作为一种遗传物质，DNA负责所有已知的生命。但DNA也是一种聚合物。利用这种分子的独特性质，康奈尔大学的工程师们创造了具有生物特性的生物材料建造的简单机器。
使用他们称呼划线（基于DNA的组装和层级）材料的材料，康奈尔工程师除了自组装和组织之外，还构建了一种具有代谢能力的DNA材料 - 三个关键的生命关键特征。
“我们正在推出一个由自己的人工新陈代谢的全新的栩栩如生的材料概念。我们并没有成为一个活着的东西，但我们正在创造比以前更逼真的材料，“丹罗他是农业与生命科学学院生物与环境工程教授。
本文，“动态DNA材料具有由人工新陈代谢供电的紧急运动行为，“4月10日发表于科学机器人。
任何生物体要维持自身，都必须有一个管理变化的系统。必须产生新的细胞;旧细胞和废物必须清除。生物合成和生物降解是生物自我可持续发展的关键要素，需要新陈代谢来维持其形态和功能。
通过该系统，DNA分子以分层的方式合成并组装成图案，导致可以使生长和衰变的动态，自主过程永久化的东西。
康奈尔工程师使用仪表推进的生物材料，可以从其纳米级构建块自动出现，并将其自身排列成聚合物，最终是Mesoscale形状。从55核苷酸碱基种子序列开始，DNA分子乘以数十万次，产生重复DNA的链尺寸几毫米。然后将反应溶液注入微流体装置中，所述微流体装置提供液体流动的能量和生物合成的必要的构建块。
随着流过物质的流动，DNA合成其自身的新股，其中材料的前端生长，尾端在优化的平衡中降低。通过这种方式，它使自己的运动器，向前爬行，以类似于粘液模具如何移动的方式。
这种“火车头”的能力使研究人员能够在竞赛中让多种材料相互竞争。由于环境的随机性，一个身体最终会比另一个身体获得优势，允许其中一个率先穿过终点线。
“设计仍然是原始的，但他们展示了一种从生物分子创建动态机器的新路线。我们通过人工新陈代谢建设栩栩如生的机器人的第一步，“说Shogo Hamada罗革实验室的讲师和研究助理，以及本文的领导和联合对应作者。“即使从简单的设计中，我们也能够创造像赛车等复杂的行为。人工代谢可以在机器人学中开辟一个新的前沿。“
工程师目前正在探索具有材料识别刺激的方法，并且自主能够在光或食物的情况下寻求它，或者如果有害，则避免它。
在DNA材料中嵌入程序化代谢是关键的创新。DNA包含一套新陈代谢和自主再生的指令。在那之后，它就靠自己了。
“从移动和竞争的能力，所有这些过程都是独立的。没有外部干扰，”罗说。“数十亿年以来，生命可能起源于少数几种分子。这可能是一样的。”
在其到期之前，团队创建的材料可以持续两个循环的合成和劣化。根据研究人员的说法，寿命可能会延长，因为它为其自我重复而开辟了更多“世代”的可能性。“最终，系统可能导致栩栩如生的自我复制机器，”哈米达说。
“更令人兴奋的是，DNA的使用为整个系统提供了自我进化的可能性，”罗说。“这是巨大的。”
从理论上讲，它可以设计成使后续世代在几秒钟内出现。根据罗的说法，这种超高速度的繁殖将利用DNA的自然突变性能并加速进化过程。
在未来，该系统可以用作生物传感器来检测任何DNA和RNA的存在。这个概念也可以用来创建一个动态模板，在没有活细胞的情况下制造蛋白质。
这项研究由美国国家科学基金会(National Science Foundation)提供部分资金，并得到美国国家科学基金会(National Science Foundation)的支持康奈尔纳米级科技设施和康奈尔大学纳米科学卡弗里研究所。合作者包括Jenny Sabin，Arthur L.和Isabel B. Wiesenberger建筑教授，以及研究人员形成上海交通大学和中国科学院。
与技术许可的中心有挂起的专利。
本文也出现在康奈尔纪事中。
