نانو-دایناسور و ربات رقاص ساخته شده با اُریگامی DNA که ۱۰۰۰ بار نازک‌تر از موی انسان است
محققان دانشگاه سیدنی توانسته‌اند پیشرفتی مهم در حوزه رباتیک مولکولی را با استفاده از تکنیک اُریگامی DNA به دست آورند.
تیم موسسه نانو دانشگاه سیدنی از تکنیک «اُریگامی DNA» استفاده کرده است که توانایی‌های ذاتی تا شوندگی DNA، بلوک‌های ساختمانی زندگی را برای ساختارهای زیستی نوآورانه به کار می‌گیرد.
به‌عنوان یک اثبات مفهوم، محققان بیش از ۵۰ شیء در مقیاس نانو از جمله یک «نانو-دایناسور»، یک «ربات رقاص» و یک مینی-استرالیا به قطر ۱۵۰ نانومتر ساخته‌اند که ۱۰۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان است.
«این روش نوآورانه پتانسیل استفاده در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله سیستم‌های دارورسانی هدفمند تا مواد پاسخگو و پردازش سیگنال نوری کارآمد را دارد.» تیم این مطلب را در یک بیانیه اعلام کرده‌اند.
وکسلات‌های نانو برنامه‌پذیر
در مطالعه جدید، محققان وکسلات‌های اُریگامی DNA ماژولار توسعه داده‌اند که قادرند ساختارهای نانویی سه‌بعدی پیچیده را شکل دهند.
وکسلات‌ها دامنه وسیع‌تری از کاربردها دارند زیرا به بعد سوم گسترش می‌یابند، در مقایسه با پیکسل‌ها که فقط دو بعدی هستند. به دلیل درجه بالای شخصی‌سازی، این ساختارهای نانو برنامه‌پذیر امکان نمونه‌سازی سریع طیف گسترده‌ای از طراحی‌ها را که برای کاربردهای پیشرفته مناسب هستند، فراهم می‌کنند.
تیم مدعی است که این روش نوین برای توسعه سیستم‌های رباتیک در مقیاس نانو برای تحقیقات مواد، زیست‌شناسی مصنوعی و نانوپزشکی ضروری است. با بهره‌برداری از ویژگی‌های ذاتی تا شوندگی DNA، این ساختارها می‌توانند برای کاربردهایی مانند توسعه مواد پاسخگو، دارورسانی هدفمند یا تولید دقیق در مقیاس نانو سفارشی‌سازی شوند.
انعطاف‌پذیری تکنولوژی امکان استفاده‌هایی همچون مواد تطبیقی که خواص نوری را بر اساس تغییرات محیطی تغییر می‌دهند و نانوربات‌های خودکار که قادر به هدف‌گیری و خنثی‌سازی جن‌ها هستند را ایجاد می‌کند.
این تکنیک با الهام از روش‌های ساخت و ساز مانند مکانویی یا تکیه‌گاه‌های بندینی، از مواد زیستی در مقیاس نانو به جای مواد سنتی استفاده می‌کند و امکانات جدیدی را باز می‌کند. استفاده از DNA به عنوان یک ماده ساختمانی نه تنها انعطاف‌پذیری ساختاری فراهم می‌کند، بلکه سازگاری با سیستم‌های زیستی را تضمین می‌کند و آن را برای کاربردهای پزشکی و محیط‌زیست ایده‌ال می‌سازد.
این پیشرفت نشان دهنده گامی مهم به سوی خلق نانوربات‌ها و مواد پویا و چندکاره است که پتانسیل تحول‌زا در چندین حوزه علمی و صنعتی دارد.
نانوربات‌های تطبیق‌پذیر
برای مونتاژ وکسلات‌ها، محققان رشته‌های اضافی DNA را به بیرون نانوساختارها متصل می‌کنند. این رشته‌ها به عنوان نقاط اتصال برنامه‌پذیر عمل می‌کنند، مشابه ولکروز رنگی که تنها رشته‌های همخوان - که توسط توالی‌های مکمل DNA تعیین شده‌اند - می‌توانند به هم متصل شوند.
این روش کنترل دقیقی بر تعاملات وکسلات‌ها ارائه می‌دهد و امکان تشکیل معماری‌های سفارشی‌سازی‌شده و به‌شدت تخصصی را فراهم می‌کند.
این تکنولوژی وعده‌های زیادی دارد، به‌ویژه در زمینه خلق سیستم‌های رباتیک نانویی که قادر به دارورسانی دقیق هستند. طراحی شده با اُریگامی DNA، این نانوربات‌ها می‌توانند علائم زیستی خاصی را شناسایی کنند و اطمینان حاصل کنند که داروها تنها در مکان مورد نظر و در زمان مناسب آزاد می‌شوند. این رویکرد نه تنها دقت درمان‌ها، مانند درمان‌های سرطان را بهبود می‌بخشد، بلکه با کاهش مواجهه با نواحی غیرهدف، عوارض جانبی بالقوه را نیز کاهش می‌دهد.
علاوه بر دارورسانی، این نوآوری به توسعه مواد پیشرفته با خواص تطبیقی گسترش می‌یابد. این مواد می‌توانند به طور داینامیکی به تغییرات محیطی، مانند نوسانات بار، تغییرات دما یا نوسانات اسیدیته پاسخ دهند.
طبق گفته محققان، این تطبیق‌پذیری باعث می‌شود که آن‌ها برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب باشند، از دستگاه‌های پزشکی گرفته تا اجزای هوشمند در محاسبات و الکترونیک. با طراحی چنین مواد به گونه‌ای که به محرک‌های خارجی واکنش نشان دهند، محققان قصد دارند زمینه‌هایی که به دقت، پاسخگویی و عملکرد بهبود یافته در محیط‌های چالش‌برانگیز نیاز دارند، متحول کنند.
«این کار به ما این امکان را می‌دهد که دنیایی را تصور کنیم که نانوربات‌ها می‌توانند بر روی طیف وسیعی از وظایف، از جمله درمان بدن انسان تا ساخت دستگاه‌های الکترونیکی آینده‌نگر، کار کنند،» گفت دکتر شلی ویکام، رهبر تیم تحقیقاتی در دانشگاه سیدنی، در یک بیانیه .
تیم در حال بررسی پردازش سیگنال نوری کارآمد انرژی با استفاده از اُریگامی DNA است. این می‌تواند سرعت و دقت تشخیص‌های پزشکی و امنیت را افزایش دهد.
