Roboteg moleciwlaidd: Gall y robotiaid microsgopig hyn wneud bron unrhyw beth

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Tachwedd 30

Crynodeb mewnwelediad

Mae roboteg foleciwlaidd, menter ryngddisgyblaethol yn y nexus o roboteg, bioleg foleciwlaidd, a nanotechnoleg, a arweinir gan Sefydliad Wyss Harvard, yn gyrru rhaglennu llinynnau DNA yn robotiaid sy'n gallu cyflawni tasgau cymhleth ar y lefel foleciwlaidd. Gan ddefnyddio golygu genynnau CRISPR, gallai'r robotiaid hyn chwyldroi datblygiad cyffuriau a diagnosteg, gydag endidau fel Ultivae a NuProbe yn arwain cyrchoedd masnachol. Tra bod ymchwilwyr yn archwilio heidiau o robotiaid DNA ar gyfer tasgau cymhleth, yn debyg i gytrefi pryfed, mae cymwysiadau yn y byd go iawn yn dal i fod ar y gorwel, gan addo trachywiredd heb ei ail wrth gyflenwi meddyginiaeth, hwb i ymchwil nanotechnoleg, a'r potensial ar gyfer adeiladu deunyddiau moleciwlaidd ar draws amrywiol ddiwydiannau. .

Cyd-destun roboteg moleciwlaidd

Roedd ymchwilwyr yn Sefydliad Wyss ar gyfer Peirianneg a Ysbrydolwyd yn Fiolegol ym Mhrifysgol Harvard wedi'u chwilfrydu am yr achosion defnydd posibl eraill o DNA, a all ymgynnull i wahanol siapiau, meintiau a swyddogaethau. Fe wnaethon nhw roi cynnig ar roboteg. Gwnaethpwyd y darganfyddiad hwn yn bosibl oherwydd bod DNA a robotiaid yn rhannu un peth - y gallu i gael eu rhaglennu ar gyfer amcan penodol. Yn achos y robotiaid, gellir eu trin trwy god cyfrifiadurol deuaidd, ac yn achos DNA, gyda dilyniannau niwcleotid. Yn 2016, creodd y Sefydliad y Fenter Roboteg Foleciwlaidd, a ddaeth ag arbenigwyr roboteg, bioleg foleciwlaidd a nanotechnoleg ynghyd. Roedd gwyddonwyr yn gyffrous gydag annibyniaeth a hyblygrwydd cymharol moleciwlau, sy'n gallu hunan-ymgynnull ac ymateb mewn amser real i'r amgylchedd. Mae'r nodwedd hon yn golygu y gellir defnyddio'r moleciwlau rhaglenadwy hyn i greu dyfeisiau nanoraddfa a all gael achosion defnydd ar draws gwahanol ddiwydiannau.

Mae roboteg moleciwlaidd yn cael ei galluogi gan y datblygiadau diweddaraf mewn ymchwil genetig, yn enwedig yr offeryn golygu genynnau CRISPR (ailddarllediadau palindromig byr wedi'u clystyru'n rheolaidd). Gall yr offeryn hwn ddarllen, golygu, a thorri llinynnau DNA yn ôl yr angen. Gyda'r dechnoleg hon, gellir trin moleciwlau DNA i siapiau a nodweddion hyd yn oed yn fwy manwl gywir, gan gynnwys cylchedau biolegol a all ganfod unrhyw glefyd posibl mewn cell a'i ladd yn awtomatig neu ei atal rhag dod yn ganseraidd. Mae'r posibilrwydd hwn yn golygu y gall robotiaid moleciwlaidd chwyldroi datblygiad cyffuriau, diagnosis a therapiwteg. Mae Sefydliad Wyss yn gwneud cynnydd anhygoel gyda'r prosiect hwn, gan sefydlu dau gwmni masnachol eisoes: Ultivae ar gyfer delweddu meinwe manwl uchel a NuProbe ar gyfer diagnosteg asid niwclëig.

Effaith aflonyddgar

Un o brif fanteision roboteg moleciwlaidd yw y gall y dyfeisiau bach hyn ryngweithio â'i gilydd i gyflawni nodau mwy cymhleth. Gan gymryd awgrymiadau o gytrefi o bryfed fel morgrug a gwenyn, mae ymchwilwyr yn gweithio ar ddatblygu heidiau o robotiaid a all ffurfio siapiau cymhleth a chwblhau tasgau trwy gyfathrebu â'i gilydd trwy olau isgoch. Gallai'r math hwn o hybrid nanotechnoleg, lle gellir ychwanegu at derfynau DNA gyda phŵer cyfrifiadurol robotiaid, fod â nifer o gymwysiadau, gan gynnwys storio data yn fwy effeithlon a all arwain at allyriadau carbon is.

Ym mis Gorffennaf 2022, creodd myfyrwyr o Brifysgol Emory o Georgia robotiaid moleciwlaidd gyda moduron seiliedig ar DNA a all symud yn fwriadol i gyfeiriad penodol. Roedd y moduron yn gallu synhwyro newidiadau cemegol yn eu hamgylchedd a gwybod pryd i roi'r gorau i symud neu ail-raddnodi cyfeiriad. Dywedodd yr ymchwilwyr fod y darganfyddiad hwn yn gam mawr tuag at brofion meddygol a diagnosteg oherwydd bod robotiaid moleciwlaidd heidio bellach yn gallu cyfathrebu modur-i-modur. Mae'r datblygiad hwn hefyd yn golygu y gall yr heidiau hyn helpu i reoli clefydau cronig fel diabetes neu orbwysedd. Fodd bynnag, er bod ymchwil yn y maes hwn wedi arwain at rai datblygiadau, mae'r rhan fwyaf o wyddonwyr yn cytuno bod cymwysiadau byd-eang ar raddfa fawr o'r robotiaid bach hyn yn dal i fod flynyddoedd i ffwrdd.

Goblygiadau roboteg moleciwlaidd

Gall goblygiadau ehangach roboteg foleciwlaidd gynnwys: 

• Ymchwil mwy cywir ar gelloedd dynol, gan gynnwys gallu dosbarthu meddyginiaethau i gelloedd penodol.
• Mwy o fuddsoddiadau mewn ymchwil nanotechnoleg, yn enwedig gan ddarparwyr gofal iechyd a fferyllfeydd mawr.
• Y sector diwydiannol yn gallu adeiladu rhannau a chyflenwadau peiriannau cymhleth gan ddefnyddio haid o robotiaid moleciwlaidd.
• Darganfod mwy o ddeunyddiau moleciwlaidd y gellir eu cymhwyso ar unrhyw beth, o ddillad i rannau adeiladu.
• Nanorobots y gellir eu rhaglennu i newid eu cydrannau a'u asidedd, yn dibynnu a fydd yn ofynnol iddynt weithio mewn organebau neu'r tu allan, gan eu gwneud yn weithwyr hynod gost-effeithiol a hyblyg.

Cwestiynau i wneud sylwadau arnynt

• Beth yw manteision posibl eraill robotiaid moleciwlaidd mewn diwydiant?
• Beth yw manteision posibl eraill robotiaid moleciwlaidd mewn bioleg a gofal iechyd?