Robótica molecular: estos robots microscópicos pueden hacer casi cualquier cosa

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  Previsión Quantumrun
• 30 de noviembre.

Resumen de información

La robótica molecular, una empresa interdisciplinaria en el nexo de la robótica, la biología molecular y la nanotecnología, encabezada por el Instituto Wyss de Harvard, está impulsando la programación de cadenas de ADN en robots capaces de realizar tareas complejas a nivel molecular. Aprovechando la edición de genes CRISPR, estos robots podrían revolucionar el desarrollo y el diagnóstico de fármacos, con entidades como Ultivue y NuProbe liderando incursiones comerciales. Mientras los investigadores exploran enjambres de robots de ADN para tareas complejas, similares a las colonias de insectos, todavía hay aplicaciones en el mundo real en el horizonte, que prometen una precisión incomparable en la administración de medicamentos, una gran ayuda para la investigación en nanotecnología y el potencial para construir materiales moleculares en diversas industrias. .

Contexto de la robótica molecular

Los investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada de la Universidad de Harvard estaban intrigados por otros posibles casos de uso del ADN, que puede ensamblarse en diferentes formas, tamaños y funciones. Probaron la robótica. Este descubrimiento fue posible porque el ADN y los robots comparten una cosa: la capacidad de ser programados para un objetivo específico. En el caso de los robots, pueden ser manipulados mediante código informático binario y, en el caso del ADN, con secuencias de nucleótidos. En 2016, el Instituto creó la Iniciativa de Robótica Molecular, que reunió a expertos en robótica, biología molecular y nanotecnología. Los científicos estaban entusiasmados con la relativa independencia y flexibilidad de las moléculas, que pueden autoensamblarse y reaccionar en tiempo real al medio ambiente. Esta característica significa que estas moléculas programables se pueden utilizar para crear dispositivos a nanoescala que pueden tener casos de uso en diferentes industrias.

La robótica molecular es posible gracias a los últimos avances en la investigación genética, en particular la herramienta de edición de genes CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas). Esta herramienta puede leer, editar y cortar cadenas de ADN según sea necesario. Con esta tecnología, las moléculas de ADN se pueden manipular para darles formas y características aún más precisas, incluidos circuitos biológicos que pueden detectar cualquier enfermedad potencial en una célula y matarla automáticamente o evitar que se vuelva cancerosa. Esta posibilidad significa que los robots moleculares pueden revolucionar el desarrollo de fármacos, el diagnóstico y la terapéutica. Wyss Institute está logrando avances increíbles con este proyecto y ya ha establecido dos empresas comerciales: Ultivue para imágenes de tejidos de alta precisión y NuProbe para diagnóstico de ácidos nucleicos.

Impacto disruptivo

Uno de los principales beneficios de la robótica molecular es que estos pequeños dispositivos pueden interactuar entre sí para lograr objetivos más complejos. Siguiendo el ejemplo de colonias de insectos como hormigas y abejas, los investigadores están trabajando en el desarrollo de enjambres de robots que puedan formar formas complejas y completar tareas comunicándose entre sí a través de luz infrarroja. Este tipo de híbrido de nanotecnología, donde los límites del ADN pueden aumentarse con la potencia informática de los robots, podría tener varias aplicaciones, incluido un almacenamiento de datos más eficiente que puede resultar en menores emisiones de carbono.

En julio de 2022, estudiantes de la Universidad Emory, con sede en Georgia, crearon robots moleculares con motores basados ​​en ADN que pueden moverse intencionalmente en una dirección específica. Los motores pudieron detectar cambios químicos en su entorno y saber cuándo dejar de moverse o recalibrar la dirección. Los investigadores dijeron que este descubrimiento es un gran paso hacia las pruebas y el diagnóstico médicos porque los enjambres de robots moleculares ahora pueden comunicarse de motor a motor. Este desarrollo también significa que estos enjambres pueden ayudar a controlar enfermedades crónicas como la diabetes o la hipertensión. Sin embargo, si bien la investigación en este campo ha producido algunos avances, la mayoría de los científicos coinciden en que aún faltan años para las aplicaciones a gran escala y en el mundo real de estos pequeños robots.

Implicaciones de la robótica molecular

Las implicaciones más amplias de la robótica molecular pueden incluir: 

• Investigación más precisa sobre células humanas, incluida la capacidad de administrar medicamentos a células específicas.
• Mayores inversiones en investigación en nanotecnología, particularmente por parte de proveedores de atención médica y grandes farmacéuticas.
• El sector industrial puede construir piezas y suministros de maquinaria complejos utilizando un enjambre de robots moleculares.
• Mayor descubrimiento de materiales de base molecular que se pueden aplicar a cualquier cosa, desde ropa hasta piezas de construcción.
• Nanorobots que se pueden programar para cambiar sus componentes y acidez, dependiendo de si se les requerirá trabajar dentro o fuera de organismos, lo que los convierte en trabajadores altamente rentables y flexibles.

Preguntas para comentar

• ¿Cuáles son otros beneficios potenciales de los robots moleculares en la industria?
• ¿Cuáles son otros beneficios potenciales de los robots moleculares en biología y atención médica?