Ilustração de um motor bípede autônomo de DNA que é alimentado por combustíveis químicos para uma caminhada autodirigida "mão sobre mão" (semelhante a como um ser humano anda, duas pernas conduzindo alternadamente uma à outra) ao longo de uma trilha de filamentos (feita de DNA). O motor tem duas pernas idênticas com dois “garfos” cada (marcados em vermelho e verde).
O transporte de carga molecular é um empreendimento contínuo e vital em todas as células do corpo humano. Contudo, A natureza não usa veículos com rodas para realizar essa tarefa. Em vez de, A natureza transporta cargas intracelulares usando motores moleculares bípedes que caminham ao longo de uma malha de filamentos moleculares chamados citoesqueletos. Ao imitar a natureza, o desenvolvimento de motores moleculares artificiais de trilha (nanowalkers), pode potencialmente abrir uma ampla gama de aplicações em nanoescala.
O professor WANG Zhisong e sua equipe de pesquisa do Departamento de Física, A NUS desenvolveu dois conjuntos de mecanismos conceitualmente novos que permitem que os nanowalkers artificiais se movam em uma direção autoguiada usando sua mecânica interna. Atualmente, a maioria dos nanowalkers artificiais deve danificar a parte percorrida da trilha ao prosseguir em uma determinada direção. Isso geralmente ocorre por meio de uma reação química catalisada ou iniciada pelo nanowalker artificial para remover uma parte molecular da trilha percorrida, que é feito de DNA. Esta estratégia de "queima de ponte" bloqueia o movimento para trás de um nanowalker artificial para que continue se movendo para frente como uma cascata de dominó, tornando a parte atravessada da pista inutilizável. Os mecanismos que a equipe desenvolveu permitem a construção de diferentes tipos de nanowalkers que podem ser ajustados em termos de direção de movimento, marcha, marcha e desempenho.
Os motores moleculares desenvolvidos pela equipe de pesquisa são bípedes biomiméticos feitos de moléculas de DNA projetadas. Esses motores moleculares podem ser alimentados por combustíveis químicos (nos quais o motor catalisa uma reação química envolvendo a molécula do combustível e usa a energia liberada) ou por meio de iluminação por luz. Eles produzem movimento translacional se a trilha, que é formado via montagem de DNA, é um movimento linear e rotacional se a trilha formar um círculo. Assim, esses motores moleculares "sem queima de ponte" podem funcionar como um transportador ou um rotor no nível molecular, dependendo da configuração da pista. Em contraste, um motor molecular de "queima de ponte" em uma trilha circular entra em rotação para frente ou para trás aleatoriamente e é incapaz de operação repetitiva.
O professor Wang disse, "Esses novos motores moleculares podem abrir novas aplicações em nanoescala, além daquelas que podem ser alcançadas por motores do tipo" queima de ponte "de última geração. Com motores de DNA com alimentação óptica ou química, podemos potencialmente realizar biomateriais que podem adaptar sua forma de acordo com seu ambiente (como um polvo). Esses biomateriais podem ser feitos de fibras elásticas que incorporam motores moleculares, exibindo controle de movimento fino que é semelhante ao dos nossos músculos. "
