Forskere på München tekniske Universitet har udviklet en ny elektrisk fremdriftsmetode for nano-robotter. Metoden gør molekylære maskiner i stand til at flytte sig op mod 100.000 gange hurtigere end med hidtidige biomekaniske processer. Det gør nano-robotter i stand til effektivt at udføre montagearbejde i molekylære fabrikker – og nyheden er så stor, at den var på forsiden af Science’s januar-nummer i fredags.
– Med elektriske felter kan vi arbitrært bevæge armene i et givent plan. Det åbner døren for morgensdagens produktionsvirksomheder, fortæller forskeren fra instituttet for syntetiske, biologiske systemer hos TU München, Don C. Lamb, hvis forskerhold for første gang har formået at styre nano-robotter elektrisk.
Tanken er, at man i fremtiden vil kunne bruge teknologien til hurtig analyse af biokemiske samples eller til fremstilling af medicinske præparater. Det kan man i dag på laboratorieniveau med DNA-origami teknikker, men den metode er for langsom til at have nogen praktisk eller økonomisk betydning.
Princippet bag den nye teknik er i grunden ret enkel: DNA-molekyler er negativt ladede. Biomolekyler kan derfor flyttes med elektriske felter. Teoretisk vil det gøre nano-robotter udført i DNA i stand til at kunne styres med elektriske felter. For at afgøre, hvor hurtigt robotarme vil kunne bevæges i et elektrisk felt, placerede forskerne flere millioner nano-robotarme på et glassubstrat med elektriske kontakter, designet til formålet.
Hver miniature-maskine, som blandt andre hovedforfatteren til artiklen i Science, Enzo Kopperger står bag, består af en 400 nanometer “lang” arm monteret på en rigid 55nm x 55nm baseplate med et fleksibelt led. Konstruktionen gør armene i stand til at rotere arbitrært i det horisontale plan.
Professor Don C. Lamb forklarer, hvordan forskerne har markeret spidserne af robotarmene med farvede molekyler, så bevægelserne kunne detekteres med et flourscerende mikroskop. Ved at ændre feltet arbitrært kunne forskerne ændre armenes orientering og styring af fremdriften.
Den nye styringsteknologi gød miniaturerobotterne i stand til at flytte molekyler mekanisk. Det vil have stor betydning inden for den elektromedicinske verden. Nano-robotter er små og prisbillige, og millioner af disse robotter kunne arbejde parallelt med at lede efter specifike substanser i medicinske samples eller til syntese af komplekse molekyler – lidt på samme måde som en fremstillingsproces.
Video kan ses på:
http://science.sciencemag.org/content/359/6373/296/tab-figures-data
