Molekulêre robotika: Hierdie mikroskopiese robotte kan omtrent enigiets doen

• Author:
• Author naam

  Quantumrun Foresight
• November 30, 2023

Insig opsomming

Molekulêre robotika, 'n interdissiplinêre onderneming wat verband hou met robotika, molekulêre biologie en nanotegnologie, onder leiding van Harvard se Wyss-instituut, dryf die programmering van DNS-stringe tot robotte wat in staat is om ingewikkelde take op molekulêre vlak te verrig. Deur gebruik te maak van CRISPR-geenredigering, kan hierdie robotte geneesmiddelontwikkeling en diagnostiek rewolusie, met entiteite soos Ultivue en NuProbe wat kommersiële pogings lei. Terwyl navorsers swerms DNS-robotte ondersoek vir komplekse take, soortgelyk aan insekkolonies, is werklike toepassings nog op die horison, wat ongeëwenaarde akkuraatheid in medisyne-aflewering, 'n seën vir nanotegnologie-navorsing en die potensiaal vir die bou van molekulêre materiale oor verskeie nywerhede beloof. .

Molekulêre robotika konteks

Navorsers by Harvard Universiteit se Wyss Instituut vir Biologies Geïnspireerde Ingenieurswese was geïntrigeerd oor die ander potensiële gebruiksgevalle van DNS, wat in verskillende vorms, groottes en funksie kan saamstel. Hulle het robotika probeer. Hierdie ontdekking is moontlik gemaak omdat DNS en robotte een ding deel – die vermoë om vir 'n spesifieke doelwit geprogrammeer te word. In die robotte se geval kan hulle deur binêre rekenaarkode gemanipuleer word, en in DNA se geval, met nukleotiedvolgordes. In 2016 het die Instituut die Molekulêre Robotika-inisiatief geskep, wat robotika, molekulêre biologie en nanotegnologie-kundiges byeengebring het. Wetenskaplikes was opgewonde oor die relatiewe onafhanklikheid en buigsaamheid van molekules, wat self kan saamstel en intyds op die omgewing reageer. Hierdie kenmerk beteken dat hierdie programmeerbare molekules gebruik kan word om nanoskaal toestelle te skep wat gebruiksgevalle oor verskillende industrieë kan hê.

Molekulêre robotika word moontlik gemaak deur die jongste deurbrake in genetiese navorsing, veral die geen-redigeringsinstrument CRISPR (gegroepeerde gereelde kort palindromiese herhalings). Hierdie instrument kan DNS-stringe lees, redigeer en sny soos nodig. Met hierdie tegnologie kan DNS-molekules in selfs meer presiese vorms en kenmerke gemanipuleer word, insluitend biologiese stroombane wat enige potensiële siekte in 'n sel kan opspoor en dit outomaties doodmaak of keer dat dit kankeragtig word. Hierdie moontlikheid beteken dat molekulêre robotte 'n rewolusie van geneesmiddelontwikkeling, diagnoses en terapie kan veroorsaak. Wyss Institute maak ongelooflike vordering met hierdie projek en stig reeds twee kommersiële maatskappye: Ultivue vir hoë-presisie weefselbeelding en NuProbe vir nukleïensuurdiagnostiek.

Ontwrigtende impak

Een van die groot voordele van molekulêre robotika is dat hierdie klein toestelle met mekaar kan kommunikeer om meer komplekse doelwitte te bereik. Navorsers neem leidrade van kolonies van insekte soos miere en bye en werk daaraan om swerms robotte te ontwikkel wat komplekse vorms kan vorm en take kan voltooi deur met mekaar te kommunikeer deur infrarooi lig. Hierdie tipe nanotegnologie-baster, waar die grense van DNA aangevul kan word met die rekenaarkrag van robotte, kan verskeie toepassings hê, insluitend meer doeltreffende databerging wat laer koolstofvrystellings tot gevolg kan hê.

In Julie 2022 het studente van die Georgia-gebaseerde Emory Universiteit molekulêre robotte geskep met DNS-gebaseerde motors wat doelbewus in 'n spesifieke rigting kan beweeg. Die motors kon chemiese veranderinge in hul omgewing waarneem en weet wanneer om op te hou beweeg of rigting te herkalibreer. Die navorsers het gesê hierdie ontdekking is 'n groot stap in die rigting van mediese toetsing en diagnostiek omdat swermmolekulêre robotte nou motor-tot-motor kan kommunikeer. Hierdie ontwikkeling beteken ook dat hierdie swerms kan help om chroniese siektes soos diabetes of hipertensie te beheer. Alhoewel navorsing in hierdie veld 'n paar vooruitgang opgelewer het, stem die meeste wetenskaplikes saam dat grootskaalse, werklike toepassings van hierdie klein robotte nog jare weg is.

Implikasies van molekulêre robotika

Wyer implikasies van molekulêre robotika kan die volgende insluit: 

• Meer akkurate navorsing oor menslike selle, insluitend die vermoë om medisyne aan spesifieke selle te lewer.
• Verhoogde beleggings in nanotegnologie-navorsing, veral deur gesondheidsorgverskaffers en groot farmaseutiese medisyne.
• Die nywerheidsektor kan komplekse masjinerieonderdele en -voorrade bou deur 'n swerm molekulêre robotte te gebruik.
• Verhoogde ontdekking van molekulêre gebaseerde materiale wat op enigiets aangewend kan word, van klere tot konstruksie-onderdele.
• Nanorobotte wat geprogrammeer kan word om hul komponente en suurheid te verander, afhangende van of hulle in organismes of buite moet werk, wat hulle hoogs koste-effektiewe en buigsame werkers maak.

Vrae om op kommentaar te lewer

• Wat is ander potensiële voordele van molekulêre robotte in die industrie?
• Wat is ander potensiële voordele van molekulêre robotte in biologie en gesondheidsorg?