Robotică moleculară: acești roboți microscopici pot face aproape orice

• Autor:
• Numele autorului

  Previziune Quantumrun
• Noiembrie 30, 2023

Rezumat perspectivă

Robotica moleculară, o afacere interdisciplinară la legătura dintre robotică, biologie moleculară și nanotehnologie, condusă de Institutul Wyss de la Harvard, propulsează programarea catenelor de ADN în roboți capabili să îndeplinească sarcini complexe la nivel molecular. Folosind editarea genelor CRISPR, acești roboți ar putea revoluționa dezvoltarea și diagnosticarea medicamentelor, entități precum Ultivue și NuProbe conducând incursiuni comerciale. În timp ce cercetătorii explorează roiuri de roboți ADN pentru sarcini complexe, asemănătoare coloniilor de insecte, aplicațiile din lumea reală sunt încă la orizont, promițând o precizie de neegalat în livrarea medicamentelor, un avantaj pentru cercetarea nanotehnologiei și potențialul de a construi materiale moleculare în diverse industrii. .

Contextul roboticii moleculare

Cercetătorii de la Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic al Universității Harvard au fost intrigați de celelalte cazuri potențiale de utilizare ale ADN-ului, care se poate asambla în diferite forme, dimensiuni și funcție. Au încercat robotica. Această descoperire a fost posibilă deoarece ADN-ul și roboții împărtășesc un singur lucru - abilitatea de a fi programați pentru un obiectiv specific. În cazul roboților, aceștia pot fi manipulați prin codul computerizat binar, iar în cazul ADN-ului, cu secvențe de nucleotide. În 2016, Institutul a creat Molecular Robotics Initiative, care a reunit experți în robotică, biologie moleculară și nanotehnologie. Oamenii de știință au fost încântați de relativa independență și flexibilitate a moleculelor, care se pot auto-asambla și se pot reacționa în timp real la mediu. Această caracteristică înseamnă că aceste molecule programabile pot fi folosite pentru a crea dispozitive la scară nanometrică care pot avea cazuri de utilizare în diferite industrii.

Robotica moleculară este activată de cele mai recente progrese în cercetarea genetică, în special de instrumentul de editare genetică CRISPR (repetări palindromice scurte interspațiate în grup în mod regulat). Acest instrument poate citi, edita și tăia fire de ADN după cum este necesar. Cu această tehnologie, moleculele de ADN pot fi manipulate în forme și caracteristici și mai precise, inclusiv circuite biologice care pot detecta orice boală potențială dintr-o celulă și o ucide automat sau o împiedică să devină canceroasă. Această posibilitate înseamnă că roboții moleculari pot revoluționa dezvoltarea medicamentelor, diagnosticele și terapia. Institutul Wyss face progrese incredibile cu acest proiect, înființând deja două companii comerciale: Ultivue pentru imagistica tisulară de înaltă precizie și NuProbe pentru diagnosticarea acidului nucleic.

Impact perturbator

Unul dintre avantajele majore ale roboticii moleculare este că aceste dispozitive minuscule pot interacționa între ele pentru a atinge obiective mai complexe. Luând indici de la coloniile de insecte precum furnicile și albinele, cercetătorii lucrează la dezvoltarea roiurilor de roboți care pot forma forme complexe și pot îndeplini sarcini comunicând între ele prin intermediul luminii infraroșii. Acest tip de hibrid de nanotehnologie, în care limitele ADN-ului pot fi mărite cu puterea de calcul a roboților, ar putea avea mai multe aplicații, inclusiv stocarea mai eficientă a datelor, care poate duce la emisii de carbon mai mici.

În iulie 2022, studenții de la Universitatea Emory din Georgia au creat roboți moleculari cu motoare bazate pe ADN care se pot mișca intenționat într-o direcție specifică. Motoarele au fost capabile să sesizeze schimbările chimice din mediul lor și să știe când să se oprească din mișcare sau să recalibraze direcția. Cercetătorii au spus că această descoperire este un pas mare către testarea și diagnosticarea medicală, deoarece roboții moleculari pot comunica acum de la un motor la altul. Această dezvoltare înseamnă, de asemenea, că aceste roiuri pot ajuta la controlul bolilor cronice precum diabetul sau hipertensiunea arterială. Cu toate acestea, în timp ce cercetările în acest domeniu au adus unele progrese, majoritatea oamenilor de știință sunt de acord că aplicațiile pe scară largă, în lumea reală, ale acestor roboți minusculi sunt încă la câțiva ani distanță.

Implicațiile roboticii moleculare

Implicațiile mai largi ale roboticii moleculare pot include: 

• Cercetare mai precisă asupra celulelor umane, inclusiv capacitatea de a livra medicamente către anumite celule.
• Investiții sporite în cercetarea în nanotehnologie, în special de către furnizorii de servicii medicale și marile companii farmaceutice.
• Sectorul industrial fiind capabil să construiască piese și consumabile complexe de mașini folosind un roi de roboți moleculari.
• Descoperirea sporită a materialelor pe bază moleculară care pot fi aplicate pe orice, de la îmbrăcăminte la piese de construcție.
• Nanoroboți care pot fi programați pentru a-și schimba componentele și aciditatea, în funcție de faptul dacă li se va cere să lucreze în organisme sau în exterior, făcându-i lucrători extrem de rentabili și flexibili.

Întrebări de comentat

• Care sunt alte beneficii potențiale ale roboților moleculari în industrie?
• Care sunt alte beneficii potențiale ale roboților moleculari în biologie și asistență medicală?