ارائه نرم‌افزاری برای طراحی دقیق ماشین‌های زیستی

پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو موفق به ارائه نرم‌افزاری برای طراحی روبات‌ها و ماشین‌های زیستی شدند. با این کار سرعت طراحی افزایش می‌یابد.

کد خبر: ۹۳۱۴۴۱

دوشنبه - ۱۳ ارديبهشت ۱۴۰۰ / May 03, 2021

‏به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان نرم‌افزاری ساختند که بتواند ربات‌ها و دستگاه‌های نانویی مبتنی بر DNA بسیار پیچیده‌تری را با سرعت بسیار بالا طراحی کند. به تازگی محققان دانشگاه ایالتی اوهایو از نرم‌افزار جدیدی که MagicDNA نامیده می‌شود رونمایی کردند. این نرم‌افزار به محققان کمک می‌کند تا رشته‌های بسیار کوچک DNA را گرفته و آن‌ها را با ساختار‌های پیچیده نظیر موتور و لولا ترکیب کند و در نهایت ماشینی تولید می‌شود که قادر به انجام وظایفی نظیر حمل و رهایش دارو است. با این نرم‌افزار محققان می‌توانند دستگاه‌های نانویی بسیار پیچیده‌تر و مفیدتری بسازند.

این نرم‌افزار دارای مزایای گوناگونی است که به دانشمندان در طراحی نانودستگاه‌های بهتر و مفیدتر کمک می‌کند و مدت زمان استفاده از آن‌ها را کوتاه‌تر کنند. مزیت دیگر این است که به محققان امکان می‌دهد کل طراحی را به‌صورت سه‌بعدی انجام دهند. ابزار‌های اولیه فقط طراحی در دو‌بعدی را می‌دادند.

این نرم‌افزار همچنین به طراحان امکان می‌دهد ساختار‌های DNA را «از پایین به بالا» یا «از بالا به پایین» بسازند.

در طراحی «از پایین به بالا»، محققان رشته‌های جداگانه DNA را می‌گیرند و آن‌ها را در ساختار مورد نظر خود سازماندهی کنند، که امکان کنترل دقیق ساختار دستگاه محلی و خصوصیات آن را فراهم می‌کند.‌های جون سو، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی اوهایو، می‌گوید: «قبلاً ما می‌توانستیم دستگاه‌هایی با حدود شش جز منفرد بسازیم و آن‌ها را با اتصالات و لولا‌ها متصل کنیم و این دستگاه‌ها بتوانند حرکت‌های پیچیده‌ای را اجرا کنند. با استفاده از این نرم‌افزار، ساخت ربات یا سایر دستگاه‌ها با بیش از ۲۰ جزء که کنترل آن‌ها بسیار آسان‌تر است، کار سختی نیست. این گامی بزرگ در طراحی دستگاه‌های نانو است که بتواند اقدامات پیچیده‌ای را که می‌خواهیم انجام دهد.»

کارلوس کاسترو، یکی از نویسندگان این مقاله و دانشیار رشته مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی اوهایو، می‌گوید: «محققان برای چندین سال این کار را با ابزار‌های کُند و با مراحل دستی زمان‌بر و خسته‌کننده انجام داده اند. اما اکنون نانو دستگاه‌هایی که ممکن است چندین روز طول بکشد تا طراحی آن‌ها انجام شود، فقط در چند دقیقه طراحی می‌شوند.»

ترکیب دو راهبرد پایین به بالا و بالا به پایین افزایش پیچیدگی هندسه کلی را فراهم می‌کند و در عین حال کنترل دقیقی بر ویژگی‌های محصول نهایی دارد. یکی دیگر از عناصر اصلی این نرم‌افزار این است که امکان شبیه‌سازی چگونگی حرکت و عملکرد دستگاه‌های DNA طراحی شده در دنیای واقعی را فراهم می‌کند.

کاسترو می‌گوید: «همان‌طور که این ساختار‌ها را پیچیده‌تر می‌کنید، پیش‌بینی دقیقاً شکل ظاهری و رفتار آن‌ها دشوار است. بسیار مهم است که بتوانیم چگونگی کارکرد واقعی دستگاه را شبیه‌سازی کنیم. در غیر این صورت، ما وقت زیادی را تلف می‌کنیم.»