Robotik molekul: Robot mikroskopik ini boleh melakukan apa sahaja

• Pengarang
• Nama pengarang

  Quantumrun Foresight
• November 30, 2023

Ringkasan cerapan

Robotik molekul, usaha niaga antara disiplin dalam perhubungan robotik, biologi molekul dan teknologi nano, yang diterajui oleh Institut Wyss Harvard, sedang mendorong pengaturcaraan untaian DNA menjadi robot yang mampu melaksanakan tugas rumit di peringkat molekul. Memanfaatkan penyuntingan gen CRISPR, robot ini boleh merevolusikan pembangunan dan diagnostik ubat, dengan entiti seperti Ultivue dan NuProbe menerajui penerokaan komersial. Semasa penyelidik meneroka kawanan robot DNA untuk tugas yang kompleks, serupa dengan koloni serangga, aplikasi dunia sebenar masih berada di kaki langit, menjanjikan ketepatan yang tiada tandingan dalam penyampaian ubat, faedah untuk penyelidikan nanoteknologi, dan potensi untuk membina bahan molekul merentasi pelbagai industri .

Konteks robotik molekul

Penyelidik di Institut Wyss Universiti Harvard untuk Kejuruteraan Diilhamkan Secara Biologi tertarik dengan kes penggunaan DNA yang berpotensi lain, yang boleh berkumpul dalam bentuk, saiz dan fungsi yang berbeza. Mereka mencuba robotik. Penemuan ini dimungkinkan kerana DNA dan robot berkongsi satu perkara - keupayaan untuk diprogramkan untuk objektif tertentu. Dalam kes robot, mereka boleh dimanipulasi melalui kod komputer binari, dan dalam kes DNA, dengan urutan nukleotida. Pada 2016, Institut mencipta Inisiatif Robotik Molekul, yang menghimpunkan pakar robotik, biologi molekul dan teknologi nano. Para saintis teruja dengan kebebasan relatif dan fleksibiliti molekul, yang boleh memasang sendiri dan bertindak balas dalam masa nyata kepada alam sekitar. Ciri ini bermakna molekul boleh atur cara ini boleh digunakan untuk mencipta peranti skala nano yang boleh mempunyai kes penggunaan merentas industri yang berbeza.

Robotik molekul didayakan oleh penemuan terbaharu dalam penyelidikan genetik, terutamanya alat penyunting gen CRISPR (ulang palindromik pendek berkelompok secara berkelompok). Alat ini boleh membaca, mengedit dan memotong helai DNA mengikut keperluan. Dengan teknologi ini, molekul DNA boleh dimanipulasi kepada bentuk dan ciri yang lebih tepat, termasuk litar biologi yang boleh mengesan sebarang penyakit yang berpotensi dalam sel dan secara automatik membunuhnya atau menghentikannya daripada menjadi kanser. Kemungkinan ini bermakna robot molekul boleh merevolusikan pembangunan ubat, diagnosis dan terapeutik. Institut Wyss mencapai kemajuan yang luar biasa dengan projek ini, telah menubuhkan dua syarikat komersial: Ultivue untuk pengimejan tisu berketepatan tinggi dan NuProbe untuk diagnostik asid nukleik.

Kesan yang mengganggu

Salah satu faedah utama robotik molekul ialah peranti kecil ini boleh berinteraksi antara satu sama lain untuk mencapai matlamat yang lebih kompleks. Mengambil petunjuk daripada koloni serangga seperti semut dan lebah, penyelidik sedang berusaha membangunkan kawanan robot yang boleh membentuk bentuk kompleks dan menyelesaikan tugas dengan berkomunikasi antara satu sama lain melalui cahaya inframerah. Jenis hibrid nanoteknologi ini, di mana had DNA boleh ditambah dengan kuasa pengkomputeran robot, boleh mempunyai beberapa aplikasi, termasuk penyimpanan data yang lebih cekap yang boleh menghasilkan pelepasan karbon yang lebih rendah.

Pada Julai 2022, pelajar dari Universiti Emory yang berpangkalan di Georgia mencipta robot molekul dengan motor berasaskan DNA yang boleh bergerak secara sengaja ke arah tertentu. Motor tersebut dapat merasakan perubahan kimia dalam persekitarannya dan mengetahui masa untuk berhenti bergerak atau menentukur semula arah. Para penyelidik berkata penemuan ini adalah satu langkah besar ke arah ujian perubatan dan diagnostik kerana robot molekul kawanan kini boleh berkomunikasi motor-ke-motor. Perkembangan ini juga bermakna bahawa kawanan ini boleh membantu mengawal penyakit kronik seperti diabetes atau hipertensi. Walau bagaimanapun, sementara penyelidikan dalam bidang ini telah menghasilkan beberapa kemajuan, kebanyakan saintis bersetuju bahawa aplikasi dunia nyata berskala besar bagi robot kecil ini masih lagi bertahun-tahun.

Implikasi robotik molekul

Implikasi robotik molekul yang lebih luas mungkin termasuk: 

• Penyelidikan yang lebih tepat tentang sel manusia, termasuk dapat menghantar ubat ke sel tertentu.
• Peningkatan pelaburan dalam penyelidikan nanoteknologi, terutamanya oleh penyedia penjagaan kesihatan dan farmasi besar.
• Sektor perindustrian mampu membina bahagian dan bekalan jentera yang kompleks menggunakan sekumpulan robot molekul.
• Peningkatan penemuan bahan berasaskan molekul yang boleh digunakan pada apa sahaja, daripada pakaian hingga bahagian pembinaan.
• Nanorobots yang boleh diprogramkan untuk menukar komponen dan keasidannya, bergantung pada sama ada mereka akan diperlukan untuk bekerja dalam organisma atau di luar, menjadikannya pekerja yang sangat kos efektif dan fleksibel.

Soalan untuk diulas

• Apakah faedah potensi lain robot molekul dalam industri?
• Apakah faedah potensi lain robot molekul dalam biologi dan penjagaan kesihatan?