Programming gel automata shapes using DNA instructions

计算机科学 DNA 自动机 细胞自动机 程序设计语言 计算生物学 理论计算机科学 生物 遗传学 算法
作者
Ruohong Shi,Kuan-Lin Chen,Joshua Fern,Siming Deng,Yixin Liu,Dominic Scalise,Qi Huang,Noah J. Cowan,David H. Gracias,Rebecca Schulman
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-51198-9
摘要

The ability to transform matter between numerous physical states or shapes without wires or external devices is a major challenge for robotics and materials design. Organisms can transform their shapes using biomolecules carrying specific information and localize at sites where transitions occur. Here, we introduce gel automata, which likewise can transform between a large number of prescribed shapes in response to a combinatorial library of biomolecular instructions. Gel automata are centimeter-scale materials consisting of multiple micro-segments. A library of DNA activator sequences can each reversibly grow or shrink different micro-segments by polymerizing or depolymerizing within them. We develop DNA activator designs that maximize the extent of growth and shrinking, and a photolithography process for precisely fabricating gel automata with elaborate segmentation patterns. Guided by simulations of shape change and neural networks that evaluate gel automata designs, we create gel automata that reversibly transform between multiple, wholly distinct shapes: four different letters and every even or every odd numeral. The sequential and repeated metamorphosis of gel automata demonstrates how soft materials and robots can be digitally programmed and reprogrammed with information-bearing chemical signals.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
NexusExplorer应助菠菜采纳,获得30
刚刚
ysq1050015836发布了新的文献求助10
1秒前
斯文败类应助洞悉采纳,获得10
1秒前
宋妙颖发布了新的文献求助10
1秒前
JamesPei应助美好海瑶采纳,获得10
1秒前
YuanBaohua发布了新的文献求助10
2秒前
NexusExplorer应助陶醉沛菡采纳,获得10
3秒前
4秒前
Research发布了新的文献求助30
4秒前
科研通AI6.2应助蓝莓采纳,获得10
4秒前
彭于晏应助追寻以蓝采纳,获得10
5秒前
chen发布了新的文献求助10
5秒前
桐桐应助Lila_Z采纳,获得10
5秒前
丰富紫寒完成签到,获得积分10
6秒前
merlinye完成签到,获得积分10
7秒前
英俊的铭应助KBZWX采纳,获得10
7秒前
7秒前
9秒前
科研小灵通完成签到,获得积分10
9秒前
烟花应助YuanBaohua采纳,获得10
9秒前
天边一阵风完成签到,获得积分10
11秒前
vv发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
djc完成签到,获得积分10
13秒前
万能图书馆应助宋妙颖采纳,获得10
14秒前
标致导师发布了新的文献求助10
14秒前
温暖静柏发布了新的文献求助10
14秒前
谦让碧菡完成签到,获得积分10
15秒前
田様应助顾予畴昔志采纳,获得10
16秒前
TOPIC_BOX完成签到,获得积分10
17秒前
钦星的爹完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
来自二教的神秘力量完成签到,获得积分10
17秒前
Mikey完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
标致导师完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI6.2应助蛋挞采纳,获得10
19秒前
华仔应助蛋挞采纳,获得10
19秒前
fei发布了新的文献求助20
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7387242
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8993782
关于积分的说明 19135485
捐赠科研通 7023983
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228005
关于科研通互助平台的介绍 2390698
邀请新用户注册赠送积分活动 2209119