مستخدم:A. Algendy/روبوتات النانو

روبوتات النانو هي مجال التكنولوجيا الناشئة خلق آلات أو الروبوتات التي تتشكل من عناصر أو على مقربة من حجم النانومتر (09/10 مترا). [1] [2] [3] وبشكل أكثر تحديدا، يشير روبوتات النانو إلى الانضباط الهندسة وتكنولوجيا النانو من تصميم وروبوتات النانو بناء، مع أجهزة تتراوح في حجمها 0،1 حتي 10 ميكرومتر والتي شيدت من النانوية الجزيئية أو المكونات. [4] [5] كما تم استخدام الروبوتات الصغيرة أسماء، nanoids، nanites، هذه التقنية، أو nanomites لوصف هذه الأجهزة حاليا تحت البحث والتطوير. [6] [7]

هذه التقنية هي إلى حد كبير في مرحلة البحث والتطوير، [8] ولكن تم اختبار بعض الآلات وnanomotors الجزيئية البدائية. مثال هو استشعار وجود التبديل ما يقرب من 1.5 نانومتر عبر، قادرة على فرز جزيئات محددة في عينة كيميائية. التطبيقات المفيدة الأولى من هذه التقنية قد يكون في النانوي. على سبيل المثال، [9] ويمكن استخدام آلات البيولوجية لتحديد وتدمير الخلايا السرطانية. [10] [11] تطبيق آخر محتمل هو الكشف عن المواد الكيميائية السامة، وقياس تركيزاتها في البيئة. وقد أظهرت جامعة رايس سيارة واحدة جزيء التي وضعتها عملية كيميائية وبما بوكي للعجلات. ودفعتها إلى ذلك عن طريق التحكم في درجة الحرارة البيئية وعن طريق وضع تلميح مجهر مسح نفقي.

تعريف آخر هو الروبوت الذي يسمح التفاعلات الدقة مع الأجسام النانوية، أو يمكن التلاعب مع قرار النانو. هذه الأجهزة هي أكثر اتصالا المجهري أو مسح التحقيق المجهر، بدلا من وصف روبوتات النانو كما الآلة الجزيئية. بعد تعريف المجهر حتى جهاز كبير مثل مجهر القوة الذرية يمكن اعتباره أداة nanorobotic عند تكوين لأداء nanomanipulation. لهذا المنظور، الروبوتات macroscale أو microrobots التي يمكن ان تتحرك بدقة النانو يمكن أيضا النظر روبوتات النانو.

نظرية روبوتات النانو 

ووفقا لريتشارد فاينمان، وكان تلميذه السابق الدراسات العليا ومتعاون ألبرت هيبس الذي اقترح في الأصل له (حوالي 1959) فكرة استخدام الطبي لmicromachines النظرية فاينمان (انظر تكنولوجيا النانو). اقترح هيبس أن آلات إصلاح بعض قد يتم تخفيض مدة يوم واحد في الحجم إلى النقطة التي سيكون، من الناحية النظرية، من الممكن (كما قال فاينمان عليه) "ابتلاع الطبيب". تأسست الفكرة إلى 1959 مقال فاينمان في هناك الكثير من الغرفة في القاع. [12]

منذ روبوتات النانو ستكون المجهرية في حجمها، وربما يكون من الضروري لأعداد كبيرة جدا منهم للعمل معا لأداء المهام والمجهري. هذه الأسراب nanorobot، سواء تلك التي غير قادر على التكرار (كما هو الحال في المرافق الضباب) والقادرة على التكرار غير المقيد في البيئة الطبيعية (كما في الهلام الرمادي ولها بدائل أقل شيوعا، مثل علم الأحياء الاصطناعية أو فائدة الضباب)، وتوجد في العديد من العلوم قصص الخيال، مثل nanoprobes برج في ستار تريك وحدود الحلقة الخارجي سلالة جديدة.

بعض أنصار روبوتات النانو، في رد فعل على سيناريوهات غو الرمادية التي ساعدوا في وقت سابق لنشر، نرى أن روبوتات النانو قادرة على تكرار خارج بيئة المصنع المقيدة لا تشكل جزءا ضروريا من تكنولوجيا النانو منتجة المزعوم، وأن عملية تكرار الذات، وإذا كان أي وقت مضى إلى تطوير ذلك، يمكن جعلها آمنة بطبيعتها. وهم يؤكدون كذلك أن خططهم الحالية لتطوير واستخدام التصنيع الجزيئي لا في الواقع تشمل نسخ متماثلة خالية من البحث عن الطعام. [13] [14]

تم عرض المناقشة النظرية الأكثر تفصيلا من روبوتات النانو، بما في ذلك المسائل المتعلقة بالتصميم محددة مثل الاستشعار عن بعد، الاتصال السلطة، والملاحة، والتلاعب، الحركة، وعلى متن حساب في سياق الطبي النانوي روبرت فريتاس. بعض من هذه المناقشات لا تزال في مستوى العموميات unbuildable ولا الاقتراب من مستوى الهندسة التفصيلية.

النهج 

بيوشيب 

يوفر الاستخدام المشترك للالكترونيات النانو، ضوئيه، والمواد الحيوية الجديدة نهج محتمل لتصنيع روبوتات النانو للتطبيقات الطبية المشتركة، مثل العمليات الجراحية والأجهزة، التشخيص وتسليم المخدرات. [15] [16] [17] وهذه الطريقة لتصنيع على نطاق وتكنولوجيا النانو قيد الاستخدام حاليا في صناعة الإلكترونيات. [18] لذا، ينبغي أن تكون متكاملة روبوتات النانو العملية كأجهزة الإلكترونيات النانوية، الأمر الذي سيتيح عن بعد تشغيل وقدرات متقدمة للأجهزة الطبية. [19] [20]

Nubots 

نبوت هو اختصار ل "النووي الروبوت حمض". Nubots هي آلات جزيئية العضوية في المقياس النانوي. [21] بنية الحمض النووي يمكن أن توفر وسيلة لتجميع 2D و 3D أجهزة ميكانيكية نانوية. آلات المعتمدة على الحمض النووي يمكن تفعيلها باستخدام جزيئات صغيرة والبروتينات والجزيئات الأخرى من الحمض النووي. [22] [23] [24] بوابات الدوائر البيولوجية القائمة على المواد DNA قد تم تصميمها من حيث الآلات الجزيئية للسماح في المختبر توصيل الدواء للمشاكل الصحية المستهدفة . [25] وهذه المواد أن النظم القائمة على العمل بشكل وثيق لمادة بيولوجية الذكية تسليم نظام المخدرات، [26] في حين لا يسمح دقيقا في الجسم الحي teleoperation من هذه النماذج هندسيا.

أنظمة ملزمة سطح 

وقد أظهر عدد من التقارير المرفق المحركات الجزيئية الاصطناعية على الأسطح. [27] [28] وقد ثبت أن هذه الآلات النانوية البدائية للخضوع الاقتراحات آلة تشبه عندما تقتصر على سطح المادة العيانية. من المحتمل أن تستخدم المحركات سطح الراسية للتحرك وموقف النانو المواد على السطح في نحو من الحزام الناقل.

الموضعية nanoassembly  

Nanofactory التعاون، [29] التي أسسها روبرت فريتاس ورالف ميركل في عام 2000 والتي تشمل 23 باحثا من 10 منظمات و 4 دول، ويركز على تطوير جدول أعمال للبحوث العملية [30] أساسا على تنمية mechanosynthesis الماس تسيطر positionally-وnanofactory ألماسية أن سيكون لديها القدرة على بناء روبوتات النانو الطبية ألماسية.

استنادا البكتيريا المصدر 

ويقترح هذا النهج استخدام الكائنات الحية الدقيقة البيولوجية، مثل بكتيريا الإشريكية القولونية. [31] وهكذا يستخدم نموذج السوط لأغراض الدفع. المجالات الكهرومغناطيسية السيطرة عادة على اقتراح من هذا النوع من جهاز متكامل البيولوجي. [32] الكيميائيين في جامعة نبراسكا خلقت مقياس الرطوبة عن طريق دمج البكتيريا إلى شريحة كمبيوتر السيليكون. [33]

القائم على فيروس المصدر 

الفيروسات يمكن تدريبها لنعلق على الخلايا واستبدال DNA. يذهبون من خلال عملية تسمى النسخ العكسي لتسليم التعبئة والتغليف وراثي في ناقلات [34] عادة، وهذه الأجهزة هي بول - الجينات الكمامة من الفيروس لقفيصة ونظام التسليم. وتسمى هذه العملية فيروسات العلاج الجيني، لديها القدرة على إعادة هندسة DNA الخلوية بواسطة استخدام ناقلات فيروسية. [35] وقد ظهر هذا النهج في شكل فيروسات الرجعية، الفيروسة الغدانية، وأنظمة توصيل الجينات Lentiviral. [36] وهذه العلاج الجيني وقد استخدمت ناقلات في القطط لارسال الجينات الوراثية في تعديل الحيوانات "المعدلة وراثيا" الامر الذي ادى عرض سمة. [37]

تقنية مفتوحة 

ووجه وثيقة مع اقتراح بشأن تطوير nanobiotech باستخدام أساليب تقنية مفتوحة إلى الجمعية العامة للأمم المتحدة. [38] ووفقا للوثيقة أرسلت إلى الأمم المتحدة، بنفس الطريقة التي لديها المصدر المفتوح في السنوات الأخيرة تسارع تطور الكمبيوتر نظم، ينبغي اتباع نهج مماثل يفيد المجتمع ككل وتسريع تطوير روبوتات النانو. وينبغي وضع استخدام النانوية كتراث إنساني للأجيال القادمة، وتطويرها باعتبارها تقنية مفتوحة على أساس الممارسات الأخلاقية للأغراض السلمية. ورد تقنية مفتوحة كمفتاح أساسي لهذا الهدف.

سباق Nanorobot 

في نفس طرق كان أن تطوير التكنولوجيا سباق الفضاء وسباق التسلح النووي، سباق للروبوتات النانو يحدث. [39] [40] [41] [42] [43] وهناك الكثير من الأرض مما يسمح للروبوتات النانو لإدراجها ضمن التكنولوجيات الناشئة [44] بعض الأسباب هي أن الشركات الكبيرة، مثل جنرال إلكتريك، وهيوليت باكارد، سينوبسيس، نورثروب جرومان وشركة سيمنز تم العمل مؤخرا في البحث والتطوير من روبوتات النانو؛ [45] [46] [47 ] [48] [49] الجراحين هي التورط والبدء في اقتراح سبل لتطبيق روبوتات النانو للإجراءات الطبية المشتركة؛ [50 صندوقا] منحت الجامعات ومعاهد البحوث من قبل الجهات الحكومية تتجاوز 2000000000 $ نحو الأجهزة النانوية بحوث تطوير للطب. [51] [52] والمصرفيين أيضا تستثمر استراتيجيا بقصد الحصول على حقوق مسبقا والإتاوات على روبوتات النانو المستقبلية التجاري. [53] بعض جوانب التقاضي nanorobot والقضايا ذات الصلة ترتبط احتكار ظهرت بالفعل [54] [55] [56] وقال كبير وقد تم منح عدد من براءات الاختراع مؤخرا على روبوتات النانو، تتم في الغالب عن وكلاء براءات الاختراع، وشركات متخصصة فقط على بناء محفظة براءات الاختراع، والمحامين. بعد سلسلة طويلة من براءات الاختراع، وفي نهاية المطاف المحاكمات، انظر على سبيل المثال اختراع الراديو أو عن حرب التيارات، ومجالات التكنولوجيا الناشئة تميل إلى ان تصبح الاحتكار، والتي عادة ما تهيمن عليها الشركات الكبرى. [57]

تصنيع 

الطباعة 3D 

3D الطباعة هي العملية التي من خلالها يتم بناء هيكل ثلاثي الأبعاد من خلال مختلف عمليات التصنيع المضافة. الطباعة النانو 3D تتضمن العديد من نفس العملية، التي تأسست في نطاق أصغر بكثير. من أجل طباعة هيكل في نطاق 5-400 ميكرون، يتم تحسين دقة آلة الطباعة 3D كثيرا.

الطباعة والحفر بالليزر 

وهناك تقنية رائدة في سيول، كوريا الجنوبية تستخدم عملية من خطوتين الطباعة 3D، وذلك باستخدام الطباعة 3D ومحفورا بالليزر لوحات. [58] من أجل أن تكون أكثر دقة في المقياس النانوي، وتستخدم في عملية الطباعة 3D آلة الحفر بالليزر، الذي يحفر في كل لوحة التفاصيل المطلوبة لهذا الجزء من nanorobot. ثم يتم نقلها لوحة لأكثر من طابعة 3D، التي تملأ المناطق محفورا مع جسيمات متناهية الصغر المطلوب. يتم تكرار العملية 3D الطباعة حتى يتم بناء على nanorobot من أسفل إلى أعلى. هذه العملية 3D الطباعة لديه العديد من الفوائد. أولا، لأنه يزيد من دقة الشاملة لعملية الطباعة. ثانيا، لديه القدرة على خلق شرائح وظيفية لnanorobot. [58]

ثنائي الفوتون الطباعة الحجرية 

تستخدم الطابعة 3D الراتنج السائل، والذي هو صلابة في تمام البقع الصحيحة من تركيز شعاع الليزر. ويسترشد النقطة المحورية لشعاع الليزر من خلال الراتنج التي كتبها المرايا المنقولة والأوراق وراء خط صلابة من البوليمر الصلب، على بعد بضع مئات من نانومتر واسعة. هذا قرار الغرامة تمكن من خلق من التماثيل تنظيما محكما صغيرة مثل حبة الرمل. تتم هذه العملية باستخدام راتنجات متفاعل، والتي تصلب بواسطة الليزر على نطاق صغير للغاية لإنشاء بنية. هذه العملية سريعة وفقا للمعايير الطباعة النانو 3D. الميزات الصغيرة جدا يمكن أن يتم مع 3D تقنية المتناهية الصغر المستخدمة في تصنيع photopolymerisation multiphoton. يستخدم هذا النهج ليزر تركيزا لتتبع الكائن 3D المطلوب إلى كتلة من الهلام. ونظرا لطبيعة غير الخطية من الصورة الإثارة، يتم الشفاء من هلام لالصلبة إلا في الأماكن التي تركزت الليزر في حين ثم يتم غسل هلام المتبقية بعيدا. ويتم إنتاج أحجام معالم أقل من 100 نانومتر بسهولة، فضلا عن الهياكل المعقدة مع الحركة وأجزاء متشابكة. [59]

التطبيقات المحتملة 

النانوي

وتشمل التطبيقات المحتملة لروبوتات النانو في الطب التشخيص المبكر وهادفة لتوصيل العقاقير لسرطان، [60] [61] [62] الأجهزة الطبية الحيوية، [63] جراحة، [64] [65] الدوائية، [10] رصد السكري، [ 66] [67] [68] والرعاية الصحية.

ومن المتوقع تكنولوجيا النانو الطبي في المستقبل في مثل هذه الخطط لتوظيف روبوتات النانو حقنها في المريض لأداء العمل على المستوى الخلوي. هذه روبوتات النانو المعدة للاستخدام في الطب يجب أن يكون غير تكرار، كما التكرار من شأنه أن يزيد تعقيد الجهاز دون داع، والحد من الموثوقية، وتتداخل مع البعثة الطبية.

يوفر تكنولوجيا النانو مجموعة واسعة من التكنولوجيات الجديدة لتطوير حلول مخصصة التي تحسن تسليم المنتجات الصيدلانية. اليوم، والآثار الجانبية الضارة للعلاج مثل العلاج الكيميائي هي عادة نتيجة لأساليب توصيل العقاقير التي لا تحديد الخلايا المستهدفة بشكل دقيق. [69] باحثون في جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، إلا أنه لم يكن قادرا على نعلق خيوط RNA الخاصة، قياس ما يقرب من 10 نانومتر في القطر، إلى جزيئات النانو، وملء لهم دواء العلاج الكيميائي. تنجذب هذه الخيوط RNA إلى الخلايا السرطانية. عندما يصادف جسيمات متناهية الصغر من الخلايا السرطانية، وتتمسك به، وتطلق المخدرات في الخلايا السرطانية. [70] وهذه الطريقة موجهة للتسليم المخدرات لديها امكانات كبيرة لعلاج مرضى السرطان مع تجنب الآثار السلبية (المرتبطة عادة مع تسليم المخدرات غير لائق) . [69] [71] المظاهرة الأولى من nanomotors العاملة في الكائنات الحية أجريت في عام 2014 في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو. [72] nanocapsules MRI الموجهة والسلائف واحد محتمل للروبوتات النانو. [73]

آخر تطبيق مفيد للروبوتات النانو والمساعدة في إصلاح خلايا الأنسجة جنبا إلى جنب مع خلايا الدم البيضاء. [74] وتجنيد خلايا التهابية أو خلايا الدم البيضاء (التي تشمل العدلات، اللمفاويات، وحيدات الخلايا البدينة) إلى المنطقة المتضررة هو الأول استجابة الأنسجة للإصابة. [75] وبسبب روبوتات النانو حجمها صغيرة يمكن أن تلتصق على سطح الخلايا البيضاء تجنيدهم للضغط على طريقهم من خلال جدران الأوعية الدموية وتصل إلى موقع الإصابة، حيث يمكن أن تساعد في عملية إصلاح الأنسجة. ربما يمكن أن تستخدم بعض المواد لتسريع الانتعاش.

العلم وراء هذه الآلية معقدة للغاية. مرور خلايا الدم عبر البطانة، وهي عملية تعرف باسم التهجير، هو آلية تنطوي على إشراك مستقبلات سطح الخلية إلى جزيئات الالتصاق، مجهود قوة نشطة وتمدد جدران الأوعية وتشويه البدني من الخلايا المهاجرة. عن طريق ربط أنفسهم للهجرة الخلايا الالتهابية، الروبوتات يمكن في الواقع "الركوب متطفلين" عبر الأوعية الدموية، وتجاوز الحاجة إلى آلية التهجير معقدة من تلقاء نفسها. [74]

في الولايات المتحدة، وينظم FDA حاليا تكنولوجيا النانو على أساس الحجم. [76] وينظم FDA أن الذي يعمل بوسائل كيميائية كدواء، وأن الذي يعمل عن طريق الوسائل المادية كجهاز. يمكن [77] جزيئات واحدة أيضا أن تستخدم آلات تورنج، مثل نظرائهم أكبر شريط ورقي، وقادرة على حساب الجميع وممارسة القوى الفيزيائية (أو كيميائية)، ونتيجة لذلك الحساب. ويجري تطوير أنظمة السلامة بحيث إذا كانت حمولة المخدرات التي ستصدر عن طريق الخطأ، الحمولة سيكون إما خامل أو سيتم دواء آخر ثم أفرجت لمواجهة أولا. اختبار السمية يصبح convolved مع التحقق من صحة البرنامج في مثل هذه circumstances.With التطورات الجديدة في تكنولوجيا النانو يجري إنشاء هذه الأجهزة الصغيرة، مع القدرة على التنظيم الذاتي وتكون "أكثر ذكاء" من الأجيال السابقة. كما يصبح تكنولوجيا النانو أكثر تعقيدا، كيف سيكون الهيئات التنظيمية تميز دواء من الجهاز؟ يجب أن تخضع [77] جزيئات الدواء أبطأ وأكثر تكلفة الاختبار (على سبيل المثال، اختبار السمية قبل السريرية) من الأجهزة، والمسارات التنظيمية للأجهزة هي أبسط من ل المخدرات. نباهة ربما، إذا ذكي بما فيه الكفاية، ويوما ما أن تستخدم لتبرير تصنيف الجهاز لالة جزيئية جزيء واحد. تمت الموافقة على الأجهزة عموما بسرعة أكبر من الأدوية، لذلك تصنيف الجهاز يمكن أن يكون مفيدا للمرضى والمصنعين.

[[تصنيف:تكنولوجيات ناشئة]] [[تصنيف:تقانة نانوية]] [[تصنيف:روبوتيات]]