Molekuláris robotika: Ezek a mikroszkopikus robotok szinte bármire képesek

• Szerző:
• Szerző neve

  Quantumrun Foresight
• November 30, 2023

Insight összefoglaló

A molekuláris robotika, egy interdiszciplináris vállalkozás a robotika, a molekuláris biológia és a nanotechnológia összekapcsolásában, amelynek élén a Harvard Wyss Institute áll. A CRISPR génszerkesztését kihasználva ezek a robotok forradalmasíthatják a gyógyszerfejlesztést és a diagnosztikát, olyan entitásokkal, mint az Ultivue és a NuProbe, amelyek vezető szerepet töltenek be a kereskedelmi forgalomban. Miközben a kutatók DNS-robotok rajokat kutatnak összetett feladatok elvégzésére, amelyek a rovarkolóniákhoz hasonlóak, a valós alkalmazások még mindig a láthatáron vannak, ami páratlan precizitást ígér a gyógyszerszállításban, áldást jelent a nanotechnológiai kutatás számára, és a molekuláris anyagok megalkotásának lehetőségét a különböző iparágakban. .

Molekuláris robotika kontextusban

A Harvard Egyetem Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering kutatói kíváncsiak voltak a DNS más lehetséges felhasználási eseteire, amelyek különböző formájúak, méretűek és funkciójúak lehetnek. Kipróbálták a robotikát. Ezt a felfedezést azért tette lehetővé, mert a DNS és a robotok egy dologban osztoznak: egy adott célra programozhatók. A robotok esetében bináris számítógépes kóddal, a DNS esetében pedig nukleotidszekvenciákkal manipulálhatók. 2016-ban az Intézet létrehozta a Molecular Robotics Initiative elnevezésű kezdeményezést, amely a robotika, a molekuláris biológia és a nanotechnológia szakértőit ​​tömörítette. A tudósokat izgalomba hozta a molekulák viszonylagos függetlensége és rugalmassága, amelyek képesek önállóan összeállni és valós időben reagálni a környezetre. Ez a funkció azt jelenti, hogy ezek a programozható molekulák nanoméretű eszközök létrehozására használhatók, amelyek különböző iparágakban alkalmazhatók.

A molekuláris robotikát a genetikai kutatás legújabb áttörései teszik lehetővé, különös tekintettel a CRISPR génszerkesztő eszközre (amelyet rendszeresen csoportosítanak, interspaced short palindromikus ismétlődések). Ez az eszköz szükség szerint képes DNS-szálakat olvasni, szerkeszteni és vágni. Ezzel a technológiával a DNS-molekulákat még pontosabb formákká és jellemzőkké lehet manipulálni, beleértve a biológiai köröket, amelyek képesek felismerni a sejtben lévő esetleges betegségeket, és automatikusan megölni vagy megállítani a rákos megbetegedést. Ez a lehetőség azt jelenti, hogy a molekuláris robotok forradalmasíthatják a gyógyszerfejlesztést, a diagnózisokat és a terápiát. A Wyss Institute hihetetlen előrehaladást ér el ezzel a projekttel, és már két kereskedelmi vállalatot alapít: az Ultivue-t a nagy pontosságú szöveti képalkotáshoz és a NuProbe-ot a nukleinsavdiagnosztikához.

Bomlasztó hatás

A molekuláris robotika egyik legnagyobb előnye, hogy ezek az apró eszközök képesek egymással kölcsönhatásba lépni, hogy összetettebb célokat érjenek el. A rovarok, például a hangyák és a méhek kolóniáinak nyomait követve a kutatók olyan robotrajok kifejlesztésén dolgoznak, amelyek infravörös fényen keresztül egymással kommunikálva összetett alakzatokat alkothatnak és feladatokat hajthatnak végre. Ennek a fajta nanotechnológiai hibridnek, ahol a DNS határait a robotok számítási teljesítményével lehet kibővíteni, többféle alkalmazási terület is lehetne, többek között hatékonyabb adattárolás, ami alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátást eredményezhet.

2022 júliusában a Georgia-i Emory Egyetem hallgatói olyan molekuláris robotokat készítettek DNS-alapú motorokkal, amelyek szándékosan tudnak mozogni egy adott irányba. A motorok képesek voltak érzékelni a kémiai változásokat a környezetükben, és tudták, mikor kell abbahagyni a mozgást vagy újrakalibrálni az irányt. A kutatók szerint ez a felfedezés nagy lépés az orvosi tesztelés és diagnosztika felé, mivel a raj molekuláris robotok már képesek kommunikálni a motorok között. Ez a fejlődés azt is jelenti, hogy ezek a rajok segíthetnek a krónikus betegségek, például a cukorbetegség vagy a magas vérnyomás megfékezésében. Mindazonáltal, bár ezen a területen a kutatás némi előrelépést hozott, a legtöbb tudós egyetért abban, hogy ezeknek az apró robotoknak a nagyszabású, valós alkalmazásához még évek várnak.

A molekuláris robotika következményei

A molekuláris robotika tágabb vonatkozásai a következők lehetnek: 

• Az emberi sejtek pontosabb kutatása, beleértve azt is, hogy képesek legyenek gyógyszereket eljuttatni meghatározott sejtekhez.
• Megnövekedett befektetések a nanotechnológiai kutatásba, különösen az egészségügyi szolgáltatók és a nagy gyógyszergyárak részéről.
• Az ipari szektor képes komplex gépalkatrészeket és kellékeket építeni molekuláris robotok raj segítségével.
• A molekuláris alapú anyagok fokozott felfedezése, amelyek bármire alkalmazhatók, a ruházattól az építőipari alkatrészekig.
• Nanorobotok, amelyek programozhatók az összetevők és a savasság megváltoztatására, attól függően, hogy szervezetekben vagy kívül kell dolgozniuk, így rendkívül költséghatékony és rugalmas munkavállalókká válnak.

Kérdések, amelyekhez hozzászólni kell

• Milyen egyéb potenciális előnyei vannak a molekuláris robotoknak az iparban?
• Milyen egyéb potenciális előnyei vannak a molekuláris robotoknak a biológiában és az egészségügyben?