Robótica molecular: esses robôs microscópicos podem fazer praticamente qualquer coisa

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  Previsão Quantumrun
• 30 de novembro de 2023

Resumo do insight

A robótica molecular, um empreendimento interdisciplinar no nexo da robótica, biologia molecular e nanotecnologia, liderado pelo Wyss Institute de Harvard, está impulsionando a programação de cadeias de DNA em robôs capazes de realizar tarefas complexas em nível molecular. Aproveitando a edição genética CRISPR, estes robôs poderão revolucionar o desenvolvimento e o diagnóstico de medicamentos, com entidades como Ultivue e NuProbe liderando incursões comerciais. Enquanto os pesquisadores exploram enxames de robôs de DNA para tarefas complexas, semelhantes às colônias de insetos, aplicações no mundo real ainda estão no horizonte, prometendo uma precisão incomparável na entrega de medicamentos, um benefício para a pesquisa em nanotecnologia e o potencial para a construção de materiais moleculares em vários setores. .

Contexto da robótica molecular

Pesquisadores do Instituto Wyss de Engenharia Biologicamente Inspirada da Universidade de Harvard ficaram intrigados com outros casos de uso potencial do DNA, que pode se agrupar em diferentes formas, tamanhos e funções. Eles tentaram robótica. Esta descoberta foi possível porque o ADN e os robôs partilham uma coisa – a capacidade de serem programados para um objetivo específico. No caso dos robôs, eles podem ser manipulados através de código binário de computador e, no caso do DNA, com sequências de nucleotídeos. Em 2016, o Instituto criou a Iniciativa de Robótica Molecular, que reuniu especialistas em robótica, biologia molecular e nanotecnologia. Os cientistas ficaram entusiasmados com a relativa independência e flexibilidade das moléculas, que podem auto-montar-se e reagir em tempo real ao ambiente. Esse recurso significa que essas moléculas programáveis ​​podem ser usadas para criar dispositivos em nanoescala que podem ter casos de uso em diferentes setores.

A robótica molecular é possibilitada pelos mais recentes avanços na pesquisa genética, particularmente a ferramenta de edição de genes CRISPR (repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas). Esta ferramenta pode ler, editar e cortar fitas de DNA conforme necessário. Com esta tecnologia, as moléculas de ADN podem ser manipuladas em formas e características ainda mais precisas, incluindo circuitos biológicos que podem detectar qualquer doença potencial numa célula e matá-la automaticamente ou impedir que se torne cancerosa. Esta possibilidade significa que os robôs moleculares podem revolucionar o desenvolvimento, o diagnóstico e a terapêutica de medicamentos. O Wyss Institute está fazendo um progresso incrível com este projeto, já estabelecendo duas empresas comerciais: Ultivue para imagens de tecidos de alta precisão e NuProbe para diagnóstico de ácidos nucleicos.

Impacto disruptivo

Um dos principais benefícios da robótica molecular é que esses pequenos dispositivos podem interagir entre si para atingir objetivos mais complexos. Seguindo sugestões de colônias de insetos como formigas e abelhas, os pesquisadores estão trabalhando no desenvolvimento de enxames de robôs que podem formar formas complexas e completar tarefas comunicando-se entre si através de luz infravermelha. Este tipo de nanotecnologia híbrida, onde os limites do ADN podem ser aumentados com o poder computacional dos robôs, poderá ter diversas aplicações, incluindo armazenamento de dados mais eficiente que pode resultar em menores emissões de carbono.

Em julho de 2022, estudantes da Emory University, com sede na Geórgia, criaram robôs moleculares com motores baseados em DNA que podem se mover intencionalmente em uma direção específica. Os motores foram capazes de detectar mudanças químicas em seu ambiente e saber quando parar de se mover ou recalibrar a direção. Os pesquisadores disseram que esta descoberta é um grande passo em direção a testes e diagnósticos médicos porque os robôs moleculares em enxame agora podem se comunicar motor a motor. Este desenvolvimento também significa que estes enxames podem ajudar a controlar doenças crónicas como diabetes ou hipertensão. No entanto, embora a investigação neste campo tenha produzido alguns avanços, a maioria dos cientistas concorda que as aplicações em grande escala e no mundo real destes pequenos robôs ainda estão a anos de distância.

Implicações da robótica molecular

Implicações mais amplas da robótica molecular podem incluir: 

• Pesquisa mais precisa sobre células humanas, incluindo a capacidade de administrar medicamentos a células específicas.
• Aumento dos investimentos em investigação em nanotecnologia, especialmente por parte dos prestadores de cuidados de saúde e das grandes empresas farmacêuticas.
• O setor industrial é capaz de construir peças e suprimentos de máquinas complexas usando um enxame de robôs moleculares.
• Aumento da descoberta de materiais de base molecular que podem ser aplicados em qualquer coisa, desde roupas até peças de construção.
• Nanorrobôs que podem ser programados para alterar seus componentes e acidez, dependendo se serão necessários para trabalhar em organismos ou fora deles, tornando-os trabalhadores flexíveis e altamente econômicos.

Perguntas para comentar

• Quais são outros benefícios potenciais dos robôs moleculares na indústria?
• Quais são outros benefícios potenciais dos robôs moleculares na biologia e na saúde?