موتورهای مولکولی که در طول یک رشته‌ی “DNA” حرکت می‌کنند، می‌توانند در آینده‌ی
نزدیک، ساخت نانویدک کشها (نانو ترن‌های باری) را محقق سازند. البته لازم است
تمامی ملزومات ساخت این نانو یدک کشها فراهم گردد.
در مقاله‌ی ۲۸ نوامبر ۲۰۰۸ Physical Review یک گروه تحقیقاتی از ساخت یک موتور
مولکولی از جنس “DNA”، خبر دادند که دارای سه ویژگی مهم بود. هر چند هنوز محدودیت‌هایی
دارد ولی در صورت تکمیل قادر به انتقال باری در مقیاس‌نانو خواهد بود.. اغلب
موتورهای مولکولی با الگوبرداری از روی پروتئین کاینسین (که سوخت آن ATP است)
ساخته می‌شود.
یک مولکول کاینسین بر روی ریلی از پلیمر زیستی حرکت می‌کند و سازوکار حرکت آن
عبارت است از اتصال و جدا شدن «پاهای پروتئینی» که حالتی شبیه «قدم زدن» را
ایجاد می‌کند.، البته بسیاری از موتورهای مصنوعی از “DNA” ساخته می‌شوند تا از
پروتئین؛ چرا که نوع خاص واحدهای سازنده‌ی “DNA” که چهار نوع باز آلی A,T,C,G
هستند، حالتی مشابه جای پا را روی ریل ایجاد می‌کند. علاوه‌بر این یک قطعه”DNA”
دیگر می‌تواند به بخشی از یک موتور مولکولی متصل شده، انرژی لازم برای حرکت
موتور را فراهم کند.
سه ویژگی مهم این موتورها عبارتند از:
الف- خودکار بوده، نیازی به کنترل بیرونی ندارد
ب- به ریل متصل می‌ماند
ج- در یک جهت حرکت می‌کند.
دکترآندرو توربرفیلد از دانشگاه آکسفورد انگلیس و گروه تحقیقاتی‌اش یک نوع
موتور با این سه ویژگی طراحی کرده‌اند. در این طرح، یک قطعه‌ی دو رشتهای
“DNA” روی یک ریل تک رشتهای از جنس “DNA” حرکت می‌کند. این بخش دو رشتهای دو پای
جداگانه در عقب و جلو دارد که می‌تواند مکمل توالی‌های تک رشته‌ی “DNA” باشد.
برای برداشتن یک قدم، ابتدا پای پشتی باید جدا و بلند شود، سپس کمی جلوتر
دوباره متصل شود. برای ایجاد نیروی محرک قدم اول، آنها دو بخش سوختی از “DNA” را
طراحی کردند که توالی‌های مختلفی دارد و در اطراف موتور شناور است. اولین
قطعه‌ی سوختی ابتدا موجب باز شدن اتصال پای عقبی شده، و آن‌را از روی ریل جدا
می‌کند. با آزاد شدن پای عقبی و شناور شدن آن در محلول، این پا می‌تواند بلند
شده، به جلو متصل شود. البته اتصال پای عقبی به محل قبلی خود به این معنی است
که هیچ حرکت رو به جلویی صورت نخواهد گرفت.
البته محققان نمی‌توانند حرکت موتور را مشاهده کنند؛ ولی هر مرحله از حرکت
موتور را با ترکیب کردن انواع موتورها، ریل‌ها، سوخت‌های مختلف در دماهای
مختلف، تست کرده‌اند. سپس از آنالیزهای بیوشیمیایی برای اندازه‌گیری تعداد
کمپلکس‌های “DNA” در اندازه‌های (مختلف که در هر شرایطی ظاهر می‌شوند) استفاده
کردند. هر کمپلکس”DNA”، یک مرحله خاص را در چرخه‌ی «قدم زدن» نشان می‌دهد. با
وجود پیشرفت محققان در ساخت موتورهای «قدم زدن» ، این موتورها فقط یک قدم
برداشته اند.
قدم مهم بعدی، تشکیل یک نیروی محرکه است.کترآندرو توربرفیلد معتقد است همین
سازوکار موتور را به جلو رانده، مانع حرکت برگشتی موتور می‌شود.
این موتور نهایتاً به میزان صد نانومتر به جلو حرکت می‌کنند و دارای طراحی
مبتکرانه و هوشمندانه است؛ لذا قدم مهمی در راه ساخت «روبوت‌های مولکولی»
به‌شمار می‌روند.
|
