Em algum momento em um futuro não tão distante, os pesquisadores aceitam que minúsculos robôs baseados em DNA e outros nanodispositivos transportarão medicamentos dentro de nossos corpos, distinguirão a presença de microorganismos letais e ajudarão a fabricar hardware progressivamente mais modesto. Os cientistas avançaram em direção a esse futuro construindo outro aparato que pode planejar robôs de DNA e nanodispositivos substancialmente mais desconcertantes do que jamais foram concebíveis antes em uma pequena parte do tempo. Os analistas construíram um instrumento que pode planejar robôs e nanodispositivos de DNA complexos em minutos, em vez de dias.
Em um artigo distribuído hoje na revista Nature Materials, especialistas da Universidade Estadual de Ohio – conduzidos pelo projeto de doutorado anterior Chao-Min Huang – divulgaram uma nova programação que eles chamam de MagicDNA. O produto ajuda os cientistas no planejamento de abordagens para pegar minúsculos filamentos de DNA e consolidá-los em projetos complexos com peças como rotores e pivôs que podem mover e terminar uma variedade de tarefas, incluindo transporte de drogas. Um benefício é que ele permite que os analistas façam todo o plano genuinamente em 3-D. Os aparatos de planos anteriores apenas permitiam a criação em 2-D, restringindo os especialistas a planejar suas manifestações em 3-D. Isso implicava que os arquitetos não podiam tornar seus dispositivos excessivamente incompreensíveis.
O produto também permite que os designers fabriquem estruturas de DNA “base up” ou “top-down”. No plano “base up”, os cientistas pegam fitas singulares de DNA e concluem como juntá-las no design de que precisam, o que permite uma boa autoridade sobre a construção e as propriedades do dispositivo próximo. No entanto, eles também podem adotar uma abordagem “de cima para baixo”, onde escolhem como seu dispositivo geral deve ser formado matematicamente e depois robotizam como as fitas de DNA são montadas. A consolidação dos dois leva em consideração a expansão da complexidade da matemática geral, mantendo o poder exato sobre as propriedades do segmento singular. Outro componente vital do produto é que ele permite reconstituições de como os dispositivos de DNA planejados se moveriam e funcionariam na realidade.
O produto auxilia os cientistas no planejamento de abordagens para pegar minúsculos filamentos de DNA e juntá-los em projetos complexos com peças como rotores e pivôs que podem se mover e terminar uma variedade de tarefas, incluindo transporte de drogas. Especialistas vêm fazendo isso há vários anos com dispositivos mais lentos com avanços manuais monótonos, disse Carlos Castro, co-criador da investigação e professor parceiro de design mecânico e aeronáutico da Ohio State.
Segundo Castro, os nanodispositivos que antes levavam alguns dias para os cientistas planejarem agora levam apenas alguns minutos. Além disso, atualmente os cientistas podem fazer nanodispositivos significativamente mais imprevisíveis – e valiosos. O co-criador Hai-Jun Su, professor de design mecânico e de aviação na Ohio State, diz que, devido à experiência anterior, eles são capazes de fabricar dispositivos com até cerca de seis segmentos individuais e associá-los a juntas e pivôs e tentar fazê-los executar movimentos complexos.
Ele acrescenta ainda que com a ajuda deste produto, não é difícil fazer robôs ou dispositivos diferentes com até 20 segmentos que são muito mais simples de controlar. É um avanço gigantesco em sua capacidade de planejar nanodispositivos que podem desempenhar as intrincadas atividades que os cientistas precisam que eles façam. O produto tem uma variedade de benefícios que ajudarão os pesquisadores a planejar nanodispositivos melhores e com mais suporte e – os cientistas confiam – abreviar o tempo antes de serem usados normalmente.
Uma vantagem é que permite aos especialistas fazer todo o plano genuinamente em 3D. Os dispositivos de planejamento anteriores apenas permitiam a criação em 2D, restringindo os especialistas a planejar suas manifestações em 3D. Que os originadores implícitos não poderiam tornar seus dispositivos excessivamente incompreensíveis. A consolidação dos dois leva em conta a expansão da complexidade da matemática geral, mantendo o controle exato sobre propriedades de segmentos singulares, disse Castro. Outro componente crítico do produto é que ele permite recriações de como os dispositivos de DNA planejados se moveriam e funcionariam na realidade.
De acordo com o que Castro diz, quanto mais intrincados esses designs são feitos, mais difícil fica definir como eles se parecerão e como eles funcionarão. É básico ter a opção de imitar como os dispositivos realmente funcionarão. Caso contrário, os cientistas queimam uma tonelada de tempo. Como uma exibição da capacidade do produto, a co-criadora Anjelica Kucinic, uma substituta de doutorado em design de substância e biomolecular no estado de Ohio, levou os analistas a criar e retratar várias nanoestruturas planejadas pelo produto.
Uma parte dos dispositivos que eles fizeram incluía braços robóticos com patas que podem obter coisas mais modestas e uma construção de 100 nanômetros que se assemelha a um avião (o “avião” é várias vezes menor que a largura de um cabelo humano). A capacidade de fazer nanodispositivos mais imprevisíveis implica que eles possam realizar coisas mais valiosas e até mesmo completar várias tarefas com um único dispositivo, disse Castro.
Por exemplo, uma coisa é ter um robô de DNA que, após a infusão no sistema circulatório, possa reconhecer um micróbio específico. Castro disse que prevê que nos próximos anos, não muitos anos, a programação MagicDNA será utilizada em faculdades e outros laboratórios de exames. Seja como for, sua utilização pode se estender mais tarde.
“Está havendo a oportunidade de haver cada vez mais interesse empresarial em nanotecnologia de DNA”, disse. “Acho que nos próximos cinco a 10 anos começaremos a ver usos comerciais de nanodispositivos de DNA e esperamos que este produto possa ajudar a impulsionar isso.”