Kako „Molekularni Legosi“ otvaraju vrata istinskoj nanotehnologiji

Roboti su cool. Roboti koji djeluju na molekularnoj razini? Oni su još hladniji - i nema ograničenja u onome što bi mogli postići.

Iako je znanost već stotinama godina fascinirana nemogućim malim blokovima svijeta, tek je od 1980-ih naučno razumijevanje i tehnološki razvoj dopustilo da nanoznanost bude aktivno istraživačko polje.

Navikli smo razmišljati o impresivnim robotima kao nevjerojatno velikim ili nevjerojatno složenim, ali novi i uzbudljivi razvoj ostavio je nanorobotike spremne da u potpunosti redefiniraju mnoga područja znanosti i tehnologije.

Koliko malo razgovaramo, tačno?

Nanorobotik se bavi materijalima na molekularnoj razini i manjim, što znači da nanoroboti rade s pojedinim atomima, proteinima, molekulama i stanicama.

Jedan od najjednostavnijih načina za razumijevanje zašto je nanoznanost toliko važna jest misliti na sve te nanoskopske atome kao LEGO blokove.

Kao LEGO, atomi i molekule mogu se kombinirati na bezbroj načina da se stvori bilo što u prirodnom svijetu, a ovaj kapacitet otvara vrata za doslovno utjecaj na svaki aspekt našeg života.

Ako analogija LEGO ne radi, Big Hero 6's “MicroBots” su još jedan prilično dobar način konceptualizacije nanorobota - samo se sjetite da su nanoroboti nekoliko milijuna puta manji od izmišljenih mikrobotova!

Što rade nanoroboti?

Nanotehnologija nam je već omogućila da izrađujemo jače i trajnije materijale manipuliranjem molekularnim strukturama i pokretačka je snaga mnogih modernih tehnologija (uključujući plastični film koji čini zaslon vašeg prijenosnog računala ili telefona!).

Nanorobotska istraživanja imaju drugačiji fokus, a njegove su primjene uzbudljive.

Nedavna otkrića istraživanja stvorila su nanorobote koji su u stanju obavljati visoko specijalizirane funkcije na nanoskopskoj razini. Neki nanoroboti djeluju kao prekidači, drugi kao pumpe, a drugi kao motori koji mogu pokretati taj nanorobot kroz svemir i kroz tekućinu.

Ovi varljivo jednostavni molekularni strojevi mogu se koristiti za izgradnju prilagođenih polipeptida iz aminokiselina; koristiti pažljivo tempirane kemijske reakcije na “hodati” u okolinama previše sitnim ili previše neprijateljskim za druge mehanizme; i djeluju kao put za prijenos ključnih molekula s jednog mjesta na drugo.

Mnoge primjene nanorobota već redefiniraju tehnologiju, medicinu i znanost o okolišu - a nanoroboti su zaista u povojima kada razmislite o svemu što bi mogli ostvariti u budućnosti!

Kako izgleda budućnost nanorobota?

Nanorobot Računala

Nanorobot sklopke su u razvoju od 1994. godine koje su osjetljive na svjetlost i kemikalije, što stvara kreativce utjecajem na vrijeme kada (ili ne rade) svoju predviđenu funkciju.

Još jedna sjajna primjena sklopki? Osnovni računalni zadaci.

Trenutno istraživači rade na kodiranju podataka u nanorobotima na isti način kao u većem računalu. Nanoroboti su već mogli obavljati zadatke za pohranu / pretraživanje memorije na osnovnoj razini, ali u bliskoj budućnosti ova će se tehnologija koristiti za stvaranje memorijskih ćelija velike gustoće koje mogu pohraniti nemoguće velike količine podataka u nemoguće mali fizički prostor.

Nanorobot tretmani raka

Nanotehnologija mijenja medicinu Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicine Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicine Potencijal za nanotehnologiju je bez presedana. Pravi univerzalni monteri montirat će duboke promjene u ljudskom stanju. Naravno, još je dug put. , i brzo se mijenja. Nanoroboti nude liječnicima šansu za liječenje bolesti na njihovom molekularnom izvoru, a ovu priliku nema premca niti jedan lijek na tržištu.

Nanorobot prekidači koji su osjetljivi na određenu valnu duljinu svjetlosti uzimaju se u obzir u liječenju raka. U ovom trenutnom obliku jedan je potencijalno opasan tretman jer ne može razlikovati stanice karcinoma i ne-kancerogene.

Borowiak i suradnici sugeriraju da ako se u tretman uključi prekidač s nanorobotom osjetljivim na svjetlost, područje široko 10 mikrometara moglo bi se ciljati s izvorom svjetlosti. Svjetlo bi uzrokovalo prelazak nanorobota “drzak”, aktiviranje spoja na način koji bi eliminirao samo ciljane stanice karcinoma, dok će zdravim stanicama omogućiti da opstanu. Najbolje je da, ako bi se ovi prekidači mogli ponovo koristiti, to bi moglo umanjiti količinu invazivnih postupaka s kojima bi se netko morao liječiti!

Nanorobot, M.D.

Drugi uzbudljivi medicinski potencijal uvelike se oslanja na motore s nanorobotima kojima se može kontrolirati iz daljine kako bi se lijekovi isporučili na točno mjesto u tijelu. Ovi se motori obično izrađuju stvaranjem kemijske reakcije, koja robota vodi kroz tekućinu. Donedavno su se ovi motori često oslanjali na kemijske reakcije koje nisu bile sigurne za ljudsku upotrebu.

Nedavna dostignuća u nanorobot motorima tvrtke Gao i suradnici učinila su ih mnogo sigurnijima! Sitni nanorobot motori mogu se stvoriti reakcijom cinkove jezgre nanorobot motora u obliku cijevi sa želučanom kiselinom - sigurnom kemijskom reakcijom koja može omogućiti da se lijekovi brzo isporuče u želučanu sluznicu. Do sada je ovaj postupak testiran samo na štakorima, ali zasad su studije obećavajuće.

Također se razvijaju magnetski nanoroboti koji mogu brzo (u nekoliko sekundi!) Isporučiti lijekove kroz krvotok uz pomoć magnetskog polja (prikazano u videu ispod)

Nanoroboti u okolišu

Mnogo istraživanja nanorobota usredotočeno je na to da se procesi smanje, ali jednaka je vrijednost i ako se pogleda njihov utjecaj na makro skali. Stotine tisuća mikroskopskih nanorobota zajedno rade u koordiniranom naporu možda je naša jedina nada za spas okoliša. 5 načina Tehnologija će spasiti okoliš 5 načina Tehnologija će spasiti okoliš Tehnologija se često doživljava kao negativni antiekološki ekološki značaj - ali jeste li znali da se napredna tehnologija upravo sada koristi u najsuvremenijoj zaštiti? .

Značajna količina ekoloških nanotehnoloških istraživanja usmjerena je na to mogu li nanoroboti korisno raditi na uklanjanju zagađenja. Zagađenje je doseglo razinu krize u mjestima poput Kine, a nanoroboti dovoljno svjetla da se podignu u zrak mogu biti u stanju zarobiti onečišćujuće tvari na nanoskopskoj razini ili biti raspoređeni u tvornicama koje proizvode emisije kako bi zaustavile zagađenje na svom izvoru.

Slično tome, postoji nada da će se razviti nanoroboti koji će se moći masovno oslobađati u borbi protiv katastrofa poput izlijevanja nafte. Nedavnim radom koji podučava nanobotove da djeluju zajedno, moguće je da bi svaki nanorobot motor mogao rješavati pojedinačne molekule ulja, radeći zajedno sa svim ostalim nanobobotima koji su ispuštani u istu svrhu.

Konačna nevjerojatna prilika koja se predstavlja s nanotehnologijom u prirodnom okruženju je njihov potencijal stvaranja čiste pitke vode. Mnoga područja na Zemlji trenutno trpe zbog nedostatka svježe, sigurne vode za piće - problem koji bi nanoroboti mogli riješiti. Sasvim je moguće da će nanoroboti moći eliminirati bakterije i druge onečišćujuće tvari iz nečistih izvora vode, što će potencijalno spasiti ogroman broj života.

Postoji puno poslova koje će preuzeti roboti. Što se događa kada roboti mogu obaviti sve poslove? Što se događa kada roboti mogu obaviti sve poslove? Roboti postaju sve pametniji - što se događa kad svaki posao mogu raditi bolje i jeftinije od ljudi? , ali ljudi više nisu dovoljni kada je u pitanju posao koji treba obaviti u okolišu, pa je uzbudljivo vidjeti kako se cijelo ovo polje može revitalizirati nanotehnologijom!

Nanoroboti u sportu

Znanstvenici su mi najdraži ljudi. Oni jednostavno jesu.

Znanstvenici s Nacionalnog instituta za znanost i tehnologiju (NIST) razvili su nanorobote koji mogu igrati čvrstu nogometnu igru ​​koristeći zrno riže kao svoje polje i lopticu širine manje od ljudske dlake kao svoje lopte. Nanoroboti se upravljaju magnetskim poljem ili elektronskim signalima i izrađeni su od materijala poput aluminija, zlata i silicija.

Volio bih vjerovati da je to bio njihov krajnji cilj, ali istina je da igre poput ove pomažu znanstvenicima da mjere što su nanoroboti sposobni (uključujući okretnost, manevriranje i fleksibilnost) te da fino prilagode njihov dizajn.

Što je drugo na horizontu?

Jedan od najuzbudljivijih dijelova nanotehnologije jest taj što se znanosti tiče, u posljednjih trideset neobičnih godina jedva smo izgrebali površinu o njegovom potencijalu.

Razmišljanje o potencijalnom opsegu utjecaja koje bi ovi nanoroboti mogli imati, nadahnjujuće je, nevjerojatno… i pomalo zastrašujuće. HitchBot's Demise dokazuje da SAD nisu spremne za robove HitchBot's Demise dokazuje da SAD nisu spremne za robote, a definitivno se proteže i na nanorobote. Kritičari nanotehnologije često izražavaju zabrinutost zbog nanorobota koji se koriste za negativan utjecaj na zdravlje ljudi i njihov potencijal kao oružja.

Ove kritike su valjane i bit će važno osigurati da se moći nanotehnologije koriste u dobro, a ne zlo.

U ovom slučaju, međutim, dobro koje može doći iz nanorobota za zdravlje ljudi, tehnologiju, okoliš i mikroskopske sportove definitivno nadmašuje rizike?

Što mislite, što će najuzbudljivije koristiti nanotehnologija? Imate li zabrinutosti u vezi s njegovom upotrebom?

Kreditna slika: Lego DNA Michaela Knowlesa preko Flickr, Mirexon putem Shutterstock.com; ktsdesign putem Shutterstock.com