Untuk pertama kalinya, robot mikroskopis yang terbuat dari molekul DNA bisa berjalan, ikuti instruksi dan bekerja sama untuk merakit produk sederhana pada jalur perakitan skala atom, meniru mesin dari sel hidup, dua tim peneliti independen mengumumkan Rabu.

Perangkat eksperimental, dijelaskan dalam jurnal Nature, adalah kemajuan dalam nanoteknologi DNA, di mana bioengineers menggunakan molekul dari kode genetik kacang-kacangan, baut, balok penopang dan bahan bangunan lainnya, dalam skala yang diukur dalam billionths meter. Upaya yang menggabungkan kimia sintetis, enzim, nanoteknologi struktural dan ilmu komputer, mengambil keuntungan dari sifat fisik yang unik dari molekul DNA untuk merakit bentuk menurut aturan kimia diprediksi.

Sampai sekarang, eksperimen seperti itu menghasilkan hal baru molekul, dari wajah tersenyum kecil sehingga satu miliar dapat disimpan dalam satu sendok teh ke dalam molekul-ukuran kotak dengan tutup yang dapat dibuka, ditutup dan dikunci dengan kunci DNA.

Proyek-proyek konstruksi baru membawa peneliti selangkah lebih dekat ke waktu ketika, setidaknya dalam teori, para ilmuwan mungkin dapat membangun tabung pabrik yang churn keluar diri perakitan komputer, senyawa kimia langka atau robot medis otonom mampu pesiar aliran darah manusia .

Dalam salah satu proyek, sebuah kelompok penelitian perintis yang berbasis di New York University membangun prototipe dari pabrik molekul di mana robot DNA ponsel dirakit partikel emas dalam delapan cara berbeda, dalam menanggapi perintah kimia. Tim kedua, dipimpin oleh ahli biokimia di Universitas Columbia, diprogram robot DNA yang bisa start, stop, putar dan bergerak.

"Di sini kita dapat melihat beberapa secercah yang akan datang," kata Harvard University biofisika William Shih, yang tidak terlibat dalam proyek. "Ini menarik."

Pekerjaan DNA adalah bagian kecil dari upaya hampir $ 9000000000 riset dan pengembangan di seluruh dunia, menurut Proyek swasta pada Nanotechnologies Emerging, yang melacak masalah lingkungan dan kesehatan yang timbul dari teknologi baru. Sejauh ini, baru nano-bahan telah dimasukkan dalam ratusan elektronik, kosmetik, produk otomotif dan medis yang dibuat oleh 485 perusahaan di 24 negara. Tapi tak satu pun melibatkan bahan-bahan buatan objek eksotis DNA.

Kedua kelompok penelitian bermain-main dengan kreasi yang disebut DNA walker-mobile molekul DNA, sekitar 100.000 kali lebih kecil dari diameter rambut manusia, yang memiliki tiga atau lebih kaki yang terbuat dari serangkaian enzim genetik. Setiap kaki bergerak maju berdasarkan atraksi kimia untuk urutan biokimia yang ditetapkan, seperti batu loncatan, di depannya.

Robot ini sangat kecil bahwa para peneliti program tindakan mereka dengan pengkodean perintah dalam dunia di sekitar mereka. Mereka mengikuti isyarat kimia diprogram ke dalam tanah di mana mereka berjalan.

Dalam proyek pertama, tim ilmuwan yang dipimpin oleh ahli biokimia Milan Stojanovic di Columbia membangun robot molekul yang bergerak sendiri di sepanjang jalur instruksi-bahan kimia setara DNA dari pita kertas berlubang digunakan untuk mengontrol peralatan mesin otomatis.

Sekali diprogram, robot tidak membutuhkan campur tangan manusia lebih lanjut, para peneliti melaporkan. Itu bisa berubah, bergerak dalam garis lurus atau mengikuti kurva kompleks dan kemudian berhenti, semua pada dasarnya atas inisiatif sendiri. Mereka mendokumentasikan kemajuan dengan mikroskop atom seperti yang berjalan sepanjang jalan 100 nanometer panjang, sekitar 30 kali lebih jauh dari pejalan DNA sebelumnya bisa mengelola.

"Di masa depan, ini dapat digunakan sebagai mesin molekuler yang dapat mengikat permukaan sel, mungkin membawa sesuatu kargo dan rilis," kata ahli biokimia Hao Yan di Institut Biodesign di Arizona State University, salah satu dari 12 peneliti di empat universitas terlibat dalam proyek ini.

Di New York University, ilmuwan yang dipimpin oleh ahli kimia Nadrian Seeman mengambil ide yang selangkah lebih maju. Mereka menggabungkan trek DNA diprogram dan sepasukan walker robot mobile dengan satu set molekul forklift independen dikendalikan yang dapat memberikan bagian pada perintah. Hasilnya adalah fungsi nano-pabrik, para peneliti melaporkan.

"Sebuah baris perakitan industri termasuk pabrik, pekerja dan sistem konveyor," kata Dr Seeman. "Kami telah ditiru masing-masing fitur tersebut menggunakan komponen DNA."

Dengan memicu urutan DNA yang berbeda, para peneliti bisa memesan hingga delapan kombinasi yang berbeda di lini produk eksperimental mereka.

"Hal ini sangat signifikan," kata California Institute of Technology bioengineer Paulus Rothemund, yang tidak terlibat dalam proyek baik. "Ini adalah jenis hal yang terjadi dalam sel-sel hidup sepanjang waktu."

Ahli biokimia Lloyd Smith di University of Wisconsin di Madison mengingatkan bahwa mungkin satu dekade atau lebih sebelum nanoteknologi DNA menyebabkan aplikasi berguna.

"Ini adalah bidang yang harus diperhatikan," kata Dr Smith. "Tapi ini masih penelitian dasar untuk mengetahui apa yang umat manusia memiliki kemampuan untuk membuat molekul yang dapat melakukan penawaran tersebut."

Jika Anda menyukai posting ini, Subscribe To RSS Feed dan mendapatkan pesan-pesan terbaru setiap kali mereka tersedia. Terima kasih!