به نقل از «ایرنا»

توسعه محاسبات روباتیک مولکولی با کمک موتور حاوی رشته DNA

تاریخ انتشار: ۳۱ فروردین ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۴۸۳۳۶۲۵

به گزارش گروه علم وآموزش ایرنا، هنگامی‌که سلما پیرانج از دانشگاه اموری آمریکا در سال ۲۰۱۸ به آزمایشگاه سالیتا پیوست، شروع به کار بر روی پروژه‌ای کرد تا این موتورها را با ایجاد منطق برنامه‌نویسی کامپیوتری به سطح بعدی از توسعه برساند.

آزمایشگاه سالیتا، پیشرو در بیوفیزیک و فناوری نانو، اولین موتور غلتشی مبتنی بر DNA را در سال ۲۰۱۵ توسعه داد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این دستگاه هزار برابر سریعتر از هر موتور مصنوعی دیگری بود و زمینه رو به رشد رباتیک مولکولی را به سرعت دنبال می‌کرد. سرعت بالای آن به یک میکروسکوپ تلفن هوشمند ساده اجازه می‌دهد تا حرکت آن را از طریق ویدئو ضبط کند.

پیرانج، در این خصوص گفت: یکی از نوآوری‌های بزرگ ما، فراتر از واداشتن موتورهای DNA برای انجام محاسبات منطقی، یافتن راهی برای تبدیل آن اطلاعات به سیگنال خروجی ساده است. هر کسی که تلفن همراه مجهز به دوربین در دست دارد، می‌تواند این سیگنال را بخواند.

خالد سالیتا، استاد شیمی در دانشگاه اموری، گفت: پیشرفت سلما موانع عمده‌ای را که بر سر راه مفید و کاربردی کردن کامپیوترهای DNA برای طیف وسیعی از کاربردهای زیست‌پزشکی قرار داشتند، از بین می‌برد.

موتورها می‌توانند اطلاعات شیمیایی را در محیط خود حس کنند، اطلاعات را پردازش می‌کنند و سپس به آن پاسخ می‌دهند و برخی از ویژگی‌های اساسی سلول‌های زنده را تقلید کنند.

سالیتا افزود: کامپیوترهای مبتنی بر DNA قبلی دارای حرکت جهت‌دار نبودند، اما برای انجام عملیات پیچیده‌تر، باید محاسبات و حرکت جهت‌دار را با هم ترکیب کنید، کامپیوترهای DNA ما روبات‌های مستقلی هستند که قابلیت‌های حسی دارند.

شاسی این موتور یک کره شیشه‌ای در ابعاد میکرون است. در طراحی این فناوری، صدها رشته DNA یا به عنوان پا به کره (شاسی) متصل شوند.

پیرانج گفت: این یک هدف اصلی در زمینه زیست پزشکی است که از DNA برای محاسبات استفاده کند. من عاشق این ایده هستم که از چیزی که در همه ما ذاتی است برای مهندسی اشکال جدید فناوری استفاده کنیم. DNA مانند یک تراشه کامپیوتری زیستی است که حجم وسیعی از اطلاعات را ذخیره می‌کند. واحدهای اصلی عملیات برای محاسبه DNA رشته‌های کوتاه DNA مصنوعی هستند. محققان می‌توانند “برنامه” DNA را با تغییر توالی AGTC روی رشته‌ها تغییر دهند.

با این حال، محدودیت‌ها در زمینه نوپای محاسبات DNA باقی مانده است. یک مانع کلیدی این است که خروجی محاسبات به راحتی قابل خواندن باشد. روش‌های کنونی به شدت بر برچسب‌گذاری DNA با مولکول‌های فلورسنت و سپس اندازه‌گیری شدت نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف متکی هستند. این فرآیند به تجهیزات گران قیمت و دست و پا گیر نیاز دارد. آن را نیز محدود می‌کند.

پیرانج اگرچه به عنوان شیمیدان آموزش دیده بود، اما شروع به یادگیری اصول اولیه علوم کامپیوتر و ورود به ادبیات مهندسی زیستی کرد تا سعی کند بر این مانع غلبه کند. او ایده استفاده از یک واکنش شناخته شده در مهندسی زیستی را برای انجام محاسبات و جفت کردن آن با حرکت موتورهای غلتشی مطرح کرد.

این واکنش که به عنوان جابجایی رشته با واسطه انگشت پا شناخته می‌شود، روی DNA دو رشته‌ای رخ می‌دهد. رشته‌ها یکدیگر را محکم در آغوش می‌گیرند. موتور نورد را می‌توان با پوشش دادن آن با DNA دورشته‌ای که مکمل یک هدف DNA است، یک توالی مورد علاقه، برنامه‌ریزی کرد.

هنگامی‌که این موتور مولکولی در حالی که در امتداد مسیر RNA خود می‌چرخد ‌با هدف DNA روبرو می‌شود، هدف DNA به قسمت انگشتی DNA دورشته‌ای متصل می‌شود، آن را از هم جدا می‌کند و موتور را در جای خود می‌چسباند.

این دو گیت منطقی اصلی «حرکت» یا «بدون حرکت» را می‌توان برای ساخت عملیات پیچیده‌تر به هم چسباند، شبیه اینکه چگونه برنامه‌های کامپیوتری معمولی بر روی دروازه‌های منطقی «صفر» یا «یک» ساخته می‌شوند.

آزمایشگاه سالیتا در حال کار برای ایجاد همکاری با دانشمندان در مرکز آتلانتا برای فناوری‌های نقطه مراقبت مهندسی شده میکروسیستم‌ها است. آنها در حال بررسی پتانسیل استفاده از فناوری محاسبات DNA برای تشخیص خانگی کووید ۱۹ و سایر نشانگرهای زیستی بیماری هستند.

برچسب‌ها ستاد توسعه فناوری نانو فناوری نانو نانوتکنولوژی فناوری علم و فناوری

منبع: ایرنا

کلیدواژه: ستاد توسعه فناوری نانو فناوری نانو نانوتکنولوژی ستاد توسعه فناوری نانو فناوری نانو نانوتکنولوژی فناوری علم و فناوری

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.irna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایرنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۴۸۳۳۶۲۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

اینترنت 4G نوکیا به ماه می‌رود

ایتنا - شرکت نوکیا مشغول توسعه سیستم ارتباطات LTE/۴G برای ماه است و نخستین قطعه از شبکه احتمالا در اواخر سال جاری میلادی به این سیاره ارسال شود.
قرار است طی ماموریت IM-۲ شرکت Inituitive Machine سخت افزاری برای یک نسخه ساده از شبکه ارتباط اینترنتی به فضا پرتاب شود و روی قطب جنوب ماه فرود بیاید.

تجهیزات نوکیا که در اصل یک جعبه شبکه ارتباطی است، لندر ماه Nova-C را با کاوشگر MAPP و ابزار جهنده Micro-Nova ساخت همین شرکت مرتبط می کند و به این ترتیب قابلیت های شبکه اینترنتی در مسافت های کوتاه و طولانی آزموده می شود.

تیری کلاین رییس Bell Labs Solutions Research در نوکیا در بیانیه ای اعلام کرد: ارتباطات نیز مانند سرپناه، غذا و تجهیزات حیاتی بخشی مهم از هر ماموریتی است که به مریخ انجام می شود. با ایجاد یک شبکه اختصاصی در فضا، ما از همان فناوری‌های پیشرفته‌ای بهره می‌بریم که میلیاردها تلفن هوشمند را روی زمین به هم متصل می‌کنند.

در سال ۲۰۲۰ میلادی ناسا قراردادهایی با ۱۴ شرکت امضا کرد تا فناوری های نوین برای پشتیبانی از برنامه آرتمیس را توسعه دهند. نوکیا ۱.۴۱ میلیون دلار دریافت کرد تا نخستین شبکه سلولی روی ماه را بسازد. این شرکت به جای توسعه فناوری های جدید، سخت افزارهای فعلی را برای محیط ماه سازگار کرد.

اگر همه چیز طبق برنامه ریزی پیش برود، شبکه ۴G/LTE نوکیا روی ماه پهنای باند بیشتری نسبت به سیستم های فرکانس بسیار بالا(UHF) فراهم می کند که برای ارتباطات فضایی توسعه یافته اند. این امر نه تنها ارتباطات بین فضانوردان بلکه برای سیستم های رباتیک خودران روی ماه را تسریع می کند. علاوه بر آن شبکه مذکور به تدریج برای مریخ سازگار می شود و در آینده به ۵G ارتقا می یابد.