執(zhí)行著復(fù)雜的任務(wù)過程。但要開發(fā)出一種人工機(jī)器，能與細(xì)胞內(nèi)的機(jī)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(tǒng)天然對接，還是執(zhí)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(zhì)反應(yīng)的性質(zhì)，所以可用來編程模擬生物線路，甚至解決簡單的數(shù)學(xué)問題。研究小組證明了這種編程技術(shù)還可以擴(kuò)展到活動物體內(nèi)，用來執(zhí)行特殊任務(wù)，比如用來摧毀癌細(xì)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(xué)分子，作為一種中繼開關(guān)。下一步再制作其他結(jié)構(gòu)的“零件”,讓這些“零件”既能跟“盒子”反應(yīng)，又能跟蟑螂體內(nèi)的某些特殊蛋白質(zhì)反應(yīng)?？偟哪繕?biāo)是做出多種方案來，讓“盒子”在碰到特定蛋白質(zhì)時能自動打開。加入多種結(jié)構(gòu)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(zhì)時才打開，其中一種是蟑螂體內(nèi)的天然蛋白質(zhì)，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(jié)合混在一起，結(jié)果“盒子”就能以邏輯運算的方式?jīng)Q定打開與否，如“與”“或”“非”（如果某種蛋白質(zhì)出現(xiàn)，則“盒子”不會打開）等，這就意味著它們在活動物體內(nèi)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(jié)合的化學(xué)分子，這種血淋巴分子存在于蟑螂血中。所有納米機(jī)器人都充滿熒光標(biāo)記，以此跟蹤觀察它們在蟑螂體內(nèi)的行動。

    據(jù)研究人員報告，實驗的運行正像預(yù)先設(shè)想的那樣：“ DNA 盒子”打開與否取決于注入蟑螂體內(nèi)的整體納米機(jī)器人“艦隊”的設(shè)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(rèn)為，在今后5年內(nèi)，人們就可能造出用于***的納米機(jī)器人計算機(jī)。