Молекулярдык робототехника: Бул микроскопиялык роботтор бардык нерсени жасай алат

• Author:
• Жазуучу аты

  Quantumrun Foresight
• November 30, 2023

Кыскача түшүнүк

Гарварддын Wyss институту жетектеген робототехника, молекулярдык биология жана нанотехнология тармагындагы дисциплиналар аралык ишкана болгон молекулярдык робототехника ДНК тилкелерин молекулярдык деңгээлде татаал тапшырмаларды аткарууга жөндөмдүү роботторду программалоодо. CRISPR генди редакциялоодон пайдаланып, бул роботтор Ultivue жана NuProbe сыяктуу компаниялар коммерциялык багыттарды жетектеп, дарыларды иштеп чыгууда жана диагностикада революция жасай алат. Изилдөөчүлөр курт-кумурскалардын колонияларына окшош татаал тапшырмалар үчүн ДНК роботторунун үйүрүн изилдеп жатышканда, дары жеткирүүдөгү теңдешсиз тактыкты, нанотехнологияларды изилдөө үчүн жакшылыкты жана ар кандай тармактарда молекулярдык материалдарды куруу потенциалын убада кылган реалдуу тиркемелер дагы эле горизонтто турат. .

Молекулярдык робототехника контексти

Гарвард университетинин Wyss биологиялык шыктандыруучу инженерия институтунун изилдөөчүлөрү ДНКнын башка потенциалдуу колдонулушуна кызыгышты, ал ар кандай формада, өлчөмдөрдө жана функцияда чогулат. Алар робототехникага аракет кылышкан. Бул ачылыш мүмкүн болду, анткени ДНК жана роботтор бир нерсени - белгилүү бир максат үчүн программалоо мүмкүнчүлүгүн бөлүшөт. Роботтордо алар экилик компьютердик код аркылуу, ал эми ДНКда нуклеотиддердин ырааттуулугу аркылуу башкарылышы мүмкүн. 2016-жылы институт робототехника, молекулярдык биология жана нанотехнология боюнча адистерди бириктирген Молекулярдык робототехника демилгесин түзгөн. Илимпоздорду молекулалардын салыштырмалуу көз карандысыздыгы жана ийкемдүүлүгү кубандырды, алар өзүн өзү чогулта алат жана айлана-чөйрөгө реалдуу убакытта реакция жасай алат. Бул өзгөчөлүк бул программалануучу молекулалар ар түрдүү тармактарда колдонуу учурлары болушу мүмкүн нано масштабдуу түзмөктөрдү түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн экенин билдирет.

Молекулярдык робототехника генетикалык изилдөөлөрдөгү эң акыркы жетишкендиктер, айрыкча генди түзөтүүчү CRISPR куралы (кластердик үзгүлтүксүз аралыкта кыска палиндромдук кайталоо) аркылуу иштетилген. Бул курал керектүү учурда ДНК тилкелерин окуп, түзөтүп жана кесип алат. Бул технологиянын жардамы менен ДНК молекулаларын дагы да так формаларга жана мүнөздөмөлөргө, анын ичинде биологиялык схемаларга өзгөртүүгө болот, алар клеткадагы кандайдыр бир мүмкүн болгон ооруну аныктап, аны автоматтык түрдө өлтүрүп же рак оорусуна айлануусун токтото алат. Бул мүмкүнчүлүк молекулярдык роботтор дарыларды иштеп чыгууда, диагностикада жана терапияда төңкөрүш жасай алат дегенди билдирет. Wyss институту бул долбоор менен укмуштуудай прогресске жетишип, эки коммерциялык компанияны түзүүдө: кыртыштарды жогорку тактыкта ​​сүрөттөө үчүн Ultivue жана нуклеин кислотасын диагностикалоо үчүн NuProbe.

Бузуучу таасир

Молекулярдык робототехниканын негизги артыкчылыктарынын бири - бул кичинекей аппараттар татаалыраак максаттарга жетүү үчүн бири-бири менен иштеше алат. Кумурскалар жана аарылар сыяктуу курт-кумурскалардын колонияларынан үлгү алып, изилдөөчүлөр инфракызыл жарык аркылуу бири-бири менен байланышып, татаал формаларды түзө турган жана тапшырмаларды аткара ала турган роботтордун үйүрүн иштеп чыгуунун үстүндө иштеп жатышат. Нанотехнологиялык гибриддин бул түрү, ДНКнын чеги роботтордун эсептөө күчү менен көбөйтүлүшү мүмкүн, бир нече тиркемелерге ээ болушу мүмкүн, анын ичинде көмүртектин эмиссиясынын төмөндөшүнө алып келиши мүмкүн болгон маалыматтарды сактоонун натыйжалуулугу.

2022-жылдын июль айында Джорджиядагы Эмори университетинин студенттери белгилүү бир багытта атайылап жыла ала турган ДНКга негизделген кыймылдаткычтары бар молекулярдык роботторду жасашкан. Моторлор айлана-чөйрөсүндөгү химиялык өзгөрүүлөрдү сезе алышты жана качан кыймылды токтотууну же багытты кайра калибрлөө керектигин биле алышты. Окумуштуулардын айтымында, бул ачылыш медициналык тестирлөөгө жана диагностикага чоң кадам, анткени үйүр молекулярдык роботтор азыр мотордон моторго байланыша алат. Бул өнүгүү ошондой эле бул үйүрлөр кант диабети же гипертония сыяктуу өнөкөт ооруларды көзөмөлдөөгө жардам берет дегенди билдирет. Бирок, бул тармактагы изилдөөлөр кээ бир жетишкендиктерди бергени менен, көпчүлүк илимпоздор бул кичинекей роботтордун масштабдуу, реалдуу тиркемелерди ишке ашырууга дагы эле көп жылдар бар экенине кошулат.

Молекулярдык робототехниканын кесепеттери

Молекулярдык робототехниканын кеңири кесепеттери төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн: 

• Адамдын клеткалары боюнча дагы так изилдөөлөр, анын ичинде белгилүү бир клеткаларга дары-дармектерди жеткирүү мүмкүнчүлүгү.
• Нанотехнологияларды изилдөөгө инвестициялардын көбөйүшү, өзгөчө саламаттыкты сактоо кызматкерлери жана чоң фарма.
• Өнөр жай сектору молекулярдык роботтордун үйүрүн колдонуу менен татаал машина тетиктерин жана материалдарын түзө алат.
• Кийимден баштап курулуш бөлүктөрүнө чейин бардык нерсеге колдонула турган молекулярдык материалдардын ачылышы көбөйдү.
• Нанороботтор, алар организмде же сыртта иштөө үчүн талап кылына турганына жараша, алардын компоненттерин жана кычкылдуулугун өзгөртүүгө программаланган, аларды экономикалык жактан натыйжалуу жана ийкемдүү жумушчуларга айландырышат.

Комментарий берүү үчүн суроолор

• Өнөр жайдагы молекулярдык роботтордун дагы кандай артыкчылыктары бар?
• Биологияда жана саламаттыкты сактоодо молекулярдык роботтордун дагы кандай пайдалары бар?