Attualmente, le macchine molecolari artificiali vengono utilizzate principalmente come strumenti di ricerca per studiare principi e meccanismi fondamentali nei processi su scala molecolare. Tuttavia, esiste un enorme potenziale per il loro utilizzo futuro in vari campi come la medicina, la biotecnologia, la scienza dei materiali e l’informatica.
Ecco alcuni dei traguardi chiave che devono essere raggiunti prima che le macchine molecolari artificiali possano iniziare a lavorare per noi:
1. Design molecolare: Gli scienziati devono progettare strutture molecolari in grado di svolgere compiti o funzioni specifici su scala nanometrica. Ciò comporta la selezione di elementi costitutivi molecolari appropriati, la loro disposizione precisa e l’incorporazione di gruppi funzionali che consentano interazioni specifiche.
2. Sintesi e assemblaggio: La sintesi di macchine molecolari artificiali richiede un controllo preciso sulla disposizione e organizzazione di atomi e molecole. Si tratta di una sfida significativa a causa della scala estremamente ridotta e della complessità di queste strutture.
3. Controllo e integrazione: Il controllo del movimento, del funzionamento e delle interazioni delle macchine molecolari artificiali è essenziale per il loro uso pratico. Ciò richiede lo sviluppo di metodi per manipolare e coordinare i singoli componenti all’interno di queste macchine.
4. Integrazione materiale: L'integrazione delle macchine molecolari artificiali in materiali o dispositivi funzionali è necessaria per sfruttare le loro potenziali applicazioni. Ciò implica trovare modi per interfacciare queste macchine su scala nanometrica con sistemi macroscopici.
5. Aumentare: L’incremento della produzione e dell’assemblaggio di macchine molecolari artificiali su scala più ampia sarà fondamentale per il loro utilizzo diffuso nelle applicazioni pratiche.
6. Superare le barriere energetiche: Le macchine molecolari spesso devono superare le barriere energetiche per svolgere determinati compiti. Trovare modi per ridurre queste barriere o fornire fonti energetiche esterne sarà importante per il loro funzionamento.
7. Costi ed efficienza: Per la loro implementazione pratica è necessario lo sviluppo di metodi efficienti ed economici per la sintesi e il funzionamento delle macchine molecolari artificiali.
8. Sicurezza e affidabilità: Garantire la sicurezza e l’affidabilità delle macchine molecolari artificiali sarà essenziale per il loro utilizzo in applicazioni critiche, in particolare nel settore sanitario e delle biotecnologie.
Sono stati fatti progressi nell’affrontare queste sfide, ma c’è ancora molta ricerca e sviluppo necessari prima che le macchine molecolari artificiali possano diventare strumenti pratici per varie applicazioni. Le stime su quando potrebbero iniziare a lavorare per noi possono variare a seconda del campo e dell'applicazione specifica. Alcuni ricercatori ritengono che potrebbero volerci diversi anni o decenni prima che progressi sostanziali portino al loro utilizzo pratico in aree specifiche.
