p Cientistas da Universidade Técnica de Munique (TUM) desenvolveram uma nova tecnologia de propulsão elétrica para nanorrobôs. Ele permite que as máquinas moleculares se movam cem mil vezes mais rápido do que com os processos bioquímicos usados ​​até hoje. Isso torna os nanobots rápidos o suficiente para fazer trabalho de linha de montagem em fábricas moleculares. Os novos resultados da pesquisa aparecerão como reportagem de capa no dia 19 de janeiro na renomada revista científica Ciência . p Para cima e para baixo, para cima e para baixo. Os pontos de luz alternam para frente e para trás em sincronia. Eles são produzidos por moléculas brilhantes fixadas nas extremidades de pequenos braços de robôs. O Prof. Friedrich Simmel observa o movimento das nanomáquinas no monitor de um microscópio de fluorescência. Um simples clique do mouse é suficiente para os pontos de luz se moverem em outra direção.

p "Aplicando campos elétricos, podemos girar arbitrariamente os braços em um plano, "explica o chefe da cadeira de Física de Sistemas Biológicos Sintéticos da TU Munique. Sua equipe conseguiu pela primeira vez controlar os nanorrobôs eletricamente e, ao mesmo tempo, estabeleceu um recorde:A nova técnica é 100.000 vezes mais rápida do que todas as anteriores métodos.

p Robôs de origami de DNA para as fábricas de amanhã

p Cientistas de todo o mundo estão trabalhando em novas tecnologias para as nanofábricas do futuro. Eles esperam que um dia eles sejam usados ​​para analisar amostras bioquímicas ou produzir agentes médicos ativos. As máquinas em miniatura necessárias já podem ser produzidas de maneira econômica usando a técnica de origami de DNA.

p A única razão pela qual essas máquinas moleculares não foram implantadas em grande escala até agora é que são muito lentas. Os blocos de construção são ativados com enzimas, fitas de DNA ou luz para, então, realizar tarefas específicas, por exemplo, para reunir e transportar moléculas.

p Contudo, os nanobots tradicionais levam minutos para realizar essas ações, às vezes até horas. Portanto, linhas de montagem moleculares eficientes não podem, para todas as intenções e propósitos práticos, ser implementado usando essas metodologias.

p Aumento de velocidade eletrônico

p "Construir uma linha de montagem nanotecnológica exige um tipo diferente de tecnologia de propulsão. Tivemos a ideia de abandonar completamente a comutação bioquímica das nanomáquinas em favor das interações entre as estruturas do DNA e os campos elétricos, "explica o pesquisador da TUM Simmel, que também é o co-coordenador da Excellence Cluster Nanosystems Initiative Munich (NIM).

p O princípio por trás da tecnologia de propulsão é simples:as moléculas de DNA têm cargas negativas. As biomoléculas podem, portanto, ser movidas pela aplicação de campos elétricos. Teoricamente, isso deve permitir que os nanorrobôs feitos de DNA sejam controlados por meio de impulsos elétricos.

p Movimento robótico sob o microscópio

p Para determinar se e com que rapidez os braços do robô se alinhariam com um campo elétrico, os pesquisadores fixaram vários milhões de braços de nanobô em um substrato de vidro e o colocaram em um porta-amostras com contatos elétricos projetados especificamente para esse propósito.

p Cada uma das máquinas em miniatura produzidas pelo autor principal Enzo Kopperger compreende um braço de 400 nanômetros preso a uma placa de base rígida de 55 por 55 nanômetros com uma junta flexível feita de bases desemparelhadas. Esta construção garante que os braços possam girar arbitrariamente no plano horizontal.

p Em colaboração com especialistas em fluorescência chefiados pelo Prof. Don C. Lamb da Ludwig Maximillians University Munich, os pesquisadores marcaram as pontas dos braços do robô usando moléculas de pigmento. Eles observaram seu movimento usando um microscópio de fluorescência. Eles então mudaram a direção do campo elétrico. Isso permitiu aos pesquisadores alterar arbitrariamente a orientação dos braços e controlar o processo de locomoção.

p "O experimento demonstrou que as máquinas moleculares podem ser movidas, e, portanto, também acionado eletricamente, "diz Simmel." Graças ao processo de controle eletrônico, agora podemos iniciar movimentos em uma escala de milissegundos e, portanto, somos 100.000 vezes mais rápidos do que as abordagens bioquímicas usadas anteriormente. "

p A caminho de uma nanofábrica

p A nova tecnologia de controle é adequada não apenas para mover pigmentos e nanopartículas. Os braços dos robôs em miniatura também podem aplicar força às moléculas. Essas interações podem ser utilizadas para diagnósticos e no desenvolvimento farmacêutico, enfatiza Simmel. "Os nanobots são pequenos e econômicos. Milhões deles poderiam trabalhar em paralelo para procurar substâncias específicas em amostras ou para sintetizar moléculas complexas - não muito diferente de uma linha de montagem."