Projektbeschreibung
Winzige Roboter befördern molekulare Lasten
Molekulare Maschinen zählen zu den komplexesten funktionellen Molekülen. Es gibt kaum einen biologischen Prozess, bei dem ihnen keine wichtige Rolle zukommt. Die gezielte Steuerung von Strukturen, die aus einzelnen Molekülen zusammengesetzt sind, mittels programmierbarer Niedermolekularrobotik läutet möglicherweise den Beginn einer neuen Ära ein, in der Molekular-Nanotechnologie praktisch nutzbar wird. Das EU-finanzierte Projekt ProgNanoRobot wurde ins Leben gerufen, um künstliche Nanoroboter zu konstruieren, welche auf steuerbare Art und Weise eine molekulare Last befördern könnten. Die Forschenden suchen nach Methoden zur Handhabung von Molekülfragmenten mithilfe eines molekularen Roboterarms, ermitteln, welche programmierbaren niedermolekularen Robotiksysteme sich hier am besten eignen und entwickeln einen Werkzeugsatz mit Komponenten für robotische Maschinen. Diese neue Generation molekularer Roboter stellt möglicherweise eine Hilfe bei der Entwicklung von Maschinen mit molekularen Dimensionen dar, die mit Substraten arbeiten können, um den sequenzspezifischen Oligomeraufbau sowie die molekulare Fertigung zu steuern.
Ziel
Molecular machines are among the most complex of all functional molecules and lie at the heart of nearly every biological process. The controlled manipulation of molecular-level structures through programmable small-molecule robotics is a fabulous challenge that could lead us towards the dawn of an era of useful molecular nanotechnology.
“ProgNanoRobot” project aims to design, construct and investigate the operation of artificial molecular nanorobots capable of transporting a molecule cargo in a programmable fashion. We will develop key methodologies needed to manipulate molecular fragments using a molecular robotic arm operating through the formation and cleavage of dynamic covalent bonds, building on a rotary switch in which the rotor and stator can be positioned with respect to each other. We will explore different component types to find the best programmable small-molecule robotic systems and develop a toolbox of robotic machine components. We will use them as the basis for molecular machines that can transport molecular cargoes of biological relevance over long distances and to select between different cargoes and move them between multiple sites on molecular platforms in either direction. Moreover, we will employ a chemical fuel that induces pH oscillations in the reaction medium to allow the autonomous operation of these systems, a key development to reach the full potential of molecular machines, which will enable them to work as effective molecular assembly lines.
We envisage that the domain of this new generation of molecular robotics will be useful for the development of molecular-sized machines that can manipulate substrates to control sequence-specific oligomer construction and molecular manufacturing.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
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