نانو رباتهای خزنده

چهار دست و پا راه رفتن یا خزیدن نوعی نانو ربات در امتداد مسیر یک DNA

در سال 1966، دانشمندان راهکارهایی را جهت کوچک کردن اشیاء و اجسام یافتند، دست کم این کار را در فیلم سفر فوق‌العاده (Fantastic Voyage) انجام دادند. در این فیلم، یک زیردریایی و خدمه آن کوچک شده و به درون بدن یک فرد تزریق می‌شوند. مرد مورد نظر مورد اصابت گلوله قرار گرفته و در حال مرگ است و این زیردریایی بسیار کوچک در بدن او در تلاش جهت نجات این فرد به اطراف حرکت می‌کند. و در آخر این میکرو خزنده جان مرد را نجات داده و نقش منفی فیلم توسط گلبول یا سلولهای سفید خون خورده می‌شود.

این فیلم، یک فیلم تخیلی و غیر واقعی است. یک گلبول سفید خون هرگز از انسان تغذیه نمی‌کند. بله درست است با این حال، دانشمندان در حال ساخت ابزارهایی بسیار کوچک هستند که به جستجوی کوچکترین بخشهای دنیای واقعی کمک نمایند. برخی از این ابزارها، نانو ربات نامیده می‌شوند و در سالهای اخیر پژوهشگران در حال ساخت نانو رباتهایی از ماده‌ای آشنا بوده‌اند، این ماده همان ماده‌ای است که حیات انسان را امکان پذیر می‌سازد.
این نانو رباتها از اسید دی اکسی ریبونوکئیک یا به اختصار، دی ان اِی (DNA) ساخته می‌شونداین نانو رباتها از اسید دی اکسی ریبونوکئیک یا به اختصار، دی ان اِی (DNA) ساخته می‌شوند. (واژه‌هایی که در آنها نانو بکار می‌رود، به اجسامی به کوچکی مولکول یا اتم‌های مجزا اشاره دارد). به راستی که  DNA در تمامی سطوح و درون بدن شما وجود دارد و فقط آن را نمی‌توانید ببینید. اگر می‌توانستید به درون تقریباً هر یک از سلول‌های موجودات زنده نگاهی بیاندازید، احتمالاً DNA را در آنجا پیدا می‌کردید.

این نانو رباتها از DNA ساخته شده و بر روی آن خزیده یا چهار دست و پا راه می‌روند. (بنابراین گاهی اوقات پژوهشگران به این رباتها «عنکبوتهای» DNA می‌گویند). توانایی ساخت چنین وسیله کوچکی که به شیوه‌ای خاص حرکت کند، می‌تواند در جهت رسیدن به سلامتی مفید باشد. به عنوان مثال یک نانو ربات شاید بتواند تنها سلولهای سرطانی را از بین برده و سلولهای سالم را به حال خود رها سازد.

DNA حاوی دستورالعمل‌های اولیه جهت نحوه ساخت مولکولهایی است که حیات موجودات را امکان پذیر می‌سازند. یک مولکول DNA از دور شبیه به یک توده‌ی درهم و برهم به نظر می‌رسد. اما از نزدیک به پلکان مارپیچی شباهت دارد. هر پله از این پلکان دارای دو قسمت است که در میانه به یکدیگر متصل شده‌اند.

چنانچه به هر نحوی می‌توانستید این پلکان مارپیچی را از یکدیگر جدا سازید، احتمالاً دو کناره یا رشته منحنی شکل با پله‌های جدا شده آویزان بدست می‌آوردید. اکنون تصور کنید که سه یا چهار عدد از این نیم پله‌های DNA را در اختیار دارید به طوریکه همگی از قسمت بالا به یکدیگر متصل شده و از قسمت پایین آویزان می‌باشند.
 

رشته DNA

این نیم پله‌ها تصویری ساده از پاهای یک نانو ربات DNA را ارائه می‌دهند. هر پا از نیمی از یک تکه DNA ساخته شده است.
 

زیردریایی کوچک شده در جریان خون یک مرد در فیلم سفر فوق‌العاده، سال 1966

این رباتها قادر به راه رفتن در هر سطحی نیستند، اما می‌توانند بر روی تکه‌های دیگر DNA راه بروند. دانشمندان راه‌هایی را جهت تا زدن مولکولهای بلند و مارپیچی DNA به اشکال دیگر به عنوان مثال صورتهای خندان و مهمتر آنکه مسیرهای طولانی از این مولکولهای تا زده برای نانو رباتها پیدا کرده‌اند. طی مطالعه‌ای که اخیراً صورت گرفته مشخص شده است که یک ربات DNA قادر است 50 قدم را در امتداد یک مسیر طی ‌کند.

شگفت آنکه این ماشینها نیازی به باتری یا هیچ گونه منبع نیرویی ندارند. در عوض با استفاده از ساختار طبیعی DNA کار می‌کنند.

در طول مسیر رشته‌های DNA وجود دارند که همانند تارهای مو قرار گرفته‌اند. این رشته‌ها از ناحیه پایینی به مسیر متصل می‌شوند. این مسیرها درست مانند پاهای ربات از نیم تکه‌های DNA درست می‌شوند. آنها شبیه به نیم پله‌هایی با تعداد زیادی پله‌ی شکسته شده هستند. اما هنگامی که پاهای نانو ربات عنکبوتی رو به پایین آویزان است، رشته‌ها به مسیر متصل شده و از بالای آن برمی‌خیزند.
هنگامی که دو نیمه‌ی ربات و مسیر به یکدیگر می‌رسند، این پلکان می‌تواند به یکدیگر متصل شودهنگامی که دو نیمه‌ی ربات و مسیر به یکدیگر می‌رسند، این پلکان می‌تواند به یکدیگر متصل شود. (این «پله‌ها» بایستی به دقت ساخته شوند). این اتصال همانند یک قدم برای این ربات بسیار کوچک است و هر پا می‌تواند با یک رشته شناور از مسیر پیوند یافته و این دو همانند قطعات یک پازل در هم فرو می‌روند.

به گفته‌ی میلان استویانویچ در مجله اخبار علمی (Science News): «هرچه تعداد پاهای بیشتری در اختیار داشته باشید، این عنکبوتها چسبناکتر خواهند بود و قدم‌های بیشتری می‌توانند بردارند». استویانویچ شیمی دان دانشگاه کلمبیا واقع در نیویورک سیتی است و نانو ربات از جنس DNA را با برداشتن 50 قدم ساخت.

این نانو ربات جهت بلند کردن پاهای خود و برداشتن یک قدم دیگر، ترکیب مولکولی متصل شده دیگری را در اختیار دارد که مانند قیچی عمل می‌کند. بطوریکه رشته DNA روی مسیر را قطع می‌کند. آنگاه تمام پلکانی که به هنگام اتصال پای ربات به رشته شکل گرفته بود، مجدداً از هم جدا شده و پای این نانو ربات آزاد می‌شود تا به پیش رفته و با تکه‌ی DNA آزاد شناور دیگر متصل شده به مسیر اتصال پیدا کند. به عبارت دیگر، این نانو ربات همانطور که پیش می‌رود، مسیر را خراب می‌کند.

به گفته‌ی اندرو تربرفیلد در اخبار علمی: «اتومبیلی که جاده‌ی پشت سر خود را از بین می‌برد کمی منفور به نظر خواهد رسید». تربرفیلد فیزیکدان دانشگاه آکسفور است و قصد دارد مسیر قابل استفاده مجددی را برای این ماشینهای کوچک بسازد.

نانو رباتهای ساخته شده از DNA هنوز در بدن انسان مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، اما در محیط آزمایشگاهی شگفت انگیز عمل کردند. شاید روزی فرا رسد که ماشینهای ساخته شده از DNA در بدن انسان به اطراف شنا کرده و دارو را به سلولهای بیمار رسانده یا به پزشکان در تشخیص مشکلات و بیماریها کمک نمایند. یا شاید به ساخت کوچکترین کامپیوترهای دنیا کمک کنند.

آینده‌ی نانو رباتهای ساخته شده از DNA روشن است، اما یک چیز حتمی است و آن اینکه هرگز نخواهیم توانست زیردریایی‌ها را به اندازه سلول کوچک کنیم حتی اگر در فیلمهای سینمایی این امر امکان پذیر باشد.

 
منبع: sciencenewsforstudents