Учеными создан автономный молекулярный робот | |
Группа ученых из Колумбийского университета, Университета штата Аризона, Университета Мичигана и Калифорнийского технологического института запрограммировала автономных молекулярных "роботов", изготовленных из ДНК, для осуществления таких действий, как перемещение, поворот, и остановка. Прогресс в конечном счете может привести к молекулярным системам, которые могут в один прекрасный день использоваться для медицинских терапевтических аппаратов и реконфигурируемых роботов - машин, которые состоят из многих простых единиц, что могут изменяться или даже восстановить себя для выполнения различных задач. Документ с описанием работы появится в текущем выпуске журнала Природа. Традиционным взглядом на робота является то, что это "машина, которая чувствует свою окружающей среду, принимает решение, а потом что-то делает", говорит Эрик Уинфри, адъюнкт-профессор компьютерных наук, вычислений и нервных систем, а также начальник в биоинженерии Caltech. Милан Н. Стоянович, преподаватель в Отделе экспериментальной терапии в Колумбийском университете, руководил проектами совместно с Уинфри и Хао Ян, профессором химии и биохимии в университете штата Аризона и экспертом в области ДНК-нанотехнологий, а также с Нильсом Вальтером, профессором химии и директором SMART в Университете штата Мичиган в Анн-Арбор. Сокращение роботов вплоть до молекулярного масштаба будет предоставлять для молекулярных процессов, такие же выгоды, что и классическая робототехника и автоматизация обеспечивает на макроскопическом масштабе. Молекулярные роботы, в теории, могут быть запрограммированны на анализ окружающей среды (например, наличие заболеваний клетки), выявление решения (нейтрализацию раковых клеток), и действие (доставка груза, убивающего рак). Или, как роботы в современном заводе, они могут быть запрограммированы для сборки сложных молекулярных продуктов. Мощность робототехники заключается в том, что после программирования, роботы могут выполнять свои функции самостоятельно, без дополнительного вмешательства человека. Однако, каким образом запрограммировать молекулы для выполнения сложного поведения? "В обычных роботах, робот сам содержит знания о командах, но с отдельными молекулами, вы не можете хранить такое количество информации, поэтому идея заключается в хранении команд извне, говорит Вальтер. "Мы смогли создать такую запрограммированную машину с использованием ДНК-оригами", объясняет Ян. ДНК-оригами, изобретение старшего научного сотрудника Павла Ротемунда из Калифорнийского технологического института, представляет собой тип самоорганизующихся структуры из ДНК, которые могут быть запрограммированы на вид почти безграничных форм и моделей (например, улыбающиеся лица или карты Западного полушария или даже электрические диаграммы).  Исследователи построили следы молекулярных "хлебных крошек" на трассе ДНК-оригами закрепив дополнительные одноцепочечные молекулы ДНК, или олигонуклеотиды. Они представляют собой сигналы, которые говорят молекулярному роботу, что делать - начать ходить, повернуть налево, повернуть направо, или остановиться, сродни командам для традиционных роботов. Молекулярный робот, которого решили использовать ученые, был изобретен Стояновичем несколько лет назад, в это же время было показано, что он способен на длительное, но ненаправленное, случайное блуждание на 2-мерной поверхности, "питаясь" в областях с "хлебными крошками". "Можно предоставить поисковому роботу лекарства и связь с 2-мерной поверхностью, и он сможет самостоятельно лечить болезни". Такие возможности чрезвычайно интригуют, однако до них еще десятилетия разработок. "Это может быть и через 100 лет в будущем", говорит Стоянович. "Мы так далеки от этого прямо сейчас". | |
