Des chercheurs ont créé et observé un robot moléculaire capable de plusieurs étapes, et de prendre des décisions où aller et combien de temps rester. Pendant que le robot marche sur le substrat, il change chaque pièce en clivant une partie. S'il touche un endroit qui a déjà été clivé, il ne s'attarde pas aussi longtemps. La fin de la piste s'illumine en rouge et capture le robot, informer les chercheurs quand il a terminé sa marche. Le robot s'allume en vert, permettant aux chercheurs de mieux le voir. Crédit :Zina Deretsky, Fondation nationale de la science
Des chercheurs de l'Université de Columbia, Université de l'État d'Arizona, l'Université du Michigan et le California Institute of Technology (Caltech) ont créé et programmé des robots de la taille d'une seule molécule qui peuvent se déplacer indépendamment sur une piste à l'échelle nanométrique. Ce développement, décrit dans l'édition du 13 mai de la revue La nature , marque une avancée importante dans les domaines naissants de l'informatique moléculaire et de la robotique, et pourrait un jour conduire à des robots moléculaires capables de réparer des cellules individuelles ou d'assembler des produits nanotechnologiques.
Le projet a été dirigé par Milan N. Stojanovic, membre du corps professoral de la division de thérapie expérimentale à l'Université de Columbia, qui s'est associé à Erik Winfree, professeur agrégé d'informatique à Caltech, Hao Yan, professeur de chimie et de biochimie à l'Arizona State University et expert en nanotechnologie de l'ADN, et avec Nils G. Walter, professeur de chimie et directeur du Single Molecule Analysis in Real-Time (SMART) Center de l'Université du Michigan à Ann Arbor. Leur travail a été soutenu en partie par la National Science Foundation.
Le mot « robot » fait penser à la plupart des gens à des machines solides qui utilisent des circuits informatiques pour effectuer des tâches définies, comme passer l'aspirateur sur un tapis ou souder des automobiles. Dans les années récentes, les scientifiques ont travaillé pour créer des robots qui pourraient également effectuer de manière fiable des tâches utiles, mais au niveau moléculaire. C'est, Il va sans dire, pas un simple effort, et cela implique la reprogrammation des molécules d'ADN pour qu'elles fonctionnent de manière spécifique. "Pouvez-vous ordonner à une biomolécule de se déplacer et de fonctionner d'une certaine manière - des chercheurs à l'interface de l'informatique, chimie, la biologie et l'ingénierie tentent de faire exactement cela, " dit Mitra Basu, un directeur de programme à la NSF responsable du soutien de l'agence à cette recherche.
Des travaux récents de robotique moléculaire ont produit des soi-disant marcheurs à ADN, ou des chaînes d'ADN reprogrammées avec des « jambes » qui leur ont permis de marcher brièvement. Maintenant, cette équipe de recherche a montré que ces araignées robotiques moléculaires peuvent en fait se déplacer de manière autonome dans un environnement spécialement créé, paysage en deux dimensions. Les araignées agissaient de manière robotique rudimentaire, montrant qu'ils sont capables de démarrer le mouvement, marcher un moment, tournant, et s'arrêter.
En plus d'être incroyablement petits - environ 4 nanomètres de diamètre - les marcheurs se déplacent également lentement, couvrant 100 nanomètres en des temps allant de 30 minutes à une heure complète en faisant environ 100 pas. Il s'agit d'une amélioration significative par rapport aux marcheurs ADN précédents qui n'étaient capables que d'environ trois pas.
Alors que le domaine de la robotique moléculaire est encore en émergence, il est possible que ces minuscules créations aient un jour d'importantes applications médicales. "Ce travail peut conduire un jour à un contrôle efficace des maladies chroniques comme le diabète ou le cancer, " dit Basu.
Selon Stojanovich, ces applications pratiques sont encore de nombreuses années, mais lui et ses collègues espèrent poursuivre leur travail sur les fondements de ce jeune domaine. Stojanovich pense que leurs futurs travaux nécessiteront également des collaborations approfondies, chacun d'eux apportant une expertise spécifique à la table, comme ce fut le cas dans la recherche publiée aujourd'hui. "Si vous enlevez quelqu'un d'entre nous avec notre expertise disciplinaire, " Stojanovic a déclaré dans une interview " ce papier se serait effondré et ne serait jamais ce qu'il est maintenant ".
