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
hyd完成签到 ,获得积分10
刚刚
LLin完成签到,获得积分10
1秒前
渡安完成签到 ,获得积分10
1秒前
趁热拿铁完成签到 ,获得积分10
3秒前
吕布完成签到,获得积分10
3秒前
sll完成签到 ,获得积分10
3秒前
孙一完成签到,获得积分10
4秒前
西红柿完成签到,获得积分10
5秒前
顺利的小伙完成签到 ,获得积分10
6秒前
我是老大应助Wang采纳,获得10
6秒前
2075完成签到,获得积分10
7秒前
John完成签到,获得积分10
10秒前
Di喵喵完成签到,获得积分10
12秒前
wxf完成签到,获得积分10
13秒前
naomi完成签到 ,获得积分10
14秒前
believe完成签到,获得积分0
16秒前
今年我必胖20斤完成签到,获得积分10
17秒前
威武的念波完成签到,获得积分10
17秒前
研友_LpvQlZ完成签到,获得积分10
21秒前
23秒前
舒服的月饼完成签到 ,获得积分10
24秒前
鲸落完成签到 ,获得积分10
25秒前
luck完成签到,获得积分10
28秒前
阳光大山完成签到 ,获得积分10
29秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
cxqygdn完成签到,获得积分10
33秒前
杨永佳666完成签到 ,获得积分10
33秒前
婉莹完成签到 ,获得积分0
34秒前
loii应助Fm1235采纳,获得60
36秒前
Tonald Yang完成签到 ,获得积分20
37秒前
沉默的小兔子完成签到,获得积分10
37秒前
辛辛那提完成签到,获得积分10
40秒前
计算机小咖完成签到,获得积分10
40秒前
40秒前
42秒前
夜休2024完成签到 ,获得积分10
44秒前
lulu完成签到 ,获得积分10
45秒前
Loooong完成签到,获得积分0
46秒前
Wang发布了新的文献求助10
47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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
The Graphene Handbook (2019 Edition) 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6530402
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8323148
关于积分的说明 17818170
捐赠科研通 5631769
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932170
邀请新用户注册赠送积分活动 1908840
关于科研通互助平台的介绍 1768129