Dakikalar İçinde Tasarlanan DNA Robotları

Bilim insanları bir gün, minik DNA tabanlı robotların ve diğer nano cihazların vücudumuza ilaç vereceğine, ölümcül patojenlerin varlığını tespit edeceğine ve giderek daha küçük elektronikler üretmeye yardımcı olacağına inanmaktadır. Araştırmacılar, çok daha karmaşık DNA robotları ve nano cihazlar tasarlayabilen yeni bir araç geliştirerek geleceğe doğru büyük bir adım atmışlardır. Nature Materials dergisinde 19 Nisan 2021'de yayınlanan bir makalede, eski mühendislik doktora öğrencisi Chao-Min Huang liderliğindeki Ohio Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar, MagicDNA adını verdikleri yeni yazılımı açıklamışlardır. Yazılım, araştırmacıların küçük DNA ipliklerini almanın ve bunları, ilaç dağıtımı da dahil olmak üzere çeşitli görevleri hareket ettirebilen ve tamamlayabilen rotorlar ve menteşeler gibi parçalarla karmaşık yapılarda birleştirmenin yollarını tasarlamalarına yardımcı olmaktadır. Araştırmanın ortak yazarı ve Ohio State'de mekanik ve havacılık mühendisliği doçenti olan Carlos Castro, araştırmacıların bunu birkaç yıldır sıkıcı manuel adımlarla daha yavaş araçlarla yaptıklarını ama daha önce tasarlamak için birkaç günlerini almış olabilecek nano cihazların şu anda sadece birkaç dakikalarını aldığını belirtmiştir. Şimdi ise araştırmacıların çok daha karmaşık ve kullanışlı nano cihazlar yapabilecekleri bildirilmiştir. Ohio State'de mekanik ve havacılık mühendisliği profesörü olan çalışmanın ortak yazarı Hai-Jun Su, daha önce, yaklaşık altı ayrı bileşene sahip cihazlar oluşturabildiğini ve bunları eklemler ve menteşelerle birleştirebildiklerini ve bunların karmaşık hareketler gerçekleştirmesini sağlamaya çalışabildiklerini belirtmiştir. Hai-Jun Su, bu yazılımla, kontrol etmesi çok daha kolay olan 20'den fazla bileşene sahip robotlar veya diğer cihazlar yapmanın zor olmadığını ifade etmiş yapmalarını istedikleri karmaşık eylemleri gerçekleştirebilen nano cihazlar tasarlama becerilerinde büyük bir adım olduğunu sözlerine eklemiştir.

MagicDNA yazılımı

Yazılımın, bilim insanlarının daha iyi, daha yararlı nano cihazlar tasarlamasına ve araştırmacıların umduğu günlük kullanımdan önceki sürenin kısaltılmasına yardımcı olacak çeşitli avantajları bulunmaktadır. Bir avantajı da, araştırmacıların tüm tasarımı gerçekten 3D olarak gerçekleştirmelerine izin vermesidir. Daha önceki tasarım araçları yalnızca 2D'de oluşturmaya izin vererek araştırmacıları yaratımlarını 3D olarak haritalandırmaya zorlamıştır. Bu, tasarımcıların cihazlarını fazla karmaşık hale getiremeyeceği anlamına gelmektedir. Yazılım aynı zamanda tasarımcıların aşağıdan yukarıya veya yukarıdan aşağıya DNA yapıları oluşturmasına da olanak tanımaktadır. Aşağıdan yukarıya tasarımda, araştırmacılar tek tek DNA zincirlerini almakla birlikte onları istedikleri yapı içinde nasıl organize edeceklerine karar verirler, bu da yerel cihaz yapısı ve özellikleri üzerinde hassas kontrol sağlamaktadır. Ancak, genel cihazlarının geometrik olarak nasıl şekillendirilmesi gerektiğine karar verdikleri ve ardından DNA ipliklerinin nasıl bir araya getirileceğini otomatikleştirdikleri yukarıdan aşağıya bir yaklaşımı da benimseyebilmektedirler. Castro, ikisini birleştirmenin, bireysel bileşen özellikleri üzerinde hassas kontrol sağlarken, genel geometrinin karmaşıklığını artırmaya izin verdiğini belirtmiştir. Yazılımın bir diğer önemli unsuru, tasarlanmış DNA cihazlarının gerçek dünyada nasıl hareket edeceğine ve çalışacağına dair simülasyonlara izin vermesi olarak açıklanmıştır. Castro, bunun yapıları daha karmaşık hale getirirken, tam olarak neye benzeyeceklerini ve nasıl olacaklarını tahmin etmenin zor olacağını belirtmiştir. Castro, önümüzdeki birkaç yıl boyunca MagicDNA yazılımının üniversitelerde ve diğer araştırma laboratuvarlarında kullanılmasını beklediğini, ancak gelecekte kullanımının genişleyebileceğini ifade etmiştir. Ayrıca, önümüzdeki beş ila 10 yıl içinde DNA nano cihazların ticari uygulamalarını görmeye başlayacağımızı düşündüğünü ve bu yazılımın bunu yönetmeye yardımcı olabileceği konusunda da iyimser olduklarını sözlerine eklemiştir.