ДНК наиболее известна как молекула, несущая генетическую информацию, но ученые также используют ее в качестве строительного материала для крошечных роботов. Эти экспериментальные машины предназначены для работы на молекулярном уровне. Их долгосрочная цель — перемещаться по кровотоку, воздействовать на пораженные клетки, например раковые, и доставлять лекарства с высокой точностью. Исследователи также считают, что ДНК-роботы в конечном итоге помогут создать сверхкомпактные системы хранения данных и вычислительные устройства.

Это многообещающее направление, но технология все еще находится на ранней стадии развития. Большинство ДНК-роботов пока представляют собой экспериментальные системы, а не практические инструменты. Тем не менее эта область развивается по мере того, как ученые учатся создавать структуры ДНК, которые могут изгибаться, сворачиваться и двигаться под контролем.

В новом обзоре рассматривается, как исследователи создают эти машины, используя различные стратегии проектирования. Некоторые ДНК-роботы опираются на жесткие соединения для обеспечения устойчивости, в то время как другие используют гибкие компоненты или складные конструкции, вдохновленные оригами. Адаптируя привычные идеи из крупномасштабной робототехники к наномасштабу, ученые начинают создавать молекулярные устройства, которые могут более надежно выполнять определенные задачи.

Как управлять ДНК-роботами

Создание таких устройств — это только часть задачи. Им также нужны способы передвижения и реагирования в микроскопическом мире, где постоянно происходят столкновения молекул. Чтобы это стало возможным, исследователи разработали методы управления, в которых используются как химические, так и физические принципы. В обзоре рассматриваются биохимические методы, такие как смещение цепей ДНК, а также внешние триггеры, в том числе электрические и магнитные поля и свет.

Смещение цепей ДНК дает ученым возможность запрограммировать действия самой машины. Создавая «топливные» и «структурные» цепи ДНК, которые взаимодействуют в определенных последовательностях, исследователи могут вызывать движения или изменения формы с поразительной точностью. По сути, робота можно запрограммировать на выполнение молекулярных инструкций.

Применение за пределами лаборатории: медицина, производство и многое другое

Медицинский потенциал — одно из главных преимуществ этой области. ДНК-роботы однажды смогут действовать как «нанохирурги», обнаруживая в организме определенные клетки и доставляя к ним лекарства. Теоретически такая точность может повысить эффективность терапии и снизить вред для здоровых тканей. Исследователи также изучают ДНК-устройства, способные захватывать вирусы, такие как SARS-CoV-2, что указывает на возможность создания в будущем систем, которые будут сочетать в себе обнаружение и лечение.

Эта технология может оказать значительное влияние и за пределами медицины. В атомной промышленности ДНК-роботы могут служить программируемыми шаблонами для позиционирования наночастиц с субнанометровой точностью (менее одной миллиардной доли метра). Это может помочь ученым создавать молекулярные компьютеры и оптические устройства с возможностями, недоступными при использовании современных методов производства.

Предстоящие задачи: масштабирование и интеграция

Несмотря на достигнутый прогресс, остаются серьезные препятствия. Броуновское движение затрудняет точное управление, а многие современные ДНК-роботы по-прежнему представляют собой статичные, изолированные системы с ограниченной функциональностью. Кроме того, в этой области не хватает мощной вспомогательной инфраструктуры, в том числе подробных баз данных о механических свойствах ДНК и инструментов моделирования, которые могли бы точно предсказать поведение этих машин.

Исследователи, подготовившие обзор, утверждают, что для решения этих проблем потребуется сотрудничество в различных областях. Они указывают на стандартизированные «библиотеки деталей» из ДНК, моделирование с использованием искусственного интеллекта и усовершенствованные методы биопроизводства как на ключевые шаги на пути к созданию более функциональных и масштабируемых ДНК-роботов.

«Роботы будущего будут сделаны не только из металла и пластика, — говорит исследовательская группа. — Они будут биологическими, программируемыми и интеллектуальными. Они станут инструментами, которые позволят нам наконец покорить молекулярный мир».

Источник: «Машины на основе ДНК» Ицюань Ань, Фань У, Яньюй Сюн, Чэн Чжан, Цзянь С. Дай и Лифэн Чжоу, 10 февраля 2026 года, SmartBot. DOI: 10.1002/smb2.70029