محققان موسسه نانو دانشگاه سیدنی با توسعه نانوساختارهای طراحی شده و قابل برنامه‌ریزی سفارشی با استفاده از اوریگامی DNA، پیشرفت قابل توجهی در زمینه رباتیک مولکولی داشته‌اند.

این رویکرد نوآورانه پتانسیل بالایی در طیف وسیعی از کاربردها، از سیستم‌های دارورسانی هدفمند گرفته تا مواد پاسخگو و پردازش سیگنال نوری با انرژی کارآمد است. این روش از “اوریگامی DNA” استفاده می‌کند، که با تا زدن رشته‌های DNA، بلوک‌های سازنده زندگی، برای ایجاد ساختارهای بیولوژیکی جدید و مفید استفاده می‌کند.

به عنوان یک اثبات مفهوم، محققان با این راهبرد بیش از ۵۰ شیء در مقیاس نانو را ساختند، از جمله یک نانو دایناسور، یک ربات رقصنده و یک «مینی استرالیا» که ۱۵۰ نانومتر عرض دارد.

از این دایناسور نانویی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کریو در مرکز میکروسکوپی و میکروآنالیز دانشگاه سیدنی تصویربرداری شد. این دایناسور که فقط ۲۵۰ نانومتر عرض دارد، به عنوان اثبات شیء در تیم تحقیقات دکتر مین تری لو و دکتر شلی ویکهام از موسسه نانو دانشگاه سیدنی ایجاد شد.

هر چند که این تحقیق بر ایجاد وکسل‌های اوریگامی DNA مدولار متمرکز است که می‌توانند در ساختارهای سه‌بعدی پیچیده مونتاژ شوند. (یک پیکسل دو بعدی است، اما یک وکسل به صورت سه‌بعدی مشخص می‌شود.)

این نانوساختارهای قابل برنامه‌ریزی را می‌توان برای عملکردهای خاص طراحی کرد و امکان نمونه‌سازی سریع پیکربندی‌های متنوع را فراهم می‌کند. این انعطاف‌پذیری برای توسعه سیستم‌های رباتیک در مقیاس نانو که می‌توانند وظایفی در زیست‌شناسی مصنوعی، نانوپزشکی و علم مواد انجام دهند، حیاتی است.

دکتر ویکهام می‌گوید: « ما از زیست‌شناسی در مقیاس نانو برای ساخت ربات‌هایی با پتانسیل عظیم استفاده می‌کنیم.»

دکتر لو گفت: «ما یک کلاس جدید از نانومواد با خواص قابل تنظیم ایجاد کرده‌ایم که کاربردهای متنوعی را امکان‌پذیر می‌سازد، از مواد تطبیقی که ویژگی‌های نوری را در پاسخ به محیط تغییر می‌دهند تا نانوروبات‌های مستقلی که برای جستجو و از بین بردن سلول‌های سرطانی طراحی شده‌اند.»

او گفت این رویکرد نوآورانه امکان کنترل دقیق نحوه اتصال وکسل‌ها به یکدیگر را فراهم می‌کند و امکان ایجاد معماری‌های قابل سفارشی‌سازی و بسیار خاص را فراهم می‌کند.

یکی از جالب‌ترین کاربردهای این فناوری، پتانسیل آن برای ایجاد جعبه‌های رباتیک در مقیاس نانو است که قادر به رساندن داروها به طور مستقیم به مناطق مورد نظر در بدن هستند.

با استفاده از اوریگامی DNA، محققان می‌توانند این نانوربات‌ها را طوری طراحی کنند که به سیگنال‌های بیولوژیکی خاص پاسخ دهند و اطمینان حاصل کنند که داروها فقط در زمان و مکان مورد نیاز آزاد می‌شوند. این رویکرد هدفمند می‌تواند اثربخشی درمان‌های سرطان را افزایش دهد و در عین حال عوارض جانبی را به حداقل برساند.

علاوه بر دارورسانی، محققان در حال بررسی توسعه مواد جدیدی هستند که می‌توانند خواص را در پاسخ به محرک‌های محیطی تغییر دهند. به عنوان مثال، این مواد می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که به بارهای بالاتر پاسخ دهند یا ویژگی‌های ساختاری خود را بر اساس تغییرات دما یا سطوح اسیدی (pH) تغییر دهند. چنین مواد پاسخگو پتانسیل تغییر صنایع پزشکی، محاسباتی و الکترونیک را دارند.