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
boddydell完成签到,获得积分10
1秒前
ddddddd完成签到,获得积分10
1秒前
Lnn完成签到,获得积分10
1秒前
天天快乐应助成就雅容采纳,获得10
2秒前
拼搏的潘子完成签到,获得积分10
2秒前
小蘑菇应助tuyfytjt采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
热心小蕊发布了新的文献求助10
3秒前
hzhniubility完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
真不爱学习完成签到 ,获得积分10
4秒前
神明发布了新的文献求助10
4秒前
白云黑土应助皮皮采纳,获得10
4秒前
彭于晏应助碧蓝的垣采纳,获得10
5秒前
5秒前
小二郎应助忆墙采纳,获得10
5秒前
ale应助每天一篇文献采纳,获得10
5秒前
yeyingliusha完成签到,获得积分20
6秒前
科研通AI6.3应助寒冷黎云采纳,获得10
6秒前
嘤鸣完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
李爱国应助可爱香槟采纳,获得10
6秒前
Takagi52完成签到,获得积分10
6秒前
wk有若完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
原野发布了新的文献求助10
7秒前
bkagyin应助ffy1985采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
小蘑菇应助yyl采纳,获得10
9秒前
852应助我爱山之东采纳,获得10
9秒前
9秒前
ASDS完成签到,获得积分10
10秒前
坚定晓兰完成签到,获得积分10
11秒前
科研通AI6.2应助yxl采纳,获得10
11秒前
zhou_AGCT发布了新的文献求助10
12秒前
科目三应助仙子狗尾巴花采纳,获得10
12秒前
13秒前
13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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7348613
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8960796
关于积分的说明 19031348
捐赠科研通 6998945
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3220530
关于科研通互助平台的介绍 2385346
邀请新用户注册赠送积分活动 2200758