Մոլեկուլային ռոբոտներ. այս մանրադիտակային ռոբոտները կարող են գրեթե ամեն ինչ անել

• Հեղինակ:
• Հեղինակ անունը

  Quantumrun Հեռատեսություն
• Նոյեմբերի 30, 2023

Insight ամփոփում

Մոլեկուլային ռոբոտաշինությունը՝ միջառարկայական ձեռնարկություն ռոբոտաշինության, մոլեկուլային կենսաբանության և նանոտեխնոլոգիայի միացություններում, որը ղեկավարվում է Հարվարդի Wyss ինստիտուտի կողմից, խթանում է ԴՆԹ-ի շղթաների ծրագրավորումը ռոբոտների, որոնք ունակ են կատարել բարդ առաջադրանքներ մոլեկուլային մակարդակում: Օգտվելով CRISPR գեների խմբագրումից՝ այս ռոբոտները կարող են հեղափոխություն կատարել դեղամիջոցների մշակման և ախտորոշման մեջ՝ Ultivue-ի և NuProbe-ի պես առաջատար առևտրային արշավներում: Մինչ հետազոտողները ուսումնասիրում են ԴՆԹ-ի ռոբոտների երամակները բարդ առաջադրանքների համար, որոնք նման են միջատների գաղութներին, իրական աշխարհի կիրառությունները դեռևս հորիզոնում են, խոստանալով անզուգական ճշգրտություն բժշկության առաքման մեջ, նանոտեխնոլոգիաների հետազոտությունների համար բարիք և տարբեր ոլորտներում մոլեկուլային նյութերի կառուցման ներուժ: .

Մոլեկուլային ռոբոտաշինության համատեքստ

Հարվարդի համալսարանի Wyss ինստիտուտի կենսաբանորեն ներշնչված ճարտարագիտության հետազոտողները հետաքրքրված էին ԴՆԹ-ի այլ հնարավոր օգտագործման դեպքերով, որոնք կարող են հավաքվել տարբեր ձևերի, չափերի և գործառույթների մեջ: Նրանք փորձեցին ռոբոտաշինություն: Այս հայտնագործությունը հնարավոր դարձավ, քանի որ ԴՆԹ-ն և ռոբոտները կիսում են մեկ բան՝ հատուկ նպատակի համար ծրագրավորվելու ունակությունը: Ռոբոտների դեպքում դրանք կարող են շահարկվել երկուական համակարգչային կոդի միջոցով, իսկ ԴՆԹ-ի դեպքում՝ նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ: 2016 թվականին ինստիտուտը ստեղծեց Molecular Robotics Initiative-ը, որը համախմբեց ռոբոտաշինության, մոլեկուլային կենսաբանության և նանոտեխնոլոգիայի փորձագետներին: Գիտնականները ոգևորված էին մոլեկուլների հարաբերական անկախությամբ և ճկունությամբ, որոնք կարող են ինքնուրույն հավաքվել և իրական ժամանակում արձագանքել շրջակա միջավայրին: Այս հատկությունը նշանակում է, որ այս ծրագրավորվող մոլեկուլները կարող են օգտագործվել նանոմաշտաբով սարքեր ստեղծելու համար, որոնք կարող են օգտագործել տարբեր ոլորտներում:

Մոլեկուլային ռոբոտաշինությունը հնարավոր է դարձել գենետիկական հետազոտության վերջին հայտնագործությունների շնորհիվ, մասնավորապես՝ գեների խմբագրման CRISPR գործիքի (կլաստերային կանոնավոր միջտարածված կարճ պալինդրոմային կրկնություններ): Այս գործիքը կարող է կարդալ, խմբագրել և կտրել ԴՆԹ-ի շղթաները՝ ըստ անհրաժեշտության: Այս տեխնոլոգիայի միջոցով ԴՆԹ-ի մոլեկուլները կարող են մանիպուլյացիայի ենթարկվել ավելի ճշգրիտ ձևերի և բնութագրերի, ներառյալ կենսաբանական սխեմաները, որոնք կարող են հայտնաբերել ցանկացած պոտենցիալ հիվանդություն բջջում և ինքնաբերաբար սպանել այն կամ դադարեցնել այն քաղցկեղի վերածվելուց: Այս հնարավորությունը նշանակում է, որ մոլեկուլային ռոբոտները կարող են հեղաշրջում կատարել դեղերի մշակման, ախտորոշման և թերապևտիկ մեթոդների վրա: Wyss ինստիտուտը անհավանական առաջընթաց է գրանցում այս նախագծի հետ՝ արդեն հիմնելով երկու առևտրային ընկերություն՝ Ultivue հյուսվածքների բարձր ճշգրտության պատկերման համար և NuProbe՝ նուկլեինաթթվի ախտորոշման համար:

Խանգարող ազդեցություն

Մոլեկուլային ռոբոտաշինության հիմնական առավելություններից մեկն այն է, որ այս փոքրիկ սարքերը կարող են փոխազդել միմյանց հետ՝ հասնելու ավելի բարդ նպատակների: Հետազոտողները, ելնելով միջատների գաղութներից, ինչպիսիք են մրջյունները և մեղուները, աշխատում են ռոբոտների պարսեր մշակելու վրա, որոնք կարող են ձևավորել բարդ ձևեր և կատարել առաջադրանքներ՝ շփվելով միմյանց հետ ինֆրակարմիր լույսի միջոցով: Նանոտեխնոլոգիայի հիբրիդների այս տեսակը, որտեղ ԴՆԹ-ի սահմանները կարող են ավելացվել ռոբոտների հաշվողական հզորությամբ, կարող է ունենալ մի քանի կիրառություն, ներառյալ տվյալների ավելի արդյունավետ պահեստավորում, որը կարող է հանգեցնել ածխածնի արտանետումների ավելի ցածր մակարդակի:

2022 թվականի հուլիսին Ջորջիայի Էմորի համալսարանի ուսանողները ստեղծեցին մոլեկուլային ռոբոտներ ԴՆԹ-ի վրա հիմնված շարժիչներով, որոնք կարող են միտումնավոր շարժվել որոշակի ուղղությամբ: Շարժիչները կարողացել են զգալ քիմիական փոփոխություններն իրենց միջավայրում և իմանալ, թե երբ պետք է դադարեցնել շարժվելը կամ վերահաշվառել ուղղությունը: Հետազոտողները ասում են, որ այս հայտնագործությունը մեծ քայլ է դեպի բժշկական թեստավորում և ախտորոշում, քանի որ մոլեկուլային ռոբոտներն այժմ կարող են հաղորդակցվել շարժիչից շարժիչ: Այս զարգացումը նաև նշանակում է, որ այս խմբերը կարող են օգնել վերահսկել քրոնիկ հիվանդությունները, ինչպիսիք են շաքարախտը կամ հիպերտոնիան: Այնուամենայնիվ, թեև այս ոլորտում հետազոտությունները որոշակի առաջընթաց են գրանցել, գիտնականների մեծամասնությունը համաձայն է, որ այս փոքրիկ ռոբոտների լայնածավալ իրական կիրառումը դեռևս տարիներ է մնացել:

Մոլեկուլային ռոբոտաշինության հետևանքները

Մոլեկուլային ռոբոտաշինության ավելի լայն հետևանքները կարող են ներառել. 

• Մարդկային բջիջների վերաբերյալ ավելի ճշգրիտ հետազոտություններ, ներառյալ հատուկ բջիջներին դեղամիջոցներ հասցնելու հնարավորությունը:
• Ավելացել են ներդրումները նանոտեխնոլոգիաների հետազոտություններում, մասնավորապես՝ առողջապահական ծառայություններ մատուցողների և խոշոր դեղագործական ընկերությունների կողմից:
• Արդյունաբերական հատվածը կարողանում է կառուցել բարդ մեքենաների մասեր և պաշարներ՝ օգտագործելով մոլեկուլային ռոբոտների պարս:
• Մոլեկուլային հիմքով նյութերի հայտնաբերման աճ, որոնք կարող են կիրառվել ցանկացածի վրա՝ հագուստից մինչև շինարարական մասեր:
• Նանորոբոտներ, որոնք կարող են ծրագրավորվել փոխելու իրենց բաղադրիչները և թթվայնությունը՝ կախված նրանից, թե նրանցից կպահանջվի աշխատել օրգանիզմում, թե դրսում, ինչը նրանց դարձնում է շատ ծախսարդյունավետ և ճկուն աշխատողներ:

Հարցեր մեկնաբանելու համար

• Որո՞նք են արդյունաբերության մեջ մոլեկուլային ռոբոտների այլ հնարավոր առավելությունները:
• Որո՞նք են մոլեկուլային ռոբոտների այլ հնարավոր առավելությունները կենսաբանության և առողջապահության մեջ: