Молекулярна роботика: Тези микроскопични роботи могат да правят почти всичко

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Ноември 30, 2023

Резюме на прозрението

Молекулярната роботика, интердисциплинарно начинание във връзката между роботиката, молекулярната биология и нанотехнологиите, оглавявано от института Wyss на Харвард, задвижва програмирането на ДНК вериги в роботи, способни да изпълняват сложни задачи на молекулярно ниво. Използвайки CRISPR генно редактиране, тези роботи биха могли да революционизират разработването на лекарства и диагностиката, като организации като Ultivue и NuProbe водят търговски набези. Докато изследователите изследват рояци от ДНК роботи за сложни задачи, подобни на колонии от насекоми, приложенията в реалния свят все още са на хоризонта, обещавайки несравнима прецизност в доставянето на лекарства, благодат за нанотехнологични изследвания и потенциал за конструиране на молекулярни материали в различни индустрии .

Контекст на молекулярната роботика

Изследователи от Института Wyss за биологично вдъхновено инженерство на Харвардския университет бяха заинтригувани от другите потенциални случаи на употреба на ДНК, които могат да се сглобяват в различни форми, размери и функции. Опитаха с роботика. Това откритие стана възможно, защото ДНК и роботите споделят едно нещо – способността да бъдат програмирани за конкретна цел. В случая с роботите те могат да бъдат манипулирани чрез двоичен компютърен код, а в случая с ДНК – с нуклеотидни последователности. През 2016 г. Институтът създаде Инициативата за молекулярна роботика, която обедини експерти по роботика, молекулярна биология и нанотехнологии. Учените бяха развълнувани от относителната независимост и гъвкавост на молекулите, които могат да се сглобяват сами и да реагират в реално време на околната среда. Тази функция означава, че тези програмируеми молекули могат да се използват за създаване на наномащабни устройства, които могат да имат случаи на употреба в различни индустрии.

Молекулярната роботика е активирана от най-новите пробиви в генетичните изследвания, по-специално инструмента за редактиране на гени CRISPR (клъстерирани редовно разположени кратки палиндромни повторения). Този инструмент може да чете, редактира и изрязва ДНК вериги според нуждите. С тази технология ДНК молекулите могат да бъдат манипулирани в още по-прецизни форми и характеристики, включително биологични вериги, които могат да открият всяко потенциално заболяване в клетка и автоматично да я убият или да я спрат да стане ракова. Тази възможност означава, че молекулярните роботи могат да революционизират разработването на лекарства, диагнозите и терапиите. Wyss Institute постига невероятен напредък с този проект, като вече създава две търговски компании: Ultivue за високопрецизно тъканно изобразяване и NuProbe за диагностика на нуклеинова киселина.

Разрушително въздействие

Едно от основните предимства на молекулярната роботика е, че тези малки устройства могат да взаимодействат помежду си, за да постигнат по-сложни цели. Взимайки сигнали от колонии от насекоми като мравки и пчели, изследователите работят върху разработването на рояци роботи, които могат да образуват сложни форми и да изпълняват задачи, като комуникират помежду си чрез инфрачервена светлина. Този тип нанотехнологичен хибрид, при който границите на ДНК могат да бъдат увеличени с изчислителната мощност на роботите, може да има няколко приложения, включително по-ефективно съхранение на данни, което може да доведе до по-ниски въглеродни емисии.

През юли 2022 г. студенти от базирания в Джорджия университет Емори създадоха молекулярни роботи с двигатели, базирани на ДНК, които могат да се движат целенасочено в определена посока. Двигателите успяха да усетят химическите промени в околната среда и да знаят кога да спрат да се движат или да калибрират отново посоката. Изследователите казаха, че това откритие е голяма стъпка към медицинските тестове и диагностика, тъй като рояк молекулярни роботи вече могат да комуникират двигател с двигател. Това развитие означава също, че тези рояци могат да помогнат за контролиране на хронични заболявания като диабет или хипертония. Въпреки това, въпреки че изследванията в тази област са довели до известен напредък, повечето учени са съгласни, че широкомащабните приложения в реалния свят на тези малки роботи са все още далеч.

Последици от молекулярната роботика

По-широките последици от молекулярната роботика могат да включват: 

• По-точни изследвания върху човешките клетки, включително способността да доставят лекарства до определени клетки.
• Повишени инвестиции в изследвания в областта на нанотехнологиите, особено от доставчици на здравни услуги и големи фармацевтични компании.
• Индустриалният сектор може да изгради сложни машинни части и консумативи, използвайки рояк молекулярни роботи.
• Увеличено откриване на материали на молекулярна основа, които могат да се прилагат върху всичко, от дрехи до строителни части.
• Нанороботи, които могат да бъдат програмирани да променят своите компоненти и киселинност, в зависимост от това дали ще трябва да работят в организми или извън тях, което ги прави много рентабилни и гъвкави работници.

Въпроси за коментар

• Какви са другите потенциални ползи от молекулярните роботи в индустрията?
• Какви са другите потенциални ползи от молекулярните роботи в биологията и здравеопазването?