کنترل سریع حرکت نانوروبات‌های مبتنی بر دی‌ان‌ای با استفاده از میدان مغناطیسی

تاریخ : ۱۴ تیر, ۱۳۹۷

تعداد بازدید : ۸۶

3 امتیاز از 1 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

پژوهشگران به تازگی توانسته‌اند حرکت روبات‌های مبتنی بر دی‌ان‌ای را در مقیاس نانو از طریق اعمال میدان مغناطیسی خارجی کنترل کنند، که باعث خواهد شد سیستم پاسخ‌دهی نانوروبات‌ها از چند دقیقه به کمتر از یک ثانیه کاهش یابد، بنابراین می توان از این ساختارها جهت رسانش دارو در آینده بهره برد.

نانوفناوری دی‌ان‌ای باعث توسعه نانوابزارهای پیچیده شده است، اما توانایی دست‌کاری مستقیم سیستم‌هایی با زمان پاسخ سریع، هنوز یک چالش کلیدی است. روش‌های کنونی تحریک نسبتاً کند بوده و دستگاه‌ها را تنها به یک یا دو وضعیت مورد نظر هدایت می‌کنند. تا کنون، پژوهشگران تنها توانسته اند دی‌ان‌ای را به صورت غیر مستقیم با القای واکنش‌های شیمیایی برای تحریک آن جهت حرکت در مسیرهای خاص یا معرفی مولکول‌هایی با قابلیت تنظیم مجدد دی‌ان‌ای از طریق اتصال به آن، به حرکت در بیاورند. با این وجود این فرایندها زمان‌بر هستند.

استفاده از روش‌های دست‌کاری بلادرنگ می‌تواند دانشمندان را قادر سازد تا با نانوابزارهای دی‌ان‌ای و به نوبه خود با مولکول‌ها و ساختارهای مولکولی ارتباط برقرار کنند، که می‌تواند به سرعت از طریق بازخورد بصری مستقیم با این نانودستگاه‌ها جفت شود.

اکنون پژوهشگرانی در دانشگاه ایالتی اوهایو گزارش داده‌اند که قادر به کاهش زمان پاسخ‌دهی جهت کنترل نمونه‌های اولیه از قطعات نانوروبات‌ها هستند. آن‌ها در مطالعه خود با استفاده از اوریگامی دی‌ان‌ای، میله‌ها، روتورها و لولاهایی را ساختند. سپس برای ارتباط اجزای نانومقیاس با مهره‌های ریز ساخته شده از پلی‌استیرنِ آغشته به مواد مغناطیسی، از اهرم‌های سخت دی‌ان‌ای استفاده کردند.

دانشمندان با تنظیم یک میدان مغناطیسی متوجه شدند که می‌توانند ذرات را وادار کنند تا اجزا را به جلو و عقب نوسان داده یا آن‌ها را بچرخانند. این اجزا، حرکات یاد شده را در کمتر از یک ثانیه اجرا کردند. برای مثال نانوروتور قادر به چرخش کامل 360 درجه‌ای در زمانی حدود 1 ثانیه با حرکت پوسته کنترلی ناشی از یک میدان مغناطیسی چرخشی بود. همچنین نانولولا توانست در زمان 4/0 ثانیه باز و بسته شود یا با زاویه‌ای خاص با دقت 8 درجه باز بماند.

دانشمندان در کار قبلی خود از روش «اوریگامی دی‌ان‌ای» برای تازدن رشته‌های منفرد دی‌ان‌ای جهت ساخت ابزار میکروسکوپی ساده‌ای مانند روبات‌ها و لولاها استفاده کرده بودند. آن‌ها حتی با دی‌ان‌ای ابزاری موسوم به «اسب تروجان» برای تحویل داروها به سلول‌های سرطانی ساختند. سپس در این پژوهش با فیزیکدان‌هایی همکاری کردند که قبلاً «انبرک‌های» مغناطیسی میکروسکوپی را برای حرکت سلول‌های زیستی به منظور استفاده در کاربردهای زیست‌پزشکی مانند ژن‌درمانی توسعه داده بودند. این انبرک‌ها در واقع گروه‌هایی از ذرات مغناطیسی بود که به صورت هماهنگ جهت تحریک سلول‌ها حرکت می‌کردند.

این اکتشاف نه تنها نشان دهنده بهبود قابل توجه در سرعت کنترل نانوروبات‌هاست، بلکه اولین روش پیشگام برای کنترل بلادرنگ ماشین‌های مولکولی مبتنی بر دی‌ان‌ای به شمار می‌آید. نانومواد یا کمپلکس‌های مولکولی زیستی در آینده می‌توانند بر اساس کارخانه‌های نانویی مبتنی بر دی‌ان‌ای ساخته شوند که محیط اطراف خود را شناسایی کرده و به آن پاسخ می‌دهند. همچنین از نتایج این پژوهش می‌توان برای ساخت ابزارهایی مانند سیستم‌های دارورسانی بهره برد.

منبع : https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180601134740.htm

نظر شما
نظرسنجی

v