Molecular robotics: Ang mga microscopic robot na ito ay maaaring gumawa ng halos kahit ano

• May-akda:
• pangalan Author

  Quantumrun Foresight
• Nobyembre 30, 2023

Buod ng pananaw

Molecular robotics, isang interdisciplinary venture sa nexus ng robotics, molecular biology, at nanotechnology, na pinangunahan ng Harvard's Wyss Institute, ay nagtutulak sa pagprograma ng mga DNA strands sa mga robot na may kakayahang magsagawa ng masalimuot na mga gawain sa antas ng molekular. Gamit ang pag-edit ng gene ng CRISPR, maaaring baguhin ng mga robot na ito ang pagbuo at diagnostic ng gamot, kasama ang mga entity tulad ng Ultivue at NuProbe na nangunguna sa mga komersyal na foray. Habang ginagalugad ng mga mananaliksik ang mga kuyog ng mga robot ng DNA para sa mga kumplikadong gawain, katulad ng mga kolonya ng insekto, ang mga real-world na aplikasyon ay nasa abot-tanaw pa rin, na nangangako ng walang kapantay na katumpakan sa paghahatid ng gamot, isang biyaya para sa pananaliksik ng nanotechnology, at ang potensyal para sa pagbuo ng mga molekular na materyales sa iba't ibang industriya. .

Konteksto ng molekular na robotics

Naintriga ang mga mananaliksik sa Wyss Institute ng Harvard University para sa Biologically Inspired Engineering sa iba pang potensyal na kaso ng paggamit ng DNA, na maaaring mag-ipon sa iba't ibang hugis, sukat, at paggana. Sinubukan nila ang robotics. Ang pagtuklas na ito ay naging posible dahil ang DNA at mga robot ay nagbabahagi ng isang bagay - ang kakayahang ma-program para sa isang partikular na layunin. Sa kaso ng mga robot, maaari silang manipulahin sa pamamagitan ng binary computer code, at sa kaso ng DNA, na may mga nucleotide sequence. Noong 2016, nilikha ng Institute ang Molecular Robotics Initiative, na pinagsama ang robotics, molecular biology, at mga eksperto sa nanotechnology. Nasasabik ang mga siyentipiko sa kamag-anak na kalayaan at kakayahang umangkop ng mga molekula, na maaaring mag-ipon ng sarili at tumugon sa real-time sa kapaligiran. Nangangahulugan ang feature na ito na ang mga programmable molecule na ito ay maaaring gamitin upang lumikha ng mga nanoscale device na maaaring magkaroon ng mga kaso ng paggamit sa iba't ibang industriya.

Ang molekular na robotics ay pinagana ng pinakabagong mga tagumpay sa genetic na pananaliksik, partikular na ang gene-editing tool na CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Maaaring basahin, i-edit, at gupitin ng tool na ito ang mga hibla ng DNA kung kinakailangan. Sa teknolohiyang ito, ang mga molekula ng DNA ay maaaring manipulahin sa mas tumpak na mga hugis at katangian, kabilang ang mga biological circuit na maaaring makakita ng anumang potensyal na sakit sa isang cell at awtomatikong papatayin ito o pigilan ang pagiging cancerous. Ang posibilidad na ito ay nangangahulugan na ang mga molekular na robot ay maaaring baguhin nang lubusan ang pagbuo ng gamot, mga pagsusuri, at mga panterapeutika. Ang Wyss Institute ay gumagawa ng hindi kapani-paniwalang pag-unlad sa proyektong ito, na nagtatag ng dalawang komersyal na kumpanya: Ultivue para sa high-precision tissue imaging at NuProbe para sa nucleic acid diagnostics.

Nakakagambalang epekto

Ang isa sa mga pangunahing benepisyo ng molecular robotics ay ang mga maliliit na device na ito ay maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa upang makamit ang mas kumplikadong mga layunin. Ang pagkuha ng mga pahiwatig mula sa mga kolonya ng mga insekto tulad ng mga langgam at bubuyog, ang mga mananaliksik ay nagtatrabaho sa pagbuo ng mga kuyog ng mga robot na maaaring bumuo ng mga kumplikadong hugis at kumpletong mga gawain sa pamamagitan ng pakikipag-usap sa isa't isa sa pamamagitan ng infrared na ilaw. Ang ganitong uri ng nanotechnology hybrid, kung saan ang mga limitasyon ng DNA ay maaaring dagdagan gamit ang computing power ng mga robot, ay maaaring magkaroon ng ilang mga aplikasyon, kabilang ang mas mahusay na pag-iimbak ng data na maaaring magresulta sa mas mababang carbon emissions.

Noong Hulyo 2022, ang mga mag-aaral mula sa Emory University na nakabase sa Georgia ay lumikha ng mga molekular na robot na may mga motor na nakabatay sa DNA na maaaring kusang gumalaw sa isang partikular na direksyon. Naramdaman ng mga motor ang mga pagbabago sa kemikal sa kanilang kapaligiran at alam kung kailan titigil sa paggalaw o muling pag-calibrate ng direksyon. Sinabi ng mga mananaliksik na ang pagtuklas na ito ay isang malaking hakbang patungo sa medikal na pagsusuri at diagnostic dahil ang mga swarm molecular robot ay maaari na ngayong makipag-usap sa motor-to-motor. Nangangahulugan din ang pag-unlad na ito na ang mga kuyog na ito ay makakatulong sa pagkontrol ng mga malalang sakit tulad ng diabetes o hypertension. Gayunpaman, habang ang pananaliksik sa larangang ito ay nagbunga ng ilang mga pagsulong, karamihan sa mga siyentipiko ay sumasang-ayon na ang malakihan, totoong-mundo na mga aplikasyon ng maliliit na robot na ito ay ilang taon pa.

Mga implikasyon ng molekular na robotics

Ang mas malawak na implikasyon ng molekular na robotics ay maaaring kabilang ang: 

• Mas tumpak na pananaliksik sa mga selula ng tao, kabilang ang kakayahang maghatid ng mga gamot sa mga partikular na selula.
• Tumaas na pamumuhunan sa pagsasaliksik ng nanotechnology, partikular ng mga healthcare provider at malaking pharma.
• Ang sektor ng industriya ay nakakagawa ng mga kumplikadong bahagi ng makinarya at mga supply gamit ang isang kuyog ng mga molecular robot.
• Nadagdagang pagtuklas ng mga molecular-based na materyales na maaaring ilapat sa anumang bagay, mula sa damit hanggang sa mga bahagi ng konstruksiyon.
• Nanorobots na maaaring i-program upang baguhin ang kanilang mga bahagi at acidity, depende sa kung sila ay kinakailangan upang gumana sa mga organismo o sa labas, na ginagawa silang lubos na cost-effective at nababaluktot na mga manggagawa.

Mga tanong na ikokomento

• Ano ang iba pang potensyal na benepisyo ng mga molekular na robot sa industriya?
• Ano ang iba pang potensyal na benepisyo ng mga molekular na robot sa biology at pangangalagang pangkalusugan?