Robótica molecular: estes robots microscópicos poden facer case calquera cousa

• autor:
• nome do autor

  Previsión de Quantumrun
• Novembro 30, 2023

Resumo de insight

A robótica molecular, unha empresa interdisciplinar no nexo da robótica, a bioloxía molecular e a nanotecnoloxía, liderada polo Instituto Wyss de Harvard, está a impulsar a programación de cadeas de ADN en robots capaces de realizar tarefas complicadas a nivel molecular. Aproveitando a edición xenética de CRISPR, estes robots poderían revolucionar o desenvolvemento e o diagnóstico de fármacos, con entidades como Ultivue e NuProbe liderando as incursións comerciais. Mentres os investigadores están explorando enxames de robots de ADN para tarefas complexas, semellantes ás colonias de insectos, as aplicacións do mundo real aínda están no horizonte, prometendo unha precisión incomparable na entrega de medicamentos, unha bendición para a investigación en nanotecnoloxía e o potencial para construír materiais moleculares en varias industrias. .

Contexto da robótica molecular

Os investigadores do Instituto Wyss de Enxeñaría de Inspiración Biolóxica da Universidade de Harvard estaban intrigados polos outros posibles casos de uso do ADN, que pode ensamblarse en diferentes formas, tamaños e funcións. Probaron a robótica. Este descubrimento foi posible porque o ADN e os robots comparten unha cousa: a capacidade de ser programados para un obxectivo específico. No caso dos robots, pódense manipular mediante código binario informático, e no caso do ADN, con secuencias de nucleótidos. En 2016, o Instituto creou a Iniciativa de Robótica Molecular, que reuniu a expertos en robótica, bioloxía molecular e nanotecnoloxía. Os científicos estaban entusiasmados coa relativa independencia e flexibilidade das moléculas, que poden autoensamblarse e reaccionar en tempo real ao medio ambiente. Esta característica significa que estas moléculas programables poden usarse para crear dispositivos a nanoescala que poden ter casos de uso en diferentes industrias.

A robótica molecular está habilitada polos últimos avances na investigación xenética, en particular a ferramenta de edición de xenes CRISPR (repeticións palindrómicas curtas espaciadas regularmente en clúster). Esta ferramenta pode ler, editar e cortar cadeas de ADN segundo sexa necesario. Con esta tecnoloxía, as moléculas de ADN pódense manipular en formas e características aínda máis precisas, incluíndo circuítos biolóxicos que poden detectar calquera enfermidade potencial nunha célula e matala automaticamente ou evitar que se converta en cancerosa. Esta posibilidade significa que os robots moleculares poden revolucionar o desenvolvemento, os diagnósticos e a terapéutica de fármacos. O Wyss Institute está facendo un avance incrible con este proxecto, xa que establece dúas empresas comerciais: Ultivue para imaxes de tecidos de alta precisión e NuProbe para diagnóstico de ácidos nucleicos.

Impacto perturbador

Un dos principais beneficios da robótica molecular é que estes pequenos dispositivos poden interactuar entre si para acadar obxectivos máis complexos. Tomando pistas de colonias de insectos como formigas e abellas, os investigadores están a traballar no desenvolvemento de enxames de robots que poidan formar formas complexas e completar tarefas comunicándose entre si a través da luz infravermella. Este tipo de híbrido de nanotecnoloxía, onde os límites do ADN poden ser aumentados coa potencia de cálculo dos robots, podería ter varias aplicacións, incluíndo un almacenamento de datos máis eficiente que pode resultar en menores emisións de carbono.

En xullo de 2022, estudantes da Universidade de Emory, con sede en Xeorxia, crearon robots moleculares con motores baseados en ADN que poden moverse intencionadamente nunha dirección específica. Os motores puideron detectar cambios químicos no seu ambiente e saber cando deixar de moverse ou recalibrar a dirección. Os investigadores dixeron que este descubrimento é un gran paso cara a probas médicas e diagnósticos porque os robots moleculares de enxame agora poden comunicarse de motor a motor. Este desenvolvemento tamén significa que estes enxames poden axudar a controlar enfermidades crónicas como a diabetes ou a hipertensión. Non obstante, aínda que a investigación neste campo deu algúns avances, a maioría dos científicos coinciden en que as aplicacións a gran escala e no mundo real destes pequenos robots aínda quedan anos de distancia.

Implicacións da robótica molecular

As implicacións máis amplas da robótica molecular poden incluír: 

• Investigación máis precisa sobre células humanas, incluíndo a posibilidade de entregar medicamentos a células específicas.
• Incremento dos investimentos en investigación en nanotecnoloxía, especialmente por parte dos provedores de coidados de saúde e das grandes empresas farmacéuticas.
• O sector industrial é capaz de construír pezas de maquinaria complexa e subministracións mediante un enxame de robots moleculares.
• Aumento do descubrimento de materiais de base molecular que se poden aplicar en calquera cousa, desde roupa ata pezas de construción.
• Nanorobots que se poden programar para cambiar os seus compoñentes e acidez, segundo se lles requira traballar en organismos ou fóra, o que os converte en traballadores altamente rendibles e flexibles.

Preguntas para comentar

• Cales son outros beneficios potenciais dos robots moleculares na industria?
• Cales son outros beneficios potenciais dos robots moleculares na bioloxía e na saúde?