Robòtica molecular: aquests robots microscòpics poden fer gairebé qualsevol cosa

• autor:
• nom de l'autor

  Previsió de Quantumrun
• Novembre 30, 2023

Resum d'informació

La robòtica molecular, una empresa interdisciplinària al nexe de la robòtica, la biologia molecular i la nanotecnologia, encapçalada per l'Institut Wyss de Harvard, està impulsant la programació de cadenes d'ADN en robots capaços de realitzar tasques complicades a nivell molecular. Aprofitant l'edició de gens CRISPR, aquests robots podrien revolucionar el desenvolupament i el diagnòstic de fàrmacs, amb entitats com Ultivue i NuProbe liderant les incursions comercials. Mentre els investigadors estan explorant eixams de robots d'ADN per a tasques complexes, semblants a les colònies d'insectes, les aplicacions del món real encara es troben a l'horitzó, prometent una precisió inigualable en el lliurament de medicaments, un benefici per a la investigació en nanotecnologia i el potencial per construir materials moleculars en diverses indústries. .

Context de la robòtica molecular

Els investigadors de l'Institut Wyss d'Enginyeria d'Inspiració Biològica de la Universitat de Harvard van quedar intrigats pels altres casos d'ús potencials de l'ADN, que es pot reunir en diferents formes, mides i funcions. Van provar la robòtica. Aquest descobriment va ser possible perquè l'ADN i els robots comparteixen una cosa: la capacitat de ser programats per a un objectiu específic. En el cas dels robots, es poden manipular mitjançant codi informàtic binari, i en el cas de l'ADN, amb seqüències de nucleòtids. El 2016, l'Institut va crear la Molecular Robotics Initiative, que va reunir experts en robòtica, biologia molecular i nanotecnologia. Els científics estaven entusiasmats amb la relativa independència i flexibilitat de les molècules, que es poden autoassemblar i reaccionar en temps real al medi ambient. Aquesta característica significa que aquestes molècules programables es poden utilitzar per crear dispositius a nanoescala que poden tenir casos d'ús en diferents indústries.

La robòtica molecular està habilitada pels darrers avenços en la investigació genètica, especialment l'eina d'edició de gens CRISPR (repeticions palindròmiques curtes agrupades regularment espaiades). Aquesta eina pot llegir, editar i tallar cadenes d'ADN segons sigui necessari. Amb aquesta tecnologia, les molècules d'ADN es poden manipular en formes i característiques encara més precises, inclosos circuits biològics que poden detectar qualsevol malaltia potencial en una cèl·lula i matar-la automàticament o evitar que es converteixi en cancerosa. Aquesta possibilitat significa que els robots moleculars poden revolucionar el desenvolupament, els diagnòstics i la terapèutica de fàrmacs. Wyss Institute està fent un progrés increïble amb aquest projecte, ja que estableix dues empreses comercials: Ultivue per a imatges de teixits d'alta precisió i NuProbe per al diagnòstic d'àcids nucleics.

Impacte disruptiu

Un dels principals avantatges de la robòtica molecular és que aquests petits dispositius poden interactuar entre ells per assolir objectius més complexos. Prenent senyals de colònies d'insectes com formigues i abelles, els investigadors estan treballant en el desenvolupament d'eixams de robots que poden formar formes complexes i completar tasques comunicant-se entre ells a través de la llum infraroja. Aquest tipus d'híbrid de nanotecnologia, on els límits de l'ADN es poden augmentar amb la potència de càlcul dels robots, podria tenir diverses aplicacions, inclòs un emmagatzematge de dades més eficient que pot resultar en menors emissions de carboni.

El juliol de 2022, estudiants de la Universitat Emory de Geòrgia van crear robots moleculars amb motors basats en ADN que es poden moure intencionadament en una direcció específica. Els motors van poder detectar canvis químics en el seu entorn i saber quan deixar de moure's o tornar a calibrar la direcció. Els investigadors van dir que aquest descobriment és un gran pas cap a les proves i diagnòstics mèdics perquè els robots moleculars d'eixam ara poden comunicar-se de motor a motor. Aquest desenvolupament també significa que aquests eixams poden ajudar a controlar malalties cròniques com la diabetis o la hipertensió. Tanmateix, tot i que la investigació en aquest camp ha donat alguns avenços, la majoria dels científics coincideixen que les aplicacions a gran escala i al món real d'aquests petits robots encara falten anys.

Implicacions de la robòtica molecular

Les implicacions més àmplies de la robòtica molecular poden incloure: 

• Investigació més precisa sobre cèl·lules humanes, inclosa la possibilitat de lliurar medicaments a cèl·lules específiques.
• Augment de les inversions en investigació en nanotecnologia, especialment per part dels proveïdors d'assistència sanitària i les grans farmacèutiques.
• El sector industrial és capaç de construir peces i subministraments de maquinària complexa mitjançant un eixam de robots moleculars.
• Augment del descobriment de materials de base molecular que es poden aplicar a qualsevol cosa, des de roba fins a peces de construcció.
• Nanorobots que es poden programar per canviar els seus components i acidesa, depenent de si hauran de treballar en organismes o fora, fent-los treballadors altament rendibles i flexibles.

Preguntes per comentar

• Quins altres beneficis potencials tenen els robots moleculars a la indústria?
• Quins altres beneficis potencials tenen els robots moleculars en biologia i assistència sanitària?