Robôs moleculares...

Primeiro robô molecular capaz de construir moléculas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  21/09/2017

Idealização artística de um nanorrobô molecular. [Imagem: Stuart Jantzen]

Robôs moleculares

Estão prontos os primeiros robôs moleculares do mundo capazes de realizar tarefas básicas, incluindo a construção de outras moléculas.

Os pequenos nanorrobôs podem ser programados para mover cargas moleculares, usando um minúsculo braço robótico, ou para juntar essas cargas para formar novas moléculas e compostos químicos.

Cada nanorrobô individual, composto de apenas 150 átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, é capaz de manipular uma única molécula de cada vez.

Eles operam realizando reações químicas em soluções especiais, soluções estas que podem então ser controladas e programadas para dizer aos robôs quais tarefas eles devem executar.

"Toda a matéria é composta de átomos e estes são os blocos de construção básicos que formam as moléculas. Nosso robô é literalmente um robô molecular construído de átomos, exatamente como você pode construir um robô muito simples de blocos Lego. O robô então responde a uma série de comandos simples que são programados com insumos químicos," detalhou o professor David Leigh, da Universidade de Manchester (Reino Unido).

 Esquema de operação dos robôs moleculares. [Imagem: Salma Kassem et al. - 10.1038/nature23677]

Robótica molecular

Ainda é tudo bastante lento, mas é basicamente o mesmo tipo de processo usado para fabricar medicamentos, plásticos e qualquer outro produto químico. Os nanorrobôs são operados adicionando "entradas químicas", substâncias que dizem aos robôs o que fazer e quando, assim como entradas digitais alimentam um programa de computador.

No futuro, esses robôs poderão ser utilizados para fins médicos, em processos avançados de fabricação química seletiva e até mesmo em linhas de montagem industriais.

"A robótica molecular representa o melhor da miniaturização das máquinas. Nosso objetivo é projetar e tornar as máquinas as mais pequenas possíveis. Este é apenas o começo, mas antecipamos que, dentro de 10 a 20 anos, os robôs moleculares começarão a ser usados para construir moléculas e materiais em linhas de montagem em fábricas moleculares," prevê o professor Leigh.

Bibliografia:

Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine
Salma Kassem, Alan T. L. Lee, David A. Leigh, Vanesa Marcos, Leoni I. Palmer, Simone Pisano.
Nature
Vol.: 549 (7672)
DOI: 10.1038/nature23677

Estamos compreendendo o micro

Nanorrobô de DNA encontra sua carga e leva até o destino

Com informações da Science -  15/09/2017

Ilustração conceitual dos nanorrobôs de DNA selecionando sua carga - os pesquisadores reconhecem que há uma considerável "licença artística" nessa ilustração, em comparação com as moléculas reais. 

[Imagem: Ella Maru Studio/Science]

Robô de DNA

Não faz muito tempo que os nanorrobôs de DNA deram seus primeiros passos e começaram a mexer os braços, mas parece que eles estão ficando bons nisso.

Anupama Thubagere, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, reuniu várias abordagens que vêm sendo utilizadas na construção dessas nanomáquinas de DNA e construiu um "nanorrobô humanoide" - ele possui dois pés e dois braços, o que permite que ele ande e ainda carregue uma carga.

O robô se move ao longo de pistas fabricadas com a técnica de origami de DNA. Apenas um pé pode ficar ancorado a uma faixa da pista em um determinado momento; portanto, quando um pé pisa na pista, o outro fica livre.

Robô carregador

O nanorrobô anda aleatoriamente ao longo da pista até encontrar o objeto projetado para ser transportado, neste caso, uma molécula fluorescente ou uma cadeia de DNA que se liga aos braços do robô.

Ele pega a carga e continua a se mover sem rumo ao longo da pista, até encontrar uma fita de DNA sintetizada para ser seu objetivo - a fita-objetivo captura automaticamente a carga do robô.

Os minúsculos robôs apresentaram até 80% de chance de fazer uma entrega bem-sucedida.

Depois de cumprir sua tarefa, o robô fica livre para explorar outros locais na superfície da pista e pegar outra carga que ele encontre.

Melhorias e aplicações

O único inconveniente da técnica é que ela é extremamente lenta - cada passo do nanorrobô leva cinco minutos e o transporta a uma distância de seis nanômetros - ele não é tão rápido quanto os nanocarros, que já apostam corrida.

A equipe sugere que o tempo necessário para que os robôs entreguem a sua carga poderá diminuir drasticamente se eles forem equipados com "caudas" de cadeia simples, ou usando motores de proteínas programados pelo DNA. É o que eles pretendem fazer a seguir.

Embora o experimento por si só seja uma demonstração da sofisticação que a nanotecnologia atingiu, o objetivo final é ter usos práticos. Por exemplo, os robôs de DNA poderão ser usados para montar compostos químicos, reorganizar nanopartículas em circuitos eletrônicos ou para levar medicamentos pelo interior do corpo humano.

Bibliografia:

A cargo-sorting DNA robot
Anupama J. Thubagere, Wei Li, Robert F. Johnson, Zibo Chen, Shayan Doroudi, Yae Lim Lee, Gregory Izatt, Sarah Wittman, Niranjan Srinivas, Damien Woods, Erik Winfree, Lulu Qian
Science
Vol.: 357, eaan6558
DOI: 10.1126/science.aan6558