Oamenii de știință au creat roboți ADN care pot stoca energie și transporta marfă

Ele sunt construite din așa-numitele „origami” din ADN — structuri speciale care pot fi reprogramate și își pot schimba forma în funcție de condiții, transmite nv.ua.

Baza acestor nanoroboți este o rețea de elemente ADN conectate, fiecare având două stări. Astfel de elemente pot reacționa la semnale din mediul înconjurător. Aceste matrice au fost propuse pentru prima dată în 2017 în laboratorul lui Yonggang Ke, iar în ultimii ani cercetătorii au studiat modul în care se modifică conexiunile lor.

Coautorul Philipp Tinnefeld își amintește că și-a dorit să vadă „cum funcționează regulile de transformare, observând starea nodurilor individuale cu ajutorul coloranților și spectroscopiei moleculelor unice”.

Lucrarea, publicată în „Science Robotics”, descrie modul în care astfel de structuri ADN pot efectua mai mulți pași programați consecutiv, folosind energia stocată în structura lor.

În anii precedenți, echipele au studiat modul în care aceste structuri își schimbă forma și, într-o serie de cercetări din 2024–2025, au descris modul exact în care funcționează conexiunile dintre elementele ADN.

Un salt în activitate a fost făcut de două doctorande — Fiona Cole și Martina Pfeiffer. Ele au propus să fie privită fiecare conexiune ca un modul separat care poate fi „reprogramat”. Tinnefeld a explicat: „Fiona și Martina au văzut potențialul unic al acestor matrice pentru funcții în mai multe etape”.

Fiecare modul poate fi echipat cu „încuietori” condiționale, elemente de întârziere, module pentru transmiterea semnalului sau pentru eliberarea unei sarcini. Astfel, controlul programabil se adaugă peste „hardware-ul” ADN.

Cercetătorii au arătat, de asemenea, că în aceste structuri pot fi introduse dinainte lanțuri ADN speciale, care stochează energie sub formă de tensiune mecanică. Yonggang Ke a descris aceasta ca pe o „nanomașină cu baterie”, adăugând: „Este ca o jucărie cu arc care funcționează datorită tensiunii”.

Aceste matrice conțin zeci de „anti-noduri” interconectate, fiecare putând să-și îndeplinească funcția — să transmită un semnal sau să elibereze o sarcină microscopică. Deoarece toate elementele sunt legate, ele pot „comunica” între ele, creând lanțuri complexe de reacții.

Yonggang Ke a explicat: „Când am testat fiecare modul și le-am combinat într-un sistem unitar, nanorobotul autonom cu funcții programabile a devenit realitate”. Cercetătorii compară acest sistem cu FPGA — cipuri electronice în care partea hardware poate fi reprogramată.

Deși dezvoltarea se află încă în stadiul de cercetare, aceasta are proprietăți care o fac promițătoare pentru medicină și diagnostic. Nanoroboții pot interacționa nu doar cu ADN, ci și cu proteine, alte molecule și chiar cu lumina. Capacitatea lor de a funcționa autonom datorită energiei „încorporate” deschide calea pentru aplicații în organism.

Echipa plănuiește să adapteze nanoroboții la diverse medii și să caute noi surse de energie.

„De asemenea, intenționăm să rezolvăm problema alimentării cu energie a nanoroboților, folosind concepte din calculul ADN brownian”, spun Tinnefeld și Ke.

În viitor, nanoroboții ar putea funcționa cu lumină sau s-ar putea transforma din structuri plate 2D în sisteme 3D complete.

Acum ne puteți urmări și pe Telegram, Facebook și Instagram pentru a fi la curent cu ultimele știri.