యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సిడ్నీ నానో ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లోని పరిశోధకులు DNA ఒరిగామిని ఉపయోగించి అనుకూల-రూపకల్పన మరియు ప్రోగ్రామబుల్ నానోస్ట్రక్చర్‌లను అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా మాలిక్యులర్ రోబోటిక్స్ రంగంలో గణనీయమైన పురోగతిని సాధించారు.
ఈ వినూత్న విధానం లక్ష్య ఔషధ డెలివరీ సిస్టమ్‌ల నుండి ప్రతిస్పందించే పదార్థాలు మరియు శక్తి-సమర్థవంతమైన ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ వరకు అనేక రకాల అప్లికేషన్‌లలో సంభావ్యతను కలిగి ఉంది. ఈ పద్ధతి ‘DNA ఓరిగామి’ని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది కొత్త మరియు ఉపయోగకరమైన జీవ నిర్మాణాలను రూపొందించడానికి DNA యొక్క సహజ మడత శక్తిని, మానవ జీవితం యొక్క బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.
ప్రూఫ్-ఆఫ్-కాన్సెప్ట్‌గా, పరిశోధకులు ‘నానో-డైనోసార్’, ‘డ్యాన్సింగ్ రోబోట్’ మరియు 150 నానోమీటర్ల వెడల్పు, మానవ వెంట్రుకల కంటే వెయ్యి రెట్లు ఇరుకైన మినీ-ఆస్ట్రేలియాతో సహా 50 కంటే ఎక్కువ నానోస్కేల్ వస్తువులను తయారు చేశారు.
ఈ పరిశోధన ఈరోజు ప్రీ-ఎమినింట్ రోబోటిక్స్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది సైన్స్ రోబోటిక్స్.
మొదటి రచయిత డాక్టర్ మిన్ ట్రై లూ మరియు రీసెర్చ్ టీమ్ లీడర్ డాక్టర్ షెల్లీ విక్హామ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధన, సంక్లిష్టమైన త్రిమితీయ నిర్మాణాలలో సమీకరించగల మాడ్యులర్ DNA ఓరిగామి “వోక్సెల్‌ల” సృష్టిపై దృష్టి పెడుతుంది. (పిక్సెల్ టూ-డైమెన్షనల్ అయిన చోట, వోక్సెల్ 3Dలో గ్రహించబడుతుంది.)
ఈ ప్రోగ్రామబుల్ నానోస్ట్రక్చర్‌లను నిర్దిష్ట ఫంక్షన్‌ల కోసం రూపొందించవచ్చు, ఇది విభిన్న కాన్ఫిగరేషన్‌ల యొక్క వేగవంతమైన నమూనాను అనుమతిస్తుంది. సింథటిక్ బయాలజీ, నానోమెడిసిన్ మరియు మెటీరియల్ సైన్స్‌లో పనులు చేయగల నానోస్కేల్ రోబోటిక్ సిస్టమ్‌లను అభివృద్ధి చేయడానికి ఈ సౌలభ్యం చాలా కీలకం.
సైన్స్ ఫ్యాకల్టీలో స్కూల్స్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ అండ్ ఫిజిక్స్‌తో ఉమ్మడి హోదాలో ఉన్న డాక్టర్ విక్హామ్ ఇలా అన్నారు: “ఫలితాలు పిల్లల ఇంజనీరింగ్ బొమ్మ అయిన మెకానోను ఉపయోగించడం లేదా గొలుసు లాంటి పిల్లి ఊయలని నిర్మించడం వంటివి. కానీ బదులుగా మాక్రోస్కేల్ మెటల్ లేదా స్ట్రింగ్, మేము భారీ సామర్థ్యంతో రోబోట్‌లను రూపొందించడానికి నానోస్కేల్ బయాలజీని ఉపయోగిస్తాము.”
డాక్టర్ లూ ఇలా అన్నారు: “మేము వైవిధ్యమైన అప్లికేషన్‌లను ఎనేబుల్ చేస్తూ సర్దుబాటు లక్షణాలతో కొత్త తరగతి సూక్ష్మ పదార్ధాలను సృష్టించాము – పర్యావరణానికి ప్రతిస్పందనగా ఆప్టికల్ లక్షణాలను మార్చే అనుకూల పదార్థాల నుండి క్యాన్సర్ కణాలను వెతకడానికి మరియు నాశనం చేయడానికి రూపొందించిన స్వయంప్రతిపత్త నానోరోబోట్‌ల వరకు.”
వోక్సెల్‌లను సమీకరించడానికి, బృందం నానోస్ట్రక్చర్‌ల వెలుపలి భాగంలో అదనపు DNA తంతువులను కలుపుతుంది, కొత్త స్ట్రాండ్‌లు ప్రోగ్రామబుల్ బైండింగ్ సైట్‌లుగా పనిచేస్తాయి.
డాక్టర్ లూ ఇలా అన్నారు: “ఈ సైట్‌లు వేర్వేరు రంగులతో వెల్క్రో లాగా పనిచేస్తాయి — సరిపోలే ‘రంగులు’ (వాస్తవానికి, కాంప్లిమెంటరీ DNA సీక్వెన్సులు) ఉన్న స్ట్రాండ్‌లు మాత్రమే కనెక్ట్ అయ్యేలా రూపొందించబడ్డాయి.”
ఈ వినూత్న విధానం వోక్సెల్‌లు ఒకదానితో ఒకటి ఎలా బంధిస్తాయి అనేదానిపై ఖచ్చితమైన నియంత్రణను అనుమతిస్తుంది, అనుకూలీకరించదగిన, అత్యంత నిర్దిష్ట నిర్మాణాలను రూపొందించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
ఈ సాంకేతికత యొక్క అత్యంత ఉత్తేజకరమైన అనువర్తనాల్లో ఒకటి, శరీరంలోని లక్ష్య ప్రాంతాలకు నేరుగా మందులను పంపిణీ చేయగల నానోస్కేల్ రోబోటిక్ బాక్సులను సృష్టించగల సామర్థ్యం. DNA ఓరిగామిని ఉపయోగించడం ద్వారా, నిర్దిష్ట జీవసంబంధమైన సంకేతాలకు ప్రతిస్పందించడానికి పరిశోధకులు ఈ నానోబోట్‌లను రూపొందించవచ్చు, మందులు అవసరమైనప్పుడు మరియు ఎక్కడ మాత్రమే విడుదల చేయబడతాయని నిర్ధారిస్తుంది. ఈ లక్ష్య విధానం దుష్ప్రభావాలను తగ్గించేటప్పుడు క్యాన్సర్ చికిత్సల ప్రభావాన్ని పెంచుతుంది.
డ్రగ్ డెలివరీతో పాటు, పర్యావరణ ఉద్దీపనలకు ప్రతిస్పందనగా లక్షణాలను మార్చగల కొత్త పదార్థాల అభివృద్ధిని పరిశోధకులు అన్వేషిస్తున్నారు. ఉదాహరణకు, ఈ పదార్థాలు అధిక లోడ్‌లకు ప్రతిస్పందించేలా లేదా ఉష్ణోగ్రత లేదా ఆమ్ల (pH) స్థాయిలలో మార్పుల ఆధారంగా వాటి నిర్మాణ లక్షణాలను మార్చడానికి ఇంజనీరింగ్ చేయబడతాయి. ఇటువంటి ప్రతిస్పందించే పదార్థాలు వైద్య, కంప్యూటింగ్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలను మార్చగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
డాక్టర్ విక్హామ్ ఇలా అన్నారు: “మానవ శరీరానికి చికిత్స చేయడం నుండి భవిష్యత్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను నిర్మించడం వరకు నానోబోట్‌లు భారీ శ్రేణి పనులపై పని చేయగల ప్రపంచాన్ని ఊహించుకోవడానికి ఈ పని మాకు సహాయపడుతుంది.”
పరిశోధనా బృందం ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లను ప్రాసెస్ చేయడానికి శక్తి-సమర్థవంతమైన పద్ధతులను కూడా పరిశీలిస్తోంది, ఇది మెరుగైన ఇమేజ్ ధృవీకరణ సాంకేతికతలకు దారితీయవచ్చు. DNA ఓరిగామి యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ వ్యవస్థలు ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ యొక్క వేగాన్ని మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచగలవు, మెడికల్ డయాగ్నస్టిక్స్ లేదా భద్రతలో మెరుగైన సాంకేతికతలకు మార్గం సుగమం చేస్తాయి.
స్కూల్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీలో పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు డాక్టర్ లూ ఇలా అన్నారు: “మా పని బహుముఖ మరియు ప్రోగ్రామబుల్ నానోస్ట్రక్చర్‌లను రూపొందించడానికి DNA ఓరిగామి యొక్క అద్భుతమైన సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ భాగాలను రూపొందించే మరియు సమీకరించే సామర్థ్యం నానోటెక్నాలజీలో ఆవిష్కరణకు కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది.”
డాక్టర్ విక్హామ్ ఇలా అన్నారు: “ఈ పరిశోధన DNA నానోస్ట్రక్చర్‌ల సామర్థ్యాలను హైలైట్ చేయడమే కాకుండా సైన్స్‌ను అభివృద్ధి చేయడంలో ఇంటర్ డిసిప్లినరీ సహకారం యొక్క ప్రాముఖ్యతను కూడా నొక్కి చెబుతుంది. ఆరోగ్యం, మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు శక్తిలో వాస్తవ ప్రపంచ సవాళ్లకు మా పరిశోధనలు ఎలా వర్తించవచ్చో చూడడానికి మేము సంతోషిస్తున్నాము. .”
పరిశోధకులు ఈ సాంకేతికతలను మెరుగుపరచడం కొనసాగిస్తున్నందున, మానవ శరీరంలో వంటి సంక్లిష్ట వాతావరణంలో పనిచేయగల అనుకూల నానోమెషీన్‌లను రూపొందించే సామర్థ్యం మరింతగా సాధ్యమవుతోంది.
