Raziskovalci priznavajo, da bodo nekje v ne tako oddaljeni prihodnosti majhni roboti in druge nanonaprave, ki temeljijo na DNK, prenašali zdravila v naše telo, razlikovali prisotnost smrtonosnih mikroorganizmov in pomagali izdelati postopno skromnejšo strojno opremo. Znanstveniki so se premaknili proti tej prihodnosti z izgradnjo drugega aparata, ki lahko načrtuje bistveno bolj zapletene DNK robote in nanonaprave, kot si je bilo kdaj prej mogoče zamisliti v majhnem delu časa. Analitiki so izdelali instrument, ki lahko načrtuje kompleksne DNK robote in nanonaprave v minutah in ne v dneh.
V prispevku, ki je bil danes distribuiran v reviji Nature Materials, so strokovnjaki z Državne univerze Ohio, ki jih je vodil prejšnji doktorski študij Chao-Min Huang, razkrili novo programiranje, ki ga imenujejo MagicDNA. Izdelek pomaga znanstvenikom pri načrtovanju pristopov, da vzamejo majhne verige DNK in jih združijo v kompleksne zasnove z deli, kot so rotorji in vrtišča, ki se lahko premikajo in dokončajo vrsto dejavnosti, vključno s transportom zdravil. Ena od prednosti je, da omogoča analitikom, da naredijo celoten načrt resnično v 3-D. Predhodni načrtovalni aparati so pravkar dovoljevali ustvarjanje v 2-D, kar je omejevalo strokovnjake, da načrtujejo svoje manifestacije v 3-D. To je pomenilo, da arhitekti svojih naprav ne morejo narediti pretirano osupljivih.
Izdelek moderjem dodatno omogoča izdelavo struktur DNK 'navzgor' ali 'od zgoraj navzdol'. V načrtu »osnove« znanstveniki vzamejo posamezne verige DNK in sklenejo, kako jih združiti v zasnovo, ki jo potrebujejo, kar omogoča dobro oblast nad konstrukcijo in lastnostmi bližnjih naprav. Vendar pa lahko uporabijo tudi pristop 'od zgoraj navzdol', kjer izberejo, kako naj se njihova splošna naprava oblikuje matematično, in nato robotizirajo, kako se sestavljajo verige DNK. Konsolidacija obeh upošteva širjenje zapletenosti splošne matematike, hkrati pa ohranja natančno moč nad lastnostmi posameznih segmentov. Druga pomembna komponenta izdelka je, da omogoča rekonstrukcije, kako bi se načrtovane naprave DNK premikale in delovale v resnici.
Izdelek pomaga znanstvenikom pri načrtovanju pristopov, da vzamejo majhne verige DNK in jih združijo v kompleksne zasnove z deli, kot so rotorji in vrtišča, ki se lahko premikajo in dokončajo vrsto nalog, vključno s prenosom zdravil. Strokovnjaki to že vrsto let počnejo s počasnejšimi napravami z monotonim ročnim napredovanjem, je dejal Carlos Castro, soustvarjalec raziskave in partnerski učitelj mehanskega in aeronavtičnega oblikovanja v državi Ohio.
Po Castrovih besedah jim nanonaprave, za katere so znanstveniki morda potrebovali nekaj dni za načrtovanje, zdaj vzamejo le nekaj minut. Prav tako lahko trenutno znanstveniki izdelajo bistveno bolj nepredvidljive – in dragocene – nanonaprave. Soustvarjalec Hai-Jun Su, učitelj mehanskega in letalskega oblikovanja v državi Ohio, pravi, da lahko zaradi predhodnih izkušenj izdelajo naprave z do približno šestimi posameznimi segmenti in jih povežejo s spoji in vrtljivimi točkami ter poskušajo povzročiti njihovo izvedbo. zapletena gibanja.
Dodaja še, da s pomočjo tega izdelka ni težko izdelati robotov ali različnih naprav s kar 20 segmenti, ki jih je veliko lažje upravljati. Gre za ogromen napredek v njihovi sposobnosti načrtovanja nanonaprav, ki lahko izvajajo zapletene dejavnosti, kar jih znanstveniki potrebujejo. Izdelek ima vrsto prednosti, ki bodo raziskovalcem pomagale načrtovati boljše, bolj podporne nanonaprave in – zaupajo znanstveniki – skrajšati čas pred njihovo običajno uporabo.
Ena od prednosti je, da omogoča strokovnjakom, da naredijo celoten načrt resnično v 3D. Naprave iz prejšnjega načrta so pravkar dovoljevale ustvarjanje v 2D, kar je omejevalo strokovnjake, da načrtujejo svoje manifestacije v 3D. To je pomenilo, da avtorji svojih naprav niso mogli narediti pretirano osupljivih. Konsolidacija obeh upošteva vse večjo zapletenost splošne matematike, hkrati pa ohranja natančen nadzor nad lastnostmi posameznih segmentov, je dejal Castro. Druga kritična komponenta izdelka je, da omogoča rekreacijo, kako bi se načrtovane naprave DNK premikale in delovale v resnici.
Glede na to, kar pravi Castro, bolj zapleteno ko so ti dizajni izdelani, težje je razbrati, čemu bodo podobni in kako bodo delovali. Osnovno je, da imate možnost posnemati, kako bodo naprave v resnici delovale. V nasprotnem primeru znanstveniki porabijo veliko časa. Kot razstava zmogljivosti izdelka je soustvarjalka Anjelica Kucinic, doktorska študentka snovanja in biomolekularnega oblikovanja v državi Ohio, vodila analitike k izdelavi in upodobitvi številnih nanostruktur, ki jih načrtuje izdelek.
Del naprav, ki so jih izdelali, je vključeval robotske roke s šapami, ki lahko dobijo skromnejše stvari, in 100 nanometrov veliko konstrukcijo, ki spominja na letalo ('Letalo' je večkrat manjše od širine človeškega lasu). Zmožnost izdelave bolj nepredvidljivih nanonaprav pomeni, da lahko z eno napravo dosežejo več vredne stvari in celo dokončajo različna podjetja, je dejal Castro.
Ena stvar je na primer imeti robota DNK, ki lahko po infuziji v cirkulacijski sistem prepozna določen mikrob. Castro je dejal, da pričakuje, da se bo programiranje MagicDNA v naslednjih, ne veliko letih, uporabljalo na fakultetah in drugih izpitnih laboratorijih. Kakor koli že, bi se lahko njegova uporaba kasneje razširila.
'Obstaja priložnost za vse več poslovnega zanimanja za nanotehnologijo DNK,' je dejal. 'Mislim, da bomo v naslednjih petih do 10 letih začeli videti poslovne uporabe nanonaprav DNK in upamo, da bo ta izdelek lahko pomagal pri tem.'