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venerdì 14 maggio 2010

Creato robot molecolare programmabile



Un team di scienziati della Columbia University, della Arizona State University, della University of Michigan e della Caltech sono riusciti a creare e a programmare il primo robot molecolare realizzato con DNA. Il robot è in grado di muoversi, fermarsi, cambiare direzione seguendo una "pista" di codice genetico.
La ricerca potrebbe portare allo sviluppo di robot molecolari in grado di essere utilizzati per scopi terapeutici, e di intervenire a livello molecolare per agire contro una quantità innumerevole di patologie. Altro che smart dust, qui si agisce a livello nanoscopico.

La concezione tradizionale di robot è quella di una macchina che percepisce l'ambiente in cui si trova, prende una decisione, e compie un'azione.
E lo stesso vale per i robot su scala molecolare: in teoria, possono essere programmati per osservare l'ambiente in cui si trovano (come determinare la presenza di un agente patogeno), prendere una decisione (l'agente deve essere eliminato) ed agire su quella decisione (somministrare un farmaco, ad esempio). Tutto però avviene su scala molecolare, contrariamente ai robot che siamo abituati ad osservare quotidianamente nelle fiere tecnologiche.

Ma come si programma una molecola? Fino ad ora avevamo pensato che fosse quasi impossibile farlo, ma pare proprio non lo sia. "Nella robotica tradizionale, il robot contiene tutta la conoscenza di cui ha bisogno; ma per le molecole, non si può immagazzinare una quantità di dati, per cui l'idea è quella di immagazzinare le informazioni all'esterno, riempiendo di informazioni l'ambiente in cui si trova la molecola" afferma Nils G. Walter, della University of Michigan.

"Siamo stati in grado di creare questo ambiente programmato utilizzando degli origami di DNA" dice Hao Yan, della Arizona State University. Questi "origami" sono infatti informazioni codificate sotto forma di DNA in forme e strutture che virtualmente possono contenere informazioni illimitate. Sfruttando la struttura del DNA, sono state innestate sequenze artificiali per impartire ordini al robot molecolare. Il tutto in 2 nanometri di spessore e 100 nanometri di lunghezza.

I ricercatori hanno quindi costruito un percorso con questo DNA, inserendo frammenti manipolati per dire al robot molecolare di fermarsi, proseguire o cambiare direzione. In questo modo, il robot legge le informazioni direttamente dalla traccia che segue, senza la necessità di immagazzinare dati. Bene o male come facevano i primi computer, che sfruttavano schede perforate per eseguire delle routines.

Il robot molecolare è decisamente minuscolo: 4 nanometri di diametro, e munito di quattro "zampe" costituite da una proteina. "E' un ragno a quattro zampe" spiega Stojanovic, della Columbia University. "Dopo che il robot viene rilasciato dal suo punto di partenza, segue la traccia legandosi e poi tagliando i frammenti di DNA sul percorso".

In realtà non si tratta del primo robot molecolare basato su DNA mai creato. Il problema però è che le versioni precedenti non sono mai andate oltre i tre passi, circa 6 nanometri. Questo invece riesce a muoversi per circa 100 nanometri, bene o male 50 passi.
"Non è stata una sorpresa, dato che il lavoro originale suggeriva che i ragni potessero camminare per centinaia se non migliaia di passi. Quello che risulta eccitante è che non solo possiamo confermare il movimento multi-zampa dei ragni, ma possiamo anche far seguire al ragno un percorso specifico in maniera autonoma".

"Il passo successivo" spiega Stojanovic" è quello di aggiungere un secondo ragno, in modo tale che possano comunicare direttamente e attraverso l'ambiente. I ragni lavoreranno assieme per conseguire uno scopo. La chiave è come insegnare comportamenti di alto livello attraverso interazioni di basso livello".

Se nei prossimi anni, almeno 20-30, la ricerca farà i passi che tutti speriamo, potremmo avere nano-robot delle dimensioni di una o due molecole che viaggiano per il nostro corpo, somministrando droghe a livello cellulare proprio dove servono, e combattendo in modo estremamente più efficace contro patologie che ora risultano difficilmente curabili.

Fonte: ditadifulmine

Originale in lingua inglese: physorg