الثلاثاء، 5 يونيو 2018

اختراق في السيطرة على الروبوتات القائمة على الحمض النووي

من Free Scripts
اختراق في السيطرة على الروبوتات القائمة على الحمض النووي

ابتكر الباحثون نظامًا مغناطيسيًا للتحكم في حركة الروبوتات الصغيرة القائمة على الحمض النووي عند الطلب - وأسرع كثيرًا عما كان ممكنًا في الآونة الأخيرة.

وفي دورية نيتشر كوميونيكيشنز ، ذكر كارلوس كاسترو وراتناسينجهام سوورياكومار وزملاؤهما من جامعة ولاية أوهايو أن نظام التحكم قلل زمن الاستجابة لمكونات الروبوت النانوي التجريبي من عدة دقائق إلى أقل من ثانية.

ولا يمثل هذا الاكتشاف تحسنا كبيرا في السرعة فحسب ، بل إن هذا العمل ودراسة أخرى حديثة العهدتين تبشران بالتحكم المباشر المباشر في الوقت الحالي للأجهزة الجزيئية المستندة إلى الدنا.

وقد يمكّن الاكتشاف يومًا ما الروبوتات النانوية من تصنيع أجسام - مثل أجهزة توصيل الدواء - بسرعة وبطريقة موثوقة مثل نظيراتها ذات الحجم الكامل. في السابق ، كان بوسع الباحثين فقط نقل الحمض النووي بطريقة غير مباشرة ، عن طريق إثارة تفاعلات كيميائية لإقناعها بتحريك طرق معينة ، أو إدخال جزيئات تعيد تشكيل الحمض النووي عن طريق الارتباط به. هذه العمليات تستغرق بعض الوقت.

وقال كاسترو ، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية: "تخيل قول روبوت في مصنع للقيام بشيء ما والاضطرار إلى الانتظار خمس دقائق حتى يتمكن من القيام بخطوة واحدة من المهمة. كان هذا هو الحال مع الطرق السابقة للتحكم في آلات نانو الدنا". والهندسة الفضائية.

"إن أساليب التلاعب في الوقت الحقيقي ، مثل نهجنا المغناطيسي ، تتيح إمكانية تفاعل العلماء مع أجهزة نانو الدنا ، وتتفاعل بدورها مع الجزيئات والأنظمة الجزيئية التي يمكن أن تقترن بتلك الأجهزة النانوية في الوقت الفعلي مع الملاحظات المرئية المباشرة. "

في العمل السابق ، استخدم فريق كاسترو تقنية تدعى DNA DNA لطي خيوط دنا فردية لتشكيل أدوات مجهرية بسيطة مثل الدوارات والمفصلات. حتى أنهم بنوا "حصان طروادة" من الحمض النووي لتوصيل الأدوية إلى الخلايا السرطانية.

لهذه الدراسة الجديدة ، انضم الباحثون مع راتناسينج سوورياكومار ، أستاذ الفيزياء. طور سابقا "ملاقط" مغناطيسية مجهرية لتحريك الخلايا البيولوجية في التطبيقات الطبية الحيوية مثل العلاج الجيني. تم صنع الملاقط بالفعل من مجموعات من الجسيمات المغناطيسية التي تتحرك متزامنة لتحريك الخلايا حيث يريد الناس أن يذهبوا إليها.

هذه الجسيمات المغناطيسية ، في حين أنها غير مرئية للعين المجردة ، كانت لا تزال أكبر بعدة مرات من واحدة من آلات نانو لكاسترو ، أوضح سوورياكومار.

وقال "لقد اكتشفنا طريقة لتسخير قوة القوى المغناطيسية للتحقيق في العالم المجهري - عالم خفي من التعقيد المذهل". "لكننا أردنا الانتقال من العالم الصغير إلى العالم النانوي. أدى ذلك إلى التعاون مع دكتور كاسترو. كانت التحديات تقلص وظائف جسيماتنا ألف مرة ، وزوجها إلى مواقع دقيقة على التحرك أجزاء من الآلات ودمج جزيئات الفلورسنت كمنارات لرصد الآلات أثناء تحركها. "

في هذه الدراسة ، قام الفريق ببناء القضبان والدوارات والمفصلات باستخدام الأوريجامي DNA. ثم استخدموا رافعات دنا متينة لربط المكونات النانوية بخرزات مصغرة مصنوعة من البوليسترين المشبع بالمواد المغناطيسية. عن طريق ضبط حقل مغناطيسي ، وجدوا أنه يمكنهم توجيه الجسيمات إلى مكونات التأرجح ذهابًا وإيابًا أو تدويرها. نفذت المكونات الحركات الموجهة في أقل من ثانية.

على سبيل المثال ، كان الدوّار النانوي قادرًا على الدوران 360 درجة كاملة في حوالي ثانية واحدة مع حركة يتم التحكم فيها باستمرار بواسطة حقل مغنطيسي دوار. كان من الممكن إغلاق المفصل النانوي أو فتحه في 0.4 ثانية ، أو الاحتفاظ به في زاوية محددة بدقة 8 درجات.

وقال كاسترو ان هذه الحركات يمكن ان تستغرق عدة دقائق اذا تم اعدامها بالطرق التقليدية. وهو يتصور أن المواد النانوية المعقدة أو المركبات البيولوجية الجزيئية يمكن أن تكون ملفقة في مصانع النانو المعتمدة على الدنا التي تكشف عن بيئتها المحلية وتستجيب لها.

كانت الدراسة طويلة: قرر الباحثون دمج منصة مغناطيسية Sooryakumar مع أجهزة DNA من Castro منذ سنوات. "لقد تطلب الأمر الكثير من العمل المتفاني من العديد من الطلاب لإدراك هذه الفكرة ، ونحن متحمسون لمواصلة البناء على ذلك. وتوضح هذه الدراسة تقدمًا مثيرًا كان ممكنًا فقط مع هذا التعاون متعدد التخصصات". قال كاسترو.

0 التعليقات:

إرسال تعليق