Forskare vid universitet i New York och Ningbo, Kina, säger att de har skapat små robotar byggda av DNA som kan reproducera sig själva.
Sådana nanorobotar skulle en dag kunna starta sök-och-förstörande uppdrag mot cancerceller i en människas blodomlopp utan att behöva opereras eller samla in giftigt avfall från havet.
Den lilla mekanismen är så liten att 1 000 av dem kan passa in i bredden på ett pappersark.
"Industrirobotar i nanoskala har potential som tillverkningsplattformar och kan automatiskt utföra repetitiva uppgifter för att hantera och producera nanomaterial med konsekvent precision och noggrannhet", säger Feng Zhou, ledande forskare på projektet och anställd vid New York Universitys institution för fysik och den kinesiska vetenskapsakademin.
Zhou sa att de 100 nanometer breda mekanismerna manipulerar olika delar av DNA-strängar och justerar dem korrekt så att de kan "svetsas" ihop och sedan gå vidare till nästa steg. De utarbetade ett nytt sätt att vika DNA i tre dimensioner som möjliggör gränslös självreplikation.
Tidigare forskning om DNA-robotik var begränsad till 2D-konstruktion.
"Vår introduktion av fleraxlig exakt vikning och positionering som ett verktyg/teknik för nanotillverkning kommer att öppna dörren till mer komplexa och användbara nano- och mikroenheter," sa Zhou.
I en intervju med NewScientist sa Andrew Surman, en kemiprofessor som specialiserat sig på nanomaterial, "Att montera den här typen av saker är knepigt... Hur saker vikas ihop, både i syntetiska saker som vi gör och i biomolekyler, är verkligen viktigt. är felvikta fungerar de inte."
Zhou sa att hans teams arbete bygger på fyra decennier av framsteg inom DNA-nanoteknik. Han noterade en mängd innovativa uppfinningar, inklusive maskiner, enzymer, självreplikatorer, datorer och nukleinsyra-"walkers" – tillämpningar som involverar nanomedicin, diagnostisk avkänning av biologiska prover och nanorobotik.
"Vår demonstration visar nanomaskiner och robotar som är programmerbara och styrda av ljus och värme för nanoskalaproduktion av biokompatibla strukturer och enheter i nanoskala", sa han.
Richard Handy från University of Plymouth, England, som inte deltog i studien, observerade:"Det skulle vara ett sätt att lägga till ett enzym eller ett protein till en cell utan att DNA i cellen behöver göra det. Du har människor som har genetiska brister där de inte kan göra ett enzym, så detta kan vara en terapi som skulle bygga enzymet i vävnaden för dem , kanske du kan få en av dessa DNA-ställningar för att göra insulin."
Science fiction har tagit itu med utvecklingen av nanoteknologiska enheter, ibland i apokalyptiska berättelser.
K. Eric Drexler, en pionjär inom nanoteknologisk forskning, föreställde sig ett mardrömsscenario i sin bok "Engines of Creation" från 1986.
"Föreställ dig en sådan replikator som flyter i en flaska med kemikalier och gör kopior av sig själv," sa han. "Den första replikatorn sätter ihop en kopia på tusen sekunder, de två replikatorerna bygger sedan två till inom de närmaste tusen sekunderna, de fyra bygger ytterligare fyra och de åtta bygger ytterligare åtta. Vid slutet av tio timmar finns det inte trettio- sex nya replikatorer, men på mindre än ett dygn skulle de väga ett ton på mindre än två dagar, de skulle väga mer än jorden."
Han myntade den nu berömda termen "grey goo" som hänvisar till den katastrofala replikeringen av nanobotar som i slutändan konsumerar all biomassa.
Zhous rapport, "Mot tredimensionella DNA industriella nanorobotar," visas i Science Robotics .
Mer information: Feng Zhou et al, Mot tredimensionella DNA industriella nanorobotar, Science Robotics (2023). DOI:10.1126/scirobotics.adf1274
Journalinformation: Science Robotics
© 2023 Science X Network
