Un robot fatto di DNA che riordina le molecole

Un robot microscopico, fatto di DNA, in grado di fare ordine a livello molecolare: si muove, raccoglie diversi tipi di molecole e le trasporta in specifiche aree designate dai ricercatori. Si tratta del nuovo progetto del California Institute of Technology, presentato in uno studio pubblicato oggi sulle pagine di Science.

“Proprio come i robot elettromeccanici vengono mandati in posti lontani, come ad esempio Marte, il nostro scopo è mandare robot molecolari in posti microscopici dove gli esseri umani non possono entrare,” ha spiegato Lulu Qian, responsabile del progetto, “Come ad esempio i vasi sanguigni. Il nostro obiettivo era progettare e costruire un robot molecolare in grado di poter riordinare le molecole con precisione”.

Il robot è composto da tre blocchi da costruzione, una gamba con due piedi per camminare, un braccio dotato di mano per trasportare le molecole, e un segmento in grado di riconoscere la zone dove la molecola va collocata. Ognuno di questi blocchi è composto da alcuni nucleotidi assemblati in un solo filamento di DNA – i blocchi possono inoltre essere assemblati in diverse combinazioni per realizzare robot con compiti diversi, ad esempio un robot con più braccia e mani potrebbe trasportare molte molecole contemporaneamente.

Il robot costruito dal team è in grado di esplorare una superficie molecolare, raccogliere due diverse molecole, una fosforescente gialla e una fosforescente rosa (i colori servivano ai ricercatori a verificare che le molecole si trovassero nella corretta posizione alla fine dell’esperimento), e depositarle ciascuna in una distinta area della superficie. In 24 ore  – impiega circa 5 minuti a compiere un passo, e la distanza percorsa è di soli 6 nanometri, per intendersi – il robot è riuscito a riordinare sei diverse molecole, ma questo tempo viene notevolmente ridotto se si usano più robot contemporaneamente. In generale, la percentuale di successo si aggira attorno all’80%. Secondo i ricercatori, la velocità dei robot potrebbe essere inoltre aumentata aggiungendo una “coda” al loro design.

Nello studio, gli scienziati hanno anche discusso i vantaggi dell’utilizzare il DNA per assemblare macchine di questo tipo: possiede proprietà chimiche e fisiche uniche, già conosciute e in grado di essere programmate. I ricercatori possono infatti controllare la velocità dei movimenti del robot e la quantità di energia consumata, oltre che le diverse lunghezze dei filamenti, che possono di conseguenza rendere i passi del robot più corti o più lunghi in base alle necessità.

“Non abbiamo sviluppato questi robot con una specifica applicazione in mente”, ha concluso Qian, “Il nostro laboratorio si specializza nella scoperta dei principi ingegneristici che permettono lo sviluppo di robot composti da DNA. Tuttavia spero che altri ricercatori utilizzeranno queste scoperte in nuove applicazioni, come ad esempio utilizzare uno di questi robot per sintetizzare un farmaco a partire dai suoi componenti, rilasciandolo solamente quando riceve uno specifico segnale nei vasi sanguigni o nelle cellule”.

Riferimenti: Science