Японские ученые разработали амебообразного микроробота, состоящего только из биомолекул и способного управляемо передвигаться. Отчет о работе опубликован в журнале Science Robotics.

К настоящему времени разработано множество технологий создания микро- и нанороботов, которые могут передвигаться в различных средах, в том числе живых организмах, под управлением магнитных, химических, ультразвуковых идругих сигналов. Среди них есть и молекулярные роботы, сконструированные из биологических соединений, однако снабдить их приемлемой управляемостью до сих пор не удавалось.

Чтобы решить эту задачу, сотрудники Университета Тохоку и Японского перспективного научно-технологического института взяли за основу липосому— заполненную жидкостью сферу из двойного липидного слоя, аналогичного клеточным мембранам. В ней расположен «скелет» из микротрубочек, а также «мотор» в виде молекул кинезина, которые могут «шагать» по микротрубочкам за счет энергии аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Робот с выступающими под мембраной микротрубочками. Yusuke Sato et al., Science Robotics, 2017

Молекулы кинезина связаны с синтетической одноцепочечной ДНК, которая служит «ключом». На внутренней стороне мембраны расположены «якоря», также состоящие из одноцепочечной ДНК и закрепленные в липидном слое молекулами холестерина. В жидкой среде липосомы находятся светочувствительные последовательности ДНК, которые под действием излучения определенной частоты связываются с «ключами» и «якорями», соединяя их друг с другом с образованием двухцепочечной ДНК.

Принцип действия робота. Yusuke Sato et al., Science Robotics, 2017

Когда «моторы» фиксируются «якорями» к мембране, они начинают «шагать» по микротрубочкам, изменяя форму липосомы и обеспечивая ей амебообразное движение. При отсутствии сигнала или исчерпании запасов АТФ кинезиновые «моторы» открепляются от мембраны и скапливаются около микротрубочек, вследствие чего молекулярный робот возвращается в сферическую форму и прекращает движение.

Разработка представляет собой платформу, которую можно снабдить заданными функциями, добавив в липосому датчики, резервуары с лекарством или другие компоненты. Один из авторов Синъитиро Номура (Shin-ichiroNomura) выразил надежду, что на ее основе удастся создать нанороботов, способных функционировать внутри живой клетки.

Среди других интересных разработок в области наноробототехники можно привести примеры устройств, которые движутся за счет ферментов, света и магнитных жгутиков. Отдельного упоминания заслуживают израильские нанороботы из ДНК-оригами, которые способны выделять определенную дозу препарата под контролем мысли.

Автор: Олег Лищук