Cet «avion», fait de brins d’ADN, est 1000 fois plus petit que la largeur d’un cheveu humain Crédit: Université d’État de l’Ohio

Un jour, les scientifiques pensent que de minuscules robots à base d’ADN et d’autres nanodispositifs délivreront des médicaments à l’intérieur de notre corps, détecteront la présence d’agents pathogènes mortels et aideront à fabriquer des appareils électroniques de plus en plus petits.

Les chercheurs ont fait un grand pas en avant vers cet avenir en développant un nouvel outil capable de concevoir des robots à ADN et des nanodispositifs beaucoup plus complexes que jamais auparavant en une fraction du temps

Dans un article publié le 19 avril 2021 dans la revue Nature Materials, des chercheurs de l’Ohio State University – dirigés par l’ancien doctorant en génie Chao-Min Huang – ont dévoilé un nouveau logiciel qu’ils appellent MagicDNA

Le logiciel aide les chercheurs à concevoir des moyens de prélever de minuscules brins d’ADN et de les combiner en des structures complexes avec des pièces telles que des rotors et des charnières qui peuvent se déplacer et effectuer diverses tâches, y compris l’administration de médicaments.

Cette vidéo montre un nanodispositif à ADN conçu pour ressembler à un avion en mouvement L ‘«avion» est 1000 fois plus petit que la largeur d’un cheveu humain Crédit: Université d’État de l’Ohio

Les chercheurs font cela depuis un certain nombre d’années avec des outils plus lents avec des étapes manuelles fastidieuses, a déclaré Carlos Castro, co-auteur de l’étude et professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à l’Ohio State

« Mais maintenant, les nanodispositifs dont la conception nous a peut-être pris plusieurs jours auparavant ne nous prennent plus que quelques minutes », a déclaré Castro

« Auparavant, nous pouvions construire des appareils avec jusqu’à six composants individuels et les connecter avec des articulations et des charnières et essayer de les faire exécuter des mouvements complexes », a déclaré Hai-Jun Su, co-auteur de l’étude, professeur de génie mécanique et aérospatial. à l’état de l’Ohio

« Avec ce logiciel, il n’est pas difficile de fabriquer des robots ou d’autres appareils avec plus de 20 composants qui sont beaucoup plus faciles à contrôler C’est une étape énorme dans notre capacité à concevoir des nanodispositifs capables d’exécuter les actions complexes que nous voulons qu’ils fassent »

Un nanodispositif à bras robotisé avec une griffe qui peut ramasser des objets plus petits Crédit: Université d’État de l’Ohio

Le logiciel présente de nombreux avantages qui aideront les scientifiques à concevoir des nanodispositifs meilleurs et plus utiles et, espèrent les chercheurs, à raccourcir le délai avant leur utilisation quotidienne.

L’un des avantages est qu’il permet aux chercheurs de réaliser l’ensemble de la conception véritablement en 3D Les outils de conception antérieurs ne permettaient la création qu’en 2D, obligeant les chercheurs à cartographier leurs créations en 3D Cela signifiait que les concepteurs ne pouvaient pas rendre leurs appareils trop complexes

Dans la conception «ascendante», les chercheurs prennent des brins d’ADN individuels et décident comment les organiser dans la structure qu’ils veulent, ce qui permet un contrôle précis de la structure et des propriétés des dispositifs locaux.

Mais ils peuvent également adopter une approche «descendante» dans laquelle ils décident de la manière dont leur appareil global doit être façonné géométriquement, puis automatisent la façon dont les brins d’ADN sont assemblés.

La combinaison des deux permet d’augmenter la complexité de la géométrie globale tout en maintenant un contrôle précis sur les propriétés individuelles des composants, a déclaré Castro

Un autre élément clé du logiciel est qu’il permet des simulations de la façon dont les dispositifs ADN conçus se déplaceraient et fonctionneraient dans le monde réel

« Au fur et à mesure que vous complexifiez ces structures, il est difficile de prédire exactement à quoi elles vont ressembler et comment elles vont se comporter », a déclaré Castro.

« Il est essentiel de pouvoir simuler le fonctionnement réel de nos appareils Sinon, on perd beaucoup de temps »

Pour démontrer la capacité du logiciel, la co-auteure Anjelica Kucinic, étudiante au doctorat en génie chimique et biomoléculaire à l’état de l’Ohio, a conduit les chercheurs à créer et à caractériser de nombreuses nanostructures conçues par le logiciel.

Certains des appareils qu’ils ont créés comprenaient des bras de robot avec des griffes capables de ramasser des objets plus petits et une structure d’une centaine de nanomètres qui ressemblait à un avion («l’avion» est 1000 fois plus petit que la largeur d’un cheveu humain)

La possibilité de fabriquer des nanodispositifs plus complexes signifie qu’ils peuvent faire des choses plus utiles et même effectuer plusieurs tâches avec un seul appareil, a déclaré Castro

Par exemple, c’est une chose d’avoir un robot à ADN qui, après injection dans la circulation sanguine, peut détecter un certain pathogène

« Mais un appareil plus complexe peut non seulement détecter que quelque chose de grave se passe, mais peut également réagir en libérant un médicament ou en capturant l’agent pathogène », a-t-il déclaré.

« Nous voulons pouvoir concevoir des robots qui répondent d’une manière particulière à un stimulus ou se déplacent d’une certaine manière »

Castro a déclaré qu’il s’attend à ce que, dans les prochaines années, le logiciel MagicDNA soit utilisé dans les universités et autres laboratoires de recherche Mais son utilisation pourrait s’étendre à l’avenir

«Il y a de plus en plus d’intérêt commercial pour la nanotechnologie de l’ADN», a-t-il déclaré «Je pense que dans les cinq à dix prochaines années, nous commencerons à voir des applications commerciales de nanodispositifs à ADN et nous sommes optimistes que ce logiciel peut contribuer à cela. »

Référence: «Ingénierie et conception assistées par ordinateur intégrées pour les assemblages ADN» par Chao-Min Huang, Anjelica Kucinic, Joshua A Johnson, Hai-Jun Su et Carlos E Castro, 19 avril 2021, Nature Materials

Joshua Johnson, qui a obtenu son doctorat à l’Ohio State en biophysique, était également co-auteur de l’article

🤔 Hmmm… Il me semble me souvenir que QUELQUE CHOSE de ce genre a été fait il y a plus de dix ans: un avion nano-machine qui avait une hélice qui tournait Un petit pas pour un humain, un LEAP géant sur la Lune pour le Département de la redondance

Je me contenterais d’un clavier de texte qui ne LEAP et ne flottait pas sous mon stylet Le plus pénible… ou une application auto-corrigée qui ne s’est pas accrochée à chacun de mes mots et qui a ensuite rapidement révisé mes intentions selon un algorithme basé sur un PARADIGM adolescent illettré et ennuyeux (ce MOT encore une fois) qui ne connaît pas la différence entre les mots LÀ, LEUR, ILS OU leur application correcte Leur, leur, ma PRETTY Certains sacrifices DOIVENT être une femme de chambre dans le but de REEL SCIENCE <> (refrain en écho)

Je pense que, peut-être, il faut d’abord aller hardiment à ce <> entre ses oreilles C’est là que la plupart (sinon TOUS) des «problèmes» et leurs solutions commencent et se terminent, nonobstant SPACE-X Il est temps pour un changement de paradigme… ou peut-être juste un changement de vitesse, afin que nous puissions sortir cette MACHINE de la marche arrière

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Actualités – GB – MagicDNA: des robots à ADN minuscules et complexes conçus en quelques minutes au lieu de quelques jours

Source: https://scitechdaily.com/magicdna-tiny-complex-dna-robots-designed-in-minutes-instead-of-days/

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