Kada bus išrastas nanorobotai, kai metais. Nanorobotas: Kokia yra ateitis, laukianti mūsų su savo nuostabiu potencialu? Ar nanorobotai, kurie yra žmogaus organizme, užpuolė imuninę sistemą

Yra naivūs žmonės, kurie teigia, kad milijardai metų evoliucijos, gamta niekada išrado ratą. Jei jie sumažėjo nano lygiui ir kelionei gyvų ląstelių viduje, jie matytų ne tik ratą, bet ir elektros variklius, konvejerius, surinkimo linijas ir net vaikščioti robotais.

Aleksejus Rheshevsky.

Pagal biologų skaičiavimus, apie keturiasdešimt žinomų molekulinių mašinų mokslo veikia gyvenvietėje. Jie gabena prekes ant molekulinių "bėgių", veikia kaip "jungikliai" ir "jungikliai" cheminių procesų. Molekulių mašinos gamina energiją, kad išlaikytumėte gyvenimą, mažina mūsų raumenis ir statykite kitas molekulines mašinas. Jie įkvepia mokslininkus žmogaus sukeltų nanorobotų statybai, kuri ateityje galės gyventi ir dirbti intraceluliniame pasaulyje.

Įsivaizduoti, nuo to, kas ir kaip "Halliver" mokslininkai sukurs robots-liliputes, peržiūrėjome keletą nanomushes, sukurtas pačios gamtos.

Flaginės bakterijos

Garsus Rusijos biochemikas, Rusijos mokslų akademijos akademikas Vladimiras Skulachev vadinamas bakterijų judėjimu vienu iš ryškiausių pobūdžio reiškinių: "Jo tyrimas padarė trupinimo smūgį į mūsų arogantišką snobsum kaip tai, kad biologinė raida, turintys jos šalinimas milijardus metų negalėjo sugalvoti rato. "

Ekspertų nuomonė

Aleksandras Markovas, biologas, mokslo populiariausio profesoriaus MSU: "Evoliucijos metu sistemos labai lengvai pasirodo, žiūrint į pirmąjį žvilgsnį" Nedary konstruktyvus ". Jie susideda iš daugelio dalių, kad jums naudinga tik kartu, pašalinti vieną - ir visa sistema nustoja dirbti, ir kiekviena atskira dalis savaime atrodo nenaudinga. Tai verčia kai kuriuos mokslininkus abejoti visumos evoliucijos teorija. Tačiau verta pradėti suprasti, ir paaiškėja, kad šios sistemos nėra tikrai "nesuderinamos sudėtingos". Kai kurių detalių ištrynimas nesunaikina molekulinės mašinos, tačiau sumažina jo efektyvumą. Taigi, automobilis gali egzistuoti praeityje be šios detalės, o elementas prisijungė vėliau, kuris padidino darbo efektyvumą. Bet net jei iš dalies pašalinimas daro molekulinę mašiną ne funkcinį, tai gali būti ilgos abipusės "nuvalyti" detales rezultatas. Taip pat būtina prisiminti, kad organizmas, neturintis molekulinės automobilio, bus naudingas net labai paprastas, neveiksmingas, vos darbas. "

Dėl judėjimo skystoje terpėje kai kurios bakterijos naudoja besisukantį skonį, kurį teikia mikroskopinis variklis, surinktas iš kelių baltymų molekulių. Sukant iki 1000 aps./min, diržai gali stumti bakteriją į priekį su neįprastai dideliu greičiu - 100-150 μm / s. Per sekundę vienaląsčiai juda atstumu, kuris yra daugiau nei 50 kartų. Jei jis išverstas į mūsų įprastas vertybes, 180 cm sportininko plaukikas turėtų pasukti 50 metrų baseiną pusę sekundės!

Bakterijų metabolizmas suprojektuotas taip, kad teigiami vandenilio (protonų) jonai sukauptų tarp vidinių ir išorinių jo ląstelių membranų. Elektrocheminis potencialas sukuriamas, įspūdingi protonai nuo tarpmbraninio ploto į ląstelę. Šis protonų srautas eina per "variklį", todėl jis juda.

Bakterijų "elektros variklio" schema panaši į inžinerinį brėžinį nei gyvo organizmo įvaizdį. Pagrindinė "variklio" - MOT baltymų su jonų kanalais detalė, nes protonų srautas sukuria rotorių kaip turbiną.

"Variklio" baltymų konstrukcija vadinama MOT kompleksu, kuris, savo ruožtu, susideda iš proteinų (statoriaus) ir MOT B (rotorius). Jonų kanalai yra tokiu būdu, kad protonų judėjimas sukelia rotorių pasukti kaip turbina. Manipuliavimas baltymų struktūrą, kai kurios bakterijos gali pakeisti judėjimo kryptį ir greitį, o kartais netgi apima "Reverse".

Iš pradžių atrodė besivystančių dalių buvimas gyvenamame organizme, atrodė neįtikėtinas, kad jis reikalavo rimtų eksperimentinių patvirtinimų. Buvo keletas tokių patvirtinimų. Taigi, akademiko skulachev laboratorijoje, būdingos formos bakterija (pusmėnulio forma, kai bakterijos priekis buvo įgaubtas, galinis - išgaubtas) buvo pritvirtintas prie stiklo ir stebėjo jį į mikroskopą. Jis buvo aiškiai matomas, nes bakterijos sukasi, nuolat rodydamas stebėtoją tik priekinėje dalyje, jo "neįvykdyta krūtinė" ir niekada nesukelia "nugaros".

ATP-Syntasis.

"Proton ATP-Synthasis" yra mažiausias tik 10 nm biologinio variklio pločio gyvenimas. Su savo pagalba, gyvi organizmai gamina adenozino trifosfatą (ATP) - medžiagą, kuri yra pagrindinis energijos šaltinis ląstelėje.

ATP susideda iš adenozino (gerai žinomo adenino ir cukraus riboto DNR ir trijų nuosekliai prijungtų fosfato grupių sujungimas. Cheminės obligacijos tarp fosfato grupių yra labai stiprios ir yra daug energijos. Ši konservuota energija gali būti labai stipri būti naudingi įvairioms biocheminių reakcijų mitybai. Tačiau pirmiausia būtina nustatyti energiją tam tikru būdu, kad pakuotų adenozino ir fosfato grupes ATP molekulėje. Tai daroma ATP sintezės.

Kaip ir bakterijų vėliavos atveju, ATP sintezės rotoriaus judėjimas buvo patvirtintas: pritvirtintas prie besisukančio ploto, pažymėtas šimtą įtemptą kaitinamąjį baltymą, panašų į ilgą temą, o mokslininkai matė savo akis, sukasi. Ir tai yra nepaisant to, kad jų dydžio santykis yra, tarsi asmuo sumaišo dviejų kilometrų šuolį.

Riebalų rūgštys ir gliukozės patekimas į kūną yra daug ciklų, kurių metu specialūs kvėpavimo grandinės fermentai siurbia teigiamas vandenilio jonus (protonus) į intervalą. Čia prieš mūšį protonai kaupiasi kaip kariuomenė. Potencialas sukuriamas: elektrinis (teigiami mokesčiai už mitochondrijų membranos, neigiamų viduje organelių) ir cheminių medžiagų (yra vandenilio jonų koncentracijos skirtumas: mitochondrijos viduje jie yra mažiau, lauke).

Yra žinoma, kad elektrinis potencialas mitochondrijų membranos, kuri tarnauja kaip gera dielektrinė, pasiekia 200 mV su membranos storio tik 10 nm storio.

Aš sukaupiau interogramoje erdvėje, protonuose, pavyzdžiui, elektros srovėje, skubėti atgal, mitochondrijoje. Jie perduoda specialiuosius kanalus ATP sintezės, kuri yra pastatyta į vidinę pusę membranos. Protonų srautas sukelia rotorių, tarsi vandens malūnas upė. Rotorius sukasi 300 apsisukimų per sekundę, kuri yra panaši į maksimalią "1 formulės" automobilio apyvartą. ATP sintezė forma gali būti lyginama su grybais, "auga" mitochondrijos membranos viduje, o rotorius aprašytas aukščiau slepia "Grybai". "Grybų kojos" sukasi su rotoriumi, o jo gale ("Kepurės") yra tam tikras ekscentrinio panašumo. Fiksuota "skrybėlė" yra sąlyginai padalinta į tris griežinėliais, kurių kiekvienas yra deformuotas, suspaustas, kai ekscentriškas eina. Adenosinifosfato molekulės yra pritvirtintos prie "griežinėliais" (ADP, su dviem fosfato grupėmis) ir fosforo rūgšties likučiais. Kompresijos metu ADF ir fosfatas tvirtai paspaudė vieni kitus, kad suformuotų cheminę jungtį. Už vieną "ekscentrinių" deformuotų trijų "skilčių" apyvartą suformuota ir trys ATP molekulės. Rašydami šią sekundžių skaičių dienos metu ir apytikslę ATP sintezės kiekį organizme, mes gausime nuostabų skaičių: apie 50 kg ATP kasdien gaminame žmogaus organizmui.

Visi šio proceso subtilybės yra neįprastai sudėtingos ir įvairios. Už savo iššifruotą, kuris reikalavo beveik šimtą metų, du Nobelio prizai buvo apdovanoti - 1978 m Peter Mitchell ir 1997 metais, John Waller ir berniuko lauką.

Kinezinas

"Kinesin" yra linijinė molekulinė variklis, judantis aplink narve išilgai - polimerinių sriegių. Kaip jei uosto krautuvas, jis traukia visus krovinių rūšius (mitochondrija, lizosomes), naudojant ATP molekulę kaip degalus.

Išorėje, kinezinas atrodo kaip plonų žaislų lynų austi: jis susideda iš dviejų identiškų polipeptidų grandinių, viršutinių galų, kurie yra austi ir sujungti kartu, o dugnai yra ant šonų ir turi galų pusių "batus" - 7,5 x 4, 5 nm rutulinių galvučių. Perkeliant, šie galvos apatiniai galai yra pakaitomis atskirti nuo polimero "kelio", kinezinas paverčia 180 laipsnių aplink savo ašį ir sustabdo vieną iš apatinės "sustabdyti" į priekį. Tuo pačiu metu, jei vienas iš jo pabaigos, vairuojant išleidžia energiją (ATP molekulė), tada kitas šiuo metu išleidžia komponentą dėl energijos formavimo, ADP. Kaip rezultatas, ji paaiškėja nuolatinį ciklą šėrimo ir išlaidų energijos naudingo darbo.

Kaip parodė tyrimai, kinezinas gali gana linksmai apversti narvą su savo "lynų" kojomis: žingsnis tik 8 nm ilgio, per sekundę, jis juda į milžinišką ląstelių standartais 800 Nm atstumu nuo 800 nm atstumu nuo 800 nm , užtrunka 100 žingsnių per sekundę. Pabandykite įsivaizduoti tokius greičius žmogaus pasaulyje!

"Kinezin", "keliai" nuo mikrobų, ląsteles toleruoja įvairias prekes ląstelėje.

Dirbtiniai nanomarss

Asmuo, kuris stumdavo mokslo pasaulį į nanorobotų, pagrįstų biologiniais molekuliniais įrenginiais, buvo išskirtinis fizikas, Nobelio laureatas Richardas Feynman. Jo paskaita 1959 su simboliniu pavadinimu "Vis dar yra daug vietos" vis dar yra daugybė viso pasaulio bioengranizatorių, apsvarstyti pradinį tašką šiame sudėtingame versle.

Proveržis, kuris leido pereiti nuo teorijos iki praktikos, įvyko dešimtojo dešimtmečio pradžioje. Tada Anglų mokslininkai iš Šefildo universiteto, Fraser Stoddart ir Neal Spencer ir jų Italijos kolega Pierre Anselli padarė pirmąjį molekulinę pervežimą - sintetinį prietaisą, kuriame įvyko molekulių erdvinis judėjimas. Rotaxan naudojamas jį sukurti - dirbtinė medžiaga, kurioje žiedo molekulė (žiedas) yra valcavimo į linijinę molekulę (ašį). Taigi medžiagos pavadinimas: LAT. Rota - Koleso ir ašies ašis. "Rotksan" ašis turi svarmenų formą, kad su tūrinėmis grupėmis galuose neleidžiama įveikti žiedo nuo strypo.

Nanomasanas, "Keturių ratų" molekulė, kurią 2005 m. Sukūrė grupė, vadovaujant profesoriui James Tura (ryžių universitetas). Jis neturi savo variklio, bet kai paviršius šildomas iki maždaug 200 ° C, pilnų ratų pradeda pasukti ir mašinos ritinius.

"Rotaxan" shuttle perkelia žiedo molekulę palei linijinę, kurią ji turi, su protonų pagalba (silpnėja arba didinant vandenilio jungtis, laikydami žiedo molekulę centre) ir Brownio judėjimas stumia žiedą. Atrodo, kad sraute esantis guminis rutulys, susietas su lynu: susilpnino virvę (vandenilio obligacijas) ir greitą srautą ("Brownian" judėjimą) sukasi kamuolį ir pasyviai jį į priekį. Liko virvė - kamuolys sugrįš.

Nanasašostabų inžinerinės struktūros yra labiau taikomos cheminės reakcijos, labiau nei Niutono mechanikos įstatymai. Jų programų kolektoriai tęsiasi nuo medicinos robotų į kompiuterio atmintį.

2010 m. Amerikos bionechangers, Milano Stanovičiaus ir jo kolegų grupė sukūrė molekulinį nanorobotą, galintį judėti DNR. Eksperimento metu mokslininkai galėjo atsekti, kaip jų nanorobotas galėtų savarankiškai atlikti 50 žingsnių ir perkelti į 100 nm. Robotas, išorėje primena vorą, gali savarankiškai atlikti kelias komandas: "Eik", "Pasukite", "Stop". Pasak autorių, tai labai paklausa medicinoje kaip narkotikų pristatymas narve.

2013 m. Britų ir Škotijos bioenzers pagal David Lya vadovavimą galėjo sukurti pirmąjį molekulinį nanokonveyer: nanomaciną, galintį surinkti peptidus, trumpus baltymus. Gamtoje ši užduotis atlieka ribosomes - organeliais mūsų ląstelėse. Bioeneruose buvo pagrindas savo automobiliui, rotaxan molekulė ir jo "lazdele" galėjo surinkti nurodytą baltymų baltymą iš atskirų aminorūgščių. Tiesa, natūraliame baltymų surinkime ribosome, dirbtinis molekulinė automobilis praranda: ji užtruko 12 valandų, kad pridėtumėte kiekvieną aminorūgščių liekaną, o ribosomos susidoroti su šia užduotimi greičiau nei sekundę.

Nepaisant to, mokslininkai su optimizmu svarsto jų vystymąsi. "Jūs gaunate automobilį, kuris yra tiksliai judantis, kelia molekulinius statybinius blokus ir sujungia juos kartu. Jei gamta tai daro, kodėl negalime? " - pažymėjo profesorius lei.

Nanorobot - robotai, sukurti iš nanomedžiagų, matmenys, kurie gali būti lyginami su molekulės matmenimis. Duomenų įrenginiai turi turėti funkciją, perdirbimo ir perdavimo informaciją, programos vykdymą. Jų dydžiai neviršija kelių nanometrų. Prisimindami šiuolaikinę teoriją, nanorobotai turėtų sugebėti atlikti dvišalį bendravimą: reaguoti į akustinius signalus ir sugebėti įkrauti arba perprogramuoti iš išorės, dėl elektros ir garso virpesių. Be to, svarbus bruožas yra replikacijos funkcijos - naujos nanito ir užprogramuoto savęs sunaikinimo savivarčių funkcijos, kai darbo aplinka nebetinka nanorobotų buvimo jame. Pastaruoju atveju robotai turėtų susilpnėti dėl nekenksmingų ir greitesnių komponentų.

Yra jau pakankamai nanotechnologinių įtaisų, nepaisant to, kad jie yra eksperimentiniai įrenginiai, praktiškai jų perspektyvos yra akivaizdžios. Nanoelecturgus buvo sukurtas, turintis vyniojimą iš vienos molekulės ilgio, galinčio perduoti srovę be nuostolių. Pateikiant įtampą, rotorius (sudarytas iš kelių molekulių) pradėjo pasukti. Taip pat yra linijinis transportavimo įrenginys, galintis judėti molekulės iki iš anksto nustatyto atstumo. Taip pat kuriamos molekulinės biosensoriai, antenos, manipuliatoriai.

Logiška užduoti klausimą - kai nanorobotas ateis į mūsų pasaulį, jie taps įprasta mums, kaip kompiuteriai ir internetas.

Remiantis mokslininkų prognozėmis, nanorobotų šimtmetis nėra toli

Mokslininkai yra įsitikinusi, kad visos perspektyvos gali būti įgyvendintos, nationars galės atkurti visus atomų daiktus, jie galės atjauninti asmenį, taps dirbtiniais maisto gamintojais, užpildys artimiausią vietą ir padarys planetą ir savo mėnulį Tinka žmonėms.

Tačiau yra ir susirūpinimas dėl nanomanikos. Taigi "kūrimo mašinų" knyga pasakoja apie robotų programos nesėkmę, todėl visa žemė paverčia savo netvarka.

Šie požiūriai nėra prerogatyva mokslo, jie remia iš mokslininkų, kurie spaudoje kartais vadinami nanoapocalyptika. Profesorius Evgeny Abrahamyan jo straipsnyje "naujų technologijų grėsmės" apibūdina situaciją, kurioje robotai, skirti atleisti nuo atliekų atomų, pradės išardyti dėl nesėkmės ir visos kitos. Tuo pačiu metu tokios mašinos bus savarankiškos. Be to, kaip mokslininkai pažymi, šie mikrometrai gali būti naujų, dar labiau baisių nei moderni, karo valdymo priemones.

Vienaip ar kitaip, žingsnis į nanorobotkų kūrimą jau buvo padaryta ir mes dar kartą susidūrėme su formulavimo nustatymo klausimu: ar mūsų naujovės keičia savo gyvenimą, arba mes jį pakeisime. Nesvarbu, ar mes galime sukurti remiantis nanananikiu pasaulyje be bado, poreikių ir potencialių vystymosi, arba kelias nuo geltonojo nanocrpicho veda mus į naujų karų chaosą priklausys nuo savęs, bet vienas dalykas yra aiškus: pasaulis pasikeičia Mes greitai keičiame kartu su juo.

Konkurso straipsnis "Bio / Mol / Tekstas": Straipsnis kalba apie metodus, kad būtų galima suprasti ląstelių prietaisą - nuo teorinės biologijos ir sąvokų "baltymų mašina" į šiuolaikinius metodus ir atradimus: nanorobotai, mikrotubulai ir genomo seka. Bendras, tiksliai sutartas darbas milijonų nanorobotų sukuria unikalų reiškinį, kurį mes vadiname gyvenimu.

Bendras konkurso rėmėjas yra įmonė: didžiausias biologinių tyrimų ir gamybos įrangos, reagentų ir eksploatacinių medžiagų tiekėjas.

Įmonė Invitro buvo remiama vizualinės užuojautos ir partnerio "Biomedicine šiandien" prizas.

"Knyga" konkurso rėmėjas - "Alpina ne Fikshn"

Cytologija - ląstelių mokslas

4 pav. Užrašai "Erwin Bauer" knyga

Žinoma, tam tikra prasme ir žvaigždė - taip pat "procesas", kaip ir narvas: žvaigždė paverčia vandenilį heliume ir galų gale, kai visi degalai degina ", - miršta". Taip, ir labiausiai įprasta išmata, jei jūs atidžiai stebite, tai amžinai, kuris aš tai padariau: dažai išeina iš jo, medis palaipsniui džiūsta arba sukasi, priedai yra išvalyti ... bet gyva ląstelė (ir Gyvasis organizmas, kaip visuma) yra iš esmės skiriasi nuo šių negyvų objektų.

Ar galvojote apie tai, kodėl akmuo abejingai paklusa išorinės jėgos veiksmo ir gyvenimo - resists? Kodėl lazda plaukioja pasroviui, o žuvys, kurios eina į neršimą, yra dešimtys kilometrų prieš jį? Kodėl pagaliau galime nustatyti savo elgesį sau, įveikdami kliūtis, kad išorinis pasaulis mus kelia?

Pirmasis rimtas žingsnis supratimą apie šiuos dalykus padarė sovietinis biofizikas Erwin Bauer, kuris pateikė tvaraus ne pusiausvyros principą:

"... Gyvenimo sistemos niekada nėra pusiausvyros ir atlikti dėl savo laisvos energijos nuolat dirbti su pusiausvyra, kurio reikalaujama pagal fizikos ir chemijos įstatymus pagal esamas išorines sąlygas"(4 pav.).

Kitaip tariant, "gyva sistema" tam tikra prasme pažeidžia fizikos ir chemijos įstatymus! Bet ji nesuteikia jų ne kitaip, kaip ir savo pagalba. Gyvas objektas naudojant chemines medžiagas ir fizines sąveikas, gali įveikti žemišką atrakciją, kovoti su vandens ir oro judėjimo srautu, padarykite kenksmingų medžiagų naudingumą (pvz., Baisi oksidatoriaus deguonį, kuris chemijos požiūriu nėra geresnio chloro, suteikia mums geresnį chlorą Galimybė kvėpuoti ir dėka energijos; Apskritai, kovos su radikaliais oksiduojančiais agentais istorija yra aprašyta straipsnyje " Pasakos komiksas apie didelį mūšį tarp radikalų ir antioksidantų» ).

Tačiau "pusiausvyra" yra ne tik būsena, kuri, pavyzdžiui, svarstyklės yra vos vos ir sustabdo sūpynės. Iš pusiausvyros padėtyje dujos yra tada, kai jis teka iš baliono į kambario orą ir sumaišoma su atmosfera. Esant pusiausvyros padėtyje su aplinkiniu oru yra viryklė, kai ji visiškai suteikia jo šilumą. Fizikos skyrius yra termodinamikos mokslas - teigia, kad kai sistema, sudaryta iš daugelio molekulių siekia pusiausvyros, sutrikimas (chaos) didėja šioje sistemoje. "Mera Chaos" pavadino " entropija" Uždarose sistemose entropija gali tik augti. Tačiau gyvos ląstelės yra atviros, o ne uždarytos sistemos. Todėl jie gali atsispirti entropijos augimui. Darbas prieš pusiausvyrą, gyvos būtybės prisideda prie pasaulinės tvarkos ir kas antrą kovą su chaosu su vaizdu į juos iš visų pusių. Lapės kasti audinę ir išgelbėjo jame nuo žiemos jellows, bebrai statyti užtvankas ir padidina vandens lygį, kuris elgiasi savaime pertrauka per plokštumą kaip įmanoma plonu sluoksniu.

Toks stebuklas kas sekundę sukuria bet kokį gyvą organizmą. Bet kiekvienas gyvas ląstelė elgiasi taip pat. Dėl savo elgesio, kuris yra lengviau nei didelių organizmų elgesį (nors ląstelių elgesys nėra toks paprastas, kaip atrodo), galite pabandyti suprasti, koks gyvenimas yra ir kaip jis kovoja su "pusiausvyra".

Cytologija daro sėkmę

Nanorobot - grožinė literatūra ir realybė

Pasibaigus pastaruosius tūkstantmečius, amerikiečių mokslininkas Eric Drenkler, įkvėptas iš nanotechnologijų atradimų, tapo žinoma dėl jo iš esmės savo mokslinės fantastikos knygų, kuriose jis svajojo, kad "nanoassemblors" netrukus bus pastatytas, galintys surinkti viską teisę nuo atomų. Visų pirma, jis parašė apie "Nanorobot", kuris galės padaryti naudingą žmonių sveikatai - švarius kraujagysles, sunaikinti vėžio ląsteles, kova su bakterijomis.

Kažkas panašaus savo fantastiška istorija "Microeruki" prognozuojama 1931 m. Vaikų rašytojas Borisas Zhitkov. Charakterio herojus padarė įrenginį, kuris leidžia operacijas su atskiromis ląstelėmis. Žmogaus rankose pastangos buvo perduotos mikrokmentams, kurie galėtų atlikti operacijas, kurios nebuvo svajojamos ir Leskovskio kairiajame! Štai ką leidžia rašyti: " Buvau pakviestas padaryti subtiliausias operacijas, kur nėra chirurgo žino, kaip pasukti. Aš galėčiau dirbti greitai ir be slydimo dirbti pagal stipriausią mikroskopą. Ištrinau mažiausius piktybinio naviko daigus iš gyvo organizmo, aš nuliūdau į sergančią akį, kaip ir didžiulėje gamykloje, ir aš neturėjau bausmės iš darbo. Bet tai manęs nesibaigė. Aš norėjau padaryti tikruos mikrocomsiones, kurias galėčiau turėti pakankamai medžiagos dalelių, iš kurių buvo sukurta klausimas, tie neįsivaizduojamomis mažomis dalelėmis, kurios matomos tik ultramikroskope. Norėjau patekti į teritoriją, kurioje žmogaus protas praranda bet kokią idėją apie dydį - atrodo, kad nėra jokių dydžių, prieš visus neįsivaizduojamus smulkiai».

Tačiau istorijos herojus laukė nesėkmės: medžioklės procese atskiroms ląstelėms, vienas iš tvarinių - "Snake-Infusoria" - sumušė savo prietaisą! Taip, ir aš negalėjau nutraukti savo rankų - nes jo pastangos, kaip ir archimedų svirtis, buvo perduoti mikrobangų, mažėjant milijonais kartų, o mikrobangų jėgos taip pat padidėjo ir spaudžiama ant rankų ...

Yra žinoma, kad žodis "technika" ateina iš graikų " techne."-" Art "ir nanotechnologija tai patvirtina: jie yra uždaryti su menu. Dabar specialistai turi galimybę skulptruoti molekulinę struktūrą atomui atomu kaip skulptūra. Atidaromos fantastiškos laisvos kūrybiškumo galimybės. Dizaineriai tampa menininkais-demiurgges, kuriant dalykus nuo nulio! Bet staiga šie dalykai išeis iš kontrolės ir pradės daugintis kaip kenkėjiškų virusų? "Eric Drexler" knygoje "Kūrimas mašinos" yra gana bijo skaitytojo su istorijomis apie "pilkos gleivės" pergalę. Jis rašė, kad neįmanoma nuvertinti nanotechnologijų pavojų. Dabar mes kalbame nauja auka - dirbtinis intelektas. Ir ką daryti, jei šis intelektas taps "nanofabrics" monstrų? Menininkas Evgeny Podkolzin už Almanach "Noriu viską žinoti" Ši situacija nugalėjo humoro veną (5 pav.).

5 pav. Nanorobot dizaino monstras.

paveikslas Eugene Podkolzina.

Naujų struktūrų kūrimas "Nanofabrika" dabar yra asmens kontrolė. Kontrolė yra būtina norint sumažinti ne suvaržytos spontaniškos nanostruktūrų atkūrimo riziką, kuri, kaip ir fantastiškai trileris, gali patekti į mūšį Žemiškas gyvenimas Ir atimti viską, kas gyvena ant žemės, pasukite planetą į tylią gleivę. Atkreipkite dėmesį, kad priešpaskutinė Nobelio premija chemijoje buvo už darbą nanotechnologijos srityje - todėl ši sritis yra labai karšta ...

Lokomotyvas kišenėje

6 pav. Lion Bluemenfeld

Bet kuriame gyvenamojoje narve - netgi tokiame mažame, kaip žinoma bakterija Escherichia coli. (Jis turi apie 5 μm ilgio ir 1-1,5 μm skersmens), yra milijonų baltymų nanorobotų. Jie atitinka visus ląstelių būsenos gyvenimą. Yra naujų tipų nanorobotai - pasiuntiniai, vežėjai, dizaineriai, remontininkai, valikliai.

Suprasti, kaip veikia nanorobotas, jis nebuvo iš karto. XX a. XX a. Dmitrijus Chernavsky, Jurijus Hurgin ir Simon Simon Simon Schnol sukūrė "baltymų mašinos" koncepciją, kurią eksperimentiškai patvirtino Maskvos valstybinio universiteto Fizinio fakulteto biofizikos steigėjas (6 pav.) ). Savo darbuose jis parašė apie ne pusiausvyrą baltymų ir apie baltymų mašinos atsipalaidavimą į transformacijos medžiagos į ląstelę procese.

Dabar jis jau tapo įprasta vieta: biofizika tiesiogiai nurodyta, kad baltymas yra automobilis, o molekuliniai varikliai aptinkami ( cm., pavyzdžiui, straipsnis " Baltymų varikliai: žmogaus ir nanotechnologijos tarnyboje"). Žinoma, ne paprastas automobilis, bet specialus, biologinis. Kas yra "automobilis"? Kasdieniame gyvenime vadinamas automobilis, skalbimo įrenginys, mašina gamykloje, o XIX a. Sumažėjo garų automobilis. Bet jei ginčijame mokslo, tada mašina yra sistema pastatyta pagal planą iš skirtingų, neišspręstų dalių ir skirtas tam tikrų funkcijų įgyvendinimui (toks apibrėžimas davė akademiką Ivan Artobolevsky vienu metu).

Fermentai ir kiti nanorobotai yra tiksliai atsakyti į šį apibrėžimą: jie yra pastatyti pagal planą, nustatytą DNR ir atlikti griežtai apibrėžtas funkcijas. Baltymų dalys - molekulės-monomerai - nepatinka vieni kitiems, jie turi skirtingą formą ir cheminė sudėtis. Sujungiant skirtingus monomerus, gaunamas didelis organinis molekulė - polimeras. Tokie polimerai baltymai yra molekulinės mašinos, nanorobotas. Kiekviename nanorobot-fermento yra jo "struktūrinė dalis" (mašinos lovos analogas) ir "Aktyvus centras" - darbo įrankis. Beveik kaip ir bet kokia gamykla! Tai tik tokių mašinų matmenys neturi analogų į negyvą gamtą.

Ir jei automobilio matmenys yra neeiliniai, tada šių įrenginių darbas yra skirtingai nuo įprastų veiksmų. Galų gale, nanomore, beveik viskas nėra kaip mūsų, žmogaus makromir. Mes prisiminome garo automobilį. Steam mašinos principai sudarė termodinamikos pagrindą - perdavimo mokslą ir energijos konversiją. Tai atsitiko ne todėl, kad garo automobilis yra toks tobulas - tik tada, kai termodinamika buvo sulankstyta, nebuvo jokių kitų mašinų. Ir jos prietaisas yra ypač aiškiai demonstruoja energijos transformavimo procesus.

Be transformacijos ir transformacijos energijos, žinoma, nėra organizmų ir atskirų ląstelių. Visi savo gyvenime, kaip jau parašėme pirmiau, yra nuolatinis energijos mainų procesas su aplinka, tokia birža, kurioje yra tam tikras darbas. Tik garo automobilis atlieka savo darbą labai maždaug, jei lyginate jį su nanorobotų veiksmais. Steam mašina užsiima didžiule molekulių mase (garais ar dujomis). Kai šildėte, šios molekulės siekia nutraukti laisvę (tai yra, kad pasiektų pusiausvyrą su išorine, šalta terpe), paspaudus kelią, blokuojantį stūmoklio barjero blokavimą ir atlikite darbą.

Nanomarsyje priešinga yra priešinga. Nanorobot baltymas negali judėti dideliais kiekiais - jis mato kiekvieną molekulę atskirai ir gali disponuoti energija. Įsivaizduokite, kad tokie įrenginiai naudojami garų mašinoje: su kiekviena pora molekulė "veikia" nanorobot, sugauna jį ir ištraukia ant stalo, ir tada atleiskite.

Tada jie taps ypač sunkių stūmoklio, hidraulinių diskų, o visa mašina su tūkstantis arklio galia gali tapti maža, dydis su flash diską ar lustą. Tiesa, tai reikės tiek daug nanorobotų, kaip šiame garų ar dujų molekulių kiekį, ir net prietaisai reikalingi ypatingi, "mokslo" veikti tiksliai šiam profesijai. Ir vis dar yra tokių dalykų. Tačiau perspektyvos sprendžiamos viliojančiu.

Tačiau, nesvarbu, kaip stebuklingai atrodo garo lokomotyvas, kuris yra dedamas į savo kišenę, tikrosios gyvos ląstelių darbas vis dar fantastiškai. Galų gale, garo mašina (kaip ir bet kuri kita elektrinė) naudoja tik bet kurios medžiagos troškimą pusiausvyrai su išorine aplinka, o pusiausvyros riba yra vadinamoji "visatos šilumos mirtis" - tokia būsena, kai visi objektai yra pasaulis nuo molekulių iki galaktikų taps vienodaiŠiltas arba arba, tas pats šaltas, ir visas judėjimas sustos.

Visiškai kitoks vektorius turi nanorobotų darbą. Jie, skirtingai nuo garo transporto priemonės, ne tik nenaudokite entropijos ir atsakykite į jį tiek. Liūtas Bluemenfeld rašė, kad "molekulinė mašina" valdo atskirų molekulių valstybes. Atsižvelgiant į cheminės medžiagos molekulę, nanorobotas neleidžia jai perkelti chaotiškų - jie turi molekules, kuriose narvelis yra reikalingas savo mitybai ir augimui, reguliuoti chemiją ir fiziką procesų.

Galų gale, garų energija katile (arba degančio kuro energija automobilių varikliui) yra atskirų garų molekulių arba kito "darbinio skysčio" judėjimo sumą. Bet kai garo automobilis "sulenkia" šias atskirų molekulių energijas, tada su "apibendrinimas" yra neišvengiami nuostoliai. Kai kurios molekulės mato per laiko tarpsnius, kai kurie skrenda į kampą be jokios naudos ir tt Tai atsitinka dėl to paties dalyko, kad su bloga apskaita didelėje ekonomikoje: kai kurios prekės ir medžiagos bus pablogės į sandėlį, nepaisant dalyvavimo gamyboje, kita dalis siunčiama ne pagal paskirtį, trečioji burna išnyksta ... eksploatuojant milijonus ir milijardus objektų "kapitonas ir šokinėjimas" neišvengiamas. Bet jie bus neįmanoma, jei kiekvienas dalykas yra atsižvelgiama atskirai, jei viskas yra registruota, ir kiekvienas dalykas turi savo sandėlį.

Žinoma, mūsų pasaulyje tai yra neįmanoma. Mums labiau pelningiau prarasti dalį produktų nei mokant milijonus sąskaitų ir duomenų valdytojų. Bet Nanomoro jo idėjos apie tai, kas yra pelninga ir tai yra nepelninga. Todėl baltymų mašinos efektyvumas yra ne 8 proc., Kaip lokomotyvas, bet beveik 10 kartų daugiau!

Iš klasikinės mašinos baltymų molekulinės automobilių pasižymi kita funkcija. Įprasta elektrinė, mašina (jos mechanizmas, kūnas) ir "darbinis skystis" (vandens ar benzino poros) yra skirtingi objektai. Nanorobotas yra kaip taisyklė, tiek mechanizmas, tiek darbo organas. Energijos srautai nesulenkia praeities nanorobotai poros ar ugnies forma - jie juda į chemines reakcijas.

Microubule - minties šaltinis?

Dažniausias Nanorobot - fermentų tipas, žinomas iš XIX a. Tik fermentai yra apie penkis tūkstančius veislių. Tai yra specialūs baltymai - biocheminių procesų katalizatoriai, kurie be jų dalyvavimo būtų daug lėtesnis.

Fermentai - baltymų mašinos su standžia programa. Kiekvienas iš jų yra pritaikytas visiškai konkrečiai užduoties išspręsti. Tačiau visi jie yra kažkaip katalizatoriai cheminių reakcijų, tai yra, padėti vienos medžiagos transformacijos į kitus. Atvirkščiai, fermentai tiesiog paverčia vieną cheminę reakciją, kuri turėtų eiti "natūraliai" be daug naudos ląstelių ir kūno, į kitą - naudinga. Kaip jau minėta, jie transportuoja reakciją nuo mažiausio pasipriešinimo kelio (kuris suteikia mažai energijos) į kelią yra sunku, tačiau jis yra energiškai veiksmingas.

Kitas nanorobot - remontininkų tipas. Nors DNR - molekulė yra stabili, tačiau ji gali būti sugadinta. Dėl šios priežasties yra spinduliuotė, mutageninės medžiagos, laisvosios radikalai. "Depuricinizacija" vaidina ypatingą vaidmenį - dina molekulės azoto pagrindus, ty jo sunaikinimą. Paprastai (negyvi) sprendimas, šis procesas yra pakankamai greitas, ir jei tas pats įvyko ląstelėje, DNR negyvena daugiau nei savaitę, ir ląstelė būtų pasmerkta iki mirties. Tačiau kiekvienos žmogaus ląstelės DNR praranda apie penkis tūkstančius purino per dieną. Tačiau specialūs įrenginiai veikia narve - Žalos atlyginimo kompleksai ("Repariacija" lotynų kalba reiškia "atsigavimą"). Jie gali būti lyginami su remonto komanda geležinkelis. \\ Tkuris visą laiką važiuoja ant bėgių, suranda žalą ir juos ištaiso. Reparazes gali atkurti net spinduliuotės žalą DNR. Reparazo darbo sudėtingumas (kaip, tačiau ir kiti nanorobotai) sukelia susižavėjimą - kompiuteris su sunkumais gali imituoti savo veiksmus. Siekiant suprasti šių prietaisų darbą, reikalingos žinios apie aukštesnę matematiką ir kvantinę fiziką.

Ląstelių dalijimosi procesas - ar mitozė ar meymozės yra vienas iš fantastinių procesų visatoje. Ją aptarnauja didžiulė nanorobotkų komanda. Be tų, susijusių su DNR dvigubinimu, Centrium nanorobots yra įtrauktos į šią komandą. Centrioles yra savotiški poliai, aplink kuriuos genetinės medžiagos "velenas" yra verpimo. Jie susideda iš 27 cilindrinių elementų - "Microtubule" - remiantis tubulino baltymų molekulės melas.

Be to, kad dirbate su ląstelių reprodukcija, mikrotubulai dalyvauja kūrimo cytoskeleton: be jų paramos, ląstelė paverčia amorfiniu lašas. Mikrotubule taip pat veikia su vamzdynais - medžiagos iš vieno galo į kitą yra perduodami.

Atrodo, kad Centrioles vaidmuo ląstelių darbe yra grynai mechaninis. Tačiau tai yra šie organizmai, kad amerikietiškas biologas Gunter Albrecht-Bühler (beje, fizikas apie švietimą) vadinamas "smegenų smegenys". Kitas biologas iš Jungtinių Amerikos Valstijų, Stuart Hameroffas, pasiūlė, kad jis buvo su mikrotubulais, esančiais centrioleumo struktūrą, nuostabiausias reiškinys visoje visatoje yra prijungtas - sąmonė.

Tokia idėja atsirado dėl Hameroff dėl to, kad jis buvo pagrindinės profesijos anesteziologas. Vieną dieną jis atrado, kad kai kurios medžiagos, kurios yra naudojamos anestezijoje (anestezijoje), keičiasi nervų ląstelių (ašies ir dendrito) procesuose.

"Hameroff" mintis sukūrė kažką panašaus: anestezija yra būdas išjungti sąmonę. Atjungta sąmonė atitinka modifikuotą mikrotubulę. Taigi, mikrotubulai savo natūralioje, nepakitusioje formoje yra "įtrauktos" sąmonės nešikliai.

Tiesa, vėliau paaiškėjo, kad ne visi anestetikai veikia taip pastebimai mikrotubulai. Tačiau mokslininkas, vis dėlto ir toliau plėtoja savo teoriją ir galiausiai išleido knygą, kurioje jis teigė, kad mikroaubulai yra prietaisai apskaičiuojant ir integruojant informaciją į smegenis. Jei Hameroff hipotezė yra tiesa, paaiškėja, kad tarp nanorobotų yra ne tik "chemikai" ir "remontininkai", bet ir nanokompiuteriai. Yra dar viena hipotezė, pagrįsta tuo, kad vandenilio jungtis yra ideali ląstelė kuba (Kvantiniai bitai - kvantinės skaičiavimo vienetai) - protonas gali būti vienoje ar kitoje energijos "duobėje", tarp jų "kvantinės šuoliai". Su šiomis pozicijomis pati mūsų sąmonė nustatoma nanokompiuterių veiklos deriniu.

Nors kiti mokslininkai nesutinka su tokiu mechaniniu požiūriu ne tik į žmogaus sąmonę, bet ir gyvų ląstelių darbą. Atskaitymas ar šio hipotezės įrodymas yra ateities mokslo klausimas, galbūt ne toks tolimas.

Infuzorių marškinėliai, sielos narvai ir kompiuterių algoritmai

Bendras, tiksliai sutartas darbas milijonų nanorobotų sukuria unikalų reiškinį, kurį vadiname "Life". Ar galima kuo pakartoja tokią sistemą dirbtinai? Dailininkas Evgeny Podkolzin komiksų pavaizduoti nanorobotkų veiksmus ląstelėje (7 pav.).

7 pav. Nanorobotkų darbas ląstelėje.
Norėdami pamatyti pilną piešinį, spustelėkite jį.

paveikslas Eugene Podkolzina.

Sukurti gyvą būtybę bandomame vamzdyje - senoji alchemikų svajonė. Literatūroje tokio svajotojo įvaizdis sukūrė Goethe Fausta. XIX amžiuje buvo naivūs bandymai sukurti "dirbtinį langelį". Šiandien su pareiškimu apie dirbtinio gyvų ląstelių kūrimą (kuris netgi davė pavadinimą: Cynthia, Cynthia. Lotynų) atėjo Craig Venter - vadovas ir įmonės Žmogaus ilgaamžiškumas, Inc. . Jis sėkmingai dalyvavo programos "žmogaus genomoje", įdėti ir išsprendė sukurti dirbtinę DNR užduotį. 2010 m. Jis pristatė dirbtinį genomą, kurią jis sukūrė vieninteliu kūnu Mycoplasma Micoides. - ir šis genomas, kaip tikėtasi, dirbo, gaminant būtinus baltymus.

Tačiau pareiškimas, kurį jis sugebėjo sukurti gyvą narvą, yra aiški perdėta. Šį darbą galite palyginti su kompiuterio programa, bet ne su kompiuterio kūrimu. DNR yra tik programa, ir jei milijonai nanobotų, gautų pagal ląstelę "paveldėjimu", neveikė mikoplazmoje, programa būtų tik tekstas, kuris tikrai būtų perskaitytas.

Tačiau, nepaisant VENTER pažangos ir gedimų, gyvųjų ląstelių ląstelių tyrimas ir jų darbo principai iš tikrųjų atveria visiškai naujas nanotechnologijų galimybes. XVI a. 60-aisiais kilo bionika - "Mokslas dėl biologinių prototipų naudojimo ieškoti naujų techniniai sprendimai" XXI a. Mokslas jau ieško idėjų, kaip sukurti naujus nanotechnologinius įrenginius gyvenvietėje. Tai yra naujas XXI amžiaus mokslas - nanobionics..

Nekilnojamojo nanorobotkų kūrimas ir jų biologinių prototipų naudojimas padės išspręsti problemas labiausiai netikėtomis teritorijomis - nuo medicinos iki ekologijos ir kas anksčiau buvo vadinama kibernetika, ir dabar informacinės technologijos. Jau yra informacijos apie narkotikų "Biocher" pagrindu, naudojant šviesos jautrumo baltymų gebėjimą bakteroriodopsinas Pakeiskite konformaciją (atomų erdvinį išdėstymą), kai jis sugeria šviesos kiekį. Revoliucinė technika išrado, net vieną (!) RNR molekulę, kuri gali būti siejama su infekcija oro mėginio arba skysčio.

Nanobionikos tyrimai leis jums kvėpuoti naujas gyvenimas ir įdomiausia moksline kryptimi - cytoetologijaLąstelių elgesio mokslas, pagrįstas koordinuotai mobiliųjų nanorobotkų sąveika. Reikia plėtoti mokslinius tyrimus citoetologijos srityje, buvo parašyta biologas Vladimiras Alexandrov (8 pav.), Paskelbta 1970 m. Iki šiol straipsnyje " Elgesio problema ląstelių lygiu - citoteologija" Jame jis išdrįso į "dialektinio materializmo" erą deklaruoti: " Ląstelių organinėsidai ir patys ląstelės turi savo mažai, bet sielą».

Iš tiesų, nanorobot ir gyvų ląstelių elgesys galvoja apie esminį skirtumą nuo standarto techninės sistemos. \\ T. Atrodo neįtikėtina, bet galbūt tai yra tokiu lygiu, kad atsiranda gyvų sistemų turtas, kuris kūno lygiu (ypač ryškiai - žmonėms) vadinamas "Will" laisvės ". Tai yra labai gili problema biofizikos, kvantinės mechanikos, filosofijos ir teologijos sankryžoje. Jei palyginame gyvą narvą su kompiuteriu, verta mąstymo - ir ar šis kompiuteris yra kvantinis?

Pirmasis garsus mokslininkas, kuris pasiūlė kvantinės kompiuterio modelį buvo Richardas Feynman - pats fizikas, kuris buvo apsvarstyti mikroskopą į laisvą darbą pagrindinio darbo mikroskopoje, ir Quantum Computing už metus į Feynman idėja išreiškė Rusijos fizikas Yuri Manin.

Visas kvantinis kompiuteris dar nebuvo sukurtas, nors yra jau pirmieji galiojantys modeliai ir programos tokių kompiuterių yra parašyta. Pagrindinis kvantinės skaičiavimo mašinos skirtumas nuo įprasto bus darbas su principais, kurie nėra klasikiniai ir kvantinė mechanika. Kaip žinoma, kvantinė mechanika pripažįsta tokias valstybes, kad, perkeliant į mūsų pasaulį atrodytų nuostabus (pavyzdžiui, vienos dalelės, vienos dalelės dviem skirtingomis vietomis). Panašus kvantinis poveikis bus naujų kompiuterių programinės įrangos algoritmų pagrindas. Ir tai išspręs tokias užduotis, kad jie ne svajojo apie šiandienos "skaičiavimo mašinos". "Quantum" smegenys "galės pirmą kartą atitikti aplinkosaugos procesų sudėtingumą - pavyzdžiui, toje pačioje gyvenamąją ląstelę.

Dabartiniai automobiliai gali dirbti tik su modeliais, ty su supaprastintais realybės vaizdais. Dėl kvantinio kompiuterio, biologinis (ir, pavyzdžiui, astronomijos) realybė bus pirmą kartą "dantys".

Įdomu tai, kad tai yra biologinių procesų sudėtingumas ir LED feynman (ir jo panašaus proto) į kvantinės kompiuterio idėją. Gali būti, kad tokios mašinos kūrimo idėja atsirado dėl to, kad buvo pateiktos labai paaiškinimų.

Atrodo, kad jis pasirodė užburtas ratas: fizikai laiko gyvas ląsteles kvantinių kompiuterių, išsiaiškinti, kuri yra įmanoma tik su kvantiniu skaičiavimu. Išėjimas iš šio apskritimo yra įmanoma kurti tikrą galingą kompiuterį, pagrįstą kvantiniais procesais.

Šiandien tokie prietaisai reikalauja gilų aušinimo ir gali dirbti geriausias atvejis Keli šimtai kubelių. Be to, inžinieriai dar nebuvo išrado, kaip apsaugoti kvantinę smegenis nuo elektromagnetinio ir kito poveikio, į kurį naujas skaičiuoklė bus daug jautresnis mums "asmeniui". Matyt, gyva ląstelių saugo kvantinio perdirbimo paslaptį su daug dideliu skaičiumi skaičiavimo, tuo pat metu geros apsaugos nuo išorės įtakos.

Atidarykite ir ištirti šiuos procesus - už naujų kartų citologų ir biofizikų užduotis. Linkime jiems sėkmės!

Išplėstinė straipsnio versija yra ruošiantis spausdinti Almana "Noriu žinoti viską" (leidykla "Namas" vaikų knygos ", SPB.). Autoriai Ačiū Almanach redaktoriui Sergejus Ivanovas Dėl vaisingų diskusijų, menininko Evgeny Podkolzhin.už maloniai teikiamų nuotraukų ir leidėjo Alla Nonic. - už leidimą naudoti medžiagą iš šio straipsnio almanacho.

Literatūra

1. Feynman R.F. "Jūs, žinoma, pokštas, p. Feynman!" M.: "Reguliarus ir chaotiškas dinamika", 2001 - 87 p.;
2. Bauer E.S. Teorinė biologija. M.-l.: Leidėjas Vem, 1935. - 150 p.;
3. Pasakų pasakos komiksas apie didelį mūšį tarp radikalų ir antioksidantų; Baltymų varikliai: žmonėms ir nanotechnologijoms;
4. Visa teorija į vamzdį. (2012). "Lenta.ru";
5. Rezabek B.G. (1998). Plėtra I. Šiuolaikinė būklė Atstovybės biologiniais stiprintuvais. Atminties konferencija P.G. Kuznetsov;
6. Su genomo šviesa: mažiausias bakterijų genomo dydis yra kiek? ;
7. Kogan A.B., Naumov N.P., Reizhebek V.G., Choranas O.G. Biologiniai kibernetika. M.: "Aukštoji mokykla", 1972 m. - 382 p.;
8. Alexandrov V.Ya. Ląstelių ir ląstelių struktūrų elgesys. M.: "Žinios", 1975 m. - 64 s ..

Atgal 1986 m. Garsus amerikiečių inžinierius Eric Dreshler savo knygoje "kūrimo mašina" lėmė robotų, galinčių sukurti objektus molekuliniu lygiu, pavyzdys - atomo atomas. Jie taip pat turėtų prasiskverbti į žmogaus kūną ir gydyti jį iš vidaus, turinčio įtakos kūno tiesiogiai paveiktos ligos srityse. Visa tai skamba utopinis, bet šiandien daugelis mokslininkų yra įsitikinę, kad tokių mašinų atsiradimas - nanorobotai yra tik laiko klausimas.

Kas yra nanorobotas?

Dar nėra aiškaus atsakymo į šį klausimą - nėra vienintelis ir visuotinis termino "Nanorobot" aiškinimas. Apskritai, kai jie kalba apie tokius įrenginius, jie paprastai reiškia mažus robotai, kurių dydis yra su molekule, galinčiomis manipuliuoti atomais ir kitais nanoobjektais. Kitaip tariant, jie gali daryti įtaką pačiam viso pasaulio pamatai, nes jis jau buvo įrodytas, kad viskas aplink, įskaitant save, susideda iš atomų. Tai atveria pakankamai galimybių nanorobotams ir žmonėms valdyti.

Ne visi mokslininkai mano, kad nanorobotai tikrai sukuria, ir sunku kaltinti skepticizmą - viskas, kas aprašyta pirmiau, tikrai skamba pernelyg fantastiška. Bet jums reikia suprasti, kad kiekvienas iš mūsų yra gyvas šiandien dėka daugybe operacijų nanobotai trilijonuose mūsų ląstelių. Žmonės suteikia jiems tam tikrus pavadinimus, pavyzdžiui, "ribosomes", "kraujo taurus" ir tt, bet jų esme jie yra užprogramuoti mašinos su funkcija. Jei mes galime suprasti, kokios "programos" jie naudoja, ir mes galime jį atkurti - ateitis su nanorobot nebus palaukti.

Dabar naudoja kelis būdus, kaip sukurti nanorobotes. Pasak pirmos, šiems tikslams reikės specialių nanofabric. Tai yra įrenginių kompleksas, skirtas atomų deriniui ir sukuriant įvairius ryšius iš jų. Antrasis metodas reiškia DNR pagrįsto nanoroboto sukūrimą.

Galimas nanoroboto potencialas

Mokslininkai mano, kad tai yra praktiškai įsivaizduojama. Su pakankamu technologijų plėtros lygiu šie mikroskopiniai įrenginiai galės transformuoti savo pasaulį tiesiogine prasme. Be kitų dalykų, jie leis:

Gydykite visas ligas, netgi tokia pavojinga kaip vėžys. Gydytojai galės pristatyti robotus į paciento kūną ir padėkite greitai sekti paveiktas ląsteles, o tada tiesiogiai elgtis su jais iš vidaus! Tai, savo ruožtu, reikšmingai pratęsia žmogaus gyvenimo gyvenimą ir galbūt netgi įgyti nemirtingumą.

Pakeiskite kūną, gerinant jo savybes ir galimybes. Šiuo atveju nanobotai naudojami kaip implantai. Organizmo viduje jie stebės jo būklę, greitai išspręstų ligų simptomus, pagerins operatoriaus fizinius duomenis ir kt.

Prijunkite smegenis į internetą. Tiesiogiai! Inventor Reimond Kurzvell mano, kad jis taps įmanomas jau 2030 m.

Išvalykite vandenyno vandenį ir orą, čiulpti taršą molekuliniu lygiu.

Tai tik nedidelė nanorobotkų galimybių dalis. Su tinkamu fantazija ir išradingumas su jų pagalba, galite padaryti neįtikėtinai daug.

Šiuolaikinis nanorobotas.

Jau sukūrė nemažai nuostabių pokyčių šia kryptimi! Čia tik kai kurie iš jų čia:

Nachs iš ETH Ciuricho ir technologijų. Prietaisas yra polipropilo viela. Jis gali judėti biologiniame kūno skystyje 15 mikrometrų per sekundę. Toks "nanotalatorius" gali būti naudojamas narkotikų pristatymui į paveiktą organą.

3D-judantys nanomarys iš DNR. Tokį neįprastą dizainą sukūrė Mokslininkai iš Ohajo universiteto. Šie robotai yra pastatyti tiesiai iš DNR ląstelių ir gali atlikti tam tikras manipuliacijas.

Kitas nanorobotas tipas, skirtas skirti vaistai į nurodytomis sritimis, sukūrė Drexel universiteto mokslininkus. Dizainas yra 13 botų grandinė, galinti judėti palei biologinį skystį, esant 17,85 mikrometro greičiui per sekundę.

Šie nanobotai, žinoma, dar negali gydyti visų ligų ir prijungti žmogaus smegenis į internetą. Ir artimiausioje ateityje negalės. Bet tai yra akivaizdu, kad viskas, kas ateina, ir nanobotų atsiradimas kasdieniame gyvenime nėra toks nerealus, nes jis gali atrodyti iš pirmo žvilgsnio.

Nors ateityje daugelis technologijų gali būti naudojama atgaivinti kritocacats, galima pradėti susipažinti su ateities atgaivinimo technologijomis, būtina perskaityti DUK (dažnai užduodamus klausimus) dėl nanomedicinos. Galų gale, nanotechnologijos, atrodo, yra tobuliausia priemonė ląstelių remontui ir jų vystymosi supratimui suteikia išsamiausią vaizdą apie būsimą gyvenimo kriopacats atkūrimą. Tai vėliau buvo 1986 m. Be to, ši kryptis intensyviai vystosi visame pasaulyje.

DUK apie nanomediciną:

1. Kokie cheminiai elementai bus medicininiai nanorobotai?

Tipiškas medicinos vienetas bus mikronų robotas (MKM, 1 μm \u003d 10 -6 m) dydis, surinktas iš nanofazės. Šios dalys svyruos nuo 1 iki 100 nm (1 nm \u003d 10 -9 m) ir turės bendrai kompiliuoti veiksmingą mašiną, kurių dydis yra apie 0,5-3 μm skersmens. Tuo pačiu metu trys mikronai - maksimalus dydis medicinos nanorobotams kraujo tekėjimui, nes Tai yra minimalus kapiliarų dydis.

Anglis bus pagrindinis elementas, kuris sudaro medicinos nanorobotų pagrindą, galbūt deimantų ar deimantų nanokompozitą - dėl didžiulio deimanto stiprybės ir jo cheminės inertiškumo. Daugelis kitų elementų, pavyzdžiui, vandenilio, sieros, deguonies, azoto, fluoro, silicio ir tt, bus naudojamas specialiam naudojimui nanometrų pavarų dėžėse ir kitose nanorobotkų komponentų (nanobots).

2. Ar žmogaus kūno skysčiai gali įsiskverbti į nanorobotes?

Medicininiu požiūriu būtų prasminga nustatyti nanorobotą kaip įrenginį, turintį dvi erdves - vidinį ir išorinį. Ir tiesa, kad "Nanorobot" išorinė erdvė susisieks su išorine aplinka - žmogaus biocheminė mašina. Bet vidinė nanorobot erdvė yra visiškai dirbtinai organizuota (greičiausiai, nanorobots viduje bus vakuumas) ir normalus darbas Įrenginiai jame nepatenka į užsienio skysčius, išskyrus tuos, su kuriais veikia nanorobotas. Žinoma, darbo procese nanorobotas gali patekti į cheminės analizės ar kitų tikslų skystį. Tačiau svarbu, kad šis prietaisas bus vanduo ir sandara. Žmogaus kūno skysčiai negalės įsiskverbti į nanorobotą, išskyrus skysčius, specialiai švirkščiamas mechanizmu.

3. Kas bus fizinė gerovė asmuo, kuris buvo įvestas viduje medicinos nanorobotai?

Daugeliu atvejų pacientas, einantis nanomediko gydymas, atrodo kaip ir kitas nei tas pats sergantis žmogus. Tipiškas nanomediko gydymas (pvz., Bakterijų arba virusinės infekcijos valymas) sudarys kelių mikronų dydžio nanorobkų kubinių centimetrų, ištirpintų skystyje (galbūt vandenyje ar druskos tirpale). Tipiška terapinė dozė gali būti nuo 1 iki 10 trilijonų (1 trilijonų \u003d 10 12) atskirų nanorobotų. Natūralu, priklausomai nuo ligos, jis gali būti ribojamas iki kelių milijonų ar kelių milijardų mechanizmų. Kiekvienas nanorobotas bus nuo 0,5 μm iki 3 mikronų skersmens. Matmenys priklauso nuo nanoroboto tipo ir tikslo.

Suaugusiųjų korpusas turi maždaug 100 000 cm 3 tūrį ir kraujo tūris yra ~ 5400 cm 3, todėl nanoroboto apimties dozės pridėjimas ~ 3 cm 3 yra praktiškai nereikšmingas. Nanorobotas tik tai padarys tik tai, ką sako gydytojas, nieko daugiau (taigi pašalina gedimų galimybę). Taigi pasikeis tik fizinė būklė paciento - tai bus labai greitai ištaisyta. Dauguma šalto tipo ligų ar karščiavimas turi simptomus, kuriuos sukelia biochemiškai. Jie gali būti pašalinti įvedant atitinkamų nanorobotų dozę. Normalios odos būklės atkūrimas su juo ar jo žalos metu (kaip tai vyksta corey), jis vyks lėtesnis, nes šiuo atveju reikės visiškai atkurti odą.

4. Kaip atrodys tipiškas nanorobotas?

Dabar neįmanoma pasakyti, kaip atrodo visuotinis nanorobotas. Nanorobotas, skirtas keliauti žmogaus kraujotakoje, gali būti 500-3000 Nm dydis. Nanorobotas, esantis audiniuose, gali būti nuo 50 iki 100 mikronų. Ir nanovosti, veikiantys bronchuose, gali būti dar daugiau. Kiekvienas medicinos nanorobotas bus sukurtas pagal būtinų sąlygųIr todėl yra galimi skirtingi dydžiai ir formos. No nanorobot vis dar yra pastatytas, pagaliau. Daugelis, teoriškai teisinga popieriaus kūrimui nanorobotams, bus rafinuotas ateityje po atitinkamų tyrimų.

5. Ar galite pateikti paprasto medicinos nanoroboto pavyzdį?

Labai paprastas nanorobotas, kurį aš esu (Robert Fraitightas, apytiksliai.) Sukurta prieš kelerius metus - dirbtinis raudonųjų kraujo kūnelių, vadinamas "respirocyt". Respyricyte dydis yra 1 mikronas skersmens ir jis tiesiog teka į kraujotaką. Tai sferinis nanorobotas, pagamintas iš 18millo atomų. Šie atomai yra daugiausia anglies, su deimantų kristaliniu grotelėmis, sudarančiomis sferinį mechanizmo korpusą.

Respyricyte, iš esmės yra hidropneumoacmulator, kurį galima švirkšti į 9 milijardų deguonies molekulių (O 2) ir anglies dioksido molekules (CO 2). Vėliau šios dujos gaminamos iš kvapo kompiuterio valdymo. Dujos laikomos maždaug 1000 atmosferų slėgiu. (Respyocitai gali būti nedegami dėl safyro, nedegios ir medžiagos korpuso su savybėmis netoli deimantų).

Kiekvieno Respyricyte paviršius yra 37% padengtas molekuliniais rūšiavimo rotoriais ("Nanosystems", p. 374), kuri gali būti švirkščiama ir gaminant dujas į vidinį baką. Kai nanorobot plaukiojantys alveolinės kapiliaruose, dalinis slėgis O2 yra didesnis nei CO2, todėl laive kompiuteris sako rūšiavimo rotoriai švirkšti į deguonies rezervuarus, kurie atleidžia CO 2. Kai prietaisas nustato savo vietą audiniuose, prasta deguonimi, įvyksta atvirkštinė procedūra, nes dalinis CO 2 slėgis yra palyginti didelis, o dalinis slėgis O 2 yra mažas, tada rotoriai bus pumpuoti CO 2, atleidžiant O 2.

Respyocitai imituoja natūralias eritrocitų funkcijas, užpildytomis hemoglobinu. Tačiau kvėpia gali būti perkelta į 236 kartus daugiau deguonies nei natūrali raudona ląstelė. Šis nanorobotas yra daug efektyvesnis už natūralų, dėl išskirtinio diamondoido stiprumo, kuris leidžia išlaikyti aukštą slėgį prietaiso viduje. Raudonųjų kraujo kūnelių darbinis slėgis yra 0,51 ATM, o tik 0,13 ATM yra pristatytas į audinius. Taigi, 5 cm 3 injekcija 50% tirpalo Respyricytes į kraujotaką galės pakeisti 5400 cm 3 paciento kraujo vežėjas (tai yra viskas)!

Respyocitai turės jutiklius gauti garso signalą iš gydytojo, kuris naudos ultragarsinį siųstuvą, kad maitintų komandas robotams, kad pakeistumėte savo elgesį, kol jie yra paciente. Pavyzdžiui, gydytojas gali suteikti Respyricyte komandą sustabdyti deguonies ir sustojimo išleidimą. Vėliau gydytojas gali suteikti komandą apie įtraukimą. Kas nutiks, jei jūs pridėsite 1 litrą prieš kraujotaką (tai yra saugiausia dozė)? Dabar galite sulaikyti kvėpavimą 4 valandas, ramiai po vandeniu. Arba, jei esate sprinteris ir paleiskite ribinį greitį, galite atidėti kvėpavimą 15 minučių iki kito kvėpavimo!

Aprašyta "paprastas" įrenginys turi labai naudingų galimybių, net jei naudojama mažomis dozėmis. Kiti, sudėtingesni įrenginiai turės didesnį funkcijų rinkinį. Kai kurie įrenginiai turi būti mobilieji ir galiniai plaukiojantys kraujyje arba perduodami audinių viduje. Žinoma, jie turės skirtingų spalvų, formų, priklausomai nuo atliktų funkcijų. Jie turės skirtingos rūšys Roboto manipuliatoriai, įvairūs jutiklių rinkiniai ir kt. Kiekvienas medicinos nanorobotas bus sukurtas tam tikram darbui ir turės unikalią formą ir elgesį.

6. Ar "pasenęs nanorobotai" yra žmogaus organizme, sukuria problemų, jei jos galiausiai atsisako?

Po nanomedicinos gydymo, 21 šimtmečių šimtmečius norės pašalinti terapinius nanorobotas nuo paciento kūno, kai mechanizmai yra baigti. Todėl pavojus, kad "pasenę nanorobotai" likę paciento organizme veiks neteisingai, labai mažas.

Be to, nanorobotas bus sukurtas aukšto lygio Statinis neaiškumas, siekiant išvengti neįgaliųjų įrenginio veikimo ir pašalinti medicininę riziką.

7. Kaip nanorobotas bus pašalintas iš kūno?

Kai kurie nanovosts yra pajėgi savarankiškai perkelti iš organizmo per natūralius žmogaus ekskretus kanalus. Kiti bus suprojektuoti taip, kad būtų galima pašalinti medicinos personalą naudojant produktus panašius procesus (dažniausiai vadinamus Nano ar Nano-Options) arba aktyvių fagocitozės sistemomis. Tai priklauso nuo šio nanoroboto prietaiso. Dėl atsakingų, anksčiau peržiūrėtų, jų pašalinimo iš paciento kūno tvarka yra paprasta:

"Kai baigsite terapinį paraišką, būtų pageidautina gauti dirbtinius prietaisus iš kraujo. Blobo rezervuaras su balastu (vandeniu) yra naudinga atskiriant dirbtines ląsteles nuo kraujo. kur respyrocitai suteikia komandai ultragarsu valyti savo balastus. Vandens rezervuarai ir, todėl nustatykite nulinį plūdrumą. Nėra kieto komponento kraujo neturi nulinio plūdrumo, todėl likusieji komponentai bus atskirti nuo skirtingų centrifugavimo. Po to, Plazmoje, kurių sudėtyje yra lempų, praleidžiamas per filtrą su grūdų grūdų 1 mikromu, atskiriant su plazmos atsakymais. Filtruota plazma yra sumaišyta su kietosios įstaigosgautas centrifuguojant ir kraujo nepažeista pacientui. Resurcito greitis gali skirtis priklausomai nuo komandų keičiant kvėpavimo takų tankį užpildant balasto baką. Taigi galima pasiekti 66% kraujo plazmos tankio nuo resirocitų, arba gydytojas iš gydytojo, išlaisvinti 5 mikronų burbulo deguonies, sujungiant jį dėl jėgos paviršiaus įtempimas, pop-up pastoviu pagreičio. "(Robert A. Fraitightas, "Naršomasis dizainas medicinos nanotechnologijoje: mechaninis dirbtinis raudonasis langelis.")

8. Ar žmogaus organizme bus nanorobotai, užpuolė imuninę sistemą?

Imuninė sistema daugiausia reaguoja į "užsienietis" paviršius. Nanoroboto dydis taip pat vaidina svarbų vaidmenį tuo pačiu metu, taip pat prietaiso judumą, paviršiaus šiurkštumą ir jo mobilumą. Apskritai, iš esmės biokompetentingumo problema nėra sudėtingesnė nei bioimplants suderinamumo problema. Kai kuriais atvejais ši problema pasirodo esanti lengviau nei įpratę atstovauti, nes daugelis rūšių medicinos nanorobkai bus laikinai žmogaus organizme. Net ir šiandien, imunopolizuojančių agentų naudojimas nanomedicinos gydymo laikotarpiui padės immiškai neapsaugoti robotai būti žmogaus organizme ir vykdyti savo darbą be problemų.

Žinoma, idealus būdas iš šios problemos yra robotų iš deimantų medžiagų dizainas. Daugelis eksperimentų patvirtino, kad lygios deimantų konstrukcijos sukelia mažiau leukocitų aktyvumo ir fibrinogenas yra mažiau adsorbuotas. Todėl atrodo pagrįsta tikėtis, kad tokia deimantų danga ("organizuota", t. Y. taikoma atom-in Atom su nanometro lygumu) turės labai mažą biologinę veiklą. Dėl labai didelio deimanto paviršiaus paviršiaus ir jo stipri hidrofobiškumo, išorinis robotų apvalkalas bus visiškai chemiškai inertinis.

Tačiau netgi organizuojami paviršiai nesuteiks pakankamo bioenaktyvumo, o tik aktyvus roboto paviršiaus kontrolė gali suteikti visišką viso įrenginio biologinį ryšį.

9. Kaip greitai nanorobotas bus pakartotas žmogaus kūno viduje?

Tai yra labai dažna klaida. Medicinos nanorobotes nereikia replikuoti. Tiesą sakant, FDA arba jo būsimas lygiavertis niekada neleis naudoti nanovosts naudoti gali atkartoti in vivo (tai yra, gyvame organizme). Net įsivaizduojant pačias netikėtas aplinkybes, niekas nenorėtų turėti ką nors, galinčių replikuoti savo kūno viduje. Bakterijų replikacija jau suteikia mums daug problemų.

Replikacija yra pagrindinė galimybė įgyvendinti molekulinę gamybą (molekulinė nanotechnologija). Tačiau, nepaisant reikalingiausių savikontrolės sistemų taikymo, tai paprasčiausiai nėra prasmės rizikuoti, gaminti "gyvybingus" nanorobotai kūno viduje, o "ne vizualiniai" nanorobotai gali būti labai greitai ir pigūs už žmogaus kūno ribų sukelia pavojų. Replikatoriai visada bus griežčiausiai kontroliuojant viso pasaulio vyriausybes.

10. Ar medicinos nanorobotai Ar yra dirbtinis intelektas, kuris atrodo kaip žmogus?

Tai dar viena plačiai paplitusi klaida. Daugelis medicinos nanobotai turės labai paprastus kompiuterius. Pavyzdžiui, Respyocitai turės nanokompiuterį, atliekantį tik 1000 operacijų per sekundę, kuri yra daug mažesnė nei "Apple II" kompiuterio skaičiavimo galia.

Dauguma nanorobotų, kurie ištaiso ląsteles nereikia kompiuterių su daugiau nei ~ 10 6 -10 9 operacijas per sekundę dėl jų darbo vykdymo. Tai yra 4-7 dydžiai mažesni už žmogaus smegenų skaičiavimo galią, kuri sudaro ~ 10 13 operacijų per sekundę. Nereorbotams nereikia didesnio skaičiavimo greičio.

11. Iš kokių šaltinių bus nanorobotas?

Viena iš ankstyvųjų "Eric Drexler" prielaidų "Variklio kūrimas" buvo naudoti vietines gliukozės ir aminorūgščių rezervus žmogaus organizme (in vivo). Taigi, įrenginys galės gauti energijos iš metabolizmo apie 2 ir gliukozę, naudojant mechaniniochemines reakcijas. Kita galimybė - gauti akustinę energiją iš išorės, o tai yra patogiausia klinikinio naudojimo metu. 6 skyrius "Nanomedicina: pagrindiniai galimybės" apibūdina dešimtį kitų energijos šaltinių, potencialiai prieinamų žmogaus organizme.

12. Kaip susisiekti su šiomis mašinomis, kai baigsite savo darbą?

Už tai yra daug būdų. Paprasčiausias būdas yra platinti bandymų akustinius signalus kūno viduje, kuris gaus in vivo nanorobots. Įrenginys, panašus į ultragarso jutiklį, iššifruoja akustinius signalus su maždaug 1-10 MHz dažniu. Taigi gydytojas atlieka gydymą gali lengvai siųsti naujas komandas su nanorobot, esančiu žmogaus organizme. Kiekvienas nanorobotas turi savarankišką energijos šaltinį, kompiuterį, jutiklių rinkinį, ir todėl gali priimti akustinius signalus, iššifruoti juos ir siųsti atitinkamą atsakymą.

Yra dar pusė duomenų perdavimo proceso - nuo gydytojo nanoroboto. Šie duomenys taip pat gali būti perduodami akustiškai. Tačiau roboto laive gebėjimai riboja akustinių signalų perdavimo kelių šimtų mikronų spinduliu kiekvienam nanorobotui. Todėl reikės sukurti vidinį tinklą, kuriame yra vietiniai duomenys, ir tada perduoti juos į centrinį "klijavimo tašką", kur gydomasis gydytojas galės paimti juos su labai jautriais ultragarso jutikliais. Panašus tinklas, sudarytas iš maždaug 100 milijardų mobiliųjų mazgų (šilumos išsklaidymo 60 W šilumos, o normalus dispersija žmogaus kūno energijos yra 100 W) viduje paciento kūno gali būti įdiegta per valandą.

Be pirmiau minėto metodo, yra keletas kitų, sudėtingesnių pranešimų būdų.

13. Jei medicinos nanorobotai patenka į kūną į veną, kaip galiu atsekti savo vietą?

Kai tik navigacijos tinklas yra įterptas į paciento kūną, ji sudaro navigacijos sistemą su daugeliu pozicijos valdymo nanoroboto stočių.

Iš in vivo nanorobots vieta bus perduodama per ryšių tinklą. Kadangi įprastinė terapinė nanorobotkų dozė yra billijonai arba trilijonai įrenginių, nesvarbu gauti duomenis apie kiekvieno roboto vietą. Duomenų perdavimas apie individualų nanoroboto išdėstymą tik su jų doze yra mažesnis nei milijonas.

14. Kokių tipų nanorobotų aptikimo sistemos bus atskirti įvairius ląstelių tipus?

Kiekvienas ląstelių paviršiaus tipas turi unikalų antigenų rinkinį. Kai kurie paviršiaus antigenai atspindi ląstelių (sveikatos / paciento ir kt.), Kūno tipą ir net kūno individualumą (kažką panašaus į "socialinės apsaugos" biocheminį skaičių, būdingą kiekvienam organizmui).

Todėl trumpas atsakymas į šį klausimą yra: būtina naudoti chemotaktikų jutiklius (panašius į cheminio maitinimo mikroskopijos jutiklius), turintys privalomą šių antigenų jungties paviršių konfigūraciją, kurią turi schoped ląstelė. Žinios apie šių antigenų struktūrą bus gauta atsižvelgiant į žmogaus genomo projekto rezultatus 21-ojo amžiaus pradžioje.

15. Kaip cheminiai agentai (pavyzdžiui, narkotikų nuo vėžio) yra gabenami ir pristatomi į konkretų langelį?

Kai tik apibrėžta ląstelių grupė, kuriai reikia narkotikų pristatymo, nanoformuodama tiesiog pristato lankyti agentą į ląstelę iš laive saugomų. 1 cm 3 injekcija 1 mikronų nanofools yra ne mažiau kaip 0,5 cm 3 lankytame agente. Beveik visi šie nanorobot yra "protingi" pakankamai, kad galėtume pristatyti 100% savo bagažo viduje ląstelėje, todėl jų taikymo efektyvumas bus 100%. Laivų įrenginių jutikliai užtikrins patikimą kontrolę per ląstelių perdozavimą su medicina.

Tačiau šis klausimas yra ryškus "anachronizmo" pavyzdys nanomedicinoje. Sukurta nanotechnologija galės pateikti kitą kelią ateityje, mažiau destruktyvus pasiekti tą patį tikslą. Pavyzdžiui, citotoksino pristatymas į audinių ląsteles yra neprivalomas, kai pašalinama karcinomija ląsteliniu ir genetiniu lygiu.

16. Ar galima pamatyti in vivo nanorobot naudojant radioizotopo metodą arba turi būti laikoma tiesiogiai audiniuose?

Taip, nanovosts galima stebėti kūno viduje, naudojant MRT, ypač jei jų deimantų komponentai bus pagaminti iš 13C atomų, o ne tradiciniai 12C. Anglies izotopų, 13C turi nulinio magnetinio momento. Bet nanomedicinos izotopinio požiūrio eroje vėl bus anachronizmas. Paaiškink kodėl.

Naudojant klasikinę slaugytoją Nano-Nano, medicinos nanorobotai turi būti pirmai švirkščiami į paciento kūną (arba organą) pradėti darbą. Gydytojai norėtų stebėti gydymo pažangą ir įsitikinkite, kad nanovosts tikrai bendrauja su norimas ląstelėmis ir patenka į ligos plotą. Todėl pirmasis instinktyvus gydytojų noras bus noras pamatyti nanorobotes organizme darbe. Kalbėdamas kitaip, gydytojai norėtų nuskaityti kūno dalis, ir pamatyti tautos, esančių šalia jų naudojimo (organų, audinių ir tt).

Tačiau technologijos, gaminančios nanoformą su molekuliniu tikslumu, gali leisti plėtoti ir įdėti į komunikacijos ir navigacijos nanorobotkų mechanizmus. Ryšių tinklai taip pat bus plėtojami paciento kūnui. Terapiniai nanovosts yra užprogramuoti specialiems pageidaujamo audinio ląstelių paviršiaus antigenams. Tai yra papildoma priemonė, padedanti nanorobot dirbti tam tikroje srityje su būtinu tikslumu (apie milimetrą ar tikslesnį).

Todėl teisingas medicininės intervencijos modelis Nanoopeh atrodys taip: nanorobotas, įvestas į žmogaus kūną, bus visiškai tiksliai už medicinos įsikišimo zonoje. Net viduje norimos nanoroboto ploto yra neaktyvus, kol jų jutikliai yra chemotoaktiškai suaktyvinti atskirų baltymų, būdingų ląstelių, kurios turi būti gydomos. Nanorobotai taip pat bus sukurtos taip, kad būtų įjungta tik akustinio signalo iš išorės (pavyzdžiui, nuo gydytojo, kuris, nugalėjęs plotas, pabrėžia erdvinės koordinatės tinklelio aktyvinimo zoną, kartu su paciento kūnu). ir tik tada padarykite ląstelių baltymų jutiklį. Gydytojas visiškai kontroliuoja Nanorobotų vietą ir statusą per visą gydymą. Signalai sustabdyti nanorobotes gali būti įteiktas bet kuriuo metu.
Taip pat svarbu, kad tuo pačiu metu nanorobotai galės keistis duomenimis apie jų vietą, ligos kiekybinį pobūdį ir gydymo procesą. Individualaus nanoroboto signalo perdavimo diapazonas yra ribotas, bet ir šie techniniai sunkumai yra įveikti. Šiame gydymo modelyje gydytojas gauna duomenis iš aktyvių nanorobkų. Jie informuoja gydytoją, kiek vėžio ląstelių jų aplinkoje; Kur yra mechanizmai ir kt. "Borto" kompiuteriai Nanomanai užkirs kelią nesėkmėms (pvz., Penki nepriklausomi šoniniai kompiuteriai į kosmoso pervežimą), roboto blokavimo įtaisai nesėkmių ir visiško stabdymo sistemos, kai robotai, kilę iš kūno.

Todėl, gydant tokiu būdu, tai yra visiškai nesvarbi visiškai atstovauti nanovosts tiesiogiai, nes atsiliepimai iš nanorobot palengvins jų kontrolę ir vizualizaciją.

17. Ar galima naudoti audinių biopsiją ir vėlesnį elektronų mikroskopiją, kad būtų rodomas darbo robotų procesas gydant ligą?

Taip, biopsijos metodai gali būti naudojami nanorobotams nustatyti pacientų audiniuose, naudojant elektronų mikroskopiją. Tačiau normaliomis sąlygomis medicinos nanorobotai veiks be nesėkmių, todėl biopsija taps nereikalinga. NANO įrenginiai, sukūrę naudojant protokolus, kurie išskiria neteisingą darbą ir turintys nemažai mechaninių įtaisų, kurie pagerina prietaiso darbo patikimumą, praktiškai neveiks tinkamai.

Tradicinėje biopsijoje pagrindinis interesas yra bandymo audinys (ne Nanovostrey, būtent pačios audinio būklė). Tačiau Nationwides gali būti naudojamas greitai audinių bandymams, jo biochemijos, biomechanikos ir histometrinių charakteristikų tyrimą ("GISTO" - audinys) su dideliu tikslumu ir detalėmis. Apskritai, profesinės nanomedicinos eroje, prieš pradedant gydyti, svarbu sukurti keletą bandymų in situ (vietoje, atskirame preparate, be kūno). Tai palengvins vėlesnę nanomedinę procedūrą ir taps patogiau pacientui.

18. Ką galima padaryti neteisingai žmogaus nanarobidų gydymo metu?

Dalyvaujančių darbuotojų nekompetencija ar aplaidumas yra labai svarbus pacientui. Tačiau tiek dabar, tiek nanotechnologijos eroje tokie atvejai turėtų būti ne specifika.

Netikėtų atvejų gali atsirasti klaida. Asmens su nanorobotais biologumas yra gerai tiriamas ir nesuteiks problemos. Keletas keičiamų "Robot" šalutinių kompiuterių išspręs perprogramavimo, prisitaikymo, gedimų problemą, net po to, kai jis pradeda dirbti audinyje. Užduotyse, kuriose yra didelis rizikos laipsnis, bus įgyvendinami sudėtingi robotų protokolai, išskyrus neteisingą nanomechanizmo rinkinio darbą.

Todėl rimčiausias problemas gali pasirodyti dirbant kartu trilijonų mechanizmų ribotą erdvę ir labai trumpą laiką. Vienas iš nenumatytų gedimų gali būti jų susidūrimo robotų sąveika. Tokie gedimai yra sunku nustatyti šiuo metu, ir, matyt, jie bus išbandyti bandant jau paruoštus robotai.

Paprastas tokio gedimo pavyzdys bus abipusis dviejų tipų nanorobotai viename audinyje. Jei tipo nanorobotas yra užprogramuotas atkurti nanorobot b veikimo pasekmes, tada audinys, kuriame abu jie pirmiausia atskleis nanoroboto įtaką, ir tada nanorobot a bus pašalinti visus rezultatus Nanorobot intervencija, kuri savo ruožtu sukels pakartotinį nanorobotą ir taip šalia begalybės. Tai reiškia, kad nanorobotai "teisingai" vieni kitų darbui.

Tačiau net ir tokioje situacijoje, saugomi robotų kontrolė. Dalyvavimas gydytojas, žiūri į gydymo procesą arba išjunkite vieną nanorobot tipą arba perprogramuoti tiek (tol, kol jie vis dar yra kūno viduje), kad jų darbas nesukeltų audinių deformacijos. Gydytojas turi išlaikyti "ranką ant pulso" visą laiką, kad išvengtumėte tokių situacijų. Dalyvio gydytojo įsikišimas yra pagrindinis netikėtų gedimų ir problemų reguliavimo elementas, todėl dalyvaujančio personalo kvalifikacija atlieka svarbiausią vaidmenį.

19. Kas būtų didžiausia nauda žmonijai, naudojant nanomedicinų naudojimą?

Nanomedicina pašalins beveik visas plačiai paplitusių dvidešimtojo amžiaus ligas, skausmas; Tai padidins asmens gyvenimą ir plėstys mūsų psichikos galimybes.

Nanometrinis matmenų duomenų saugojimo įrenginys, galintis saugoti informaciją, lygiavertį kongreso bibliotekoje, trunka tik ~ 8000 mikronų 3, o tai yra kepenų ląstelių kiekis ir mažesnis už neurono užimamą tūrį - nervų ląstelę. Jei implantuojant tokius prietaisus žmogaus smegenyse kartu su prieigos įrenginiais, žmogaus atmintyje saugomos informacijos kiekis padidės neišmatuojamai.

Paprastas nanokompiuteris, atliekantis 10 teraflops per sekundę (10 teraflops - 10 13 operacijų su plaukiojančiais kabliataškiniais), aprašytus Dreisler, taip pat užima vidutinio žmogaus ląstelės dydį. Šis kompiuteris yra lygus (su daugeliu supaprastinimų) žmogaus smegenų sugebėjimų. Jis išsklaido B. aplinka Apie 0,001 vatų šilumą. Žmogaus smegenys su tuo pačiu operacijų skaičiumi per sekundę išsklaido 25 vatų šilumą. Jei implantuojate žmogaus smegenis keletas tokių įrenginių, galite paspartinti žmogaus mąstymo procesus kelis kartus.

Bet galbūt pagrindinė žmonijos nauda bus pasaulio eros, kuri įvyko dėka nanotechnologijos plėtros. Tikimės, kad protingi, išsilavinę, sveiki, nekaltiniai žmonės, turintys geri namai, nenorės kovoti tarpusavyje. Žmonės, kurie gali gyventi daug daugiau ir ilgiau nei dabar, nenorės atskleisti savo buvimo grėsmės.