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康奈爾大學的人造生物材料

人造材料與生物之間的界限變得越來越模糊。研究人員創造了一種新的生物材料,它沒有生命,但具有生命的三個關鍵特徵:新陳代謝、自我組裝和組織。


這種新材料可以像軟泥怪一樣蠕動爬行——前面的泥土化為身體,後面的部位逐漸乾涸脫落化為泥土。科學家甚至在實驗室里用幾種備選樣本玩起了競速比賽。


實現這一效果的是被科學家稱之為DASH的機制:基於DNA的裝配和分層材料的合成。與生物體中的DNA一樣,科學家把代謝和再生的指令編碼到生物材料之中。

「我們正在推出一種全新的材料概念,其自身由人工新陳代謝所驅動。」紐約康奈爾大學的Dan Luo說道,「我們沒有創造出有生命的東西,但我們正在創造比以往任何時候都更加生動的材料。」


DASH的核心是納米級構建塊,可以將材料重新排列成聚合物,最終形成更大的形狀——所有這些都來自重複的DNA鏈,它們只有幾毫米或百分之一英寸長。


材料最開始以55個核苷酸序列作為基礎種子,與反應溶液結合逐步成長,後者提供能量流使DNA能夠自我複製。


「所有這些過程都是自發的,」Luo說。 「沒有人為干擾。生命從幾種分子開始進化數十億年,中間的過程與我們的實驗從本質上來說可能是相同的。」

目前的生物材料仍然非常簡單,但它為將來自我複製的機器人技術奠定了基礎。


過去已經有很多生物材料可被用於增強機械和機器人的性能,甚至用來修復人體組織——新發明看起來像是該領域的又一重大進展。


後續的研究,工程師們希望能夠通過編程以避開或趨向食物和光線等刺激因素;同時延長材料的使用壽命。


「這些設計仍然是原始的,但他們展示了一種從生物分子中創造動態機器的新途徑。」康奈爾大學的研究人員Shogo Hamada說,「我們邁出了通過人工新陳代謝建立生命機器的第一步。」


「即使是簡單的設計,我們也能夠開發出類似競速賽這樣的複雜行為。人工新陳代謝機制將開闢機器人領域的新天地。」

該研究發表在Science Robotics上。


本文譯自 sciencealert,由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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