Molekularna robotika: Ovi mikroskopski roboti mogu učiniti gotovo sve

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Novembar 30, 2023

Sažetak uvida

Molekularna robotika, interdisciplinarni poduhvat na spoju robotike, molekularne biologije i nanotehnologije, na čijem je čelu Harvardski institut Wyss, pokreće programiranje DNK lanaca u robote koji su sposobni da obavljaju složene zadatke na molekularnom nivou. Koristeći CRISPR uređivanje gena, ovi roboti bi mogli revolucionirati razvoj lijekova i dijagnostiku, a entiteti kao što su Ultivue i NuProbe predvode komercijalne napade. Dok istraživači istražuju rojeve DNK robota za složene zadatke, slične kolonijama insekata, primjene u stvarnom svijetu su još uvijek na horizontu, obećavajući neusporedivu preciznost u isporuci lijekova, blagodat za istraživanje nanotehnologije i potencijal za izgradnju molekularnih materijala u različitim industrijama. .

Kontekst molekularne robotike

Istraživači sa Instituta Wyss za biološki inspirisano inženjerstvo Univerziteta Harvard bili su zaintrigirani drugim potencijalnim slučajevima upotrebe DNK, koji se može sklopiti u različite oblike, veličine i funkcije. Probali su robotiku. Ovo otkriće je omogućeno jer DNK i roboti dijele jednu stvar – sposobnost programiranja za određeni cilj. U slučaju robota, njima se može manipulisati putem binarnog kompjuterskog koda, au slučaju DNK nukleotidnim sekvencama. Institut je 2016. godine osnovao Inicijativu za molekularnu robotiku, koja je okupila stručnjake za robotiku, molekularnu biologiju i nanotehnologiju. Naučnici su bili uzbuđeni relativnom nezavisnošću i fleksibilnošću molekula, koji se mogu sami sastaviti i reagovati u realnom vremenu na okolinu. Ova karakteristika znači da se ovi programabilni molekuli mogu koristiti za stvaranje uređaja na nanorazmjerima koji mogu imati slučajeve upotrebe u različitim industrijama.

Molekularna robotika je omogućena najnovijim otkrićima u genetskim istraživanjima, posebno alatom za uređivanje gena CRISPR (klasterisani, redovno raspoređeni kratki palindromni ponavljanja). Ovaj alat može čitati, uređivati ​​i rezati DNK lance po potrebi. S ovom tehnologijom, molekulama DNK može se manipulirati u još preciznije oblike i karakteristike, uključujući biološka kola koja mogu otkriti bilo koju potencijalnu bolest u ćeliji i automatski je ubiti ili spriječiti da postane kancerogena. Ova mogućnost znači da molekularni roboti mogu revolucionirati razvoj lijekova, dijagnoze i terapije. Institut Wyss ostvaruje nevjerovatan napredak u ovom projektu, već osniva dvije komercijalne kompanije: Ultivue za visokoprecizno snimanje tkiva i NuProbe za dijagnostiku nukleinskih kiselina.

Ometajući uticaj

Jedna od glavnih prednosti molekularne robotike je da ovi sićušni uređaji mogu međusobno komunicirati kako bi postigli složenije ciljeve. Uzimajući znakove iz kolonija insekata kao što su mravi i pčele, istraživači rade na razvoju rojeva robota koji mogu formirati složene oblike i obavljati zadatke komunicirajući jedni s drugima putem infracrvenog svjetla. Ovaj tip nanotehnološkog hibrida, gdje se granice DNK mogu povećati računskom snagom robota, mogao bi imati nekoliko primjena, uključujući efikasnije skladištenje podataka koje može rezultirati nižim emisijama ugljika.

U julu 2022. studenti sa Univerziteta Emory sa sjedištem u Gruziji stvorili su molekularne robote s motorima zasnovanim na DNK koji se mogu namjerno kretati u određenom smjeru. Motori su bili u stanju da osete hemijske promene u svom okruženju i znaju kada da prestanu da se kreću ili ponovo kalibriraju smer. Istraživači su rekli da je ovo otkriće veliki korak ka medicinskom testiranju i dijagnostici jer rojevi molekularni roboti sada mogu komunicirati od motora do motora. Ovaj razvoj također znači da ovi rojevi mogu pomoći u kontroli kroničnih bolesti poput dijabetesa ili hipertenzije. Međutim, dok su istraživanja u ovoj oblasti donijela određeni napredak, većina naučnika se slaže da su do velikih primjena ovih malih robota u stvarnom svijetu još godine.

Implikacije molekularne robotike

Šire implikacije molekularne robotike mogu uključivati: 

• Preciznije istraživanje ljudskih ćelija, uključujući mogućnost isporuke lijekova određenim stanicama.
• Povećana ulaganja u istraživanje nanotehnologije, posebno od strane zdravstvenih radnika i velikih farmacija.
• Industrijski sektor je u stanju da pravi složene delove mašina i zalihe koristeći roj molekularnih robota.
• Povećano otkriće materijala na bazi molekula koji se mogu primijeniti na bilo šta, od odjeće do građevinskih dijelova.
• Nanoroboti koji se mogu programirati da mijenjaju svoje komponente i kiselost, ovisno o tome hoće li se od njih tražiti da rade u organizmima ili izvan njih, što ih čini visoko isplativim i fleksibilnim radnicima.

Pitanja za komentar

• Koje su druge potencijalne prednosti molekularnih robota u industriji?
• Koje su druge potencijalne prednosti molekularnih robota u biologiji i zdravstvu?