Araştırmacılar, DNA molekülünü yapı malzemesi olarak kullanarak hareketli eklemlere, programlanabilir mantığa sahip mikro robotlar geliştirdi. Bu robotlar virüs tespiti, virüs yakalama ve hedefli ilaç teslimi gibi kritik uygulamalarda umut vadediyor.
1980’lerde Nadrian Seeman’ın DNA’yı inşaat malzemesi olarak kullanma fikriyle başlayan yolculuk, 2006’da Paul Rothemund’un DNA origami tekniğiyle ivme kazandı. Uzun DNA ipliğinin kısa zımba iplikleriyle katlanması sayesinde önce düz şekiller (smiley yüzler), ardından üç boyutlu yapılar üretildi.
Son yıllarda ise statik yapılardan hareketli sistemlere geçildi. Mekanik mühendisliğinden esinlenilerek sert çift sarmal DNA’lar kiriş, esnek tek iplikli DNA’lar ise menteşe olarak kullanıldı. Dönme, kayma ve çok yönlü hareket edebilen robotlar tasarlandı. Hatta kolları ve bacakları hareket edebilen insan benzeri DNA robotlar bile üretildi.
Peking Üniversitesi, Stanford Üniversitesi ve King’s College London araştırmacılarının kaleme aldığı derleme makale, SmartBot dergisinde yayımlandı. Makale, DNA’dan üretilen moleküler robotların bugünkü durumunu ve geleceğini inceledi.
DNA robotlar şimdiden şu işlevleri yerine getirebiliyor:
Hastalıklı hücrelere özel ilaç kapsülleri
Virüs partiküllerini fiziksel olarak yakalayan kıskaçlar
Belirli yol üzerinde kargo taşıyan DNA yürüyücüler
Üretim avantajı ise dikkat çekici: Tek bir laboratuvar deneyinde yüz milyonlarca hatta milyarlarca aynı robot üretilebiliyor.
DAKİKALAR İÇİNDE YENİDEN PROGRAMLANABİLİYOR
Moleküler ölçekte en büyük sorun, sürekli rastgele moleküler hareketlerin (jitter) yarattığı “yapısal gevşeklik”. Hassas kontrolü zorlaştıran bu etki, mühendislik açısından önemli bir engel.
Robotları çalıştırmak için farklı güç kaynakları geliştirildi: Elektrik alanları, manyetik nanopartiküllerle dış yönlendirme, ışık ve ısı tetikleyicileri, en esnek yöntem olan DNA iplik değiştirme.
Bu yöntemlerle robotlar belirli sırayla hareket edebiliyor ve dakikalar içinde yeniden programlanabiliyor.
Makalenin yazarları, DNA makinelerinin geleceğinin disiplinlerarası çalışmaya bağlı olduğunu kaydetti. Makine mühendisleri, bilgisayar bilimcileri ve yapay zeka uzmanlarının katkısı şart. Yapay zeka, DNA dizisi tasarımından mekanik davranış tahminine kadar kritik rol oynayacak.
Dayanıklılık, endüstriyel ölçekte üretim ve biyolojik ortam uyumu ise hala çözülmesi gereken başlıca sorunlar arasında sayıldı.