Robot phân tử: Những robot cực nhỏ này có thể làm được mọi thứ

• tác giả:
• tên tác giả

  Tầm nhìn lượng tử
• Tháng Mười Một 30, 2023

Tóm tắt thông tin chi tiết

Robot phân tử, một dự án liên ngành liên quan đến robot, sinh học phân tử và công nghệ nano, do Viện Wyss của Harvard dẫn đầu, đang thúc đẩy việc lập trình các chuỗi DNA thành robot có khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp ở cấp độ phân tử. Tận dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR, những robot này có thể cách mạng hóa việc phát triển và chẩn đoán thuốc, với các thực thể như Ultivue và NuProbe dẫn đầu các bước đột phá thương mại. Trong khi các nhà nghiên cứu đang khám phá các nhóm robot DNA cho các nhiệm vụ phức tạp, giống như các đàn côn trùng, thì các ứng dụng trong thế giới thực vẫn đang trong quá trình triển khai, hứa hẹn độ chính xác vô song trong phân phối thuốc, mang lại lợi ích cho nghiên cứu công nghệ nano và tiềm năng xây dựng vật liệu phân tử trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. .

Bối cảnh robot phân tử

Các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Lấy cảm hứng Sinh học Wyss của Đại học Harvard đã bị thu hút bởi các trường hợp sử dụng tiềm năng khác của DNA, có thể tập hợp thành các hình dạng, kích cỡ và chức năng khác nhau. Họ đã thử chế tạo robot. Khám phá này được thực hiện nhờ DNA và robot có chung một điểm – khả năng được lập trình cho một mục tiêu cụ thể. Trong trường hợp của robot, chúng có thể được điều khiển thông qua mã máy tính nhị phân và trong trường hợp của DNA, bằng các chuỗi nucleotide. Vào năm 2016, Viện đã thành lập Sáng kiến ​​Robot phân tử, tập hợp các chuyên gia về robot, sinh học phân tử và công nghệ nano. Các nhà khoa học rất hào hứng với tính độc lập và linh hoạt tương đối của các phân tử, có thể tự lắp ráp và phản ứng với môi trường theo thời gian thực. Tính năng này có nghĩa là các phân tử lập trình này có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị có kích thước nano có thể sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Robot phân tử được kích hoạt nhờ những đột phá mới nhất trong nghiên cứu di truyền, đặc biệt là công cụ chỉnh sửa gen CRISPR (các chuỗi lặp lại palindromic ngắn xen kẽ thường xuyên xen kẽ). Công cụ này có thể đọc, chỉnh sửa và cắt các chuỗi DNA khi cần thiết. Với công nghệ này, các phân tử DNA có thể được điều khiển thành các hình dạng và đặc điểm chính xác hơn, bao gồm cả các mạch sinh học có thể phát hiện bất kỳ bệnh tiềm ẩn nào trong tế bào và tự động tiêu diệt hoặc ngăn chặn nó trở thành ung thư. Khả năng này có nghĩa là robot phân tử có thể cách mạng hóa việc phát triển thuốc, chẩn đoán và điều trị. Viện Wyss đang đạt được tiến bộ đáng kinh ngạc với dự án này, đã thành lập hai công ty thương mại: Ultivue để chụp ảnh mô có độ chính xác cao và NuProbe để chẩn đoán axit nucleic.

Tác động gián đoạn

Một trong những lợi ích chính của robot phân tử là những thiết bị nhỏ bé này có thể tương tác với nhau để đạt được những mục tiêu phức tạp hơn. Lấy tín hiệu từ các đàn côn trùng như kiến ​​và ong, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực phát triển các đàn robot có thể tạo thành các hình dạng phức tạp và hoàn thành nhiệm vụ bằng cách giao tiếp với nhau thông qua ánh sáng hồng ngoại. Loại công nghệ nano lai này, trong đó các giới hạn của DNA có thể được tăng cường nhờ sức mạnh tính toán của robot, có thể có một số ứng dụng, bao gồm lưu trữ dữ liệu hiệu quả hơn có thể dẫn đến lượng khí thải carbon thấp hơn.

Vào tháng 2022 năm XNUMX, các sinh viên từ Đại học Emory có trụ sở tại Georgia đã tạo ra các robot phân tử có động cơ dựa trên DNA có thể di chuyển có chủ ý theo một hướng cụ thể. Động cơ có thể cảm nhận được những thay đổi hóa học trong môi trường và biết khi nào nên dừng chuyển động hoặc điều chỉnh lại hướng. Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện này là một bước tiến lớn hướng tới thử nghiệm và chẩn đoán y tế vì robot phân tử bầy đàn hiện có thể giao tiếp giữa động cơ với động cơ. Sự phát triển này cũng có nghĩa là những đàn này có thể giúp kiểm soát các bệnh mãn tính như tiểu đường hoặc tăng huyết áp. Tuy nhiên, trong khi nghiên cứu trong lĩnh vực này đã mang lại một số tiến bộ, hầu hết các nhà khoa học đều đồng ý rằng các ứng dụng thực tế, quy mô lớn của những robot nhỏ bé này vẫn còn nhiều năm nữa mới có.

Ý nghĩa của robot phân tử

Ý nghĩa rộng hơn của robot phân tử có thể bao gồm: 

• Nghiên cứu chính xác hơn về tế bào của con người, bao gồm cả khả năng đưa thuốc đến các tế bào cụ thể.
• Tăng cường đầu tư vào nghiên cứu công nghệ nano, đặc biệt là từ các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe và dược phẩm lớn.
• Ngành công nghiệp có thể chế tạo các bộ phận và vật tư máy móc phức tạp bằng cách sử dụng một đàn robot phân tử.
• Tăng cường khám phá các vật liệu dựa trên phân tử có thể được áp dụng trên mọi thứ, từ quần áo đến các bộ phận xây dựng.
• Robot nano có thể được lập trình để thay đổi các thành phần và độ axit, tùy thuộc vào việc chúng được yêu cầu làm việc trong cơ thể sinh vật hay bên ngoài, khiến chúng trở thành những công nhân linh hoạt và tiết kiệm chi phí cao.

Các câu hỏi để bình luận

• Những lợi ích tiềm năng khác của robot phân tử trong công nghiệp là gì?
• Những lợi ích tiềm năng khác của robot phân tử trong sinh học và chăm sóc sức khỏe là gì?