Molekulārā robotika: šie mikroskopiskie roboti var darīt gandrīz jebko

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• Novembris 30, 2023

Ieskata kopsavilkums

Molekulārā robotika, starpdisciplinārs robotikas, molekulārās bioloģijas un nanotehnoloģiju saiknes uzņēmums, kuru vada Hārvardas Wyss institūts, virza DNS virkņu programmēšanu robotos, kas spēj veikt sarežģītus uzdevumus molekulārā līmenī. Izmantojot CRISPR gēnu rediģēšanu, šie roboti varētu revolucionizēt zāļu izstrādi un diagnostiku, tādām struktūrām kā Ultivue un NuProbe vadot komerciālos uzbrukumus. Kamēr pētnieki pēta DNS robotu barus sarežģītu uzdevumu veikšanai, kas ir līdzīgi kukaiņu kolonijām, reālās pasaules lietojumi joprojām ir apvāršņa priekšā, solot nepārspējamu precizitāti zāļu piegādē, svētību nanotehnoloģiju pētniecībai un molekulāro materiālu konstruēšanas potenciālu dažādās nozarēs. .

Molekulārās robotikas konteksts

Pētnieki no Hārvardas universitātes Wyss bioloģiski iedvesmotās inženierijas institūta bija ieinteresēti citos iespējamos DNS izmantošanas gadījumos, kas var apvienoties dažādās formās, izmēros un funkcijās. Viņi izmēģināja robotiku. Šis atklājums bija iespējams, jo DNS un robotiem ir kopīga viena lieta – spēja tikt ieprogrammētiem konkrētam mērķim. Robotu gadījumā ar tiem var manipulēt, izmantojot bināro datora kodu un DNS gadījumā ar nukleotīdu sekvencēm. 2016. gadā institūts izveidoja Molecular Robotics Initiative, kas apvienoja robotikas, molekulārās bioloģijas un nanotehnoloģiju ekspertus. Zinātniekus sajūsmināja molekulu relatīvā neatkarība un elastība, kuras var patstāvīgi savākties un reāllaikā reaģēt uz vidi. Šī funkcija nozīmē, ka šīs programmējamās molekulas var izmantot, lai izveidotu nanomēroga ierīces, kuras var izmantot dažādās nozarēs.

Molekulāro robotiku nodrošina jaunākie sasniegumi ģenētiskajā pētniecībā, jo īpaši gēnu rediģēšanas rīks CRISPR (kopā regulāri izvietoti īsi palindromiski atkārtojumi). Šis rīks var lasīt, rediģēt un pēc vajadzības izgriezt DNS pavedienus. Izmantojot šo tehnoloģiju, DNS molekulas var manipulēt, veidojot vēl precīzākas formas un raksturlielumus, tostarp bioloģiskās ķēdes, kas var atklāt jebkuru potenciālu šūnu slimību un automātiski to nogalināt vai apturēt to no vēža. Šī iespēja nozīmē, ka molekulārie roboti var mainīt zāļu izstrādi, diagnostiku un terapiju. Wyss Institute gūst neticamu progresu ar šo projektu, jau izveidojot divus komercuzņēmumus: Ultivue augstas precizitātes audu attēlveidošanai un NuProbe nukleīnskābju diagnostikai.

Traucējoša ietekme

Viens no galvenajiem molekulārās robotikas ieguvumiem ir tas, ka šīs mazās ierīces var mijiedarboties viena ar otru, lai sasniegtu sarežģītākus mērķus. Izmantojot norādes no kukaiņu, piemēram, skudru un bišu, kolonijām, pētnieki strādā pie robotu baru izstrādes, kas var veidot sarežģītas formas un veikt uzdevumus, savstarpēji sazinoties caur infrasarkano gaismu. Šāda veida nanotehnoloģiju hibrīdam, kurā DNS robežas var papildināt ar robotu skaitļošanas jaudu, varētu būt vairākas lietojumprogrammas, tostarp efektīvāka datu glabāšana, kas var radīt zemākas oglekļa emisijas.

2022. gada jūlijā studenti no Džordžijas Emory universitātes izveidoja molekulāros robotus ar DNS motoriem, kas var apzināti pārvietoties noteiktā virzienā. Motori spēja sajust ķīmiskās izmaiņas savā vidē un zināt, kad jāpārtrauc kustība vai jāpārkalibrē virziens. Pētnieki teica, ka šis atklājums ir liels solis ceļā uz medicīnisko testēšanu un diagnostiku, jo spietu molekulārie roboti tagad var sazināties no motora uz motoru. Šī attīstība nozīmē arī to, ka šie bari var palīdzēt kontrolēt hroniskas slimības, piemēram, diabētu vai hipertensiju. Tomēr, lai gan pētījumi šajā jomā ir devuši zināmus sasniegumus, vairums zinātnieku piekrīt, ka šo mazo robotu liela mēroga, reālās pasaules lietojumi vēl ir gadu attālumā.

Molekulārās robotikas sekas

Molekulārās robotikas plašākas sekas var ietvert: 

• Precīzāki pētījumi par cilvēka šūnām, tostarp iespēja nogādāt zāles konkrētām šūnām.
• Palielināti ieguldījumi nanotehnoloģiju pētniecībā, jo īpaši no veselības aprūpes pakalpojumu sniedzēju un lielo farmācijas uzņēmumu puses.
• Rūpniecības sektors spēj būvēt sarežģītas mašīnu daļas un piederumus, izmantojot molekulāro robotu baru.
• Plašāka molekulāro materiālu atklāšana, ko var izmantot jebko, sākot no apģērba un beidzot ar celtniecības detaļām.
• Nanoroboti, kurus var ieprogrammēt, lai mainītu to sastāvdaļas un skābumu atkarībā no tā, vai tiem būs jāstrādā organismos vai ārpus tā, padarot tos par ļoti rentablu un elastīgu darbinieku.

Jautājumi komentēšanai

• Kādi ir citi potenciālie ieguvumi no molekulārajiem robotiem rūpniecībā?
• Kādi ir citi potenciālie ieguvumi no molekulārajiem robotiem bioloģijā un veselības aprūpē?