利用DNA獨特的性質(zhì)，康奈爾大學(xué)的工程師們創(chuàng)造了簡單的機(jī)器，這些機(jī)器由具有生物特性的生物材料構(gòu)成。使用他們所謂的DASH(基于DNA的裝配和合成的分層)材料，工程師構(gòu)建了具有新陳代謝能力的DNA材料，以及自我組裝和組織 - 生活的三個關(guān)鍵特征。“我們正在推出一種全新的，逼真的材料概念，由其自身的人工新陳代謝提供動力。我們不是在制作一些活著的東西，但我們正在創(chuàng)造比以往任何時候都更加逼真的材料，”Dan Luo說。生物與環(huán)境工程教授。該論文發(fā)表在Science Robotics上。

對于任何維持生命的生物體，必須有一個管理變化的系統(tǒng)。必須生成新的細(xì)胞;舊的細(xì)胞和廢物必須被掃除。生物合成和生物降解是自我可持續(xù)性的關(guān)鍵要素，需要新陳代謝來維持其形式和功能。

通過這個系統(tǒng)，DNA分子被合成并以分層方式組裝成模式，從而產(chǎn)生可以使動態(tài)，自主的生長和衰變過程永久化的東西。

使用DASH，康奈爾大學(xué)的工程師們創(chuàng)造了一種生物材料，可以從其納米級構(gòu)建塊中自主地出現(xiàn)并自行排列 - 首先是聚合物，最后是中尺度形狀。從55個核苷酸的基礎(chǔ)種子序列開始，DNA分子成倍增加數(shù)倍，產(chǎn)生幾毫米大小的重復(fù)DNA鏈。然后將反應(yīng)溶液注入微流體裝置中，該裝置提供液體能量流和用于生物合成的必要構(gòu)件。

隨著流過材料的流動，DNA合成了自己的新鏈，材料的前端生長，尾端降低，優(yōu)化平衡。通過這種方式，它以與粘泥模具移動方式類似的方式形成自己的運動，向前蠕動。

機(jī)車能力使研究人員能夠在競爭激烈的比賽中將各種材料相互對接。由于環(huán)境中的隨機(jī)性，一個身體最終將獲得優(yōu)勢，允許一個人首先越過終點線。

“這些設(shè)計仍然是原始的，但他們展示了一條通過生物分子創(chuàng)造動態(tài)機(jī)器的新途徑。我們邁出了通過人工新陳代謝構(gòu)建逼真機(jī)器人的第一步，”羅實驗室講師和研究助理Shogo Hamada說道。和論文的共同作者。“即使從簡單的設(shè)計，我們也能夠創(chuàng)造出像賽車這樣的復(fù)雜行為。人工新陳代謝可以開啟機(jī)器人領(lǐng)域的新領(lǐng)域。”