Po raz pierwszy, mikroskopijne roboty wykonane z cząsteczek DNA może chodzić, postępuj zgodnie z instrukcjami i współpracować w montażu prostych produktów na atomowa skalę linii montażowej, naśladując maszyny żywych komórek, dwa niezależne zespoły badawcze ogłoszono w środę.

Te eksperymentalne urządzenia, opisane w czasopiśmie Nature, są postępy w nanotechnologii DNA, w którym bioengineers używasz cząsteczki kodu genetycznego jak orzechy, śruby, dźwigarów i innych materiałów budowlanych, w skali mierzonej w miliardowych części metra. Wysiłek, który łączy w sobie chemii syntetycznej i Enzymology, strukturalne nanotechnologii i Informatyki, korzysta z unikatowych właściwości fizycznych cząsteczek DNA do montażu kształty według przewidywalnych reguł chemicznych.

Do tej pory takie eksperymenty przyniosły molekularne nowości, z buźkę twarze tak małe, że miliard może zmieścić się w łyżeczce do cząsteczki wielkości pudełka z pokrywami, które mogą być otwierane, zamykane i zamykanych na klucz DNA.

Te nowe projekty budowlane przynieść naukowcom krok bliżej do chwili, gdy, przynajmniej w teorii, naukowcy mogą być w stanie zbudować probówki fabryki, które masowo samoskładających komputery, rzadkie związki chemiczne lub autonomicznych robotów medycznych zdolnych do rejs ludzkiego krwiobiegu .

W jednym z projektów, pionierska grupa badawcza z siedzibą w New York University zbudowali prototyp molekularnej fabryce, w której roboty mobilne DNA zebranych cząsteczek złota w ośmiu różnych sposobów, w odpowiedzi na polecenia chemicznych. Drugi zespół, kierowany przez biochemik z Uniwersytetu Columbia, zaprogramować robota DNA, które można uruchomić, zatrzymać, wyłączyć i przenieść.

"Tu widzimy jakieś iskry rzeczy przyszłych", powiedział Harvard University biofizyk William Shih, który nie był zaangażowany w projekty. "To jest ekscytujące."

Praca DNA jest małą częścią prawie $ 9 miliardów badawczo-rozwojowej wysiłku światowej, zgodnie z prywatnym projektem nanotechnologii wschodzących, która śledzi ochronę środowiska i zdrowia wynikających z nowej technologii. Do tej pory nowe nanomateriały zostały włączone do setek elektronicznych, kosmetyków, produktów wytwarzanych przez 485 firm w 24 krajach motoryzacyjnej i medycznej. Ale żaden obejmować te egzotyczne obiekty stworzone przez człowieka DNA.

Obie grupy badawcze majstrował kreacji zwanej DNA chodziki-mobile cząsteczki DNA, około 100.000 razy mniejsze niż średnica ludzkiego włosa, które mają trzy lub więcej nogi wykonane z łańcucha genetycznych enzymów. Każda noga porusza się do przodu w oparciu o jego atrakcyjności chemicznej do sekwencji biochemicznych ustanowione, jak ostoi, przed nim.

Roboty te są tak małe, że naukowcy zaprogramować swoje działania przez kodowanie polecenia w otaczającym ich światem. Są one zgodne sygnały chemiczne zaprogramowane do gruntu, na którym chodzenia.

W pierwszym projekcie, zespół naukowców kierowanych przez biochemika Milan Stojanovic w Kolumbii zbudowali robota, który porusza molekularny na własną rękę wzdłuż szlaku chemicznych instrukcje obsługi-równoważne DNA perforowanej taśmy papierowej stosowanej do kontrolowania automatycznych obrabiarek.

Po zaprogramowaniu robota wymaga żadnych dalszych interwencji człowieka, naukowcy zgłaszane. Może się okazać, poruszać się w linii prostej lub po złożonej krzywej, a następnie zatrzymać, wszystko w zasadzie z własnej inicjatywy. Są udokumentowane jego postępy mikroskopu sił atomowych, jak kroczył ścieżką 100 nanometrów długości, około 30 razy dalej niż wcześniejsze spacerowiczów DNA może zarządzać.

"W przyszłości może to być wykorzystywane jako molekularnej maszyny, które mogą wiązać się do powierzchni komórki, może nosić coś ładunku i uwolnienie", powiedział biochemik Hao Yan w Biodesign Institute na Arizona State University, jeden z 12 naukowców z czterech uniwersytetów udział w projekcie.

Na Uniwersytecie Nowojorskim, naukowcy pod kierunkiem chemika Nadrian Seeman wziął się ten pomysł o krok dalej. Łączyły w sobie programowalny tor DNA oraz oddział mobilnych robotów spacerowiczów z kompletem niezależnie kontrolowanych molekularnych wózków widłowych, które mogą dostarczyć części na komendę. Wynik był funkcjonowanie nano-fabryka, naukowcy zgłaszane.

"Przemysłowej linii produkcyjnej obejmuje fabrykę, pracowników oraz systemu transportowego", powiedział dr Seeman. "Mamy emulowane każdej z tych cech z wykorzystaniem komponentów DNA."

Przez wywołanie różne sekwencje DNA, naukowcy mogą zamówić maksymalnie osiem różnych kombinacji w ich eksperymentalnej linii produktów.

"To jest bardzo istotne", powiedział California Institute of Technology bioengineer Paul Rothemund, który nie brał udziału w żadnym projekcie. "To jest coś takiego, co dzieje się w żywych komórkach przez cały czas."

Biochemik Lloyd Smith z University of Wisconsin w Madison ostrzegł, że może to być dziesięć lat lub więcej przed nanotechnologia DNA prowadzi do wszelkich przydatnych aplikacji.

"To jest pole do oglądania" Dr powiedział Smith. "Ale to jeszcze badania podstawowe dowiedzieć się, co ludzkość ma zdolność do cząsteczek, które mogą zrobić swoje rozkazy."

Jeśli podoba Ci się ten post, Subskrybuj kanał RSS i otrzymuj najnowsze posty gdy są one dostępne. Dzięki!