Cercetătorii de la Universitatea din Carolina de Nord (UNC) au dezvoltat roboți microscopici moi care imită comportamentul adaptativ al organismelor vii. Realizate din cristale hibride care combină ADN-ul cu materiale anorganice, aceste structuri minuscule în formă de flori – denumite „flori din ADN” – se pot plia și desfăce rapid, în doar câteva secunde.
Potrivit cercetătorilor, mișcarea lor reversibilă le face să fie unele dintre cele mai dinamice materiale la scară nanometrică dezvoltate vreodată, deschizând noi posibilități pentru sisteme reactive în medicină, senzori și materiale inteligente.
„În viitor, flori care își pot schimba forma, înghițibile sau implantabile, ar putea fi proiectate pentru a livra doze țintite de medicamente, a efectua o biopsie sau a elimina un cheag de sânge”, a declarat Ronit Freeman, directorul laboratorului Freeman din cadrul UNC și autor principal al studiului, într-un comunicat.
Nanoboți care se transformă singuri
Cercetătorii au proiectat roboți microscopici în formă de flori, realizați din ADN și materiale anorganice, care se pot mișca și răspunde la mediul înconjurător asemenea organismelor vii.
ADN-ul fiecărei flori funcționează ca un sistem de control în miniatură, ghidând reacția acesteia la schimbări de mediu precum temperatura, aciditatea sau semnalele chimice. Aceste „flori din ADN” se pot deschide, închide sau pot declanșa reacții chimice în funcție de condițiile din jur, permițându-le să se adapteze și să îndeplinească sarcini independent.
Tehnologia de bază funcționează prin asamblare programabilă a ADN-ului, unde secvențe de ADN atent proiectate ghidează nanoparticulele să se organizeze în structuri complexe. Aceste materiale hibride își pot schimba forma în mod reversibil când sunt expuse la diferiți stimuli, datorită naturii previzibile a împerecherii ADN-ului și stabilității oferite de componentele anorganice precum aurul sau oxidul de grafen.
Potrivit cercetătorilor, această combinație de programare biologică și nanomateriale permite crearea unei noi clase de roboți moi care se pot transforma în mod repetat fără a-și pierde structura.
În viitor, aceste sisteme care își schimbă forma ar putea fi utilizate în medicină pentru a livra medicamente, a elimina toxine sau a efectua proceduri chirurgicale de dimensiuni microscopice în interiorul corpului. Dincolo de domeniul medical, ele ar putea contribui la curățarea mediului, reacționând la poluanți sau la schimbările din mediul înconjurător.
Cum funcționează „florile din ADN”
În acest proiect, oamenii de știință au folosit materiale mici bazate pe ADN pentru a reproduce comportamente adaptive, inspirându-se din sisteme naturale precum mișcările coralilor, înflorirea petalelor sau formarea țesuturilor în organismele vii.
Obiectivul lor a fost să reproducă complexitatea naturii în sisteme artificiale capabile să perceapă și să reacționeze la mediul înconjurător — o realizare considerată de mult timp dificilă la scară atât de mică.
Cercetătorii au reușit acest lucru aranjând lanțuri de ADN în cristale sub formă de flori, care răspund dinamic la schimbările din mediu. Petalele se închid atunci când mediul devine acid, datorită plierii ADN-ului. Structura se redeschide și se relaxează când condițiile revin la normal. Această mișcare reversibilă permite interacțiunea cu țesuturile biologice, declanșarea de reacții și deplasarea și eliberarea de substanțe chimice.
Echipa de la UNC subliniază că, deși tehnologia este încă în fază incipientă, ea ar putea fi utilizată în viitor în medicină pentru biopsii minim invazive sau administrare personalizată de medicamente. Florile din ADN se pot deplasa prin corp, detecta variații ale acidității din jurul tumorilor și reacționa prin eliberarea de medicamente sau colectarea de mostre.
În afara domeniului medical, aceste materiale flexibile ar putea fi folosite pentru decontaminarea mediului sau ca dispozitive extrem de eficiente de stocare a datelor, capabile să păstreze cantități mari de informații digitale într-un spațiu foarte mic, consumând mult mai puțină energie decât tehnologiile actuale.
„Această descoperire marchează un pas important către materiale care pot percepe și reacționa la mediul lor, reducând distanța dintre sistemele vii și mașini”, au declarat cercetătorii.
Ştiri video recomandate
