Kedua cincin itu dihubungkan seperti rantai dan dapat dikenali dengan baik. Di pusatnya ada T7 RNA Polymerase. [Julián Valero]

Bersama dengan rekan-rekan dari Amerika Serikat, para ilmuwan dari Universitas Bonn dan lembaga penelitian Caesar di Bonn telah menggunakan struktur nano untuk membangun mesin kecil yang merupakan motor berputar dan dapat bergerak ke arah tertentu. Para peneliti menggunakan struktur melingkar dari DNA. Hasilnya disajikan dalam jurnal Nature Nanotechnology .

Mesin nano merupakan struktur protein kompleks dan asam nukleat yang didukung dengan energi kimia dan dapat melakukan gerakan yang diarahkan. Prinsip ini diketahui dari alam: Bakteri, misalnya, mendorong diri ke depan menggunakan flagellum. Tim dari Universitas Bonn, lembaga penelitian Caesar di Bonn dan Universitas Michigan (AS) menggunakan struktur yang terbuat dari cincin nano DNA. Kedua cincin itu terhubung seperti rantai.

“Satu cincin memenuhi fungsi roda, yang lain menggerakkannya seperti mesin dengan bantuan energi kimia,” jelas Prof. Dr. Michael Famulok dari Institut Ilmu Pengetahuan & Ilmu Kedokteran (LIMES) Universitas Bonn.

Kendaraan kecil ini hanya berukuran sekitar 30 nanometer (sepersejuta milimeter). “Bahan bakar” disediakan oleh protein “T7 RNA polimerase”. Digabungkan dengan cincin yang berfungsi sebagai mesin, enzim ini mensintesis untai RNA berdasarkan urutan DNA dan menggunakan energi kimia yang dilepaskan selama proses ini untuk menggerakan rotasi cincin DNA.

“Ketika rotasi berlangsung, untai RNA tumbuh seperti benang dari RNA polimerase“, lapor penulis utama Dr. Julián Valero dari tim Famulok. Para peneliti menggunakan benang RNA yang terus meluas ini, yang pada dasarnya menonjol dari mesin sebagai produk limbah, untuk menjaga kendaraan kecil di jalurnya dengan menggunakan tanda pada jalur DNA-nanotube.

Panjang test drive adalah 240 nanometer.

Terlampir pada thread ini, mesin unicycle meliputi sekitar 240 nanometer pada test drive-nya. “Ini yang pertama kali berjalan,” kata Famulok. “Treknya bisa diperpanjang sesuai keinginan.”

Pada langkah selanjutnya, para peneliti tidak hanya bertujuan untuk memperpanjang rute, tetapi juga merencanakan tantangan yang lebih kompleks di jalur uji. Pada sambungan terpadu, mesin nano harus memutuskan ke mana harus pergi.

“Kami dapat menggunakan metode kami untuk mentakdirkan mesin mana yang harus diambil”, kata Valero dengan pandangan ke masa depan.

Tentu saja, para ilmuwan tidak dapat melihat kendaraan kecil melalui mata telanjang. Dengan menggunakan mikroskop kekuatan atom yang memindai struktur permukaan mesin nano, para ilmuwan mampu memvisualisasikan cincin DNA yang saling bertautan. Selain itu, tim menggunakan spidol neon untuk menunjukkan bahwa “roda” dari mesin itu benar-benar berputar.

“Waymarkers” fluorescent sepanjang jalur nanotube menyala begitu nano-unicycle melewatinya. Berdasarkan itu, kecepatan kendaraan juga bisa dihitung: Satu putaran roda membutuhkan waktu sekitar sepuluh menit. Itu tidak terlalu cepat, tetapi tetap merupakan langkah besar bagi para peneliti. “Memindahkan mesin nano ke arah yang diinginkan bukan hal yang sepele”, kata Famulok.

Tentu saja, tidak seperti mesin makroskopik, mesin nano itu tidak dirakit dengan api las atau kunci pas. Konstruksi didasarkan pada prinsip pengaturan-diri. Seperti pada sel hidup, struktur yang diinginkan muncul secara spontan ketika komponen yang bersangkutan tersedia. “Ini bekerja seperti puzzle khayalan”, jelas Famulok. Setiap potongan puzzle dirancang untuk berinteraksi dengan mitra yang sangat spesifik. Jika Anda menyatukan mitra-mitra ini dalam satu kapal, setiap partikel akan menemukan pasangannya dan struktur yang diinginkan secara otomatis dibuat.

Saat ini, para ilmuwan di seluruh dunia telah mengembangkan banyak mesin nano dan nanoengine. Tetapi metode yang dikembangkan oleh tim Famulok adalah prinsip yang sepenuhnya baru. “Ini adalah langkah besar: Tidak mudah untuk merancang dan mewujudkan hal itu pada skala nanometer”, kata ilmuwan.

Timnya ingin mengembangkan sistem nanoengine yang lebih kompleks segera. “Ini penelitian dasar,” kata Famulok. “Tidak mungkin untuk melihat di mana itu akan mengarah.” Dengan beberapa imajinasi, aplikasi yang mungkin bisa misalnya termasuk komputer molekuler yang melakukan operasi logis berdasarkan gerakan molekuler. Selain itu, mesin mungil ini dapat mengangkut obat melalui aliran darah secara tepat ke tempat yang diperlukan. “Tapi ini masih visi masa depan”, kata Famulok.(ikons.id)