Balázs Richárd
Számítógép egy csótányban
A szilíciumalapú számítógépek logikai műveleteinek elvégzésére képes, DNS-ből készült nanoméretű szerkezeteket ültettek be élő rovarokba.
A DNS számítógépek, melyeket hajtogathatóságuknak köszönhetően origami robotoknak is neveznek, a testben közlekednek és kommunikálnak egymással, valamint a rovar sejtjeivel. Gyógyszerek csomagolhatók beléjük, amit eljuttatnak a test kívánt pontjaira. "A DNS nanorobotok képesek összetett programok elvégzésére, melyek egy nap alkalmazhatók lesznek a betegségek páratlan pontosságú diagnosztizálására és kezelésére" - mondta Daniel Levner, a Harvard Egyetem Wyss Intézetének biomérnöke.
Levner kutatótársaival az izraeli Bar Ilan Egyetemen készítette el a nanorobotokat, kiaknázva a DNS kapcsolódási képességeit. Amikor találkozik egy adott proteinnel, a DNS két szálra bomlik. Megfelelő szekvenciák megalkotásával elérhető, hogy a szálak adott molekulákkal - például egy beteg sejttel történő érintkezéskor kibontódjanak, kibocsátva a beléjük csomagolt gyógyszert.
A kutatók különböző, fluoreszkáló markerekkel ellátott nanorobotokat injektáltak csótányokba, így nyomon tudták követni és ki tudták elemezni a munkájukat. A csapat szerint a nanorobotok szállítási és vezérlési hatékonysága megegyezik egy számítógépes rendszerével. "Ez az első alkalom, hogy egy biológiai terápia egy számítógép processzorának hatékonyságával működjön" - mondta a kutatásban részt vevő Ido Bachelet, a Bar Ilan nanotechnológiai szakértője.
"Az elektronikus eszközökkel ellentétben, melyek alkalmazhatók az óráinkban, autóinkban vagy telefonjainkban, ezeket a robotokat bevethetjük az élő rendszerekben, például egy élő csótány esetében" - tette hozzá Ángel Goni Moreno, a madridi Nemzeti Biotechnológiai Központ munkatársa. "Mindez megnyitja az utat a környezeti és egészségügyi alkalmazások előtt"
A DNS-t már sikerült hasznosítani az információtárolásban is, valamint a kémiai jelek felerősítéséhez, azonban ezek az alkalmazások rendkívül kezdetlegesek az origami robotokhoz viszonyítva. A tanulmányban alkalmazott nanorobotok száma, ami minden korábbi kísérletnél magasabb volt - különösen ígéretessé teszi a projektet. "Minél nagyobb számban vannak jelen robotok, annál összetettebb döntéseket és műveleteket kell teljesíteniük. Ha sikerül elérni egy bizonyos tartományt, gyakorlatilag bármilyen számítás elvégezhető. Ebben az esetben túlléptünk ezen a tartományon" - magyarázta Bachelet.
A kutatók szerint a csótányban dolgozó nanorobotok számítási teljesítményét egészen egy 8-bites számítógéppel egyenértékűvé tudják tenni, ami egy 1980-as évekbeli Commodore 64-nek, vagy egy Atari 800-nak felelne meg. "A mechanizmus elvileg könnyedén felnagyítható, ezért a számítások komplexitása hamarosan emelkedni fog" - mondta Goni Moreno.
A technológia egyik legnagyobb eredménye a daganatos betegségek elleni küzdelemben mutatkozhat meg, mivel ezeknek a kezeléseknek sejt specifikusaknak kell lenniük, miközben a jelenlegi megoldások nem a legjobbak ilyen szempontból. Ugyanakkor meg kell oldani az emlősök immunreakciójának problémáját, amit egy idegen objektum belépése vált ki. Ezen a téren Bachelet biztos benne, hogy javítani tudják robotjaik stabilitását, hogy életben tudjanak maradni az emlősökben. "Nem látom akadályát annak, hogy az előzetes klinikai kísérleteket öt éven belül elkezdhessük embereken" - összegzett.
A DNS számítógépek, melyeket hajtogathatóságuknak köszönhetően origami robotoknak is neveznek, a testben közlekednek és kommunikálnak egymással, valamint a rovar sejtjeivel. Gyógyszerek csomagolhatók beléjük, amit eljuttatnak a test kívánt pontjaira. "A DNS nanorobotok képesek összetett programok elvégzésére, melyek egy nap alkalmazhatók lesznek a betegségek páratlan pontosságú diagnosztizálására és kezelésére" - mondta Daniel Levner, a Harvard Egyetem Wyss Intézetének biomérnöke.
Levner kutatótársaival az izraeli Bar Ilan Egyetemen készítette el a nanorobotokat, kiaknázva a DNS kapcsolódási képességeit. Amikor találkozik egy adott proteinnel, a DNS két szálra bomlik. Megfelelő szekvenciák megalkotásával elérhető, hogy a szálak adott molekulákkal - például egy beteg sejttel történő érintkezéskor kibontódjanak, kibocsátva a beléjük csomagolt gyógyszert.
A kutatók különböző, fluoreszkáló markerekkel ellátott nanorobotokat injektáltak csótányokba, így nyomon tudták követni és ki tudták elemezni a munkájukat. A csapat szerint a nanorobotok szállítási és vezérlési hatékonysága megegyezik egy számítógépes rendszerével. "Ez az első alkalom, hogy egy biológiai terápia egy számítógép processzorának hatékonyságával működjön" - mondta a kutatásban részt vevő Ido Bachelet, a Bar Ilan nanotechnológiai szakértője.
"Az elektronikus eszközökkel ellentétben, melyek alkalmazhatók az óráinkban, autóinkban vagy telefonjainkban, ezeket a robotokat bevethetjük az élő rendszerekben, például egy élő csótány esetében" - tette hozzá Ángel Goni Moreno, a madridi Nemzeti Biotechnológiai Központ munkatársa. "Mindez megnyitja az utat a környezeti és egészségügyi alkalmazások előtt"
A DNS-t már sikerült hasznosítani az információtárolásban is, valamint a kémiai jelek felerősítéséhez, azonban ezek az alkalmazások rendkívül kezdetlegesek az origami robotokhoz viszonyítva. A tanulmányban alkalmazott nanorobotok száma, ami minden korábbi kísérletnél magasabb volt - különösen ígéretessé teszi a projektet. "Minél nagyobb számban vannak jelen robotok, annál összetettebb döntéseket és műveleteket kell teljesíteniük. Ha sikerül elérni egy bizonyos tartományt, gyakorlatilag bármilyen számítás elvégezhető. Ebben az esetben túlléptünk ezen a tartományon" - magyarázta Bachelet.
A kutatók szerint a csótányban dolgozó nanorobotok számítási teljesítményét egészen egy 8-bites számítógéppel egyenértékűvé tudják tenni, ami egy 1980-as évekbeli Commodore 64-nek, vagy egy Atari 800-nak felelne meg. "A mechanizmus elvileg könnyedén felnagyítható, ezért a számítások komplexitása hamarosan emelkedni fog" - mondta Goni Moreno.
A technológia egyik legnagyobb eredménye a daganatos betegségek elleni küzdelemben mutatkozhat meg, mivel ezeknek a kezeléseknek sejt specifikusaknak kell lenniük, miközben a jelenlegi megoldások nem a legjobbak ilyen szempontból. Ugyanakkor meg kell oldani az emlősök immunreakciójának problémáját, amit egy idegen objektum belépése vált ki. Ezen a téren Bachelet biztos benne, hogy javítani tudják robotjaik stabilitását, hogy életben tudjanak maradni az emlősökben. "Nem látom akadályát annak, hogy az előzetes klinikai kísérleteket öt éven belül elkezdhessük embereken" - összegzett.