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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】科學(xué)家研制出單分子DNA巡航機器人

2018-11-12 中國科學(xué)報黃辛

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語音播報

　　上海交通大學(xué)與中科院上海應(yīng)用物理研究所、德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)等單位合作研制了一種單分子DNA巡航機器人，并實現(xiàn)了納米尺度的迷宮行走。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《自然—材料》雜志。

　　蛋白質(zhì)機器是細胞內(nèi)發(fā)揮生理功能的重要單元?；瘜W(xué)家一直努力在試管中設(shè)計與合成人工分子機器，以模擬生物體內(nèi)的天然分子機器功能，并利用人工分子機器構(gòu)建單分子機器人。DNA分子作為一種進化產(chǎn)生的遺傳物質(zhì)，具有卓越的堿基配對識別能力，可實現(xiàn)精確的分子自組裝，并且可構(gòu)筑具有高空間分辨和定位能力的納米結(jié)構(gòu)。因此，DNA納米結(jié)構(gòu)已在納米電子學(xué)、納米光子學(xué)、單分子催化等研究領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。

　　此次研究人員通過將DNA雜交鏈式反應(yīng)精確“錨定”到DNA納米結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)在納米界面上沿著設(shè)計路徑的分子級聯(lián)反應(yīng)。借助于原子力顯微鏡和超分辨顯微鏡等單分子成像技術(shù)，研究人員可清晰地觀察到DNA分子機器人的行走軌跡。該DNA分子機器人在引發(fā)信號鏈的作用下，可以沿著預(yù)先設(shè)定的路徑直線或轉(zhuǎn)彎行走。

　　為展示DNA分子機器人的智能運算能力，研究人員在DNA納米結(jié)構(gòu)上設(shè)計了一個迷宮，利用DNA分子機器人的并行運算能力求解這個迷宮問題。迷宮有唯一的入口和唯一的出口，以及四個非出口的終點。在DNA分子機器人行走過程中，每個結(jié)構(gòu)上DNA分子會從起點開始，走向一個終點，或者走向出口。通過單分子成像，研究人員觀察到了DNA分子行走過的所有路徑，從而獲得迷宮正確行走路徑的解。

　　相關(guān)專家表示，這種將DNA分子反應(yīng)與智能運算的有機結(jié)合，為發(fā)展單分子智能傳感和疾病診療提供了新思路。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-018-0205-3

　?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2018-11-12 第1版要聞)

　　上海交通大學(xué)與中科院上海應(yīng)用物理研究所、德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)等單位合作研制了一種單分子DNA巡航機器人，并實現(xiàn)了納米尺度的迷宮行走。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《自然—材料》雜志。
　　蛋白質(zhì)機器是細胞內(nèi)發(fā)揮生理功能的重要單元。化學(xué)家一直努力在試管中設(shè)計與合成人工分子機器，以模擬生物體內(nèi)的天然分子機器功能，并利用人工分子機器構(gòu)建單分子機器人。DNA分子作為一種進化產(chǎn)生的遺傳物質(zhì)，具有卓越的堿基配對識別能力，可實現(xiàn)精確的分子自組裝，并且可構(gòu)筑具有高空間分辨和定位能力的納米結(jié)構(gòu)。因此，DNA納米結(jié)構(gòu)已在納米電子學(xué)、納米光子學(xué)、單分子催化等研究領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。
　　此次研究人員通過將DNA雜交鏈式反應(yīng)精確“錨定”到DNA納米結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)在納米界面上沿著設(shè)計路徑的分子級聯(lián)反應(yīng)。借助于原子力顯微鏡和超分辨顯微鏡等單分子成像技術(shù)，研究人員可清晰地觀察到DNA分子機器人的行走軌跡。該DNA分子機器人在引發(fā)信號鏈的作用下，可以沿著預(yù)先設(shè)定的路徑直線或轉(zhuǎn)彎行走。
　　為展示DNA分子機器人的智能運算能力，研究人員在DNA納米結(jié)構(gòu)上設(shè)計了一個迷宮，利用DNA分子機器人的并行運算能力求解這個迷宮問題。迷宮有唯一的入口和唯一的出口，以及四個非出口的終點。在DNA分子機器人行走過程中，每個結(jié)構(gòu)上DNA分子會從起點開始，走向一個終點，或者走向出口。通過單分子成像，研究人員觀察到了DNA分子行走過的所有路徑，從而獲得迷宮正確行走路徑的解。
　　相關(guān)專家表示，這種將DNA分子反應(yīng)與智能運算的有機結(jié)合，為發(fā)展單分子智能傳感和疾病診療提供了新思路。
　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-018-0205-3
　　（原載于《中國科學(xué)報》 2018-11-12 第1版要聞)

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