Possono produrre copie illimitate di se stessi

Con pochi filamenti di DNA, i ricercatori hanno creato un robot programmabile su scala nanometrica che può creare duplicati di se stesso e di altre nanomacchine saldate a raggi UV afferrando e disponendo altri frammenti di DNA.

Un migliaio di robot potrebbe rientrare in una linea della larghezza di un capello umano perché, secondo il New Scientist, hanno una dimensione di soli 100 nanometri e sono costituiti da soli quattro filamenti di DNA.

Come riportato qui, e secondo il team della New York University, dell’Istituto di ingegneria biomeccanica di Ningbo Cixi e dell’Accademia cinese delle scienze, i robot hanno superato i precedenti esperimenti che riuscivano a mettere insieme solo dei pezzi per formare strutture bidimensionali. I nuovi robot possono eseguire “piegature e posizionamenti precisi su più assi” per “accedere alla terza dimensione e con più gradi di libertà”.

dna-folding nanobots
Nano-robot tridimensionali autoreplicanti costruiti con soli quattro filamenti di DNA

Secondo Andrew Surman, esperto di nanotecnologie del King’s College di Londra che non ha partecipato allo studio, i nanorobot rappresentano un miglioramento rispetto ai precedenti robot autoassemblanti a DNA che potevano formare solo strutture a due dimensioni. Rispetto al tentativo di piegare le strutture 2D in 3D, gli errori sono ridotti grazie alla possibilità di un preciso ripiegamento in 3D dalle fondamenta.

Come nei sistemi biologici, il ripiegamento accurato delle proteine è essenziale per la funzionalità, e Surman sostiene che lo stesso vale per le nanostrutture sintetiche.

Questi nanorobot sono spesso pensati come potenziali mezzi per produrre farmaci, enzimi e altre sostanze chimiche, eventualmente anche all’interno delle cellule del corpo. Detto questo, i ricercatori richiamano l’attenzione sulla capacità delle macchine di “auto-replicare la loro intera struttura 3D e le loro funzioni”.

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Non sono completamente autonomi, ma “programmabili”. I robot reagiscono alla temperatura e alla luce UV che sono controllate all’esterno, e hanno bisogno della luce UV per “saldare” i frammenti di DNA che stanno costruendo.

Secondo il ricercatore di nanotecnologie dell’Università di Plymouth Richard Handy, le nanostrutture di DNA servono come impalcatura o stampo per creare copie della struttura originale o altre nanostrutture desiderate. Ciò potrebbe consentire alle cellule del corpo di produrre proteine, enzimi o farmaci.

Surman e Handy sottolineano però alcune limitazioni al processo di auto-replicazione. Le materie prime includono catene di DNA specifiche, alcune molecole, nanoparticelle d’oro e cicli esatti di riscaldamento e raffreddamento. Sebbene Handy avverta che nei sistemi biologici complessi ci sono sempre delle incertezze, questo rende poco plausibili gli scenari che includono la cosiddetta “poltiglia grigia” (un’ipotetica catastrofe mondiale che coinvolge la nanotecnologia molecolare, in cui macchine autoreplicanti incontrollabili divorano tutta la biomassa [e forse tutto il resto] sulla Terra riproducendosi ripetutamente).

In generale, i nanobot di DNA rappresentano un progresso significativo, ma per realizzare appieno il loro potenziale e ridurre al minimo i pericoli, dovranno essere sviluppati in modo responsabile e con misure di sicurezza costanti.

Questa nanotecnologia potrebbe potenzialmente rivoluzionare il campo medico, ma apre anche la strada a nuovi rischi, poiché tutto ciò che cura è anche una potenziale arma.