Robotika molekuler: Robot mikroskopis ini dapat melakukan apa saja

• Penulis:
• nama penulis

  Pandangan ke Depan Quantumrun
• November 30, 2023

Ringkasan wawasan

Robotika molekuler, sebuah usaha interdisipliner yang menggabungkan robotika, biologi molekuler, dan nanoteknologi, yang dipelopori oleh Wyss Institute di Harvard, mendorong pemrograman untaian DNA menjadi robot yang mampu melakukan tugas rumit pada tingkat molekuler. Dengan memanfaatkan penyuntingan gen CRISPR, robot-robot ini dapat merevolusi pengembangan dan diagnostik obat, dengan entitas seperti Ultivue dan NuProbe yang memimpin upaya komersial. Sementara para peneliti mengeksplorasi kawanan robot DNA untuk tugas-tugas kompleks, mirip dengan koloni serangga, penerapan di dunia nyata masih akan dilakukan, menjanjikan ketepatan yang tak tertandingi dalam penyampaian obat, keuntungan bagi penelitian nanoteknologi, dan potensi untuk membangun bahan molekuler di berbagai industri. .

Konteks robotika molekuler

Para peneliti di Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Universitas Harvard tertarik dengan potensi penggunaan DNA lainnya, yang dapat dirangkai menjadi berbagai bentuk, ukuran, dan fungsi. Mereka mencoba robotika. Penemuan ini dimungkinkan karena DNA dan robot memiliki satu kesamaan – kemampuan untuk diprogram untuk tujuan tertentu. Dalam kasus robot, mereka dapat dimanipulasi melalui kode komputer biner, dan dalam kasus DNA, dengan urutan nukleotida. Pada tahun 2016, Institut ini menciptakan Inisiatif Robotika Molekuler, yang mempertemukan para ahli robotika, biologi molekuler, dan nanoteknologi. Para ilmuwan sangat antusias dengan independensi dan fleksibilitas relatif dari molekul, yang dapat merakit diri dan bereaksi secara real-time terhadap lingkungan. Fitur ini berarti bahwa molekul yang dapat diprogram ini dapat digunakan untuk membuat perangkat berskala nano yang dapat digunakan di berbagai industri.

Robotika molekuler dimungkinkan oleh terobosan terbaru dalam penelitian genetika, khususnya alat pengeditan gen CRISPR (pengulangan palindromik pendek yang dikelompokkan secara teratur dan diselingi). Alat ini dapat membaca, mengedit, dan memotong untaian DNA sesuai kebutuhan. Dengan teknologi ini, molekul DNA dapat dimanipulasi menjadi bentuk dan karakteristik yang lebih tepat, termasuk sirkuit biologis yang dapat mendeteksi potensi penyakit apa pun di dalam sel dan secara otomatis membunuhnya atau menghentikannya menjadi kanker. Kemungkinan ini berarti bahwa robot molekuler dapat merevolusi pengembangan obat, diagnosis, dan terapi. Wyss Institute membuat kemajuan luar biasa dalam proyek ini, dengan mendirikan dua perusahaan komersial: Ultivue untuk pencitraan jaringan presisi tinggi dan NuProbe untuk diagnostik asam nukleat.

Dampak yang mengganggu

Salah satu manfaat utama robotika molekuler adalah perangkat kecil ini dapat berinteraksi satu sama lain untuk mencapai tujuan yang lebih kompleks. Mengambil petunjuk dari koloni serangga seperti semut dan lebah, para peneliti berupaya mengembangkan kawanan robot yang dapat membentuk bentuk kompleks dan menyelesaikan tugas dengan berkomunikasi satu sama lain melalui cahaya inframerah. Jenis nanoteknologi hibrida ini, dimana batas DNA dapat ditambah dengan kekuatan komputasi robot, dapat memiliki beberapa aplikasi, termasuk penyimpanan data yang lebih efisien sehingga dapat menghasilkan emisi karbon yang lebih rendah.

Pada Juli 2022, mahasiswa Universitas Emory yang berbasis di Georgia menciptakan robot molekuler dengan motor berbasis DNA yang dapat bergerak secara sengaja ke arah tertentu. Motor mampu merasakan perubahan kimia di lingkungannya dan mengetahui kapan harus berhenti bergerak atau mengkalibrasi ulang arah. Para peneliti mengatakan penemuan ini merupakan langkah besar menuju pengujian medis dan diagnostik karena robot molekuler sekarang dapat berkomunikasi dari motor ke motor. Perkembangan ini juga berarti bahwa kawanan ini dapat membantu mengendalikan penyakit kronis seperti diabetes atau hipertensi. Namun, meskipun penelitian di bidang ini telah menghasilkan beberapa kemajuan, sebagian besar ilmuwan setuju bahwa penerapan robot kecil ini dalam skala besar masih membutuhkan waktu beberapa tahun lagi.

Implikasi robotika molekuler

Implikasi yang lebih luas dari robotika molekuler dapat mencakup: 

• Penelitian yang lebih akurat pada sel manusia, termasuk kemampuan mengantarkan obat ke sel tertentu.
• Peningkatan investasi dalam penelitian nanoteknologi, khususnya oleh penyedia layanan kesehatan dan perusahaan farmasi besar.
• Sektor industri mampu membangun suku cadang dan pasokan mesin yang kompleks menggunakan sekumpulan robot molekuler.
• Meningkatnya penemuan material berbasis molekuler yang dapat diaplikasikan pada apa saja, mulai dari pakaian hingga komponen konstruksi.
• Robot nano yang dapat diprogram untuk mengubah komponen dan keasamannya, bergantung pada apakah mereka akan diminta untuk bekerja di dalam atau di luar organisme, menjadikannya pekerja yang sangat hemat biaya dan fleksibel.

Pertanyaan untuk dikomentari

• Apa manfaat potensial lain dari robot molekuler dalam industri?
• Apa manfaat potensial lain dari robot molekuler dalam biologi dan perawatan kesehatan?