Молекуларна роботика: Ови микроскопски роботи могу да ураде скоро све

• Аутор:
• ime аутора

  Куантумрун Форесигхт
• Новембар 30, 2023

Сажетак увида

Молекуларна роботика, интердисциплинарни подухват на споју роботике, молекуларне биологије и нанотехнологије, на челу са Харвардским Институтом Висс, покреће програмирање ДНК ланаца у роботе који су способни да обављају сложене задатке на молекуларном нивоу. Користећи ЦРИСПР уређивање гена, ови роботи би могли да револуционишу развој лекова и дијагностику, а ентитети као што су Ултивуе и НуПробе воде комерцијалне нападе. Док истраживачи истражују ројеве ДНК робота за сложене задатке, сличне колонијама инсеката, примене у стварном свету су још увек на хоризонту, обећавајући неупоредиву прецизност у испоруци лекова, благодат за истраживање нанотехнологије и потенцијал за изградњу молекуларних материјала у различитим индустријама. .

Контекст молекуларне роботике

Истраживачи са Института за биолошки инспирисано инжењерство Универзитета Харвард били су заинтригирани другим потенцијалним случајевима употребе ДНК, који се може саставити у различите облике, величине и функције. Пробали су роботику. Ово откриће је омогућено јер ДНК и роботи деле једну ствар - способност да буду програмирани за одређени циљ. У случају робота, њима се може манипулисати путем бинарног компјутерског кода, ау случају ДНК нуклеотидним секвенцама. Институт је 2016. године створио Иницијативу за молекуларну роботику, која је окупила стручњаке за роботику, молекуларну биологију и нанотехнологију. Научници су били узбуђени релативном независношћу и флексибилношћу молекула, који се могу сами саставити и реаговати у реалном времену на околину. Ова карактеристика значи да се ови програмабилни молекули могу користити за креирање уређаја на наноразмери који могу имати случајеве употребе у различитим индустријама.

Молекуларна роботика је омогућена најновијим открићима у генетским истраживањима, посебно алатом за уређивање гена ЦРИСПР (кластерисана, редовно распоређена кратка палиндромска понављања). Овај алат може читати, уређивати и сећи ДНК ланце по потреби. Са овом технологијом, ДНК молекулима се може манипулисати у још прецизније облике и карактеристике, укључујући биолошка кола која могу открити било коју потенцијалну болест у ћелији и аутоматски је убити или спречити да постане канцерогена. Ова могућност значи да молекуларни роботи могу да револуционишу развој лекова, дијагнозе и терапије. Институт Висс остварује невероватан напредак са овим пројектом, већ оснива две комерцијалне компаније: Ултивуе за високопрецизно снимање ткива и НуПробе за дијагностику нуклеинских киселина.

Ометајући утицај

Једна од главних предности молекуларне роботике је да ови сићушни уређаји могу међусобно да комуницирају како би постигли сложеније циљеве. Узимајући знаке из колонија инсеката као што су мрави и пчеле, истраживачи раде на развоју ројева робота који могу формирати сложене облике и обављати задатке комуницирајући једни с другима путем инфрацрвеног светла. Овај тип хибрида нанотехнологије, где се границе ДНК могу повећати рачунарском снагом робота, могао би имати неколико примена, укључујући ефикасније складиштење података које може резултирати нижим емисијама угљеника.

У јулу 2022. студенти са Универзитета Емори са седиштем у Џорџији створили су молекуларне роботе са моторима заснованим на ДНК који се могу намерно кретати у одређеном правцу. Мотори су били у стању да осете хемијске промене у свом окружењу и знају када да престану да се крећу или поново калибрирају смер. Истраживачи су рекли да је ово откриће велики корак ка медицинском тестирању и дијагностици, јер ројеви молекуларни роботи сада могу да комуницирају од мотора до мотора. Овај развој такође значи да ови ројеви могу помоћи у контроли хроничних болести попут дијабетеса или хипертензије. Међутим, док су истраживања у овој области донела одређени напредак, већина научника се слаже да су велике примене ових малих робота у стварном свету још годинама далеко.

Импликације молекуларне роботике

Шире импликације молекуларне роботике могу укључивати: 

• Тачније истраживање људских ћелија, укључујући могућност испоруке лекова одређеним ћелијама.
• Повећана улагања у истраживање нанотехнологије, посебно од стране здравствених радника и великих фармација.
• Индустријски сектор је у стању да прави сложене делове машина и залихе користећи рој молекуларних робота.
• Повећано откриће материјала на бази молекула који се могу применити на било шта, од одеће до грађевинских делова.
• Нанороботи који се могу програмирати да мењају своје компоненте и киселост, у зависности од тога да ли ће морати да раде у организмима или ван њих, што их чини веома исплативим и флексибилним радницима.

Питања за коментарисање

• Које су друге потенцијалне предности молекуларних робота у индустрији?
• Које су друге потенцијалне предности молекуларних робота у биологији и здравству?