Ingrid Fadelli , Phys.org

 Redaktorların qeydləriDNT origami massivlərinin fəaliyyətini və onların yenidən konfiqurasiyasını təsvir edən şəkil. Kredit: Pfeiffer et al.

Son onilliklər ərzində getdikcə daha çox robototexnika komandaları qədim origami kağız qatlama sənətindən ilhamlanaraq modul robotlar hazırlamağa başladılar. Bu yaxınlarda bu komandaların bəziləri qatlanmış DNT zəncirlərindən ibarət olan və tibbi tətbiqlər üçün yeni nano-miqyaslı sistemlərin inkişafına imkan yarada bilən origami strukturları ilə təcrübə aparmağa başladılar.

Ludwig-Maximilians-Universität München, Emory Universiteti və Corciya Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları indi yenidən konfiqurasiya edilə bilən DNT əsaslı origami strukturlarına əsaslanan yeni nanorobotlar təqdim ediblər.

“Science Robotics” jurnalında dərc olunan məqalədə təqdim olunan bu nanorobotlar, mahiyyətcə, müxtəlif ətraf mühit siqnallarına reaksiya vermək üçün proqramlaşdırıla bilən əlaqəli iki ştatlı DNT vahidlərinin (yəni massivlərin) şəbəkələridir.

“Yenidən konfiqurasiya edilə bilən DNT origami massivləri ilk dəfə 2017-ci ildə Yongqanqın laboratoriyası tərəfindən təqdim edilib ”, – məqalənin baş müəllifi Philip Tinnefeld Tech Xplore-a bildirib.

“Bundan qısa müddət sonra biz bir konfransda görüşdük və mən belə bir fikri ifadə etdim ki, boya söndürən cütlər və tək molekullu spektroskopiyadan istifadə edərək massivdəki tək qovşaqların vəziyyətini vizuallaşdırmaqla transformasiya qaydalarına riayət etmək yaxşı olardı. Biz bu ideyanı yalnız bir neçə il sonra, Dr. Dongfang Wang mənim laboratoriyamdan Yong laboratoriyasına köçəndə həyata keçirdik.”

Nanorobotların inkişafına aparan səyahət

Son bir neçə il ərzində tədqiqatçılar tək molekullu zondlardan istifadə edərək Ke tərəfindən hazırlanmış yenidən konfiqurasiya edilə bilən DNT origami massivlərinin çevrilməsini təfərrüatlı şəkildə öyrəndilər. Onlar həmçinin massivlərin kiçik obyektləri buraxmasına imkan verən komponentləri birləşdirərək kilidlər və digər yenidən konfiqurasiya elementlərindən istifadə edərək bu transformasiyaya təsir göstərməyə çalışdılar.

“Biz 2024-cü ilin sentyabrında və 2025 -ci ilin iyulunda Nature Communications -da iki məqalənin nəşrinə səbəb olan massiv çevrilməsi üçün qovşaqlardakı ardıcıllığın rolunu öyrəndik ” dedi Ke. “Bu işlər bizə nanoarray transformasiyası haqqında fundamental anlayış əldə etməyə kömək etdi.”

Komandanın ən son məqaləsi iki fəlsəfə doktoru Fiona Koul və Martina Pfayferin ideyasının nəticəsi idi. Ludwig-Maximilians-Universität München tələbələri. Bu tələbələr başa düşdülər ki, Ke tərəfindən yaradılmış origami massivləri proqramlaşdırıla bilən və çox addımlı funksiyaları olan nanobot yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

“Fiona və Martina çox addımlı funksiyalar üçün yenidən konfiqurasiya edilə bilən massivlərin unikal potensialını dərk etdilər” dedi Tinnefeld.

“Onlar massivi hər bir qovşağın kilidlər, vaxt gecikdirən bölmələr, siqnalizasiya vahidləri və ya yük buraxma vahidləri olan proqram təminatı ilə proqramlaşdırıla biləcəyi bir aparat sistemi kimi görmək ideyasını araşdırdılar. Bu, hesablamanın adətən iki vəziyyətli sistemin oxunması ilə əlaqəli olduğu əvvəlki işin əhəmiyyətli bir uzantısıdır.”

Tədqiqatçılar həmçinin Ke tərəfindən hazırlanmış massivlərin DNT-nin tetik zəncirləri ilə əvvəlcədən yüklənə biləcəyini də tapdılar. Bu tellər nanorobotları enerji ilə təmin edə bilər ki, bu da onlara enerjini gərginlik kimi saxlayaraq xarici enerji mənbələrinə ehtiyac olmadan avtonom işləməyə imkan verir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

DNT nanorobotlarının işi və üstünlükləri

Ke tərəfindən hazırlanmış nanoarraylar “anti-qovşaqlar” adlanan onlarla bir-birinə bağlı bölmələri ehtiva edə bilər. Qeyd edək ki, bu bölmələr daxilolmaların qəbulu və işlənməsi kimi xüsusi funksiyanı yerinə yetirmək üçün fərdi şəkildə dəyişdirilə bilər.

Bundan əlavə, müxtəlif bölmələr bir-birinə bağlıdır və beləliklə bir-biri ilə əlaqə saxlaya bilir. Cole və Pfeiffer kompleks tapşırıqların öhdəsindən gələ bilən avtonom nanobotlar hazırlamaq üçün massivlərin hər iki keyfiyyətindən istifadə etdilər.

“DNT əsaslı nanobot molekulyar nanorobotikada əhəmiyyətli irəliləyişi təmsil edir, çünki hesablama adətən əvvəlki sistemlərdə iki ştatlı sistemin oxunması ilə məhdudlaşırdı” dedi Ke.

“Bu yenidən konfiqurasiya massivinin başqa bir unikal xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, o, enerji ilə əvvəlcədən yüklənə bilər ki, onlar daha çox enerji təchizatı olmadan avtonom işləyə bilsinlər. Bu, enerjini gərginlik kimi saxlayan fırlanan avtomobilə bir qədər bənzəyir. Effektiv olaraq, biz nanoölçülü, “batareya ilə işləyən” maşın qurmuşuq, o, nanoproqrama daxil edilmiş məlumatlara əsasən hesablayır və işləyir.”

Tədqiqatçılar nümayiş etdirdilər ki, Ke tərəfindən yaradılan massivlərdəki hər bir qovşaq müstəqil vahid kimi fəaliyyət göstərmək və xüsusi tapşırıqların aspektlərini həll etmək üçün proqramlaşdırıla bilər. Məsələn, xüsusi siqnallar göndərə və ya kiçik yükləri buraxa bilər.

“Hər bir funksiya vahidini sınaqdan keçirmək və inkişaf etdirmək və onları nanoarray üzərində birləşdirməklə, proqramlaşdırıla bilən funksiyaları olan bu avtonom nanobot reallaşdı” dedi Ke. “Robot, kilidlər, transformasiya gücləndiriciləri, vaxt vahidləri, tək başlanğıc və ofset, eləcə də yük buraxılışının “proqram təminatı” alət dəsti ilə proqramlaşdırıla bilən FPGA-ya bənzər bir çox dövlətli sistemdən istifadə edərək yaradılmışdır.”

Tibbi tətbiqlər üçün perspektivli sistem

Bu tədqiqatçılar qrupu tərəfindən hazırlanmış nanorobot tezliklə daha da təkmilləşdirilə və xüsusi tibbi tətbiqlər kontekstində qiymətləndirilə bilər. Maraqlıdır ki, sistem müxtəlif növ molekullar, zülallar və hətta işıqla qarşılıqlı əlaqədə ola bilər ki, bu da əvvəllər təqdim edilmiş bir çox DNT əsaslı nanotexnologiyalar haqqında deyilə bilməz ki, bu da yalnız nuklein turşuları ilə qarşılıqlı əlaqədədir.

Nanorobotun digər üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, allosterik qarşılıqlı təsir kimi tanınan molekulyar proseslərdən istifadə edərək avtonom şəkildə fəaliyyət göstərə bilir. Gələcəkdə bu, müxtəlif xəstəliklərin diaqnostikası və ya dərmanların insan bədəninin müəyyən hissələrinə çatdırılması üçün perspektivli ola bilər.

“Biz nəticədə nanorobotu müxtəlif mühitlərdə işləyə bilməsi üçün uyğunlaşdırmaq istərdik” dedi Tinnefeld və Ke. “Biz həmçinin nanorobotların enerji təchizatı problemini Brownian DNT hesablama anlayışları ilə həll etməyi planlaşdırırıq .

“Bundan başqa, biz nanobotun işləməsi üçün digər enerji mənbələrindən (məsələn, işıq) istifadə edə bilərdik. Nəhayət, hazırkı dizayn 2D platformasında (nanoarray) işləyir, lakin biz 3D sistemini araşdıra bilərik.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmışdır — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Ətraflı məlumat: Martina Pfeiffer və digərləri, modul nanorobotlar üçün enerji ilə təchiz olunmuş aparat kimi Spring-loaded DNT origami massivləri, Science Robotics (2025). DOI: 10.1126/scirobotics.adu3679 .

Jurnal məlumatları: Elm Robotları , Təbiət Əlaqələri  

© 2025 Science X Network