Nanorobot autoassemblanti costruiti con molecole di DNA: non è fantascienza ma realtà

I ricercatori hanno dimostrato l'efficienza dell'utilizzo di molecole del DNA per costruire nanorobot tramite cosiddetti "PolyBricks" (credito: Jonathan Berengut)

Nanorobot autoassemblanti, un concetto che forse potrà apparire fantascientifico, sembrano avvicinarsi alla realtà dopo la pubblicazione di un nuovo studio, apparso sulla rivista ACS Nano, in cui vengono descritti i progressi compiuti da ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) tramite l’utilizzo di molecole di DNA.
In collaborazione con altri scienziati provenienti dal Regno Unito, i ricercatori descrivono infatti un nuovo approccio teorico, a livello di progettazione, per controllare la grandezza dei nanobot autoassemblanti in assenza di stampi o modelli.

Nanorobot autoassemblanti

Accennavamo alla fantascienza: i nanorobot autoassemblanti rappresentano in realtà un nuovo campo della nanotecnologia che attualmente sta facendo passi avanti enormi. Questi piccoli nanobot saranno utilizzati non solo in campo medico o sanitario, per portare medicinali direttamente e solamente sul punto da trattare, ma potrebbero essere utilizzati in tantissimi altri settori.

Difficoltà di assemblaggio

“Tradizionalmente costruiamo strutture assemblando manualmente i componenti nel prodotto finale desiderato. Funziona abbastanza bene e facilmente se le parti sono grandi, ma man mano che diventi sempre più piccolo, diventa più difficile farlo”, spiega Lawrence Lee, ricercatore dell’UNSW che sta partecipando al progetto.
Al momento è possibile costruire piccoli nanorobot (e per piccoli si intende la nanoscala, una scala di misurazione che prende in considerazione i nanometri, ossia milionesimi di millimetro), i quali possono essere programmati per svolgere compiti limitati come il riposizionamento di altrettanti muscoli componenti elettronici o per la somministrazione mirata di farmaci, ad esempio le cellule tumorali.

Nanorobot assemblati con molecole di DNA

Un metodo per costruire questi robot è utilizzare molecole biologiche come quelle del DNA. Si chiama ” autoassemblaggio molecolare” ed è l’approccio che stanno usando i ricercatori dell’università australiana. La difficoltà maggiore è programmare i blocchi di costruzione per arrivare poi alla struttura finale desiderata e fermare la stessa costruzione quando la grandezza del nanorobot è stata raggiunta. Per ottenere questi obiettivi i ricercatori stanno utilizzando subunità del DNA denominate PolyBrick.

I PolyBrick

Per farci capire come funzionano, Lee paragona i PolyBrick ai microrobot presenti nel film Big Hero 6: “Nel film, il robot definitivo è un gruppo di subunità identiche che possono essere istruite per autoassemblarsi in qualsiasi forma globale desiderata”.
Per ottenere lo stop all’assemblamento una volta raggiunta la struttura e le grandezze desiderate, i ricercatori applicano un principio di progettazione denominato accumulo di deformazione. In pratica ad un certo punto, giungendo blocco su blocco, l’energia di deformazione risulta troppo grande affinché si possano aggiungere altri bocchi e dunque le subunità interrompono il processo di autoassemblamento, come spiega lo stesso Lee.

Creare forme molto più complesse

Secondo i ricercatori tramite questo meccanismo si possono creare forme molto più complesse utilizzando singole unità di auto assemblaggio.
I risultati raggiunti in seno a questo progetto, dunque, sembrano proprio uno di quei passi primari e principali che potrebbero poi un giorno portare alla prossima generazione, che attualmente appare ancora fantascienza, di tecniche per la manipolazione della materia sulla nanoscala con progressi enormi in vari settori.

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