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科學家使用DNA分子構造出最復雜的生化電路 邏輯門是使計算機在正確的時間做出正確行動的數(shù)字邏輯電路的基本組成元件。傳統(tǒng)計算機中的邏輯門由電子晶體管制成，導線將它們連在一起形成電路。而加州理工學院生物工程系博士后錢璐璐和同事埃瑞克·溫弗利教授制造的生化電路，其邏輯門則由裝滿鹽水的試管內(nèi)的DNA分子組成。與電子電路中以電子流入和流出晶體管作為信號不同，用DNA制成的邏輯門將接收和發(fā)出分子作為信號，這些分子信號從一個特定的邏輯門漫游到另一個，好似有無形的導線將其連在一起組成電路。 錢璐璐解釋道，此前實驗室制造的生化電路都有局限性，當電路增大時，其工作的穩(wěn)定性和可預測性會隨之下降。因為不同的電路需要不同的分子結構來實現(xiàn)其功能，因此，電路越大，結構越復雜，調(diào)試難度也隨之增加。而新方法制造出的分子元件結構簡單且標準化、運作穩(wěn)定也容易進行規(guī)�；闹圃欤梢灾圃斐龈蟾鼜碗s且運行穩(wěn)定的電路。 錢璐璐和溫弗利用新方法制造出了幾個電路，其中最大的一個包含有74個不同的DNA分子，可以計算不超過15的整數(shù)的平方根�？茖W家們通過監(jiān)測輸出分子的濃度獲取答 案，整個計算過程耗時10小時，因此，它無法很快取代筆記本電腦。但這種電路的主要目標不是取代計算機，而是讓科學家更好地對生化過程進行邏輯控制。錢璐璐說：“我們想要制造出更加尖端的生化電路來完成更加復雜的任務，讓分子設備根據(jù)具體環(huán)境做出行動。” 錢璐璐表示，他們的電路有幾個新特性。首先，所有邏輯門的結構都一樣，區(qū)別只在于DNA序列不同。因此，同一類元件可以連在一起，制造出任何電路。更重要的是，科學家們不需要了解電路背后的分子機制就可以制造出電路。另外，通過調(diào)整某些DNA分子的濃度，科學家們可改變邏輯門的功能。而且，這些組成元件可以即插即用，因此很容易重新組裝成不同的電路。 新研究讓科學家在設計應用于生物、化學工程的化學反應方面擁有了前所未有的掌控力。未來，人工合成的生化電路可探測血液樣本中各分子的濃度，并將信息整合后進行病理學診斷。 |
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