1980’lerde Nadrian Seeman’ın DNA’yı inşaat malzemesi olarak kullanma vizyonuyla başlayan araştırmalar, 2006 yılında Paul Rothemund’un geliştirdiği DNA origami tekniği ile önemli bir ivme kazandı. Uzun DNA ipliklerinin, kısa zımba iplikleri ile katlanması sayesinde, önce basit düz yapılar (örneğin, gülen yüzler) oluşturulurken, zamanla üç boyutlu yapılar geliştirildi. Son yıllarda ise bu statik yapılar, hareketli sistemlere dönüşmeye başladı. Mekanik mühendislik prensiplerinden ilham alınarak, sert çift sarmal DNA’lar kiriş olarak, esnek tek iplikli DNA’lar ise menteşe işlevi görecek şekilde tasarlandı. Böylece, dönebilme, kayma ve çok yönlü hareket edebilme kabiliyetine sahip robotlar üretildi. Hatta insan benzeri DNA robotların kolları ve bacakları bile hareket ettirilebiliyor.
Peking Üniversitesi, Stanford Üniversitesi ve King’s College London’dan araştırmacılar, bu alandaki gelişmeleri ele alan bir derleme makalesi yayımladı. SmartBot dergisinde yer alan bu çalışma, DNA tabanlı moleküler robotların mevcut durumunu ve gelecekteki potansiyelini analiz etti. Günümüzde DNA robotları, aşağıdaki işlevleri başarıyla yerine getirebiliyor:
– Hastalıklı hücrelere özel ilaç kapsülleri taşıma
– Virüs partiküllerini fiziksel olarak yakalayan kıskaçlar
– Belirli rotalarda kargo taşıyan DNA yürüyücüler
Bu robotların üretim avantajı ise oldukça dikkat çekici; tek bir laboratuvar deneyinde yüz milyonlarca hatta milyarlarca aynı robot üretmek mümkün. Ayrıca, bu robotlar dakikalar içinde yeniden programlanabiliyor.
Moleküler ölçekte en büyük zorluk, sürekli rastgele moleküler hareketlerin (jitter) yarattığı “yapısal gevşeklik”. Bu durum, hassas kontrolü zorlaştırarak mühendislik açısından önemli bir engel teşkil ediyor. Robotların çalıştırılabilmesi için çeşitli güç kaynakları geliştirilmekte; elektrik alanları, manyetik nanopartiküller, ışık ve ısı tetikleyicileri gibi yöntemler kullanılmakta. En esnek çözüm ise DNA iplik değişimidir. Bu yöntemler sayesinde robotlar belirli sırayla hareket edebiliyor ve dakikalar içinde yeniden programlanabiliyor.
Makalenin yazarları, DNA makinelerinin geleceğinin disiplinlerarası bir iş birliğine dayandığını vurguladı. Makine mühendisleri, bilgisayar bilimcileri ve yapay zeka uzmanlarının katkısının kritik öneme sahip olduğunu belirttiler. Yapay zeka, DNA dizisi tasarımı ve mekanik davranış tahmininde önemli bir rol oynayacak. Ancak, dayanıklılık, endüstriyel ölçekte üretim ve biyolojik ortamlarla uyum gibi sorunların hâlâ çözüme kavuşturulması gereken başlıca zorluklar arasında yer aldığı ifade edildi.
