Maszyny molekularne, to cząsteczki lub układy cząsteczek zdolne do wykonywania quasi-mechanicznego ruchu lub znacznej zmiany geometrii w odpowiedzi na specyficzny bodziec zewnętrzny. Jako maszyny molekularne określa się najczęściej cząstki, które naśladują funkcje maszyn na poziomie makroskopowym. Naukowcy mają nadzieję, wykorzystać maszyny molekularne do rozwoju nowych materiałów, czujników i systemów przechowywania energii, a także do rozwoju nanotechnologii.
Pierwsze elementy silnika molekularnego – samoorganizujące się osie i wirniki wykonane ze specjalnie zaprojektowanych białek – zostały stworzone przez naukowców od zera.
Alexis Courbet z University of Washington w Seattle stworzył wraz z zespołem na razie kilka dość prostych elementów, ale ma nadzieję, że wkrótce uda im się łączenie ich w coraz bardziej wyrafinowane nanomaszyny. David Baker, członek zespołu również z University of Washington uważa, że nanomaszyny mogą pewnego dnia zostać wykorzystane do procedur medycznych, takich jak odblokowywania tętnic lub naprawy uszkodzonych komórek.
Na Ziemi istnieją niezliczone maszyny molekularne. Żywe organizmy są zasadniczo zbudowane z maszyn białkowych, w tym niezliczonych form silników obrotowych, takich jak „ogony” lub wici niektórych bakterii. Ponieważ te istniejące maszyny zostały zoptymalizowane przez ewolucję do określonych celów, trudno jest dostosować je do innych zadań, mówi Baker. Naukowcy zaprojektowali więc nowe białka, niepodobne do żadnych występujących w naturze.
Białka to łańcuchy aminokwasów. Naturalne białka składają się z około 20 różnych aminokwasów, a sekwencja aminokwasów w łańcuchu determinuje strukturę białka. Przewidywanie, w jaki kształt ułoży się dana sekwencja, było od dziesięcioleci dużym wyzwaniem dla biologów, ale ostatnio nastąpił ogromny postęp dzięki sztucznej inteligencji i oprogramowaniu do głębokiego uczenia się. Dzięki systemowi RoseTTAFold Courbet zaprojektował kilka różnych wersji nowych osi i wirników.
