المحركات النانوية Nanomotor

تم تطوير محرك نانوي من الدنا يتحرك بقوة الفوتون photon - powered nanomotor تشكل المحركات النانوية مبعثا لكثير من الامل والوعود في يوم تكون فيه هذه المحركات جزء من روبوتات (انساليات الية ) تمكن العلماء وباستعمال مقاربة من نوع جديد من انتاج محرك نانوي اطلق عليه 225 montemagno ويستمد هذا المحرك قوته من محرك حيوي والانزيم ادينوسين ثلاثي الفوسفات ATPase والذي يمثل مصدر للطاقة الكيميائية . توجد هذه المنظومة في المايتوكندريا (المتقدرات) وهي المسؤولة عن فسفرة الادينوسين ثنائي الفوسفات ADP ‏الى الادينوسين ثلاثي الفوسفات ATP . اخضع الباحثون الانزيم الى التحوير باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية genetic engineering لكي يصبح قادرا على العمل في المحرك النانوي وبذلك نجح الباحثون في الحصول على اقوى محرك حيوي نانوي ويمكن لهذا المحرك ان يولد قوة اكبر من 100 بيكو / نيوتن وبذلك يعتبر من اعظم المحركات الجزيئية المعروفة ( شكل 1‏) وتمكن العلماء في جامعة فلوريدا من بناء اول محرك نانوي يعمل ويتحرك بقوة فوتونات الضوء (الشكل 2‏) يتكون هذا المحرك من 31 ‏زوج قاعدي تلعب تقنيات الـ MEMS دورا متزايدا في العديد من التطبيقات الطبية ، حيث تمكن العلماء في جامعة مشيكان من تصنيع قثطار جزيئي (الشكل 3) خاصة قابلة للتحلل الحيوي biodegradeable ولاسترداد الدواء drug-eluting وحاوية على متحمسات لقياس جريان الدم وضغط الدم (الشكل 4)

‏الشكل (‏1) : محرك نانوي nanomotor  داخل الجسم الشكل يبين المحرك النانوي 225  Montemagno وهو نظام نانوي ذو اساس حيوي ، حيث يستمد قوته من محرك حيوي والـ F1 ATPase كمصدر طاقة كيميائي وهو مضخة حيوية والتي تتواجد في المايتوكندريا والتي تفسفر ADP الى ATP ومزودة الخلية بتجهيز الطاقة . القوة التي يولدها بروتين المحرك هي اكبر من 100 بيكوظنيوتن ( > 100 pico-Newton) وهي من اعظم المحركات الجزيئية المعروفة ويمكن اعتبار هذا البروتين من اكثر المحركات النانوية كمالا وقوة . لكي يمنح انزيم الـ ATPaes القوة للأداة النانوية ، يجب اجراء بعض التحويرات على الانزيم (البروتين) لكي يمنح القوة والطاقة الى المايتوكندريا والخلية والاداة النانوية كذلك . تتضمن التحويرات حدوث طفرات mutaton ومنها طفرة في شفرة البداية initiation codon من GTG (فالين valine) الى ATG (ميثايونين methionine) وطفرة الايقاف Stop codons من ATG الى TAA

A Photon-Powered Nanomotor Made Out of DNA

الشكل (2) : تمكن العلماء في جامعة فلوريدا من بناء اول محرك نانوي يتحرك بقوة الضوء ويتكون من 31 زوجا قاعديا من الدنا DNA ويعتمد على مواد كيمياوية منشطة ضوئيا photoreactive chemicals وعلى موجات قصيرة . ويبدو المحرك النانوي على هيئة زوج من الملاقط Tweezers ، وعندما يضرب الضوء فوق البنفسجي UV المحرك فإنه يؤدي الى تنشيط التفاعل الضوئي الكيميائي مسبباً في انحناء (bend) الدنا DNA والتي تعمل عمل حركة قوة المحرك مؤدية الى فاتح الملاقط ، اما الضوء ضمن الطيف المرئي visible spectrum فإن يؤدي الى غلق الملاقط .

الشكل (3) : طورت جامعة مشيغان (USA) تقنيات جديدة في مجال BioMEMS ، اذ صنعوا قثطاراً catheter جزيئيا

الشكل (4) : اداة لقياس جريان الدم وضغط الدم . (Stentenna)