Imaginaţi-vă roboţi minusculi construiţi din ADN care se deplasează prin fluxul sanguin, administrând medicamente exact acolo unde este nevoie şi ţintind ameninţări precum celulele canceroase sau virusurile, arată ScienceDaily.

Aceste maşini microscopice ar putea, de asemenea, să asambleze sisteme de stocare a datelor şi dispozitive de calcul ultraprecise la scară nanometrică.

Deşi posibilităţile sunt remarcabile, majoritatea roboţilor ADN se află astăzi încă în stadii experimentale incipiente şi sunt mai degrabă consideraţi dovezi de concept decât instrumente practice.

Cercetătorii explorează modul în care ADN-ul poate fi transformat în maşini funcţionale folosind abordări creative de proiectare.

Acestea includ construirea de articulaţii rigide din ADN, încorporarea de componente flexibile şi utilizarea tehnicilor de pliere inspirate de origami.

Prin aplicarea principiilor din robotica la scară mai mare, cum ar fi roboţii rigizi, flexibili şi origami, oamenii de ştiinţă adaptează concepte mecanice familiare la scară nanometrică.

Acest lucru permite sistemelor bazate pe ADN să îndeplinească sarcini controlate şi repetabile, în ciuda dimensiunilor lor extrem de mici.

Ghidarea mişcării roboţilor ADN într-un mediu molecular în continuă schimbare reprezintă o provocare majoră.

Pentru a aborda acest aspect, oamenii de ştiinţă au dezvoltat sisteme de control care ajută aceste maşini să se comporte în moduri previzibile.

O metodă importantă implică deplasarea catenelor de ADN, un proces biochimic care permite programarea precisă a mişcării folosind secvenţe specifice de ADN etichetate ca „combustibil” şi „structură”.

Pe lângă controlul biochimic, semnalele fizice externe, precum câmpurile electrice, câmpurile magnetice şi lumina, pot dirija modul în care se mişcă aceşti roboţi.

Împreună, aceste abordări oferă un set de instrumente pentru reglarea fină a comportamentului maşinilor ADN cu un grad ridicat de precizie.

Utilizările potenţiale ale roboţilor ADN se extind mult dincolo de experimentele de laborator. În medicină, aceştia ar putea funcţiona ca „nano-chirurgi”, localizând celulele bolnave şi administrând tratamente ţintite cu precizie.

Cercetătorii explorează, de asemenea, dacă aceste maşini ar putea captura viruşi precum SARS-CoV-2, cu sisteme viitoare care ar putea funcţiona ca platforme complet autonome de administrare a medicamentelor.

Roboţii ADN pot juca, de asemenea, un rol în producţia avansată. Acţionând ca şabloane programabile, aceştia ar putea poziţiona nanoparticule cu o precizie sub-nanometrică.

Această capacitate ar putea duce la descoperiri revoluţionare în domeniul calculului molecular şi al dispozitivelor optice extrem de eficiente, care depăşesc performanţele tehnologiilor actuale.

În ciuda progresului rapid, rămân încă câteva obstacole. Trecerea de la sisteme la scară largă la maşini moleculare introduce provocări precum mişcarea browniană, care îngreunează controlul precis.

Multe dintre proiectele actuale de roboţi ADN sunt încă relativ simple şi funcţionează izolat, limitându-le utilitatea în medii complexe din lumea reală.

Există, de asemenea, lacune în cunoştinţele fundamentale.

Cercetătorii nu dispun încă de baze de date detaliate care să descrie proprietăţile mecanice ale structurilor ADN, iar instrumentele de simulare pentru predicţia comportamentului la această scară nu sunt încă pe deplin dezvoltate.

Pentru a depăşi aceste bariere, oamenii de ştiinţă subliniază necesitatea colaborării interdisciplinare.

Soluţiile propuse includ crearea de „biblioteci de piese” ADN standardizate, utilizarea inteligenţei artificiale pentru îmbunătăţirea proiectării şi simulării, precum şi perfecţionarea metodelor de biofabricaţie.

Progresul în aceste domenii va fi esenţial pentru scalarea roboţilor ADN şi integrarea lor în aplicaţii practice în domeniul sănătăţii, al producţiei şi nu numai.

„Roboţii de mâine nu vor fi făcuţi doar din metal şi plastic”, spune echipa de cercetare. „Vor fi biologici, programabili şi inteligenţi. Vor fi instrumentele care ne vor permite să stăpânim în sfârşit lumea moleculară”.