Buat kali pertama, robot mikroskopik yang dibuat daripada molekul DNA boleh berjalan, ikut arahan dan bekerjasama untuk memasang produk mudah pemasangan talian atom-besaran, meniru jentera sel hidup, dua pasukan penyelidikan bebas mengumumkan pada Rabu.

Alat-alat ini eksperimen, yang diterangkan dalam jurnal Nature, adalah pendahuluan dalam nanoteknologi DNA, yang bioengineers menggunakan molekul kod genetik seperti kacang, bolt, galang dan bahan binaan yang lain, pada skala yang diukur dalam billionths meter. Usaha, yang menggabungkan sintetik kimia, enzymology, nanoteknologi struktur dan sains komputer, mengambil kesempatan daripada sifat fizikal molekul DNA yang unik untuk berhimpun bentuk mengikut peraturan kimia diramal.

Sehingga kini, eksperimen itu telah membuahkan barang kecil yg murah yang molekul, dari smiley menghadapi begitu kecil satu bilion boleh dimuatkan dalam sudu teh kotak molekul-saiz dengan penutup yang boleh dibuka, ditutup dan dikunci dengan kunci DNA.

Projek-projek pembinaan baru membawa penyelidik satu langkah lebih dekat ke semasa apabila, sekurang-kurangnya dalam teori, ahli sains mungkin dapat membina tabung uji kilang yang melahirkan-pemasangan sendiri komputer, sebatian kimia yang jarang ditemui atau autonomi robot perubatan mampu untuk pelayaran aliran darah manusia .

Dalam salah satu projek, kumpulan penyelidikan perintis yang berpusat di Universiti New York membina prototaip sebuah kilang molekul di mana robot DNA mudah alih dipasang partikel emas di lapan cara yang berbeza, sebagai tindak balas kepada arahan kimia. Pasukan kedua, yang dipimpin oleh seorang ahli biokimia di Universiti Columbia, yang telah diprogramkan robot DNA yang boleh bermula, berhenti, pusing dan bergerak.

"Di sini kita boleh lihat beberapa kacamata daripada sesuatu yang akan datang," kata Universiti Harvard biophysicist William Shih, yang tidak terlibat dalam projek-projek. "Ini adalah menarik."

Kerja-kerja DNA adalah sebahagian kecil daripada usaha hampir $ 9 bilion penyelidikan dan pembangunan di seluruh dunia, mengikut Projek swasta mengenai Nanotechnologies Baru, yang menjejaki alam sekitar dan kesihatan kebimbangan yang timbul daripada teknologi baru. Setakat ini, nano-bahan baru telah dimasukkan ke dalam beratus-ratus elektronik, kosmetik, produk automotif dan perubatan yang dibuat oleh 485 syarikat di 24 negara. Tetapi tiada melibatkan objek DNA eksotik buatan manusia.

Kedua-dua kumpulan penyelidikan yang tinkered dengan ciptaan yang dipanggil molekul DNA DNA mudah alih pejalan kaki, kira-kira 100,000 kali lebih kecil daripada diameter rambut manusia, yang mempunyai tiga atau lebih kaki yang diperbuat daripada rentetan enzim genetik. Setiap kaki bergerak ke hadapan berdasarkan kepada daya tarikan kimia kepada jujukan biochemicals yang ditetapkan, seperti batu loncatan, di hadapan.

Robot ini adalah begitu kecil bahawa penyelidik program tindakan mereka dengan pengekodan arahan dalam dunia di sekeliling mereka. Mereka mengikuti isyarat kimia yang diprogramkan ke dalam tanah di mana mereka berjalan.

Dalam projek pertama, pasukan saintis yang diketuai oleh ahli biokimia Milan Stojanovic di Columbia membina sebuah robot molekul yang bergerak sendiri di sepanjang trek arahan-bahan kimia yang setaraf DNA pita kertas yang menumbuk yang digunakan untuk mengawal alat-alat mesin automatik.

Setelah diprogramkan, robot tidak memerlukan campur tangan manusia lanjut, lapor penyelidik. Ia boleh menghidupkan, bergerak dalam garis lurus atau mengikuti keluk yang kompleks dan kemudian berhenti, semua pada asasnya atas inisiatif sendiri. Mereka didokumenkan kemajuan dengan mikroskop daya atom kerana ia berkawad diiringi sepanjang jalan 100 nanometer lama, kira-kira 30 kali lebih daripada pejalan kaki DNA lebih awal boleh menguruskan.

"Pada masa hadapan, ini boleh digunakan sebagai mesin molekul yang boleh mengikat kepada permukaan sel, mungkin membawa sesuatu kargo dan pelepasan," kata ahli biokimia Hao Yan di Institut Biodesign di Arizona State University, salah satu daripada 12 penyelidik empat universiti terlibat dalam projek ini.

Di Universiti New York, saintis yang diketuai oleh ahli kimia Nadrian Seeman telah mengambil idea bahawa langkah selanjutnya. Mereka menggabungkan trek DNA diprogramkan dan skuad pejalan kaki robot mudah alih dengan satu set forklift bebas dikawal molekul yang boleh menyampaikan bahagian atas perintah. Hasilnya adalah yang berfungsi nano-kilang, para penyelidik melaporkan.

"Satu barisan pemasangan industri termasuk kilang, pekerja dan sistem penghantar," kata Dr. Seeman. "Kami telah dicontohi setiap ciri-ciri yang menggunakan komponen DNA."

Dengan mencetuskan jujukan DNA yang berbeza, penyelidik boleh memerintahkan sehingga lapan kombinasi berbeza dalam barisan produk eksperimen mereka.

"Ia adalah sangat signifikan," kata California Institute of Technology bioengineer Paul Rothemund, yang tidak terlibat dalam projek sama ada. "Ini adalah perkara yang berlaku dalam sel hidup sepanjang masa."

Ahli biokimia Lloyd Smith di Universiti of Wisconsin di Madison amaran bahawa ia mungkin satu dekad atau lebih sebelum nanoteknologi DNA membawa kepada mana-mana aplikasi berguna.

"Ini adalah satu bidang untuk menonton," kata Dr Smith. "Tetapi ini masih penyelidikan asas untuk mengetahui apa yang manusia keupayaan untuk membuat molekul yang boleh melakukan pembida."

Jika anda suka post ini, Langgan Untuk RSS Feed dan Dapatkan mesej terkini apabila mereka sudah tersedia. Terima kasih!