Роботы из ДНК: биотехнологии в наномасштабе

26.10.2017 22:26  7739   Петр Савинцев  Статья

Роботы уже не первый год являются незаменимыми помощниками человека: они используются на производствах и на околоземной орбите, то есть там, где работа человека не эффективна или его пребывание невозможно в принципе из-за агрессивного воздействия окружающей среды.

ДНК как основа нанороботов

Все они относятся к разряду механических, но что касается биороботов, то развитие в этом направлении несколько отставало, даже несмотря на то, что биологические нанороботы тоже могут работать там, куда человек физически не может проникнуть – внутрь собственного организма.

Робот-грузчик из ДНК открывает новую эру в робототехнике

Исследователи из CalTech решили нивелировать отставание этого направления, создав первого робота-грузчика, причем в качестве материала для этого устройства была выбрана цепочка ДНК. Робот-грузчик может использоваться для доставки молекул лекарственных препаратов непосредственно к очагу заболевания, кроме того, он может использоваться для редактирования транспортных генов, чистки сосудов и многого другого.

Столь широкий функционал изобретения обеспечивается наличием у наноробота «ноги» с парой ступней, которая обеспечивает роботу высокую скорость передвижения и маневренность. Что касается возможности переносить внутри организма грузы на молекулярном уровне, то эту функцию обеспечивает «рука», состоящая из «плеча» и «кисти».

Роботы из ДНК

Создать прототип – только полдела, нужно еще доказать его эффективность. Для проведения испытаний разработчики построили полигон в виде одиночных нитей ДНК, представляющих для робота серьезную преграду. Однако он смог преодолеть дистанцию в 6 нанометров, делая один шаг в 5 минут. Более того, после нахождения грузов – флуоресцентных молекул желтого и розового цвета – наноробот брал их своей «рукой» и переносил в нужное место. Единственный недостаток, выявленный во время испытаний, – это высокая медлительность. За сутки робот разложил две разноцветные кучки грузов, в каждой из которых было по 3 молекулы. 

Перспективы ДНК-роботов

Главной задачей будущих биоинженеров станет увеличение скорости передвижения таких устройств. Одним из способов решения такой задачи может стать добавления к роботу хвоста, на который он сможет при необходимости опираться и балансировать во время движения, что позволит существенно увеличить скорость движения и маневренность. Еще одним способом увеличения скорости передвижения может стать оснащение робота двигателем.

Помимо скорости доставки грузов, биоинженерам нужно будет подумать над увеличением функциональности, например, будущие роботы должны будут выполнять сложные реакции химического синтеза. Благодаря расширению функциональности увеличится и сфера их применения. Одно из наиболее перспективных направлений – лечение онкологических заболеваний, так как нанороботы смогут без труда преодолевать гемато-энцефалический барьер, и доставлять лекарственные препараты непосредственно к очагу заболеваний, что позволит снизить дозировки лекарств и увеличить эффективность лечения.

Еще одним перспективным направлением станет использование их в организме космонавтов, которые выполняют задание на орбите. Такие роботы будут циркулировать в кровеносной системе в спящем режиме до тех пор, пока жизненные показатели космонавта находятся в норме. Как только появляются отклонения от нормы, роботы активизируются и вводят в организм необходимое количество определенного препарата.