Forskere skaber 3D DNA nanorobotter

Forskere ved universiteter i New York og Ningbo, Kina, siger, at de har skabt bittesmå robotter bygget af DNA, der kan reproducere sig selv.

Sådanne nanorobotter kunne en dag iværksætte søge-og-ødelæg-missioner mod kræftceller i et menneskes blodbane uden behov for operation eller indsamle giftigt affald fra havet.

Den lille mekanisme er så lille, at 1.000 af dem kan passe ind i bredden af ​​et ark papir.

"Industrirobotter i nanoskala har potentiale som produktionsplatforme og er i stand til automatisk at udføre gentagne opgaver for at håndtere og producere nanomaterialer med ensartet præcision og nøjagtighed," siger Feng Zhou, en ledende forsker på projektet og medarbejder ved New York University's Department of Physics og det kinesiske videnskabsakademi.

Zhou sagde, at de 100 nanometer brede mekanismer manipulerer forskellige dele af DNA-strenge og justerer dem korrekt, så de kan "svejses" sammen og derefter gå videre til næste trin. De udtænkte et nyt middel til at folde DNA i tre dimensioner, der muliggør grænseløs selvreplikation.

Tidligere forskning i DNA-robotik var begrænset til 2D-konstruktion.

"Vores introduktion af flerakset præcis foldning og positionering som et værktøj/teknologi til nanofremstilling vil åbne døren til mere komplekse og nyttige nano- og mikroenheder," sagde Zhou.

I et interview med NewScientist sagde Andrew Surman, en kemiprofessor med speciale i nanomaterialer, "Det er svært at samle den slags ting... Det er virkelig vigtigt, hvordan tingene foldes sammen, både i syntetiske ting, vi laver og i biomolekyler. er foldet forkert, virker de ikke."

Zhou sagde, at hans teams arbejde bygger på fire årtiers fremskridt inden for DNA-nanoteknologi. Han bemærkede et væld af innovative opfindelser, herunder maskiner, enzymer, selvreplikatorer, computere og nukleinsyre-"walkers" - applikationer, der involverer nanomedicin, diagnostisk sansning af biologiske prøver og nanorobotik.

"Vores demonstration viser nanomaskiner og robotter, der kan programmeres og styres af lys og varme til produktion af nanoskala, biokompatible strukturer og enheder," sagde han.

Richard Handy fra University of Plymouth, England, som ikke deltog i undersøgelsen, bemærkede:"Det ville være en måde at tilføje et enzym eller et protein til en celle, uden at DNA'et i cellen behøver at lave det. Du har mennesker som har genetiske mangler, hvor de ikke er i stand til at lave et enzym, så dette kan være en terapi, der ville konstruere enzymet i vævet for dem. Hvis du har en masse mennesker med type 2-diabetes og insulinudskillelsesproblemer , måske kan du få et af disse DNA-stilladser til at lave insulin."

Science fiction har tacklet udviklingen af ​​nanoteknologiske anordninger, nogle gange i apokalyptiske fortællinger.

K. Eric Drexler, en pioner inden for nanoteknologisk forskning, forestillede sig et mareridtsscenarie i sin bog "Engines of Creation" fra 1986.

"Forestil dig sådan en replikator, der flyder i en flaske med kemikalier og laver kopier af sig selv," sagde han. "Den første replikator samler en kopi på tusind sekunder, de to replikatorer bygger derefter to mere i løbet af de næste tusind sekunder, de fire bygger yderligere fire, og de otte bygger yderligere otte. Ved udgangen af ​​ti timer er der ikke tredive- seks nye replikatorer, men over 68 milliarder på mindre end en dag, ville de veje et ton på mindre end to dage, ville de opveje jorden

Han opfandt det efterhånden berømte udtryk "grå goo", der refererer til den katastrofale replikation af nanobots, der i sidste ende forbruger al biomasse.

Zhou's rapport, "Mod tredimensionelle DNA industrielle nanorobotter," vises i Science Robotics .

Flere oplysninger: Feng Zhou et al., Mod tredimensionelle DNA industrielle nanorobotter, Science Robotics (2023). DOI:10.1126/scirobotics.adf1274

Journaloplysninger: Science Robotics

© 2023 Science X Network