يمكن لروبوتات الحمض النووي توصيل الأدوية ومطاردة الفيروسات داخل جسمك

تخيل روبوتات صغيرة مصنوعة من الحمض النووي تتحرك عبر مجرى الدم، لتوصيل الأدوية بالضبط حيث تكون هناك حاجة إليها، وتستهدف التهديدات مثل الخلايا السرطانية أو الفيروسات. ويمكن لهذه الآلات المجهرية أيضًا تجميع أنظمة تخزين بيانات وأجهزة حاسوبية فائقة الدقة بمقياس النانومتر. على الرغم من أن الاحتمالات ملحوظة، فإن معظم روبوتات الحمض النووي اليوم لا تزال في مراحل تجريبية مبكرة ويمكن فهمها بشكل أفضل كدليل على المفهوم وليس كأدوات عملية.

يستكشف الباحثون كيف يمكن هندسة الحمض النووي في الآلات العاملة باستخدام أساليب التصميم الإبداعي. وتشمل هذه بناء مفاصل حمض نووي صلبة، ودمج مكونات مرنة، واستخدام تقنيات الطي المستوحاة من الأوريجامي. ومن خلال تطبيق مبادئ من الروبوتات واسعة النطاق، مثل الروبوتات الصلبة والمتوافقة والأوريغامي، يقوم العلماء بتكييف المفاهيم الميكانيكية المألوفة مع مقياس النانو. وهذا يسمح للأنظمة المعتمدة على الحمض النووي بتنفيذ مهام خاضعة للرقابة وقابلة للتكرار على الرغم من صغر حجمها للغاية.

التحكم في الحركة في DNA Nanorobots

يمثل توجيه حركة روبوتات الحمض النووي في بيئة جزيئية متغيرة باستمرار تحديًا كبيرًا. ولمعالجة هذه المشكلة، طور العلماء أنظمة تحكم تساعد هذه الآلات على التصرف بطرق يمكن التنبؤ بها. تتضمن إحدى الطرق المهمة إزاحة شريط الحمض النووي، وهي عملية كيميائية حيوية تمكن من برمجة دقيقة للحركة باستخدام تسلسلات محددة من الحمض النووي تسمى “الوقود” و”البنية”.

بالإضافة إلى التحكم الكيميائي الحيوي، يمكن للإشارات الفيزيائية الخارجية مثل المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية والضوء توجيه كيفية تحرك هذه الروبوتات. توفر هذه الأساليب معًا مجموعة أدوات لضبط سلوك آلات الحمض النووي بدرجة عالية من الدقة.

روبوتات الحمض النووي في الطب والتكنولوجيا

تمتد الاستخدامات المحتملة لروبوتات الحمض النووي إلى ما هو أبعد من التجارب المعملية. وفي الطب، يمكن أن يعملوا كجراحي نانوية، حيث يحددون مواقع الخلايا المريضة ويقدمون العلاجات المستهدفة بدقة. ويستكشف الباحثون أيضًا ما إذا كانت هذه الآلات يمكنها التقاط فيروسات مثل SARS-CoV-2، مع احتمال أن تعمل الأنظمة المستقبلية كمنصات مستقلة تمامًا لتوصيل الأدوية.

قد تلعب روبوتات الحمض النووي أيضًا دورًا في التصنيع المتقدم. ومن خلال عملها كقوالب قابلة للبرمجة، يمكنها وضع الجسيمات النانوية بدقة أقل من نانومتر. يمكن أن تؤدي هذه القدرة إلى تحقيق اختراقات في الحوسبة الجزيئية والأجهزة البصرية عالية الكفاءة التي تتفوق على التقنيات الحالية.

التحديات في توسيع نطاق روبوتات الحمض النووي

وعلى الرغم من التقدم السريع، لا تزال هناك عقبات عديدة. إن الانتقال من الأنظمة واسعة النطاق إلى الآلات الجزيئية يطرح تحديات مثل الحركة البراونية، مما يجعل التحكم الدقيق أكثر صعوبة. لا تزال العديد من تصميمات روبوتات الحمض النووي الحالية بسيطة نسبيًا وتعمل بشكل منعزل، مما يحد من فائدتها في بيئات العالم الحقيقي المعقدة.

هناك أيضًا فجوات في المعرفة الأساسية. ولا يزال الباحثون يفتقرون إلى قواعد بيانات مفصلة تصف الخواص الميكانيكية لهياكل الحمض النووي، كما أن أدوات المحاكاة للتنبؤ بالسلوك على هذا النطاق لم يتم تطويرها بشكل كامل بعد.

ما يجب أن يحدث بعد ذلك

وللتغلب على هذه العوائق، يؤكد العلماء على الحاجة إلى التعاون عبر التخصصات. وتشمل الحلول المقترحة إنشاء “مكتبات أجزاء” موحدة للحمض النووي، باستخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين التصميم والمحاكاة، وتطوير أساليب التصنيع الحيوي. سيكون التقدم في هذه المجالات ضروريًا لتوسيع نطاق روبوتات الحمض النووي ودمجها في التطبيقات العملية في مجال الرعاية الصحية والتصنيع وخارجها.

يقول فريق البحث: “إن روبوتات الغد لن تكون مصنوعة من المعدن والبلاستيك فقط”. “ستكون بيولوجية، وقابلة للبرمجة، وذكية. وستكون الأدوات التي تسمح لنا أخيرًا بإتقان العالم الجزيئي.”

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily