ДНК-машины созданы на основе природных молекулярных двигателей, свойств ДНК и самосборки (SmartBot).
До сих пор, ДНК Широко известен как молекула, несущая генетическую информацию. Однако ученые начинают смотреть на ДНК совсем по-другому, как на строительный материал для роботов. В лабораториях по всему миру исследователям удалось свернуть ДНК в движущиеся компоненты, способные захватывать, изгибать и реагировать на внешние сигналы.
Эта футуристически звучащая концепция теперь превратилась в настоящую инженерную задачу. Большой вопрос уже не в том, может ли ДНК формировать машины, а в том, можно ли этими машинами управлять и производить их массово для медицинских и производственных целей.
Создание оборудования молекулярного масштаба
Исследовательская группа из Пекинского университета (PKU), в которую входит инженер Лифэн Чжоу, считает, что ДНК уже ведет себя как аппаратное обеспечение на молекулярном уровне. В методе «ДНК-оригами» короткие нити используются для сложения длинных нитей в определенную структуру.
Жесткие двухниточные секции служат основной конструкцией, а однониточные секции обеспечивают гибкость петель и соединений. С 2015 года эта конструкция позволила создать наноразмерные соединения, которые могут качаться, как двери, или выдвигаться, как ползунки.
Прорывы в медицинском и промышленном мире
Сектор здравоохранения является основным драйвером этой технологии, поскольку человеческое тело привыкло работать с молекулами, поэтому иммунная система не считает ДНК инородным объектом.
Было зафиксировано несколько выдающихся достижений:
- Обнаружение вируса: в 2024 году нанозахвату удалось захватить вирус SARS-CoV-2 в слюне всего за 30 минут.
- Лечение рака: ДНК-роботы другой успешно доставил препарат, повышающий свертываемость крови, непосредственно в кровеносные сосуды опухолей у мышей и высвободил его только после того, как он достиг своей цели.
Помимо медицины, структуры ДНК служат точными шаблонами для размещения наночастиц с субнанометровой точностью, что является важным шагом для разработки будущих молекулярных оптических и электронных устройств.
Проблемы контроля и массового производства
Несмотря на многообещающие результаты, самые большие проблемы возникают на микроскопическом уровне. Постоянное движение молекул, также известное как броуновское движение, заставляет эти мелкие компоненты легко раскачиваться и терять форму. Кроме того, производственные затраты и скорость чтения и записи молекулярных файлов все еще слишком высоки для повседневного использования.
Чтобы внедрить эту технологию в реальный мир, исследователи начинают изучать процесс ферментации бактерий E. coli, позволяющий производить длинные цепи ДНК в больших масштабах, дешево и эффективно.
«Роботы будущего будут изготавливаться не только из металла и пластика», — пишет исследовательская группа в исследовании, опубликованном в журнале SmartBot.
Переход от лабораторных экспериментов к мощной инженерной дисциплине теперь зависит от создания более надежных конструкций и более интеллектуальных систем управления. В случае успеха ДНК-роботы вскоре покинут лабораторию и смогут выполнять сложные задачи внутри человеческого тела. (Земля/Z-2)
2026-03-26 02:37:00
1774502084
#Ученые #начинают #использовать #ДНК #качестве #материала #для #нанороботов
Продолжение темы
