Onderzoekers van universiteiten in New York en Ningbo, China, zeggen dat ze kleine robots hebben gemaakt die zijn opgebouwd uit DNA en zichzelf kunnen reproduceren.

Dergelijke nanorobots zouden op een dag zoek-en-vernietigingsmissies kunnen lanceren tegen kankercellen in de bloedbaan van een mens, zonder de noodzaak van een operatie of het verzamelen van giftig afval uit de oceaan.

Het kleine mechanisme is zo klein dat er 1000 stuks in de breedte van een vel papier passen.

"Industriële robots op nanoschaal hebben potentieel als productieplatforms en zijn in staat om automatisch repetitieve taken uit te voeren om nanomaterialen met consistente precisie en nauwkeurigheid te verwerken en te produceren", zegt Feng Zhou, hoofdonderzoeker van het project en staflid van de afdeling Natuurkunde en Nauwkeurigheid van de Universiteit van New York. de Chinese Academie van Wetenschappen.

Zhou zei dat de 100 nanometer brede mechanismen verschillende delen van DNA-strengen manipuleren en ze op de juiste manier uitlijnen, zodat ze aan elkaar kunnen worden 'gelast' en dan door kunnen gaan naar de volgende stap. Ze bedachten een nieuwe manier om DNA in drie dimensies te vouwen, waardoor onbeperkte zelfreplicatie mogelijk is.

Eerder onderzoek naar DNA-robotica beperkte zich tot 2D-constructie.

"Onze introductie van nauwkeurig vouwen en positioneren over meerdere assen als hulpmiddel/technologie voor nanoproductie zal de deur openen naar complexere en bruikbare nano- en micro-apparaten", aldus Zhou.

In een interview met NewScientist zei Andrew Surman, een scheikundeprofessor gespecialiseerd in nanomaterialen:"Het assembleren van dit soort dingen is lastig... Hoe dingen worden opgevouwen, zowel in synthetische dingen die we maken als in biomoleculen, is erg belangrijk. verkeerd gevouwen zijn, werken ze niet."

Zhou zei dat het werk van zijn team voortbouwt op vier decennia aan vooruitgang in DNA-nanotechnologie. Hij merkte een groot aantal innovatieve uitvindingen op, waaronder machines, enzymen, zelfreplicatoren, computers en nucleïnezuur-'wandelaars' – toepassingen op het gebied van nanogeneeskunde, diagnostische detectie van biologische monsters en nanorobotica.

"Onze demonstratie voorspelt nanomachines en robots die programmeerbaar en bestuurd kunnen worden door licht en warmte voor de productie op nanoschaal van biocompatibele structuren en apparaten op nanoschaal", zei hij.

Richard Handy van de Universiteit van Plymouth, Engeland, die niet aan het onderzoek deelnam, merkte op:‘Het zou een manier zijn om een ​​enzym of een eiwit aan een cel toe te voegen zonder dat het DNA in de cel het hoeft te maken. die genetische tekortkomingen hebben waardoor ze geen enzym kunnen maken, dus dit zou een therapie kunnen zijn die het enzym in het weefsel voor hen zou opbouwen. Als je veel mensen hebt met diabetes type 2 en problemen met de insulinesecretie , misschien kun je een van deze DNA-scaffolds krijgen om insuline te maken."

Sciencefiction heeft de ontwikkeling van nanotechnologische apparaten aangepakt, soms in apocalyptische verhalen.

K. Eric Drexler, een pionier op het gebied van nanotechnologieonderzoek, stelde zich een nachtmerriescenario voor in zijn boek 'Engines of Creation' uit 1986.

"Stel je voor dat zo'n replicator in een fles chemicaliën zweeft en kopieën van zichzelf maakt", zei hij. "De eerste replicator stelt in duizend seconden een kopie samen, de twee replicators bouwen er vervolgens nog twee in de volgende duizend seconden, de vier bouwen er nog eens vier, en de acht bouwen nog eens acht. Na tien uur zijn er nog geen dertig- zes nieuwe replicatoren, maar ruim 68 miljard. In minder dan een dag zouden ze een ton wegen; ze zouden zwaarder wegen dan de aarde.'

Hij bedacht de inmiddels beroemde term 'grijze klodder', die verwijst naar de catastrofale replicatie van nanobots die uiteindelijk alle biomassa verbruiken.

Zhou's rapport, "Toward three-dimensional DNA industrial nanorobots", verschijnt in Science Robotics .

Meer informatie: Feng Zhou et al., Op weg naar driedimensionale DNA-industriële nanorobots, Science Robotics (2023). DOI:10.1126/scirobotics.adf1274

Journaalinformatie: Wetenschapsrobotica

© 2023 Science X Netwerk