Bilim insanları, minik DNA tabanlı robot ve nano cihazların vücudumuza ilaç vereceğine, ölümcül patojenlerin varlığını tespit edeceğine ve giderek daha küçük elektronikler üretmeye yardımcı olacağına inanıyor. Araştırmacılar, çok daha karmaşık DNA robotları ve nano cihazlar tasarlayabilen yeni bir araç geliştirerek bu hedefe doğru büyük bir adım attı.
Nature Materials dergisinde geçtiğimiz günlerde yayımlanan bir makalede, saç telinden bile ince olan robot tasarımından bahsedildi. Ohio Eyalet Üniversitesinin mühendislik doktora öğrencisi Chao-Min Huang liderliğindeki araştırmacılar, MagicDNA adını verdikleri yeni yazılımı sundu.
DNA robotları artık birkaç dakikada hazır!
Ohio Eyalet Üniversitesi Mekanik ve Havacılık Mühendisliğinde Doçent olarak görev yapan makalenin ortak yazarı Dr. Carlos Castro, araştırmacıların, yazılımı birkaç yıldır manuel adımlarla yaptıklarını söyledi. Castro, bu yazılımla birlikte tasarlanması önceden birkaç gün süren nano cihazların artık sadece birkaç dakikayı aldığını belirtti. Böylece araştırmacılar, çok daha karmaşık ve kullanışlı nano cihazlar ve DNA robotları yapabilir.
DNA üzerindeki çalışmalar artık daha kolay yapılabilir.
Ohio Eyalet Üniversitesi profesörlerinden Dr. Hai-Jun Su, “Önceden, yaklaşık altı ayrı bileşene sahip cihazlar oluşturabilir ve bunları eklemler ve menteşelerle bağlayıp karmaşık hareketler gerçekleştirmelerini sağlamaya çalışabilirdik. Bu yazılımla, kontrol edilmesi çok daha kolay olan 20’den fazla bileşene sahip robotları veya diğer cihazları yapmak zor değil.” dedi.
Yazılımın bir avantajı da araştırmacıların tüm tasarımı 3 boyutlu olarak yapabilmesi. Daha önceki tasarım araçları, araştırmacıları tasarımlarını 3 boyutlu olarak haritalandırmaya zorlayarak, yalnızca 2 boyutlu tasarıma izin veriyordu. Yani tasarımcılar cihazlarını ve DNA robotlarını fazla karmaşık hale getiremiyordu.
İnsan saçından bin kat daha küçük
Yazılım aynı zamanda tasarımcıların “aşağıdan yukarıya” veya “yukarıdan aşağıya” DNA yapıları oluşturmasına da olanak tanıyor. “Aşağıdan yukarıya” tasarımda, araştırmacılar tek tek DNA zincirlerini alır ve bunları istedikleri yapı içinde nasıl organize edeceklerine karar verir. Bu da cihaz yapısı ve özellikleri üzerinde hassas kontrol sağlar. DNA ipliklerinin nasıl bir araya getirileceğini otomatikleştiren “yukarıdan aşağıya” bir yaklaşım da benimseyebilirler.
Bilim insanları saç telinden daha küçük çapta nano cihazların üretimi için yazılım geliştirdi.
Yazılımın bir diğer önemli unsuru, tasarlanan DNA robotlarının gerçek dünyada nasıl hareket edeceğine ve çalışacağına dair simülasyonlara imkan tanıması. Dr. Castro bu konuyu, “Cihazlarımızın gerçekte nasıl çalışacağını simüle edebilmek kritik önem taşıyor. Aksi takdirde, çok fazla zaman harcıyoruz.” şeklinde açıkladı.
Kimya ve biyomoleküler mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan ortak yazar Anjelica Kucinic, araştırmacılara yazılım tarafından tasarlanan birçok nanoyapı oluşturma ve karakterize etme konusunda öncülük etti. Oluşturdukları cihazlardan bazıları, daha küçük nesneleri alabilen pençeli robot kollara sahip bir uçağa benzeyen yüz nanometre boyutunda bir yapıydı. Bu cihazlar insan saçının genişliğinden 1000 kat daha küçük.
Bu nano cihazlar ile ilaç enjekte edilebilir
Dr. Castro, daha karmaşık nano cihazlar yapabilmenin, tek bir cihazla birden fazla görevi gerçekleştirebilecekleri anlamına geldiğini söyledi. Örneğin, kan dolaşımına enjekte edildikten sonra belirli bir patojeni tespit edebilen DNA robotları geliştirilebilecek. Cihaz sadece bununla da sınırlı kalmaz, patojenleri yakalayabilir veya ilaç enjekte edebilir.
DNA robotları ve nano cihazlar için geliştirilen yazılımla sağlık alanında yeni adımlar atılacak.
Dr. Castro, önümüzdeki birkaç yıl boyunca MagicDNA yazılımının üniversitelerde ve diğer araştırma laboratuvarlarında kullanılmasını beklediğini söyledi. Yazılımın kullanımı gelecekte genişleyebilir.
Son olarak Dr. Castro, DNA nanoteknolojisine ticari ilginin giderek arttığını ifade ederek şöyle konuştu: “Önümüzdeki 5 ila 10 yıl içinde DNA nano cihazların ticari uygulamalarını görmeye başlayacağımızı düşünüyorum.”