robor-ameba

Робот-амеба запрограмированная через ДНК

Живые вещи: они воодушевляют нас более всего, но также наиболее тяжелы для повторения в робототехнике. Но это не помешало исследователям из Японии спроектировать крошечного робота который двигается как живая клетка. Учёные написали о роботе в журнале Science Robotics.
 
Система, которую назвали «молекулярным ботом», имеет размеры и содержимое как у амебы. «Это наполненный жидкостью мешочек который содержит около 27 биологических и химических компонентов» — говорит Шиничиро Номура, биоинженер в Tohoku University в Сендае, Япония. Молекулярные компоненты работают для изменения формы мешочка, двигая его в жидкой среде, подобно живой клетке. Движения могут быть выключены посредством ДНК сигналов, реагирующих на свет.
 
«Хотя помимо движения туда-сюда амебообразный робот больше ничего делать не может, это и является красотой этого открытия», говорит Номура. Робот может служить средством перемещения для всего, о чем могут подумать ученые: микрокомпьютеры, сенсоры и даже лекарства. Снаряженная данными инструментами амеба может быть использована для исследования биомолекулярной среды, она может искать токсины или проверять поверхность других клеток.
 
Номура и его коллеги придумали способ запаковывать и отправлять своего робота другим ученым, чтобы они могли «поиграться с ним» и добавить свои компоненты. Он надеется, что робота будут использовать в более сложных молекулярных ботах с контролируемой мобильностью.
 
В конце Номура хотел бы видеть робота, функционирующего внутри клетки, который смог бы «нырять» в клетку и диагностировать молекулярно-инженерные проблемы. «Это моя маленькая мечта», говорит Номура, и уточняет, что его робота уже можно уменьшить в размере до 1 микрометра — достаточно чтобы поместится в клетку.
 
Исследователи изобрели множество маленьких роботов которые могут двигаться и совершать различные действия внутри человеческого тела. Большинство этих роботов сделаны из биоразлагаемых материалов и приводятся в движение магнитными, химическими или ультразвуковыми силами.
 
Как говорит Номура, разработка молекулярного бота заняла полтора года. Липидная мембрана послужила мягким телом для робота. Внутри специальные протеины врезаются в мембрану вынуждая ее менять форму — будто мешок толкнули изнутри.
Это движение происходит когда ключевые протеины называющиеся «кинезины» и микротрубки соединяются с мембраной посредством анкерных блоков. Это соединение работает благодаря светочувствительному ДНК. Когда ультрафиолет попадает на робота, светочувствительное ДНК внутри расщепляется в одну цепочку. Потом оно закрепляется между анкерными блоками и кинезиновой структурой формируя «мостик».
 
Микротрубки, которые являются сплошными, длинными структурами, скользят вдоль кинезиновых протеинов с помощью аденозинтрифосфата или АТФ — молекулы внутриклеточного транспортера энергии. Пока они скользят, они толкают внешнюю мембрану робота, вынуждая его менять форму.
 
С этой комбинацией молекул Номура и его коллеги преуспели в копировании движения амебы. Но если вещь собрана из биологических компонентов можем ли мы называть ее роботом?
«Определение ‘робот’ очень широко толкуется,» говорит Номура. Если что-либо имеет тело и может чувствовать и обрабатывать информацию для выполнения своей функции, это является роботом, говорит он.