ساخت ماشین مولکولی کارا با تقلید از طبیعت

دیوید لایف و همکارانش یک ماشین مولکولی مصنوعی ساختند که پیشرفته‌ترین ماشین مولکولی جهان محسوب می‌شود. این گروه تحقیقاتی نتایج کار خود را در نشریه Science به چاپ رساندند. لایف می‌گوید این ماشین می‌تواند مولکول به مولکول واحدهای سازنده را کنار هم قرار داده و ساختار مورد نظر را تولید کند، این کار شبیه فرآیند روبات‌هایی است که در خط تولید خودرو مشغول ساخت و مونتاژ خودرو هستند.

 از چنین ماشین‌هایی می‌توان برای ساخت مولکول‌های پیچیده استفاده کرد به‌طوری که فرآیند ساخت با کارایی بالا و هزینه کم انجام شود. با این ماشین‌ها می‌توان همه نوع محصول تولید کرد و فرآیند ساخت آنها از سطح مولکولی آغاز می‌شود. برای مثال ما در حال حاضر از این سیستم برای تولید داروهایی نظیر پنی‌سیلین استفاده می‌کنیم. 

ابعاد این ماشین بسیار کوچک بوده و در حد چند نانومتر طول دارد، تنها با استفاده از دستگاه‌های خاص می‌توان این ماشین را مشاهده کرد. برای ساخت این ماشین از کارخانه‌های طبیعی در جهان اطراف ما وجود دارد الهام گرفته شده است، کارخانه‌هایی که در آنها رشته‌های برنامه‌ریزی شده دی‌ان‌ای که حاوی اطلاعاتی هستند موجب به‌هم متصل شدن واحدهای سازنده با ترتیبی صحیح می‌شوند. ریبوزوم یکی از عجیب‌ترین کارخانه‌های طبیعی به‌شمار می‌رود، کارخانه‌ای که در تمام سلول‌های بدن دیده می‌شود.

عملکرد این ماشین جدید بسیار شبیه ریبوزوم است، حلقه‌ای که در اطراف دی‌ان‌ای حرکت کرده و واحدهای سازنده مناسب را به یکدیگر متصل می‌کند این اتصال با ترتیبی مناسب و از پیش تعیین شده انجام می‌شود. با این کار مولکولی دلخواه تولید می‌گردد.

در ابتدا این حلقه با استفاده از یون‌های مس روی رشته مولکولی قرار می‌گیرد سپس یک بازوی فعال که به این ماشین چسبیده شروع به کار می‌کند. این حلقه شروع به فعالیت کرده و در طول رشته بالا و پایین می‌رود تا این که به یک گروه بزرگ می‌رسد. این بازو مولکول ساخته شده را از سیستم جدا می‌کند و به بخش دیگر این ماشین می‌برد. حال بخش دیگر این مولکول می‌تواند در جای دیگر ساخته شود. پس از این که تمام بخش‌های مختلف مولکول مورد نظر ساخته شد، حلقه از رشته جدا می‌شود و فرآیند سنتز پایان می‌پذیرد.