ДНК наиболее известна как молекула, несущая генетическую информацию, но ученые научились использовать ее в качестве строительного материала для крошечных роботов. Эти экспериментальные машины предназначены для применения на молекулярном уровне. Их долгосрочная цель — перемещаться по кровотоку, воздействовать на пораженные клетки и доставлять лекарства с высокой точностью. Исследователи также считают, что ДНК-роботы в конечном итоге помогут создать сверхкомпактные системы хранения данных и вычислительные устройства.
Это многообещающее направление, но технология все еще находится на ранней стадии развития. Большинство ДНК-роботов пока представляют собой экспериментальные системы, а не практические инструменты. Тем не менее, эта область развивается по мере того, как ученые учатся создавать структуры ДНК, которые могут изгибаться, сворачиваться и двигаться под контролем.
В новом исследовании ученые создали ДНК-роботов, используя различные стратегии проектирования: одни опираются на жесткие соединения для обеспечения устойчивости, в то время как другие используют гибкие компоненты или складные конструкции, вдохновленные оригами. Методы их управления основаны на смещении цепей ДНК, а также на внешних триггерах – свете, электрическом и магнитном полях.
Смещение цепей ДНК дает возможность точно запрограммировать действия робота. Создание «топливных» и «структурных» цепей ДНК, которые взаимодействуют в определенных последовательностях, вызывает движения или изменения формы с высокой точностью. По сути, робота можно нацелить на выполнение молекулярных инструкций.
Но, несмотря на достигнутый прогресс, на пути к практическому использованию подобных механизмов остаются серьезные препятствия. Броуновское движение затрудняет точное управление роботами, и многие из них по-прежнему представляют собой системы с ограниченной функциональностью. Кроме того, в этой области не хватает мощной вспомогательной инфраструктуры, в том числе подробных баз данных о механических свойствах ДНК и инструментов моделирования, которые могли бы точно предсказать поведение роботов.
Авторы исследования уверены, что для решения этих проблем потребуется сотрудничество в различных областях. В конечном итоге ДНК-роботы однажды смогут действовать как «нанохирурги», находя в организме определенные клетки и доставляя к ним лекарства. Теоретически такая точность может повысить эффективность терапии и снизить вред для здоровых тканей.
Ранее мы рассказывали, как рачки «обучат» микророботов доставлять лекарства точно в цель.
