Nanorobot sorteert DNA-moleculen
In een huishouden kan een robot die de vuile was sorteert heel handig zijn. Een soortgelijke robot hebben wetenschappers van het Californian Institute of Technology, kortweg Caltech, in elkaar gesleuteld om op een nanoniveau stukjes DNA-streng te sorteren.
De nanorobot kan zelfstandig rondwandelen op een bepaald oppervlak, moleculen oppakken en die op een aangegeven plaats af te leveren. De wetenschappers publiceerden hun onderzoek donderdag in het wetenschappelijke tijdschrift Science.
Bloedbaan
„Zoals we elektromechanische robots sturen naar verre plaatsen waar wij niet kunnen komen, zoals Mars, willen we de minuscule moleculaire robots gebruiken op uiterst kleine plaatsen waar wij ook niet kunnen komen, zoals de bloedbaan”, legt Lulu Qian, universitair hoofddocent bio-engineering, uit. „Ons doel was om een moleculaire robot te ontwerpen en te bouwen die een geavanceerde taak op nanoniveau kan uitvoeren; in dit geval het sorteren van stukjes DNA-streng.”
Onder leiding van Anupama Thubagere bouwden de onderzoekers drie basisbouwstenen waarmee ze de robotjes in elkaar sleutelden: een ‘been’ met twee ‘voeten’ om te lopen; een ‘arm’ en een ‘hand’ om lading op te halen; en een ‘sensor’ die een specifiek afleverpunt herkent en een signaal kan ontvangen om de lading af te leveren. Elk van de componenten is gemaakt van slechts een paar bouwstenen van DNA, zogeheten nucleotiden.
Stappen
Het team bouwde een been dat stappen van 6 nanometer mogelijk maakt, ongeveer 100 miljoenste van een menselijke stapgrootte. Hoe groter het been, hoe groter de stappen zijn die de robot neemt.
„We hebben aangetoond dat de robot een specifieke taak kan uitvoeren, maar hetzelfde systeem kan ook worden gebruikt op een willekeurig ander oppervlak en voor willekeurige andere moleculen”, zegt Thubagere. „Meerdere robots kunnen tegelijkertijd verschillende sorteertaken uitvoeren.”
Het sorteerproces verloopt traag. Het duurt een dag voordat de robot een veld van 58 bij 58 nanometer heeft verkend. Daar staat tegenover dat de robot zeer weinig energie verbruikt.
Recycling
Qian: „Het is mijn hoop dat andere onderzoekers onze robotprincipes kunnen gebruiken voor bijvoorbeeld het afgeven van een geneesmiddel op een specifieke plaats in het bloed of in een cel. Of voor het sorteren van specifieke moleculen in afval voor recycling.”
