Μια ομάδα ερευνητών από το University of North Carolina στις ΗΠΑ ανέπτυξε κάτι που μοιάζει να ξεπερνά τη γραμμή ανάμεσα στη μηχανική και τη βιολογία: νανορομπότ που μπορούν να αλλάζουν σχήμα όπως οι ζωντανοί οργανισμοί. Τα αποκαλούν «λουλούδια DNA», μικροσκοπικές δομές φτιαγμένες από μόρια DNA και ανόργανα υλικά, ικανές να αντιδρούν στο περιβάλλον τους, να «ανοίγουν» ή να «κλείνουν» τα πέταλά τους μέσα σε δευτερόλεπτα.
Η έμπνευση, όπως συχνά συμβαίνει στην επιστήμη, ήρθε από τη φύση. Οι ερευνητές προσπάθησαν να μιμηθούν τον τρόπο που κινούνται τα φυτά, τους μηχανισμούς σύσπασης των κοραλλιών ή τις αντιδράσεις των ιστών στα ερεθίσματα. Το αποτέλεσμα είναι ένα υβριδικό υλικό που μπορεί να κινείται και να αντιδρά αυτόνομα, σαν μια προγραμματισμένη εκδοχή ενός ζωντανού κυττάρου. Κάθε «άνθος» αποτελείται από κρυσταλλικές δομές DNA, οργανωμένες έτσι ώστε να ανταποκρίνονται σε μεταβολές θερμοκρασίας, οξύτητας ή χημικών σημάτων.
Όταν, για παράδειγμα, το περιβάλλον γίνεται πιο όξινο, το DNA διπλώνει και τα «πέταλα» του λουλουδιού κλείνουν. Όταν οι συνθήκες επανέρχονται σε ουδέτερα επίπεδα, το λουλούδι ανοίγει ξανά. Αυτή η διαδικασία είναι πλήρως αναστρέψιμη και μπορεί να επαναλαμβάνεται εκατοντάδες φορές χωρίς η δομή να χάνει τη σταθερότητά της. Οι επιστήμονες αξιοποίησαν τις προβλέψιμες ιδιότητες του DNA, όπως τη φυσική του τάση να διπλώνεται με συγκεκριμένους τρόπους, και τις συνδύασαν με την ανθεκτικότητα υλικών όπως ο χρυσός ή το γραφένιο. Το αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που συνδυάζει ελαστικότητα και αντοχή, διατηρώντας το σχήμα του ακόμη και μετά από πολλαπλές αλλαγές κατάστασης.
Η επικεφαλής της έρευνας, Ronit Freeman, εξηγεί ότι αυτά τα μικροσκοπικά ρομπότ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον ως «έξυπνες θεραπευτικές συσκευές». Φανταστείτε μια μικρή κάψουλα που ανοίγει μόνο όταν ανιχνεύει την παρουσία καρκινικών κυττάρων, απελευθερώνοντας το φάρμακο ακριβώς στο σημείο όπου χρειάζεται. Ή έναν νανορομπότ ικανό να κυκλοφορεί μέσα στο αίμα και να αποδεσμεύει δραστικές ουσίες με ακρίβεια χιλιοστού, αποφεύγοντας την επιβάρυνση των υγιών ιστών. Τα «λουλούδια DNA» θα μπορούσαν ακόμη να συλλέγουν βιολογικά δείγματα, να αφαιρούν θρόμβους αίματος χωρίς επεμβατική χειρουργική ή να συμβάλλουν σε στοχευμένες θεραπείες που μέχρι σήμερα θεωρούνταν αδύνατες.
Όμως οι πιθανές εφαρμογές δεν σταματούν στην ιατρική. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα προσαρμοστικά αυτά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την ανίχνευση τοξικών ουσιών, την εξουδετέρωση ρύπων ή τη δημιουργία «έξυπνων» επιφανειών που αλλάζουν σχήμα ή χρώμα ανάλογα με το περιβάλλον. Η σύνδεση γενετικής πληροφορίας και νανοτεχνολογίας ανοίγει τον δρόμο για μια νέα κατηγορία μαλακών, «ζωντανών» ρομπότ, ικανών να αυτο-οργανώνονται και να προσαρμόζονται χωρίς να χρειάζονται εξωτερική πηγή ενέργειας.
Η ιδέα πίσω από τα λουλούδια DNA βασίζεται στην κατανόηση ότι το DNA δεν είναι απλώς φορέας γενετικών δεδομένων, αλλά μπορεί να λειτουργήσει και ως υλικό κατασκευής. Με τον κατάλληλο σχεδιασμό, οι αλληλουχίες του DNA συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικά μηχανικά εξαρτήματα που ανοίγουν, περιστρέφονται ή λυγίζουν όταν αλλάζουν οι συνθήκες γύρω τους. Αυτή η προβλεψιμότητα επιτρέπει στους ερευνητές να σχεδιάζουν ακριβώς πώς θα αντιδρά κάθε «άνθος», μετατρέποντάς το σε κάτι σαν νανομηχανισμό προγραμματισμένο με βιολογικό «λογισμικό».
Αν και η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, οι ερευνητές στοχεύουν να ενσωματώσουν τα λουλούδια DNA σε πραγματικά βιολογικά συστήματα. Για να συμβεί αυτό, θα πρέπει να εξασφαλιστεί πλήρης βιοσυμβατότητα, δηλαδή να μπορούν να λειτουργούν μέσα στο σώμα χωρίς να προκαλούν ανεπιθύμητες αντιδράσεις. Παράλληλα, δοκιμάζονται τρόποι ώστε τα μικροσκοπικά αυτά «λουλούδια» να επικοινωνούν μεταξύ τους, δημιουργώντας δίκτυα νανοσυσκευών που θα ανταλλάσσουν πληροφορίες όπως τα κύτταρα ενός ζωντανού οργανισμού.
Η Freeman επισημαίνει ότι το εγχείρημα δεν αφορά απλώς τη μηχανική νέων υλικών, αλλά και μια διαφορετική φιλοσοφία σχεδιασμού.
Στόχος μας είναι να δημιουργήσουμε μηχανές που δεν υπακούουν απλώς σε εντολές, αλλά αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους, σαν να αποτελούν μέρος ενός οικοσυστήματος.
Εάν η τεχνολογία ωριμάσει, τα «λουλούδια DNA» θα μπορούσαν να γίνουν θεμέλιο μιας νέας γενιάς ιατρικών και περιβαλλοντικών συστημάτων που δεν περιορίζονται από τα συμβατικά όρια της μηχανικής. Ρομπότ που δεν είναι άκαμπτα, αλλά ζωντανά στη συμπεριφορά τους, δομές που αναπνέουν, αντιδρούν και συνεργάζονται με τον οργανισμό ή το περιβάλλον που τα φιλοξενεί.
[source]
