नया टूल जटिल डीएनए रोबोट और नैनो डिवाइसों को डिज़ाइन करता है

रोबोटिक्स के क्षेत्र में सबसे आशाजनक क्षेत्रों में से एक छोटे डीएनए-आधारित रोबोट और नैनो डिवाइसों को शामिल करता है, जिन्हें वैज्ञानिकों का मानना है कि वे अंततः मानव शरीर में लक्षित दवा वितरित करने में सक्षम होंगे। वे पथोजेन का पता लगाने और छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के लिए भी उपयोग किए जा सकते हैं।

इस क्षेत्र में एक हालिया प्रगति तब हुई जब ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक नए टूल को विकसित किया जो पहले से संभव की तुलना में बहुत अधिक जटिल डीएनए रोबोट और नैनो डिवाइसों को डिज़ाइन करने में सक्षम बनाता है। साथ ही, ये अधिक जटिल प्रणाली केवल एक अंश में विकसित की जा सकती हैं। समय

शोध को पिछले महीनेनेचर मैटेरियल्समें प्रकाशित किया गया था, और इसे पूर्व इंजीनियरिंग डॉक्टरेट छात्र चाओ-मिन हुआंग द्वारा नेतृत्व किया गया था।

नया सॉफ्टवेयर, जिसे मैजिकडीएनए कहा जाता है, शोधकर्ताओं को जटिल संरचनाओं को बनाने के लिए छोटे डीएनए के तारों को जोड़ने के तरीके डिज़ाइन करने में मदद करता है, जिनमें रोटर और हिंज जैसे भाग होते हैं। ये भाग हिल सकते हैं और विभिन्न कार्यों को पूरा कर सकते हैं, जैसे कि दवा वितरण।

ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में यांत्रिक और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर और शोध के सह-लेखक कार्लोस कास्ट्रो के अनुसार, शोधकर्ताओं ने परंपरागत रूप से इन प्रक्रियाओं के लिए धीमी गति के उपकरणों और मैनुअल चरणों पर भरोसा किया है।

“लेकिन अब, नैनो डिवाइस जो हमें पहले कई दिनों में डिज़ाइन करने में लगते थे, अब हमें केवल कुछ मिनट लगते हैं,” कास्ट्रो ने कहा।

इन नए डिज़ाइनों में बहुत अधिक जटिलता है और कुशल नैनो डिवाइस बनाते हैं।

हाई-जुन सू यूनिवर्सिटी में यांत्रिक और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और एक और सह-लेखक हैं।

“पहले, हम उपकरणों का निर्माण कर सकते थे जिनमें लगभग छह व्यक्तिगत घटक होते थे और जोड़ और हिंज के साथ जुड़े होते थे और जटिल गतियों को निष्पादित करने का प्रयास करते थे,” सू ने कहा।

“इस सॉफ्टवेयर के साथ, यह आसान नहीं है कि 20 से अधिक घटकों वाले रोबोट या अन्य उपकरणों का निर्माण किया जाए जो बहुत आसानी से नियंत्रित किए जा सकते हैं। यह हमारी क्षमता में एक बड़ा कदम है जटिल क्रियाओं को करने में सक्षम नैनो डिवाइसों को डिज़ाइन करने के लिए।”

शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि सॉफ्टवेयर न केवल बेहतर डिज़ाइन और अधिक सहायक नैनो डिवाइस बनाएगा, बल्कि यह भी तेजी से समय सीमा को तेज करेगा जब वे दैनिक उपकरण बन जाएंगे।

नई दृष्टिकोण शोधकर्ताओं को 3डी में डिज़ाइन प्रक्रिया को करने में सक्षम बनाती है। पूर्व उपकरण 2डी में काम करते थे, जिसका अर्थ था कि शोधकर्ताओं को 3डी में उनकी रचना को मैप करना था। इस प्रकार, उपकरणों की जटिलता सीमित थी।

नीचे से ऊपर या ऊपर से नीचे

सॉफ्टवेयर का एक और महत्वपूर्ण पहलू यह है कि यह शोधकर्ताओं को “नीचे से ऊपर” या “ऊपर से नीचे” डीएनए संरचनाओं को बनाने में सक्षम बनाता है। पूर्व में, शोधकर्ता व्यक्तिगत डीएनए तारों को वांछित संरचना में व्यवस्थित करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे स्थानीय उपकरण संरचना और गुणों पर महीन नियंत्रण रख सकते हैं।

“ऊपर से नीचे” दृष्टिकोण के साथ, वे यह तय कर सकते हैं कि समग्र उपकरण को ज्यामितीय रूप से कैसे आकार देना है, और फिर वे डीएनए तारों के संगठन को स्वचालित कर सकते हैं। दोनों तकनीकों को मिलाकर, समग्र ज्यामिति अधिक जटिल हो सकती है जबकि व्यक्तिगत घटक गुणों पर सटीक नियंत्रण बनाए रखा जा सकता है।

सॉफ्टवेयर शोधकर्ताओं को यह भी अनुमान लगाने में सक्षम बनाता है कि वास्तविक दुनिया में डिज़ाइन किए गए डीएनए उपकरण कैसे काम करेंगे।

“जैसे ही आप इन संरचनाओं को अधिक जटिल बनाते हैं, यह अनुमान लगाना मुश्किल हो जाता है कि वे वास्तव में कैसे दिखेंगे और कैसे व्यवहार करेंगे,” कास्ट्रो ने कहा।

“यह महत्वपूर्ण है कि हम अपने उपकरणों के वास्तविक संचालन का अनुमान लगा सकें। अन्यथा, हम बहुत समय बर्बाद करते हैं।”

नैनो संरचनाओं का निर्माण

अंजेलिका कucinic ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में रासायनिक और जैविक इंजीनियरिंग में एक डॉक्टरेट छात्र और सह-लेखक हैं। कucinic ने सॉफ्टवेयर द्वारा डिज़ाइन की गई नैनो संरचनाओं को बनाने और उनकी विशेषता के लिए शोधकर्ताओं की टीम का नेतृत्व किया।

टीम द्वारा बनाए गए उपकरणों में रोबोट आर्म्स के साथ पंजे और एक सौ नैनोमीटर आकार की संरचना शामिल थी जो एक विमान की तरह दिखती थी। बाद वाला एकल मानव बाल की चौड़ाई के 1000 गुना छोटा है।

इन उपकरणों का स्वास्थ्य देखभाल में बड़े प्रभाव पड़ सकते हैं।

“एक अधिक जटिल उपकरण न केवल यह पता लगा सकता है कि कुछ बुरा हो रहा है, बल्कि यह दवा जारी करके या पथोजेन को पकड़कर प्रतिक्रिया कर सकता है,” कास्ट्रो ने कहा।

“हम उन रोबोटों को डिज़ाइन करना चाहते हैं जो एक विशिष्ट तरीके से उत्तेजना का जवाब दें या एक निश्चित तरीके से चलें।”

“डीएनए नैनो प्रौद्योगिकी में व्यावसायिक रुचि बढ़ रही है,” उन्होंने जारी रखा। “मुझे लगता है कि अगले पांच से 10 वर्षों में, हम डीएनए नैनो डिवाइसों के व्यावसायिक अनुप्रयोगों को देखना शुरू कर देंगे और हम आशावादी हैं कि यह सॉफ्टवेयर इसे बढ़ावा देने में मदद कर सकता है।”