Pour la première fois, des robots microscopiques fabriqués à partir de molécules d'ADN peut se promener, suivre les instructions et à travailler ensemble pour assembler des produits simples sur une ligne d'assemblage à l'échelle atomique, imitant la machinerie des cellules vivantes, deux équipes de recherche indépendantes, a annoncé mercredi.

Ces dispositifs expérimentaux, décrits dans la revue Nature, les progrès de la nanotechnologie de l'ADN, dans laquelle sont bioingénieurs en utilisant les molécules du code génétique que les écrous, boulons, poutres et autres matériaux de construction, sur une échelle mesurée en milliardièmes de mètre. L'effort, qui combine la chimie de synthèse, de l'enzymologie, la nanotechnologie structurelle et de l'informatique, tire profit des propriétés physiques uniques de molécules d'ADN pour assembler des formes selon les règles chimiques prévisibles.

Jusqu'à présent, ces expériences ont donné des nouveautés moléculaires, à partir de visages souriants si petit que d'un milliard qui peuvent tenir dans une cuillère à café à la molécule de taille des boîtes avec couvercles qui peuvent être ouverts, fermés et verrouillés avec une clé d'ADN.

Ces nouveaux projets de construction apportent aux chercheurs un pas de plus vers une époque où, du moins en théorie, les scientifiques pourraient être capables de construire des usines de tubes à essai que le taux de désabonnement à l'auto-assemblage des ordinateurs, des composés chimiques rares ou autonomes des robots médicaux capables de croisière sur le sang humain .

Dans l'un des projets, un groupe de recherche d'avant-garde basée à New York University a construit le prototype d'une usine moléculaire dans lequel les robots mobiles d'ADN assemblé des particules d'or de huit manières différentes, en réponse à des commandes de produits chimiques. La deuxième équipe, dirigée par un biochimiste à l'Université de Columbia, programmé un robot d'ADN qui pourrait commencer, s'arrêter, tourner et déplacer.

"Ici nous pouvons voir quelques lueurs de choses à venir», a déclaré l'Université de Harvard biophysicien William Shih, qui n'était pas impliqué dans les projets. «C'est excitant."

Le travail d'ADN est une petite partie d'un près de 9 milliards de recherche-développement effort mondial, selon le projet privé sur les nanotechnologies émergentes, qui suit les préoccupations environnementales et la santé découlant de la nouvelle technologie. Jusqu'à présent, de nouveaux nano-matériaux ont été incorporés dans des centaines d'appareils électroniques, cosmétiques, produits de l'automobile et médical faites par 485 sociétés dans 24 pays. Mais aucun d'impliquer ces objets exotiques d'ADN synthétiques.

Les deux groupes de recherche bricolé avec des créations appelé molécules d'ADN ADN marcheurs-mobiles, environ 100.000 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain, qui ont trois ou plus des jambes faites d'une chaîne d'enzymes génétiques. Chaque jambe va de l'avant en fonction de son attraction chimique à des séquences de produits biochimiques prévues, comme des pierres de gué, en face de lui.

Ces robots sont si petits que les chercheurs programmer leurs actions par le codage des commandes dans le monde qui les entoure. Ils suivent des indices chimiques programmés dans le sol sur lequel ils marchent.

Dans le premier projet, une équipe de scientifiques dirigée par le biochimiste Milan Stojanovic à la Columbia construit un robot moléculaire qui se mouvait sur son propre long d'une voie d'instructions les équivalents chimiques du ADN de la bande de papier perforée utilisée pour contrôler les machines-outils automatisées.

Une fois programmé, le robot doit sans autre intervention humaine, les chercheurs ont rapporté. Il pourrait se transformer, se déplacer en ligne droite ou suivre une courbe complexe, puis s'arrêter, tous essentiellement de sa propre initiative. Ils ont documenté ses progrès avec un microscope à force atomique comme il marchait le long d'un chemin de 100 nanomètres de longueur, environ 30 fois plus que les marcheurs d'ADN précédentes pourrait gérer.

"Dans l'avenir, cela pourrait être utilisé comme une machine moléculaire qui pourraient se lier à une surface de la cellule, peut-être porter une chose fret et de la libération», a déclaré le biochimiste Hao Yan à l'Institut Biodesign à l'Arizona State University, l'un des 12 chercheurs de quatre universités impliqués dans le projet.

A New York University, scientifiques dirigée par le chimiste Nadrian Seeman a pris cette idée un peu plus loin. Ils ont combiné une piste d'ADN programmable et une escouade de marcheurs robotiques mobiles avec un ensemble de chariots élévateurs à commande indépendante moléculaires qui peuvent livrer des pièces sur commande. Le résultat fut un fonctionnement nano-usine, les chercheurs ont rapporté.

"Une ligne d'assemblage industriel comprend une usine, les travailleurs et un système de convoyeur," a déclaré le Dr Seeman. "Nous avons émulé chacune de ces fonctions en utilisant des composants d'ADN."

En déclenchant des séquences d'ADN différentes, les chercheurs ont pu commander jusqu'à huit combinaisons différentes dans leur ligne de produit expérimental.

"Il est très important", a déclaré California Institute of Technology bioingénieur Rothemund Paul, qui n'était pas impliqué dans deux projets. "C'est le genre de chose qui arrive dans les cellules vivantes tout le temps."

Biochimiste Lloyd Smith de l'Université du Wisconsin à Madison a averti qu'il pourrait être une décennie ou plus avant nanotechnologie de l'ADN conduit à toutes les applications utiles.

«Il s'agit d'un champ à regarder», a déclaré le Dr Smith. "Mais c'est encore la recherche fondamentale à savoir ce que l'humanité doit faire la capacité des molécules qui peuvent faire son appel d'offres."

Si vous aimez ce poteau, S'abonner au fil RSS et d'obtenir les derniers messages chaque fois qu'ils sont disponibles. Merci!