Perakit molekuler

Ribosom adalah mesin biologis.

Perakit molekuler, seperti yang didefinisikan oleh K. Eric Drexler, adalah "perangkat yang diusulkan mampu memandu reaksi kimia dengan memposisikan molekul reaktif dengan ketepatan atom". Perakit molekuler adalah sejenis mesin molekuler. Beberapa molekul biologis seperti ribosom sesuai dengan definisi ini. Ini karena mereka menerima instruksi dari RNA kurir dan kemudian menyusun urutan asam amino spesifik untuk membangun molekul protein. Namun, istilah "perakit molekuler" biasanya mengacu pada perangkat buatan manusia teoretis.[1]

Dimulai pada tahun 2007, British Engineering and Physical Sciences Research Council telah mendanai pengembangan perakit molekul seperti ribosom. Jelas, perakit molekul dimungkinkan dalam pengertian terbatas ini. Sebuah proyek roadmap teknologi, yang dipimpin oleh Battelle Memorial Institute dan diselenggarakan oleh beberapa Laboratorium Nasional AS telah mengeksplorasi berbagai teknologi fabrikasi yang presisi dalam skala atomik, termasuk prospek generasi awal dan jangka panjang untuk perakitan molekul yang dapat diprogram; laporan tersebut dirilis pada bulan Desember 2007.[2] Pada tahun 2008, Dewan Penelitian Teknik dan Ilmu Fisika menyediakan dana 1,5 juta pound selama enam tahun untuk penelitian yang bekerja menuju mekanosintesis mekanis, dalam kemitraan dengan Institute for Molecular Manufacturing, antara lain.[3]

Demikian juga, istilah "perakit molekuler" telah digunakan dalam fiksi ilmiah dan budaya populer untuk merujuk pada sejumlah besar mesin nano yang memanipulasi atom, banyak di antaranya tidak mungkin dibuat dalam dunia nyata. Banyak kontroversi mengenai "perakit molekuler" hasil dari kebingungan dalam penggunaan nama untuk konsep teknis dan fantasi populer. Pada tahun 1992, Drexler memperkenalkan istilah "pembuatan molekuler" yang terkait tetapi lebih dipahami, yang ia definisikan sebagai "sintesis kimiawi struktur kompleks dengan memposisikan molekul reaktif secara mekanis, bukan dengan memanipulasi atom individu".[4]

Meskipun demikian, sebuah makalah 2013 oleh kelompok David Leigh, yang diterbitkan dalam jurnal Science, merinci metode baru untuk mensintesis peptida dalam urutan-spesifik dengan menggunakan mesin molekuler buatan yang dipandu oleh untai molekul.[5] Ini berfungsi dengan cara yang sama seperti protein ribosom yang membangun dengan menyusun asam amino sesuai dengan cetak biru RNA messenger. Struktur mesin didasarkan pada rotaksan, yang merupakan cincin molekuler yang meluncur di sepanjang poros molekuler. Cincin ini membawa kelompok tiolat yang menghilangkan asam amino secara berurutan dari poros, memindahkannya ke tempat perakitan peptida. Pada tahun 2018, kelompok yang sama menerbitkan versi yang lebih maju dari konsep ini di mana cincin molekuler mengayun di sepanjang jalur polimer untuk merakit oligopeptida yang dapat dilipat menjadi α-helix yang dapat melakukan epoksidasi enantioselektif dari turunan kalkon (mengingatkan pada ribosom yang menyusun enzim).[6] Dalam makalah lain yang diterbitkan dalam Science pada Maret 2015, ahli kimia di University of Illinois melaporkan platform yang mengotomatiskan sintesis 14 kelas molekul kecil, dengan ribuan blok bangunan yang kompatibel.[7]

Pada tahun 2017 kelompok David Leigh melaporkan robot molekuler yang dapat diprogram untuk membangun salah satu dari empat stereoisomer yang berbeda dari produk molekuler dengan menggunakan lengan robot nanomekanis untuk memindahkan substrat molekul antara situs reaktif yang berbeda dari mesin molekul buatan.[8] Artikel Berita dan Tampilan yang menyertainya, berjudul "A molecular assembler", menguraikan pengoperasian robot molekuler sebagai efektif sebagai purwarupa perakit molekuler.[9]

Swareplikasi

"Perakit molekuler" telah disalahartikan sebagai mesin swareplikasi. Untuk menghasilkan jumlah praktis dari produk yang diinginkan, perakit molekuler universal berukuran nano khas fiksi ilmiah membutuhkan sejumlah besar perangkat tersebut. Namun, satu perakit molekuler teoretis seperti itu mungkin diprogram untuk mereplikasi dirinya, membangun banyak salinan dirinya sendiri. Ini akan memungkinkan tingkat produksi eksponensial. Kemudian setelah jumlah yang cukup dari perakit molekuler tersedia, mereka kemudian akan diprogram ulang untuk produksi produk yang diinginkan. Namun, jika replikasi diri dari perakit molekuler tidak dihentikan maka dapat menyebabkan persaingan dengan organisme alami. Ini disebut masalah ekofagi atau masalah lendir kelabu.[10]

Salah satu metode untuk membangun perakit molekuler adalah meniru proses evolusi yang digunakan oleh sistem biologis. Evolusi biologis dihasilkan oleh variasi acak yang dikombinasikan dengan pemusnahan varian yang kurang berhasil dan reproduksi varian yang lebih berhasil. Produksi perakit molekul kompleks mungkin berevolusi dari sistem yang lebih sederhana karena "Sebuah sistem kompleks yang bekerja selalu ditemukan telah berevolusi dari sistem sederhana yang dapat bekerja ... Sistem kompleks yang dirancang dari awal tidak akan pernah berfungsi dan tidak dapat diperbaiki untuk membuatnya bekerja. Anda harus memulai dari awal, dimulai dengan sistem yang berfungsi." [11] Namun, sebagian besar pedoman keselamatan yang diterbitkan mencakup "rekomendasi terhadap pengembangan ... desain replikator yang memungkinkan mutasi untuk bertahan atau mengalami evolusi".[12]

Referensi

  1. ^ The Last Renaissance (2018-08-02), Michio Kaku: Nanotechnology, The Molecular Assembler, Cryonics, 23rd Century Banking, diakses tanggal 2019-07-18 
  2. ^ "Productive Nanosystems: A Technology Roadmap" (PDF). Foresight Institute. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2016-10-25. 
  3. ^ "Grants on the Web". Diarsipkan dari versi asli tanggal November 4, 2011. 
  4. ^ "C&En: Cover Story - Nanotechnology". 
  5. ^ Lewandowski, Bartosz; De Bo, Guillaume; Ward, John W.; Papmeyer, Marcus; Kuschel, Sonja; Aldegunde, María J.; Gramlich, Philipp M. E.; Heckmann, Dominik; Goldup, Stephen M. (2013-01-11). "Sequence-Specific Peptide Synthesis by an Artificial Small-Molecule Machine". Science (dalam bahasa Inggris). 339 (6116): 189–193. doi:10.1126/science.1229753. ISSN 0036-8075. PMID 23307739. 
  6. ^ De Bo, Guillaume; Gall, Malcolm A. Y.; Kuschel, Sonja; Winter, Julien De; Gerbaux, Pascal; Leigh, David A. (2018-04-02). "An artificial molecular machine that builds an asymmetric catalyst". Nature Nanotechnology (dalam bahasa Inggris). 13 (5): 381–385. doi:10.1038/s41565-018-0105-3. ISSN 1748-3395. PMID 29610529. 
  7. ^ Li, J.; Ballmer, S. G.; Gillis, E. P.; Fujii, S.; Schmidt, M. J.; Palazzolo, A. M. E.; Lehmann, J. W.; Morehouse, G. F.; Burke, M. D. (2015). "Synthesis of many different types of organic small molecules using one automated process". Science. 347 (6227): 1221–1226. doi:10.1126/science.aaa5414. PMC 4687482 alt=Dapat diakses gratis. PMID 25766227. 
  8. ^ Kassem, S.; Lee, A. T. L..; Leigh, D. A.; Marcos, V.; Palmer, L. I.; Pisano, S. (2017). "Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine". Nature. 549 (7672): 374–378. doi:10.1038/nature23677. PMID 28933436. 
  9. ^ Kelly, T. R.; Snapper, M. L. (2017). "A molecular assembler". Nature. 549 (7672): 336–337. doi:10.1038/549336a. PMID 28933435. 
  10. ^ "Nanotechnology: Grey Goo is a Small Issue". 
  11. ^ Gall, John, (1986) Systemantics: How Systems Really Work and How They Fail, 2nd ed. Ann Arbor, MI : The General Systemantics Press.
  12. ^ "Foresight Guidelines on Molecular Nanotechnology". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-11-08. Diakses tanggal 2019-07-18. 

Pranala luar
Kembali kehalaman sebelumnya