Moleküler robotik: Bu mikroskobik robotlar hemen hemen her şeyi yapabilir

• Yazar:
• Yazar adı

  Kuantumrun Öngörüsü
• 30 Kasım 2023

Analiz özeti

Robotik, moleküler biyoloji ve nanoteknolojinin bağlantı noktasında yer alan ve Harvard'ın Wyss Enstitüsü'nün öncülük ettiği disiplinler arası bir girişim olan moleküler robot bilimi, DNA iplikçiklerinin moleküler düzeyde karmaşık görevleri yerine getirebilecek robotlara programlanmasını teşvik ediyor. CRISPR gen düzenlemesinden yararlanan bu robotlar, Ultivue ve NuProbe gibi kuruluşların ticari atılımlara öncülük etmesiyle ilaç geliştirme ve teşhiste devrim yaratabilir. Araştırmacılar, böcek kolonilerine benzer şekilde karmaşık görevler için DNA robot sürülerini araştırırken, gerçek dünya uygulamaları hâlâ ufukta görünüyor; ilaç dağıtımında benzersiz bir hassasiyet, nanoteknoloji araştırmaları için bir nimet ve çeşitli endüstrilerde moleküler malzeme oluşturma potansiyeli vaat ediyor. .

Moleküler robotik bağlamı

Harvard Üniversitesi'nin Wyss Biyolojik İlham Veren Mühendislik Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, farklı şekiller, boyutlar ve işlevler halinde bir araya gelebilen DNA'nın diğer potansiyel kullanım durumları ilgisini çekti. Robotik denediler. Bu keşif, DNA ve robotların ortak bir özelliği sayesinde mümkün oldu: belirli bir amaç için programlanma yeteneği. Robotlarda ikili bilgisayar koduyla, DNA'da ise nükleotid dizileriyle manipüle edilebilirler. Enstitü, 2016 yılında robotik, moleküler biyoloji ve nanoteknoloji uzmanlarını bir araya getiren Moleküler Robotik Girişimi'ni oluşturdu. Bilim adamları, kendi kendine birleşebilen ve çevreye gerçek zamanlı tepki verebilen moleküllerin göreceli bağımsızlığı ve esnekliği karşısında heyecanlandılar. Bu özellik, bu programlanabilir moleküllerin, farklı endüstrilerde kullanım durumları olabilecek nano ölçekli cihazlar oluşturmak için kullanılabileceği anlamına gelir.

Moleküler robot teknolojisi, genetik araştırmalardaki en son gelişmeler, özellikle de gen düzenleme aracı CRISPR (düzenli olarak aralıklı kısa palindromik tekrarlar kümelenmesi) sayesinde mümkün olmaktadır. Bu araç gerektiğinde DNA ipliklerini okuyabilir, düzenleyebilir ve kesebilir. Bu teknolojiyle, DNA molekülleri, bir hücredeki herhangi bir potansiyel hastalığı tespit edebilen ve onu otomatik olarak öldürebilen veya kansere dönüşmesini engelleyebilen biyolojik devreler de dahil olmak üzere, daha kesin şekil ve özelliklere göre manipüle edilebilir. Bu olasılık, moleküler robotların ilaç geliştirmede, teşhiste ve tedavide devrim yaratabileceği anlamına geliyor. Wyss Institute bu projede inanılmaz bir ilerleme kaydediyor ve halihazırda iki ticari şirket kuruyor: Yüksek hassasiyetli doku görüntüleme için Ultivue ve nükleik asit teşhisi için NuProbe.

Yıkıcı etki

Moleküler robotiğin en büyük faydalarından biri, bu küçük cihazların daha karmaşık hedeflere ulaşmak için birbirleriyle etkileşime girebilmesidir. Karıncalar ve arılar gibi böcek kolonilerinden ipuçları alan araştırmacılar, karmaşık şekiller oluşturabilen ve birbirleriyle kızılötesi ışık aracılığıyla iletişim kurarak görevleri tamamlayabilen robot sürüleri geliştirmeye çalışıyor. DNA'nın sınırlarının robotların bilgi işlem gücüyle artırılabildiği bu tür nanoteknoloji hibriti, daha düşük karbon emisyonlarıyla sonuçlanabilecek daha verimli veri depolama da dahil olmak üzere çeşitli uygulamalara sahip olabilir.

Temmuz 2022'de Georgia merkezli Emory Üniversitesi öğrencileri, DNA tabanlı motorlara sahip, kasıtlı olarak belirli bir yönde hareket edebilen moleküler robotlar yarattı. Motorlar çevrelerindeki kimyasal değişiklikleri algılayabiliyor ve ne zaman hareket etmeyi bırakacaklarını veya yönü yeniden ayarlayacaklarını biliyorlardı. Araştırmacılar bu keşfin tıbbi test ve teşhise yönelik büyük bir adım olduğunu çünkü sürü moleküler robotların artık motorlar arası iletişim kurabildiğini söyledi. Bu gelişme aynı zamanda bu sürülerin diyabet veya hipertansiyon gibi kronik hastalıkların kontrolüne yardımcı olabileceği anlamına da geliyor. Bununla birlikte, bu alandaki araştırmalar bazı ilerlemeler sağlamış olsa da çoğu bilim insanı, bu küçük robotların büyük ölçekli, gerçek dünyadaki uygulamalarının hala yıllar uzakta olduğu konusunda hemfikir.

Moleküler robotiğin etkileri

Moleküler robotiğin daha geniş etkileri şunları içerebilir: 

• İlaçların belirli hücrelere ulaştırılabilmesi de dahil olmak üzere insan hücreleri üzerinde daha doğru araştırmalar.
• Özellikle sağlık hizmeti sağlayıcıları ve büyük ilaç firmaları tarafından nanoteknoloji araştırmalarına yapılan yatırımların artması.
• Endüstriyel sektör, bir sürü moleküler robot kullanarak karmaşık makine parçaları ve malzemeleri üretebiliyor.
• Giysilerden inşaat parçalarına kadar her şeye uygulanabilecek moleküler bazlı malzemelerin keşfi arttı.
• Organizmaların içinde mi yoksa dışarıda mı çalışacaklarına bağlı olarak bileşenlerini ve asitliklerini değiştirecek şekilde programlanabilen nanorobotlar, onları son derece uygun maliyetli ve esnek işçiler haline getiriyor.

Yorum yapılacak sorular

• Moleküler robotların endüstrideki diğer potansiyel faydaları nelerdir?
• Biyoloji ve sağlık hizmetlerinde moleküler robotların diğer potansiyel faydaları nelerdir?