Molekylær robotikk: Disse mikroskopiske robotene kan gjøre omtrent alt

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• November 30, 2023

Oppsummering av innsikt

Molecular robotics, en tverrfaglig satsing i forbindelse med robotikk, molekylærbiologi og nanoteknologi, ledet av Harvards Wyss Institute, driver programmeringen av DNA-tråder til roboter som er i stand til å utføre intrikate oppgaver på molekylært nivå. Ved å utnytte CRISPR-genredigering kan disse robotene revolusjonere medikamentutvikling og diagnostikk, med enheter som Ultivue og NuProbe som leder kommersielle forsøk. Mens forskere utforsker svermer av DNA-roboter for komplekse oppgaver, i likhet med insektkolonier, er virkelige applikasjoner fortsatt i horisonten, og lover enestående presisjon i medisinlevering, en velsignelse for nanoteknologisk forskning og potensialet for å konstruere molekylære materialer på tvers av ulike industrier .

Molekylær robotikk kontekst

Forskere ved Harvard Universitys Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering var fascinert av andre potensielle brukstilfeller av DNA, som kan settes sammen til forskjellige former, størrelser og funksjoner. De prøvde robotikk. Denne oppdagelsen ble gjort mulig fordi DNA og roboter deler én ting – evnen til å bli programmert for et spesifikt mål. I robotenes tilfelle kan de manipuleres gjennom binær datakode, og i DNAs tilfelle med nukleotidsekvenser. I 2016 opprettet instituttet Molecular Robotics Initiative, som samlet robotikk, molekylærbiologi og nanoteknologieksperter. Forskere var begeistret over den relative uavhengigheten og fleksibiliteten til molekyler, som kan sette seg sammen og reagere i sanntid på miljøet. Denne funksjonen betyr at disse programmerbare molekylene kan brukes til å lage enheter i nanoskala som kan brukes på tvers av forskjellige bransjer.

Molekylær robotikk er muliggjort av de siste gjennombruddene innen genetisk forskning, spesielt genredigeringsverktøyet CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Dette verktøyet kan lese, redigere og kutte DNA-tråder etter behov. Med denne teknologien kan DNA-molekyler manipuleres til enda mer presise former og egenskaper, inkludert biologiske kretsløp som kan oppdage enhver potensiell sykdom i en celle og automatisk drepe den eller stoppe den fra å bli kreft. Denne muligheten betyr at molekylære roboter kan revolusjonere medikamentutvikling, diagnoser og terapi. Wyss Institute gjør utrolige fremskritt med dette prosjektet, og har allerede etablert to kommersielle selskaper: Ultivue for høypresisjonsvevsavbildning og NuProbe for nukleinsyrediagnostikk.

Forstyrrende påvirkning

En av de største fordelene med molekylær robotikk er at disse små enhetene kan samhandle med hverandre for å oppnå mer komplekse mål. Etter å ha tatt signaler fra kolonier av insekter som maur og bier, jobber forskere med å utvikle svermer av roboter som kan danne komplekse former og fullføre oppgaver ved å kommunisere med hverandre gjennom infrarødt lys. Denne typen nanoteknologihybrid, hvor grensene for DNA kan utvides med roboters datakraft, kan ha flere bruksområder, inkludert mer effektiv datalagring som kan resultere i lavere karbonutslipp.

I juli 2022 skapte studenter fra Georgia-baserte Emory University molekylære roboter med DNA-baserte motorer som kan bevege seg med hensikt i en bestemt retning. Motorene var i stand til å registrere kjemiske endringer i miljøet og vite når de skulle slutte å bevege seg eller kalibrere retningen på nytt. Forskerne sa at denne oppdagelsen er et stort skritt mot medisinsk testing og diagnostikk fordi svermmolekylære roboter nå kan kommunisere motor-til-motor. Denne utviklingen betyr også at disse svermene kan bidra til å kontrollere kroniske sykdommer som diabetes eller hypertensjon. Men mens forskning på dette feltet har gitt noen fremskritt, er de fleste forskere enige om at storskala, virkelige anvendelser av disse bittesmå robotene fortsatt er år unna.

Implikasjoner av molekylær robotikk

Større implikasjoner av molekylær robotikk kan omfatte: 

• Mer nøyaktig forskning på menneskelige celler, inkludert å kunne levere medisiner til spesifikke celler.
• Økte investeringer i forskning på nanoteknologi, spesielt fra helsepersonell og store farmasøyter.
• Industrisektoren kan bygge komplekse maskindeler og forsyninger ved hjelp av en sverm av molekylære roboter.
• Økt oppdagelse av molekylærbaserte materialer som kan brukes på alt, fra klær til konstruksjonsdeler.
• Nanoroboter som kan programmeres til å endre komponentene og surheten deres, avhengig av om de skal jobbe i organismer eller utenfor, noe som gjør dem svært kostnadseffektive og fleksible arbeidere.

Spørsmål å kommentere

• Hva er andre potensielle fordeler med molekylære roboter i industrien?
• Hva er andre potensielle fordeler med molekylære roboter innen biologi og helsevesen?