Molekularna robotika: Ovi mikroskopski roboti mogu učiniti gotovo sve

• Autor:
• ime autora

  Quantumrun Foresight
• Studenog 30, 2023

Sažetak uvida

Molekularna robotika, interdisciplinarni pothvat na spoju robotike, molekularne biologije i nanotehnologije, predvođen Harvardskim institutom Wyss, pokreće programiranje DNK lanaca u robote koji su sposobni obavljati zamršene zadatke na molekularnoj razini. Koristeći CRISPR uređivanje gena, ovi bi roboti mogli revolucionirati razvoj lijekova i dijagnostiku, s subjektima poput Ultivuea i NuProbea koji vode komercijalne pohode. Dok istraživači istražuju rojeve DNK robota za složene zadatke, slične kolonijama insekata, stvarne primjene još uvijek su na vidiku, obećavajući neusporedivu preciznost u isporuci lijekova, blagodat za istraživanje nanotehnologije i potencijal za konstruiranje molekularnih materijala u raznim industrijama .

Kontekst molekularne robotike

Istraživače s Instituta Wyss za biološki nadahnuto inženjerstvo Sveučilišta Harvard zaintrigirali su drugi potencijalni slučajevi upotrebe DNK, koja se može sastaviti u različite oblike, veličine i funkcije. Pokušali su s robotikom. Ovo je otkriće postalo moguće jer DNK i roboti dijele jednu stvar – sposobnost programiranja za određeni cilj. U slučaju robota, njima se može manipulirati putem binarnog računalnog koda, au slučaju DNK, sekvencama nukleotida. Godine 2016. Institut je pokrenuo Inicijativu za molekularnu robotiku koja je okupila stručnjake za robotiku, molekularnu biologiju i nanotehnologiju. Znanstvenici su bili uzbuđeni relativnom neovisnošću i fleksibilnošću molekula, koje se mogu same sastaviti i reagirati u stvarnom vremenu na okoliš. Ova značajka znači da se ove programibilne molekule mogu koristiti za stvaranje uređaja nanomjere koji se mogu koristiti u različitim industrijama.

Molekularna robotika omogućena je najnovijim otkrićima u genetskim istraživanjima, posebice alatom za uređivanje gena CRISPR (skupina redovito međusobno raspoređenih kratkih palindromskih ponavljanja). Ovaj alat može čitati, uređivati ​​i rezati niti DNK prema potrebi. S ovom tehnologijom, molekulama DNK može se manipulirati u još preciznije oblike i karakteristike, uključujući biološke sklopove koji mogu detektirati svaku potencijalnu bolest u stanici i automatski je ubiti ili spriječiti da postane kancerogena. Ova mogućnost znači da molekularni roboti mogu revolucionirati razvoj lijekova, dijagnoze i terapiju. Wyss institut nevjerojatno napreduje s ovim projektom, već osniva dvije komercijalne tvrtke: Ultivue za visokoprecizno oslikavanje tkiva i NuProbe za dijagnostiku nukleinskih kiselina.

Razarajući učinak

Jedna od glavnih prednosti molekularne robotike je ta što ovi sićušni uređaji mogu međusobno komunicirati kako bi postigli složenije ciljeve. Ugledajući se na kolonije insekata kao što su mravi i pčele, istraživači rade na razvoju rojeva robota koji mogu oblikovati složene oblike i izvršavati zadatke međusobno komunicirajući kroz infracrveno svjetlo. Ova vrsta nanotehnološkog hibrida, gdje se granice DNK mogu povećati pomoću računalne snage robota, mogla bi imati nekoliko primjena, uključujući učinkovitiju pohranu podataka koja može rezultirati nižim emisijama ugljika.

U srpnju 2022. studenti sa Sveučilišta Emory sa sjedištem u Georgiji stvorili su molekularne robote s motorima temeljenim na DNK koji se mogu namjerno kretati u određenom smjeru. Motori su mogli osjetiti kemijske promjene u svojoj okolini i znati kada se treba zaustaviti ili ponovno kalibrirati smjer. Istraživači su rekli da je ovo otkriće veliki korak prema medicinskim ispitivanjima i dijagnostici jer rojevi molekularnih robota sada mogu komunicirati motor-motor. Ovaj razvoj također znači da ti rojevi mogu pomoći u kontroli kroničnih bolesti poput dijabetesa ili hipertenzije. Međutim, iako su istraživanja u ovom području donijela određeni napredak, većina se znanstvenika slaže da su velike primjene ovih malenih robota u stvarnom svijetu još godinama daleko.

Implikacije molekularne robotike

Šire implikacije molekularne robotike mogu uključivati: 

• Preciznije istraživanje ljudskih stanica, uključujući mogućnost isporuke lijekova određenim stanicama.
• Povećana ulaganja u istraživanje nanotehnologije, osobito od strane pružatelja zdravstvenih usluga i velike farmacije.
• Industrijski sektor je u stanju izraditi složene dijelove strojeva i zalihe pomoću gomile molekularnih robota.
• Povećano otkriće molekularnih materijala koji se mogu primijeniti na bilo što, od odjeće do građevinskih dijelova.
• Nanoroboti koji se mogu programirati da mijenjaju svoje komponente i kiselost, ovisno o tome hoće li morati raditi u organizmima ili izvan njih, što ih čini vrlo isplativim i fleksibilnim radnicima.

Pitanja za komentar

• Koje su druge potencijalne prednosti molekularnih robota u industriji?
• Koje su druge potencijalne prednosti molekularnih robota u biologiji i zdravstvu?