Perakit molekular

Perakit molekular, seperti yang didefinisikan oleh K. Eric Drexler, adalah "perangkat yang diusulkan mampu memandu reaksi kimia dengan memposisikan molekul reaktif dengan ketepatan atom". Perakit molekular adalah sejenis mesin molekular. 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 molekular" biasanya mengacu pada perangkat buatan manusia teoretis.
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. 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.
Demikian juga, istilah "perakit molekular" 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 molekular" hasil dari kebingungan dalam penggunaan nama untuk konsep teknis dan fantasi populer. Pada tahun 1992, Drexler memperkenalkan istilah "pembuatan molekular" yang terkait tetapi lebih dipahami, yang ia definisikan sebagai "sintesis kimiawi struktur kompleks dengan memposisikan molekul reaktif secara mekanis, bukan dengan memanipulasi atom individu".
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 molekular buatan yang dipandu oleh untai molekul. 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 molekular yang meluncur di sepanjang poros molekular. 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 molekular 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). 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.
Pada tahun 2017 kelompok David Leigh melaporkan robot molekular yang dapat diprogram untuk membangun salah satu dari empat stereoisomer yang berbeda dari produk molekular dengan menggunakan lengan robot nanomekanis untuk memindahkan substrat molekul antara situs reaktif yang berbeda dari mesin molekul buatan. Artikel Berita dan Tampilan yang menyertainya, berjudul "A molecular assembler", menguraikan pengoperasian robot molekular sebagai efektif sebagai purwarupa perakit molekular.

Swareplikasi

"Perakit molekular" telah disalahartikan sebagai mesin swareplikasi. Untuk menghasilkan jumlah praktis dari produk yang diinginkan, perakit molekular universal berukuran nano khas fiksi ilmiah membutuhkan sejumlah besar perangkat tersebut. Namun, satu perakit molekular 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 molekular tersedia, mereka kemudian akan diprogram ulang untuk produksi produk yang diinginkan. Namun, jika replikasi diri dari perakit molekular tidak dihentikan maka dapat menyebabkan persaingan dengan organisme alami. Ini disebut masalah ekofagi atau masalah lendir kelabu.
Salah satu metode untuk membangun perakit molekular 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."  Namun, sebagian besar pedoman keselamatan yang diterbitkan mencakup "rekomendasi terhadap pengembangan ... desain replikator yang memungkinkan mutasi untuk bertahan atau mengalami evolusi".