Robot nano sinh học từ DNA và Protein

Bộ dẫn động phân tử hoạt động bên trong robot (sọc) để thay đổi hình dạng của màng tế bào nhân tạo. Khi nhận được một tín hiệu DNA, “bộ li hợp phân tử” sẽ truyền lực từ bộ dẫn động, kiểm soát việc thay đổi hình dạng.

Đây là lần đầu tiên một hệ thống robot phân tử có thể nhận biết các tín hiệu và kiểm soát chức năng thay đổi hình dạng của nó. Điều này có nghĩa là trong tương lai gần, chúng có thể hoạt động như những sinh vật sống.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Tohoku và Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Nhật Bản đã phát triển một robot được tạo ra từ DNA và protein. Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên Science Robotics.

Sử dụng những phân tử sinh học tinh vi như DNA và các protein có vai trò hết sức quan trọng. Chẳng hạn như những tế bào bạch cầu có thể đuổi theo vi khuẩn bằng cách cảm nhận những tín hiệu hóa học và di chuyển về phía mục tiêu. Trong lĩnh vực hóa học và sinh học tổng hợp, những công nghệ nền tảng cho việc tạo ra những cỗ máy phân tử đa dạng, chẳng hạn như cảm biến, bộ vi xử lí và bộ dẫn động, được tạo ra bằng cách sử dụng những phân tử sinh học.

Một robot phân tử là một hệ thống phân tử nhân tạo được tạo ra bằng cách tích hợp những cỗ máy phân tử. Các nhà nghiên cứu tin rằng việc tạo ra được một hệ thống như vậy có thể dẫn đến bước đột phá quan trọng – một robot được thiết kế trên cơ sở phân tử.

Để đạt được mục tiêu này, các nhà nghiên cứu tích hợp những cỗ máy phân tử vào một màng tế bào nhân tạo để tạo ra một robot phân tử. Robot phân tử do nhóm nghiên cứu nói trên phát triển có kích thước cực kì nhỏ - khoảng một phần triệu của một mét – tương đương kích thước tế bào ở người.

Nó bao gồm một bộ dẫn động phân tử tạo ra từ protein và một bộ li hợp phân tử tạo ra từ DNA. Hình dạng của thân robot (màng tế bào nhân tạo) có thể được thay đổi nhờ bộ dẫn động, trong khi sự truyền lực do bộ dẫn động sinh ra có thể được kiểm soát bởi bộ li hợp phân tử.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh qua các thử nghiệm rằng robot phân tử này có thể thay đổi hình dạng trước các tín hiệu DNA cụ thể.

Giáo sư Shin-ichiro Nomura thuộc nhóm nghiên cứu phát triển robot phân tử ở Đại học Tohoku, chia sẻ: "Thật thú vị khi thấy chuyển động thay đổi hình dạng của robot qua kính hiển vi. Nó có nghĩa là bộ li hợp DNA do chúng tôi thiết kế đã hoạt động hoàn hảo, bất chấp những điều kiện phức tạp bên trong robot”.

Việc tạo ra một robot phân tử có các thành phần được thiết kế ở cấp độ phân tử và có thể hoạt động trong môi trường nhỏ và phức tạp, như cơ thể con người, được cho là sẽ mở rộng đáng kể khả năng của công nghệ robot. Những kết quả của nghiên cứu này có thể đưa đến những sự phát triển về mặt công nghệ giúp giải quyết những vấn đề y tế quan trọng, chẳng hạn như một robot điều trị cho việc nuôi cấy sống các tế bào và robot giám sát ô nhiễm môi trường.

Nhàn Vũ dịch

Nguồn: