Квантумрун

Кредит суреті:

iStock

Молекулалық робототехника: Бұл микроскопиялық роботтар кез келген нәрсені жасай алады

Зерттеушілер ДНҚ негізіндегі нанороботтардың икемділігі мен әлеуетін ашуда.

автор:
Автордың аты-жөні
Кванттық болжау
Қараша 30, 2023

Түсінікті қорытынды

Гарвардтың Висс институты жетекшілік ететін робототехника, молекулалық биология және нанотехнологиялар торабындағы пәнаралық кәсіпорын молекулярлық робототехника молекулалық деңгейде күрделі тапсырмаларды орындауға қабілетті роботтарға ДНҚ жіптерін бағдарламалауды алға жылжытуда. CRISPR гендік редакциясын қолдана отырып, бұл роботтар Ultivue және NuProbe сияқты компаниялар коммерциялық бастамаларды жетекшілік ете отырып, дәрі-дәрмектерді әзірлеу мен диагностикада төңкеріс жасай алады. Зерттеушілер жәндіктер колонияларына ұқсас күрделі тапсырмалар үшін ДНҚ роботтарының үйірлерін зерттеп жатқанда, дәрі-дәрмек жеткізудегі теңдесі жоқ дәлдікті, нанотехнологиялық зерттеулердің пайдасын және әртүрлі салаларда молекулалық материалдарды құру әлеуетін уәде ететін нақты әлемдегі қолданбалар әлі де көкжиекте. .

Молекулалық робототехника контекст

Гарвард университетінің Висс биологиялық рухтандырылған инженерия институтының зерттеушілері әртүрлі пішіндерге, өлшемдерге және функцияларға жиналуы мүмкін ДНҚ-ны қолданудың басқа ықтимал жағдайларына қызығушылық танытты. Олар робототехниканы қолданып көрді. Бұл ашылу ДНҚ мен роботтар бір нәрсені бөлісетіндіктен мүмкін болды - белгілі бір мақсатқа бағдарламалану мүмкіндігі. Роботтар жағдайында олар екілік компьютерлік код арқылы, ал ДНҚ жағдайында нуклеотидтер тізбегі арқылы манипуляциялануы мүмкін. 2016 жылы институт робототехника, молекулалық биология және нанотехнология мамандарын біріктірген Молекулярлық робототехника бастамасын құрды. Ғалымдар өзін-өзі жинап, қоршаған ортаға нақты уақыт режимінде әрекет ете алатын молекулалардың салыстырмалы тәуелсіздігі мен икемділігіне таң қалды. Бұл мүмкіндік осы бағдарламаланатын молекулаларды әртүрлі салаларда пайдалану жағдайлары болатын наноөлшемді құрылғыларды жасау үшін пайдаланылуы мүмкін дегенді білдіреді.

Молекулалық робототехникаға генетикалық зерттеулердегі соңғы жетістіктер, әсіресе генді өңдеу құралы CRISPR (кластерленген тұрақты интервалды қысқа палиндромдық қайталаулар) мүмкіндік береді. Бұл құрал қажет болған жағдайда ДНҚ жіптерін оқи, өңдей және қиып алады. Бұл технологияның көмегімен ДНҚ молекулалары жасушадағы кез келген ықтимал ауруды анықтай алатын және оны автоматты түрде өлтіретін немесе оның қатерлі ісікке айналуын тоқтататын биологиялық тізбектерді қоса алғанда, нақтырақ пішіндер мен сипаттамаларға айналдыруға болады. Бұл мүмкіндік молекулярлық роботтардың дәрі-дәрмек жасауда, диагностикада және терапияда төңкеріс жасай алатынын білдіреді. Wyss институты осы жобамен керемет жетістіктерге жетіп, екі коммерциялық компанияны құрып жатыр: жоғары дәлдіктегі тіндерді бейнелеуге арналған Ultivue және нуклеин қышқылын диагностикалау үшін NuProbe.

Деструктивті әсер

Молекулалық робототехниканың басты артықшылықтарының бірі - бұл кішкентай құрылғылар күрделі мақсаттарға жету үшін бір-бірімен әрекеттесе алады. Құмырсқалар мен аралар сияқты жәндіктердің колонияларынан белгілерді ала отырып, зерттеушілер инфрақызыл сәуле арқылы бір-бірімен байланысып, күрделі пішіндерді құра алатын және тапсырмаларды орындай алатын роботтар тобын әзірлеуде. ДНҚ шектеулері роботтардың есептеу қуатымен ұлғайтылуы мүмкін нанотехнологиялық гибридтің бұл түрі көміртегі шығарындыларының төмендеуіне әкелетін тиімдірек деректерді сақтауды қоса алғанда, бірнеше қолданбаларға ие болуы мүмкін.

2022 жылдың шілдесінде Джорджиядағы Эмори университетінің студенттері белгілі бір бағытта әдейі қозғала алатын ДНҚ негізіндегі қозғалтқыштары бар молекулалық роботтарды жасады. Қозғалтқыштар қоршаған ортадағы химиялық өзгерістерді сезіне алды және қозғалысты қашан тоқтату немесе бағытты қайта калибрлеу керектігін біледі. Зерттеушілердің айтуынша, бұл жаңалық медициналық тестілеу мен диагностикаға жасалған үлкен қадам, өйткені молекулярлық роботтар енді мотордан моторға байланыса алады. Бұл даму сонымен қатар бұл топтар қант диабеті немесе гипертония сияқты созылмалы ауруларды бақылауға көмектесетінін білдіреді. Дегенмен, бұл саладағы зерттеулер кейбір жетістіктерге қол жеткізгенімен, ғалымдардың көпшілігі бұл кішкентай роботтардың ауқымды, нақты әлемде қолданылуына әлі бірнеше жыл бар деген пікірге келіседі.

Молекулалық робототехниканың салдары

Молекулалық робототехниканың кеңірек әсерлері мыналарды қамтуы мүмкін:

Адам жасушалары туралы дәлірек зерттеулер, соның ішінде белгілі бір жасушаларға дәрі-дәрмек жеткізу мүмкіндігі.
Нанотехнологиялық зерттеулерге, әсіресе денсаулық сақтау провайдерлері мен ірі фармацевтикаға инвестицияның артуы.
Өнеркәсіптік сектор молекулярлық роботтар тобын қолдана отырып, күрделі машиналар бөлшектері мен жабдықтарын жасай алады.
Киімнен құрылыс бөлшектеріне дейін кез келген нәрсеге қолдануға болатын молекулалық материалдардың ашылуының артуы.
Нанороботтар организмде немесе сыртта жұмыс істеуге қажеттілікке байланысты олардың компоненттері мен қышқылдығын өзгертуге бағдарламалануы мүмкін, бұл оларды өте үнемді және икемді жұмысшылар етеді.