OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0119

Prospettive per i Robot Medici

Vadali Shanthi e Sravani Musunuri

PTY Srl di Copyright AZoM.com.

Ciò è un articolo del Sistema delle Ricompense dell'Azo Access Aperto (Azo-REMI) distribuito ai sensi dei Azo-REMI http://www.azonano.com/oars.asp

Presentato: 5 settembre 2007

Inviato: 13 novembre 2007

Argomenti Coperti

Estratto

Introduzione

Che Cosa sono Nanorobots

Elementi di Nanorobots

I Componenti e la Progettazione di Nanorobots

Approcci per la Costruzione di Nanorobots

Riconoscimento del Sito dell'Obiettivo da Nanorobots

Strategie Impiegate da Nanorobots per l'Elusione del Sistema Immunitario

Nanorobots nella Rilevazione e nel Trattamento del Cancro

Esempio Pratico dell'Approccio di Nanorobots per Rilevazione ed il Trattamento del Cancro

Nanorobots nella Diagnosi e nel Trattamento di Diabete

Livello Gestente del Glucosio facendo uso di Nanorobots

Respirocyte - i Portafili Artificiali Nanorobot dell'Ossigeno

Fagociti Artificiali - Microbivores Nanorobots

Chromallocyte: Una Cella-Riparazione Mobile Ipotetica Nanorobot

Ulteriori Applicazioni di Nanorobots

Conclusione

Riferimenti

Dettagli del Contatto

La Nanotecnologia è una scienza affascinante per molti scienziati poichè offre loro molte sfide. Una tale sfida è Nanorobots, che una volta probabilmente una fantasia ha entrato in realtà ora. L'applicazione proposta dei nanorobots può variare da raffreddore alla malattia spaventosa come cancro. Alcuni tali esempi possono essere Pharmacyte, Respirocyte, Microbivores, Chromallocyte e molto. Lo studio sui nanorobots ha piombo al campo di Nanomedicine. Nanomedicine offre la prospettiva dei nuovi strumenti potenti per il trattamento delle malattie umane ed il miglioramento dei sistemi biologici umani.

Introduzione

L'era attuale di Nanotecnologia ha raggiunto ad una fase in cui gli scienziati possono sviluppare i commputer complessi programmabili ed esternamente controllabili che sono costruiti al livello molecolare che può lavorare dentro l'organismo del paziente. La Nanotecnologia permetterà agli ingegneri di costruire i nanorobots specializzati che possono traversare il corpo umano, trasportare le molecole importanti, manipolare gli oggetti microscopici e comunicare con i medici mediante i sensori, i motori, i manipolatori, i generatori di corrente ed i computer miniatura del molecolare-disgaggio. L'idea sviluppare un nanorobot viene i nanodevices naturali dal fatto quel dell'organismo; i neutrophiles, i linfociti ed i globuli bianchi errano costantemente circa l'organismo, riparando i tessuti nocivi, attaccando e mangiando i microrganismi d'invasione e le particelle non Xeros alte ampe per vari organi per ripartire o espellere.

Che Cosa sono Nanorobots

Nanorobotics sta emergendo come campo esigente che si occupa delle cose minuscole al livello molecolare. Nanorobots è sistemi nanoelectromechanical classici destinati per eseguire un compito specifico con precisione alle dimensioni del nanoscale. Il Suo vantaggio sopra medicina convenzionale si trova sulla sua dimensione. La dimensione delle Particelle ha effetto sulla vita del siero e sul reticolo del deposito. Ciò permette le droghe del nanosize di per essere utilizzato nella concentrazione più bassa ed ha un inizio più iniziale di atto terapeutico. Egualmente fornisce i materiali per la consegna controllata della droga dirigendo i portafili verso una posizione specifica [1]. Il nanodevice medico tipico probabilmente sarà un robot del micron-disgaggio montato dalle parti del nanoscale. Questi nanorobots possono lavorare insieme in risposta agli stimoli dell'ambiente ed ai principi programmati per fornire i macro risultati del disgaggio [2].

Elementi di Nanorobots

Il Carbonio probabilmente sarà l'elemento principale che comprende la massa un nanorobot medico, probabilmente sotto forma di nanocomposites del diamante o del diamondoid/fullerene. Molti altri elementi leggeri quali idrogeno, zolfo, ossigeno, azoto, fluoro, silicio, Ecc. saranno utilizzati per gli scopi speciali nei congegni del nanoscale ed in altre componenti [2]. L'inerzia chimica del diamante è provata da parecchi studi sperimentali. Un tale esperimento eseguito sui macrofagi peritoneali del mouse coltivati su DLC non ha mostrato versione in eccesso significativa della deidrogenasi del lattato o di beta N-acetile-D-GLUCOSAMINIDASe degli enzimi lysosomal (un enzima conosciuto per essere rilasciato dai macrofagi durante l'infiammazione).

L'esame Morfologico non ha rivelato danneggiamento fisico dei fibroblasti o dei macrofagi e il osteoblast umano come le celle che confermano l'indicazione biochimica che non c'era la tossicità e che nessuna reazione infiammatoria è stata suscitata in vitro. La lisciatrice ed il più perfetto la superficie del diamante, il di meno è l'attività del leucocita e l'adsorbimento del fibrinogeno. Un esperimento da Tang et al. [41] ha indicato che i wafer del diamante di CVD impiantati intraperitonealmente in mouse in tensione per 1 settimana hanno rivelato la risposta infiammatoria minima. Interessante, sul più ruvido “ha lucidato„ la superficie, un piccolo numero di diffusione ed i macrofagi fusi erano presente, indicante che una certa attivazione aveva accaduto. La superficie esteriore con scorrevolezza di quasi-nanometro provoca la bioattività molto bassa. dovuto l'energia di superficie estremamente alta della superficie passivata del diamante ed il forte hydrophobicity della superficie del diamante, l'esterno del diamante è quasi completamente chimicamente inerte.

I Componenti e la Progettazione di Nanorobots

Nanorobots possederà la panoplia completa dei sottosistemi autonomi di cui la progettazione è derivata dai modelli biologici. Drexler evidentemente era il primo da precisare, nel 1981, che le unità complesse somigliano ai modelli biologici nelle loro componenti strutturali [42]. Le varie componenti nella progettazione del nanorobot possono includere i sensori a bordo, i motori, i manipolatori, le alimentazioni elettriche ed i computer molecolari. Forse l'esempio biologico più noto di tale macchinario molecolare è liberamente il ribosoma il solo assemblatore programmabile del nanoscale già in atto. Il meccanismo da cui la proteina lega al recettore specifico potrebbe essere copiato per costruire il braccio robot molecolare.

Il braccio del manipolatore può anche essere guidato da una sequenza dettagliata dei segnali di controllo, appena poichè il ribosoma ha bisogno del mRNA di guidare i sui atti. Questi segnali di controllo sono forniti dai segnali acustici, elettrici, o chimici esterni che sono ricevuti dal braccio del robot tramite sensore a bordo facendo uso “di un'architettura di radiodiffusione„ semplice [43, 44 e 45] una tecnica che può anche essere usata per includere la potenza. la cella biologica può essere considerata come esempio di un'architettura di radiodiffusione in cui il nucleo della cella invia i segnali sotto forma di mRNA ai ribosomi per fabbricare le proteine cellulari.

Gli Assemblatori sono sistemi a macchina molecolari che potrebbero essere descritti come sistemi capaci dell'esecuzione della fabbricazione molecolare al disgaggio atomico [46] che richiedono i segnali di controllo forniti da un nanocomputer che a bordo Questo nanocomputer programmabile deve potere accettare le istruzioni memorizzate che sono eseguite in sequenza per dirigere il braccio del manipolatore per collocare la parte o il nanopart corretta nella posizione e nell'orientamento desiderati, così dando il controllo preciso sopra la sincronizzazione e le posizioni delle reazioni chimiche o delle operazioni di assemblaggio [47].

Approcci per la Costruzione di Nanorobots

Ci sono due approcci principali alla costruzione al disgaggio di nanometro: assembly e auto-assembly posizionali. In assembly posizionale, i ricercatori impiegano alcune unità quale il braccio di un robot miniatura o di un insieme microscopico per prendere le molecole uno per uno e per montarli manualmente. Al contrario, l'auto-assembly è molto meno scrupoloso, perché approfitta della tendenza naturale di determinate molecole a cercare uno un altro fuori. Con le componenti dimontaggio, tutto che i ricercatori debbano fare è miliardi messi di loro in un becher ed ha lasciato le loro affinità naturali le unisce automaticamente nelle configurazioni desiderate. La Fabbricazione dei sistemi nanorobotic complessi richiede le tecniche di fabbricazione che possono sviluppare una struttura molecolare via i modelli di calcolo del mechanosynthesis del diamante (DMS) [3, 4]. Il DMS è l'aggiunta controllata degli atomi di carbonio alla superficie della crescita di un reticolo cristallino del diamante in un ambiente di vuoto-fabbricazione. I legami chimici Covalenti sono formati uno per uno come risultato delle forze meccaniche posizionale costrette applicate al suggerimento di un'apparecchiatura del microscopio della sonda di scansione, seguente una sequenza programmata.

Riconoscimento del Sito dell'Obiettivo da Nanorobots

I tipi Differenti della molecola sono distinti da una serie di sensori chemiotattici di cui le sedi del legame hanno un'affinità differente per ogni genere di molecola. [6] Il sistema di controllo deve assicurare una prestazione adatta. Può essere dimostrato con un numero risoluto dei nanorobots che rispondono il più rapidamente possibile per uno scenario basato compito specifico. Nell'area lavoro 3D l'obiettivo ha prodotti chimici di superficie permettendo che i nanorobots la individuino e riconoscano [6, 7 e 8]. La Fabbricazione dei sensori ed azionatori migliori con le dimensioni del nanoscale le fa trovare la sorgente della versione del prodotto chimico. Il simulatore di Progettazione di Controllo (NCD) di Nanorobot è stato sviluppato, che è software per i nanorobots negli ambienti con i liquidi dominati tramite moto Browniano e viscosi piuttosto che le forze inerziali.

In Primo Luogo, come punto del confronto, gli scienziati hanno usato piccoli moti Browniani dei nanorobots' per trovare l'obiettivo dalla ricerca casuale. In un secondo metodo, il video dei nanorobots per concentrazione chimica significativamente sopra il livello di sfondo. Dopo la rilevazione del segnale, un nanorobot stima il gradiente di concentrazione ed avanza verso le più alte concentrazioni finché non raggiunga l'obiettivo. Nel terzo approccio, i nanorobots all'obiettivo rilasciano un altro prodotto chimico, che altri usano come segnale guidante supplementare all'obiettivo. Con queste concentrazioni del segnale, soltanto i nanorobots che passano all'interno di alcuni micron dell'obiettivo sono probabili individuare il segnale.

Quindi, possiamo migliorare la risposta avendo i nanorobots manteniamo le posizioni vicino alla parete dell'imbarcazione invece di fluttuazione in tutto il flusso di volume nell'imbarcazione dal video della concentrazione di segnale da altri; un nanorobot può stimare il numero dei nanorobots all'obiettivo. Così, il nanorobot usa questi informazioni per determinare quando abbastanza nanorobots sono all'obiettivo, quindi terminando il segnale che “attractant„ affatto supplementare un nanorobot può rilasciare. È trovato che i nanorobots smettono di attirare altri abbastanza nanorobots abbiano risposto una volta che. L'importo è considerato abbastanza quando la regione dell'obiettivo è coperta densamente dai nanorobots. Così questi commputer minuscoli funzionano accurato e precisamente al sito dell'obiettivo in quella misura soltanto a cui è destinato per fare [9].

Strategie Impiegate da Nanorobots per l'Elusione del Sistema Immunitario

Ogni nanorobot medico collocato dentro il corpo umano incontrerà le celle fagocitiche molte volte durante la sua missione. Così tutto il Nanorobots, che sono di una dimensione capace di ingestione dalle celle fagocitiche, deve comprendere i meccanismi fisici ed i protocolli operativi per la prevenzione e l'evasione dai fagociti. La strategia iniziale per i nanorobots medici è prima per evitare il contatto o il riconoscimento fagocitico. Per evitare essere attaccato dal sistema immunitario di ospite, la migliore scelta è di avere un rivestimento esteriore del diamante passivo. La lisciatrice ed il perfetto il rivestimento, il di meno è la reazione dal sistema immunitario dell'organismo. E se questo non riesce poi ad evitare sta legando alla superficie che del fagocita quello piombo all'attivazione fagocitica. Se intrappolato, il nanorobot medico può indurre l'esocitosi del vacuolo phagosomal in cui è costituita o inibire sia la fusione phagolysosomal che il metabolismo phagosome.

In circostanze rare, può essere necessario da uccidere il fagocita o da bloccare l'intero sistema fagocitico. La maggior parte del accostamento diretto per la a completamente - il nanorobot medico funzionale è di impiegare i sui meccanismi di motilità a locomote da, o a partire, dalla cella fagocitica che sta tentando di inghiottirla. Ciò può comprendere il cytopenetration inverso, che deve essere fatto prudentemente (per esempio, l'uscita rapida dei virus nonenveloped dalle celle può essere citotossica). È possibile che la fagocitosi frustrata possa indurre una reazione granulomatosa compensativa localizzata. I nanorobots Medici quindi possono anche avere bisogno di di impiegare le strategie difensive semplici ma attive per anticipare la formazione del granuloma. Il Metabolismo il glucosio locale e dell'ossigeno per energia può fare la potenza dei nanorobots. In un ambiente clinico, un'altra opzione sarebbe energia acustica esternamente assicurata. Quando il compito dei nanorobots è completato, possono essere recuperati permettendoli a exfuse stessi tramite canali escretivi umani usuali o possono anche essere rimossi dai sistemi attivi dell'organismo saprofago [10, 11].

Nanorobots nella Rilevazione e nel Trattamento del Cancro

Lo sviluppo dei nanorobots può fornire gli avanzamenti notevoli per la diagnosi ed il trattamento di cancro. Nanorobots potrebbe essere molto un utile e promettente per la terapia dei pazienti, poiché i trattamenti correnti come la radioterapia e la chemioterapia finiscono spesso distruggendo le celle più sane che quelle cancerogene. Da questo punto di vista, fornisce una terapia non depressa per i malati di cancro. Il Nanorobots potrà distinguere fra i tipi differenti delle cellule che è il maligno e le celle normali controllando i loro antigeni di superficie (sono differenti per ogni tipo di cella). Ciò fa mediante l'uso dei sensori chemiotattici impostati agli antigeni specifici sulle cellule bersaglio. Un Altro approccio usa la metodologia innovatrice per raggiungere il controllo decentralizzato per un'azione collettiva distribuita nel combattimento di cancro. Facendo Uso dei sensori chimici possono essere programmati per individuare i livelli differenti di E-cadherin e beta-catenin nelle fasi primarie e metastatiche. I nanorobots Medici poi distruggeranno queste celle e soltanto queste celle. I seguenti metodi di controllo sono stati considerati:

·         Casuale: nanorobots che si muovono passivamente con il liquido che raggiunge l'obiettivo soltanto se lo scontrano dovuto moto Browniano.

·         Segua il gradiente: l'intensità di concentrazione del video dei nanorobots per E-cadherin segnala, una volta individuata, la misura e segue il gradiente fino a raggiungere l'obiettivo. Se il preventivo di gradiente a seguito di rilevazione di segnale non trova segnale supplementare in50ms, il nanorobot considera il segnale essere un falso positivo e continua a scorrere con il liquido.

·         Segua il gradiente con attractant: come sopra, ma nanorobots che arrivano all'obiettivo, rilasciano inoltre un segnale chimico differente usato da altri per migliorare la loro capacità di trovare l'obiettivo. Quindi, un più alto gradiente dell'intensità del segnale di E-cadherin è utilizzato come identificazione di parametro chimica nei nanorobots guidanti per identificare i tessuti maligni. I nanosensors Integrati possono essere utilizzati per un tal compito per trovare l'intensità dei segnali di E-cadherin. Così possono essere impiegati efficacemente per trattare il cancro [9].

Esempio Pratico dell'Approccio di Nanorobots per Rilevazione ed il Trattamento del Cancro

Pharmacyte è un sistema medico del nanorobot capace del trasporto digitalmente preciso, una sincronizzazione e una mirare-consegna auto-alimentati e controllati da computer degli agenti farmaceutici alle destinazioni cellulari ed intracellulari specifiche all'interno del corpo umano. La fuga di Pharmacytes il trattamento fagocitico poichè non non embolize i piccoli vasi sanguigni perché il capillare umano possibile minimo che permette il passaggio degli eritrociti intatti e dei globuli bianchi è micronmeter 3-4 di diametro, che è più grande di più grande Pharmacyte proposto.

Pharmacytes avrà molte applicazioni in nanomedicine quale l'inizio del apoptosis in cellule tumorali e controllo diretto dei trattamenti di segnalazione delle cellule. Pharmacytes potrebbe anche etichettare le cellule bersaglio con difensiva naturale biochimica o i sistemi di lavaggio, una strategia hanno chiamato “diminuire fagocitico„ [12]. Per esempio, le molecole novelle del riconoscimento sono espresse sulla superficie delle celle apoptotic. Nel caso dei Linfociti T, una tale molecola è fosfatidilserina, un lipido che si limita normalmente al lato interno della membrana di plasma [1m] ma, dopo l'induzione del apoptosis, compare sull'esterno [13].

Le Celle che sopportano questa molecola sulla loro superficie possono poi essere riconosciute e rimosse dalle celle fagocitiche. La Semina della parete esterna di una cellula bersaglio con la fosfatidilserina o altre molecole con simile atto potrebbe attivare il comportamento fagocitico dai macrofagi, che avevano identificato erroneamente la cellula bersaglio come sostanze apoptotic capaci dell'avviamento della reazione dall'ente [14] che Pharmacytes sarebbe capace di trasporto fino ad approssimativamente 1cubicmeter dei serbatoi a bordo dentro memorizzati carico utile farmaceutico che sono scaricati meccanicamente facendo uso delle pompe d'ordinamento molecolari di gestione sotto il controllo di un computer di bordo [15,16].

Secondo i requisiti di missione, il carico utile può essere scaricato nel fluido extracellulare prossimo o essere consegnato direttamente nel cytosol facendo uso di un meccanismo dell'iniettore del transmembrane. Se avuto bisogno di per un'applicazione particolare, le ciglia meccaniche schierabili ed altri sistemi locomotivi possono aggiungersi al Pharmacyte per permettere la mobilità transvascular e transcellular, così permettendo la consegna delle molecole farmaceutiche a cellulare specifico e perfino degli indirizzi intracellulari con l'errore trascurabile. Pharmacytes, vuotato dei loro carichi utili o completante una volta la loro missione, sarebbe recuperato dal paziente dalle vie escretive convenzionali. [17] I nanorobots potrebbero poi essere ricaricati, riprogrammati e riciclati per uso in un secondo paziente che può avere bisogno di un agente farmaceutico differente mirato a ai tessuti o alle celle differenti che nel primo paziente [27, 28].

Nanorobots nella Diagnosi e nel Trattamento di Diabete

Il Glucosio portato attraverso la circolazione sanguigna è importante da mantenere il metabolismo umano che lavora healthfully ed il suo livello corretto è un punto chiave nella diagnosi e nel trattamento del diabete. Relativo Intrinsecamente alle molecole del glucosio, la proteina hSGLT3 ha un'influenza importante nel mantenimento delle attività gastrointestinali adeguate di muscolo scheletrico di funzione e del nervo colinergico, regolamentanti la concentrazione extracellulare nel glucosio [18]. La molecola hSGLT3 può servire a definire i livelli del glucosio per i pazienti del diabete. L'aspetto più interessante di questa proteina è il fatto che servisce da sensore identificare il glucosio [18].

Il modello di prototipo simulato del nanorobot ha incassato il nanobioelectronics della Tecnologia CMOS (CMOS). Caratterizza una dimensione del micronmeter ~2, che la permette di funzionare liberamente dentro l'organismo. Se il nanorobot è invisibile o visibile per le reazioni immuni, non ha interferenza per la rilevazione dei livelli del glucosio nella circolazione sanguigna. Neppure con la reazione del sistema immunitario dentro l'organismo, il nanorobot non è attaccato dalla biocompatibilità dovuta dei globuli bianchi [19] Per il glucosio che riflette il chemosensor incassato usi del nanorobot che comprende la modulazione di attività di glucosensor della proteina hSGLT3 [20].

Tramite il suo sensore chimico a bordo, il nanorobot può efficacemente determinare così se il paziente deve iniettare l'insulina o prendere nuovi provvedimenti, quale tutto il farmaco prescritto clinicamente. L'immagine dell'area lavoro del simulatore di NCD mostra la visualizzazione dell'interno di un vaso sanguigno della venula con tessitura, i globuli rossi e (RBCs) i nanorobots di griglia. Passano con il RBCs per la circolazione sanguigna che individua i livelli del glucosio. Ad una concentrazione tipica nel glucosio, i nanorobots provano a tenere i livelli del glucosio variare intorno 130 mg/dl come obiettivo per i Livelli del Glucosio di Sangue (BGLs). Una variazione di 30mg/dl è stata adottata come intervallo di spostamento, sebbene questa potesse essere cambiata basasse sulle prescrizioni mediche. Nell'architettura medica del nanorobot, i dati misurati significativi possono poi essere trasferiti automaticamente attraverso i segnali di RF al telefono cellulare portato dal paziente. In qualunque momento, se il glucosio raggiunge i livelli critici, il nanorobot emette un allarme tramite il telefono cellulare [21].

Livello Gestente del Glucosio facendo uso di Nanorobots

Nella simulazione, il nanorobot è programmato egualmente per emettere un segnale basato sui tempi specificati del pranzo e per misurare i livelli del glucosio negli intervalli desiderati di tempo. Il nanorobot può essere programmato per attivare i sensori e misurare regolarmente il BGLs nelle prime ore del mattino, prima dell'ora di colazione prevista. I Livelli sono misurati ancora ogni 2 ore dopo l'ora di pranzo prevista. Le stesse procedure possono essere programmate per altre volte tanto dei pasti tutto il giorno. Una molteplicità di nanorobots sopportati sangue permetterà il glucosio che riflette simultaneamente non appena ad un singolo sito ma anche in molte posizioni differenti in tutto l'organismo, così permettendo al medico di montare una mappa dell'intero-organismo delle concentrazioni nel glucosio del siero.

L'Esame dei dati di serie cronologiche da molte posizioni permette la misura precisa della tariffa di cambiamento di concentrazione nel glucosio nel sangue che sta attraversando gli organi specifici, i tessuti, i letti capillari e le imbarcazioni specifiche. Ciò avrà utilità diagnostica nella rilevazione delle tariffe anomale di assorbimento del glucosio che possono assistere nella determinazione quali tessuti possono subire il danno legato al diabete e fino a che punto. Altro sensori a bordo può misurare e riferire le osservazioni diagnostico pertinenti quali pressione sanguigna paziente, i segni in anticipo di cancrena del tessuto, o i cambiamenti nel metabolismo locale che potrebbe essere associato con il cancro della fase iniziale. i dati di serie cronologiche dell'Intero-Organismo raccolti durante i vari livelli di attività pazienti (per esempio, riposare, esercitarsi, postprandiale, Ecc.) potrebbero avere valore diagnostico supplementare nell'accertare il corso e l'entità della malattia.

Questi dati importanti possono aiutare medici e gli specialisti a sorvegliare e migliorare il farmaco paziente e la dieta quotidiana. Questo trattamento facendo uso dei nanorobots può essere più conveniente e sicuro per rendere fattibile un sistema automatico per la raccolta di dati e di controllo del paziente. Può anche evitare finalmente le infezioni dovute i piccoli tagli quotidiani per raccogliere i campioni di sangue, possibilmente perdita dei dati e perfino evita i pazienti in una settimana occupata per dimenticare fare alcuna della loro campionatura del glucosio. Questi sviluppi Recenti sul nanobioelectronics mostrano come integrare le unità ed i telefoni cellulari di sistema per raggiungere un migliore controllo dei livelli del glucosio per i pazienti con il diabete [22].

Respirocyte - i Portafili Artificiali Nanorobot dell'Ossigeno

La cella rossa meccanica artificiale, “Respirocyte„ è un nanorobot immaginario, fluttua avanti nella circolazione sanguigna [23]. Questi atomi sono principalmente atomi di carbonio sistemati come diamante in una struttura di grata porosa dentro lo shell sferico. Il Respirocyte è essenzialmente una vasca d'impregnazione minuscola che può essere pompata in pieno delle molecole dell'ossigeno2 (o) e dell'anidride carbonica (2CO). In seguito, questi gas possono essere rilasciati dal serbatoio minuscolo in un modo controllato. I gas spettano a bordo memorizzato alle pressioni a circa 1000 atmosfere. Respirocyte può essere reso completamente ininfiammabile costruendo l'unità internamente con zaffiro, un materiale ignifugo con i beni chimici e meccanici altrimenti simili al diamante [24].

Ci sono egualmente sensori di concentrazione in gas sull'esterno di ogni unità. Quando il nanorobot attraversa i capillari del polmone, la pressione2 parziale della O è alta e la pressione2 parziale di CO è bassa, in modo dal computer di bordo dice i rotori d'ordinamento di caricare i carri armati con ossigeno e di scaricare il CO2. Quando l'unità più successivamente si trova nei tessuti periferici ossigeno-affamati, le letture del sensore sono invertite. Cioè la pressione2 parziale di CO è pressione parziale O e2 relativamente massima relativamente in basso, in modo dal computer di bordo ordina i rotori d'ordinamento per rilasciare la O2 e per assorbire il mimo2 di CO.Respirocytes l'atto dei globuli rossi ripieni d'emoglobina naturali. Ma un Respirocyte può consegnare 236 volte più ossigeno per volume unitario che una cella rossa naturale.

Questo nanorobot è molto più efficiente della biologia, pricipalmente perché i sui permessi per la costruzione del diamondoid una pressione di esercizio molto più alta. Così l'iniezione di una dose di 53 cm della sospensione acquosa di 50% Respirocyte nella circolazione sanguigna può sostituire esattamente l'intera O2 e la capacità di carico2 di CO di interi 5.400 cm del paziente3 di sangue. Respirocyte avrà sensori di pressione per ricevere i segnali acustici dal medico, che utilizzerà un'unità del tipo di ultrasuono del trasmettitore per dare i comandi di Respirocyte modificare il loro comportamento mentre sono ancora dentro l'organismo del paziente [25, 27].

Fagociti Artificiali - Microbivores Nanorobots

Un microbivore è stato descritto, di cui la funzione primaria è di distruggere gli agenti patogeni microbiologici trovati nella circolazione sanguigna umana, facendo uso “del protocollo di scarico e della raccolta„. I fagociti ipotetici artificiali di Nanorobotic chiamati microbivores del ` del `'' hanno potuto sorvegliare la circolazione sanguigna, cercante e digerente gli agenti patogeni indesiderati compreso i batteri, i virus, o i funghi. Microbivores una volta dato per via endovenosa (I.V) raggiungerebbe la distanza completa anche delle infezioni septicemic più severe nelle ore o in di meno. Ciò è ben migliore delle settimane o dei mesi stati necessarie per le difese fagocitiche naturali antibiotico-assistite. I nanorobots non aumentano il rischio di sepsi o di scossa settica perché gli agenti patogeni completamente si digeriscono negli zuccheri semplici inoffensivi, negli amminoacidi del monoresidue, nei mononucleotidi, negli acidi grassi liberi e nel glicerolo, che sono le correnti fluide biologicamente inattive dal nanorobot [26, 27, 28].

Chromallocyte: Un Cellulare Ipotetico

Un Altro nanorobot, il Chromallocyte sostituirebbe gli interi cromosomi in diverse celle che invertono così gli effetti della malattia genetica e dell'altro danneggiamento accumulato dei nostri geni, impedicenti invecchiare. Chromallocyte è un nanorobot mobile ipotetico della cella-riparazione capace del viaggio di superficie vascolare limitato nel letto capillare del tessuto o dell'organo mirato a, seguito da stravaso, dal histonatation, dal cytopenetration e dalla sostituzione completa della cromatina nel nucleo di una cellula bersaglio e della conclusione con un rendimento alla circolazione sanguigna ed all'estrazione successiva dell'unità dall'organismo, completanti la missione della riparazione delle cellule.„ Dentro una cella, un commputer della riparazione in primo luogo graduerà sulla situazione secondo la misura esaminando i contenuti e l'attività delle cellule e poi agisce. Lavorando lungo la molecola-da-molecola e la struttura-da-struttura, ripari i commputer potrà riparare le intere celle. Lavorando lungo la cella-da-cella e il tessuto-da-tessuto, (aiutato dalle più grandi unità, in cui il bisogno è) potranno riparare gli interi organi. Lavorando attraverso un organo della persona dall'organo, ripristineranno la salubrità. Poiché i commputer molecolari potranno sviluppare le molecole e le celle da zero, potranno riparare anche le celle danneggiamento del punto di inattività completa. [29, 30, 31]

Ulteriori Applicazioni di Nanorobots

Nanorobots potrebbe essere usato per mantenere l'ossigenazione del tessuto in assenza di respirazione, riparare e ricondizionare l'albero vascolare umano che elimina la malattia di cuore ed il danno del colpo, esegua il nanosurgery complesso sulle diverse celle ed immediatamente lo spurgo leale dopo la lesione traumatica. Le concentrazioni nutrienti di Video nel corpo umano è un'applicazione possibile dei nanorobots nella medicina. Uno di utilizzazione interessante del nanorobot è egualmente di assistere le celle infiammatorie (o i globuli bianchi) nel lasciare i vasi sanguigni ai tessuti danneggiati la riparazione [39].

Nanorobots potrebbe essere usato pure per cercare e rompere i calcoli renali [32]. Nanorobots potrebbe anche essere usato per elaborare le reazioni chimiche specifiche nel corpo umano come unità dipendenti per gli organi danneggiati [40]. Nanorobots ha fornito dei nanosensors potrebbe essere diventato per consegnare anti-HIV le droghe [38]. Un'Altra capacità importante dei nanorobots medici sarà la capacità di individuare i vasi sanguigni stenosed, specialmente nella circolazione coronaria e li tratta meccanicamente, chimicamente, o farmacologicamente [33].

Per fare maturare le malattie della pelle, una crema che contiene i nanorobots può essere usata. Potrebbe rimuovere la giusta quantità di interfaccia morta, rimuove le eccedenze d'olio, aggiunge i petroli mancanti, applica i giusti importi dei composti d'idratazione naturali e perfino raggiunge lo scopo evasivo “di pulizia profonda del poro„ realmente raggiungendo giù nei pori e pulendoli fuori. La crema ha potuto essere un materiale astuto con liscio-su, convenienza staccabile.

Un colluttorio in pieno dei nanomachines astuti ha potuto identificare e distruggere i batteri patogeni mentre permetteva che la flora inoffensiva della bocca fiorisca in un ecosistema sano. Più Ulteriormente, le unità identificherebbero le particelle di alimento, di placca, o del tartaro e li sollevano dai denti da risciacquare via. Essendo sospendendo in liquido e capace di nuotare circa, le unità potrebbero raggiungere le superfici oltre l'estensione delle setole dello spazzolino da denti o delle fibre di filo di seta. Come nanodevices medici di breve vita, hanno potuto essere costruite per durare soltanto alcuni minuti nell'organismo prima di andare in pezzi nei materiali dell'ordinamento trovato in alimenti.

I nanodevices Medici hanno potuto aumentare il sistema immunitario trovando e rendendo non validi i batteri ed i virus indesiderati. Quando un invasore è identificato, può essere perforato, lasciando i sui contenuti si rovesciano fuori e cessando la sua efficacia. Se i contenuti fossero conosciuti per essere pericolosi da soli, quindi il commputer immune potrebbe tenere sopra a abbastanza lungamente per smantellarlo più completamente. Le Unità che funzionano nella circolazione sanguigna potrebbero intagliare via ai depositi arteriosclerotici, allarganti i vasi sanguigni commoventi [34]. La Cella che raduna le unità potrebbe ripristinare le pareti dell'arteria ed i rivestimenti dell'arteria a salubrità, assicurandosi che le giuste celle e le strutture portanti fossero nei giusti posti. Ciò impedirebbe la maggior parte dei attacchi di cuore [35].

Nanorobots potrebbe essere utilizzato nel trattamento di precisione e la cella ha mirato alla consegna, in nanosurgery d'esecuzione e nei trattamenti per il hypoxemia e la malattia respiratoria, nell'odontoiatria [36], nelle infezioni batteriemiche, nel trauma fisico, nella terapia genica via la terapia della sostituzione del cromosoma e perfino nell'invecchiamento biologico. È stato suggerito che un parco dei nanorobots potrebbe servire da anticorpi o agenti antivirali in pazienti con i sistemi immunitari compromessi, o nelle malattie che non rispondono alle misure più convenzionali.

C'è numeroso altre applicazioni mediche potenziali, compreso la riparazione del tessuto nocivo, lo sblocco delle arterie influenzate dalle placche e forse la costruzione degli organi completi dell'organismo della sostituzione. I sistemi di Nanoscale possono anche funzionare molto più velocemente delle loro più grandi controparti perché gli spostamenti sono più piccoli; ciò concede eventi meccanici ed elettrici accadere in meno tempo ad una velocità data [37].

Conclusione

Nanotecnologia come uno strumento di trattamento e di sistema diagnostico per i pazienti con cancro e diabete indicati come gli sviluppi reali nelle nuove tecnologie di fabbricazione stanno permettendo agli impianti innovatori quale possono aiutare nella costruzione e nell'uso dei nanorobots il più efficacemente per i problemi biomedici. Nanorobots ha applicato alla tenuta della medicina una ricchezza della promessa dallo sradicamento della malattia ad invertire il trattamento di invecchiamento (grinze, la perdita di massa dell'osso e le circostanze relative all'età sono tutte trattabili al livello cellulare); i nanorobots sono egualmente candidati per le applicazioni industriali. L'arrivo di nanotecnologia molecolare amplierà ancora enorme l'efficacia, la comodità e la velocità dei trattamenti medici futuri mentre allo stesso tempo significativamente diminuisce il loro rischio, costo ed invasività.

Riferimenti

       Chan V.S.W., Nanomedicine: Un'emissione regolatrice irrisolta. Scienza diretta.

       Freitas R., http://www.foresight.org/Nanomedicine

       Drexler K.E., Nanosystems: macchinario molecolare, fabbricazione e calcolo. : John Wiley & Figli; 1992.

       Merkle R.C., Jr. R.A., analisi Teorica di Freitas di uno strumento di collocamento del dimero del carbonio di carbone per la sintesi Nanosci Nanotechnol 2003 di mechano del diamante; 3:319e24. Inoltre disponibile: Da: http://www.rfreitas.com/Nano/JNNDimerTool.pdf.

       Drexler K.E., Nanosystems: Macchinario Molecolare, Fabbricazione e Calcolo, John Wiley & Sons, 1992.

       Curtis A.S.G., Dalby M., Gadegaard N., segnalazione delle Cellule in seguito al nanotopography: implicazioni per le unità nanomedical„, Giornale di Nanomedicine, Medicina Futura, Volume 1, No. 1, Pp. 67-72, Giugno 2006.

       Wasielewski R., Reno A., Werner M., Scheumann G.F., Dralle H., Vasaio E., Brabante G., Georgii A., rilevazione Immunohistochemical di Ecadherin nelle componenti differenziate di carcinoma della tiroide con risultato clinico, Ricerca Sul Cancro, Volume 57, Emissione 12 2501-2507, Associazione per la Ricerca sul Cancro Americana, 1997.

       Hazana R.B., Phillipsa G.R., Qiaoa R.F., Nortonb L., Aaronsona S.A., Espressione Esogena di N-Cadherin in Celle di Cancro al Seno Induce la Migrazione, l'Invasione e la Metastasi delle Cellule, Il Giornale di Biologia Cellulare, Volume 148, Numero 4, 779-790, Febbraio 2000.

       Tecniche di Comunicazione di Nanorobot: Un'Esercitazione Completa.

   Come Nanorobots Può Evitare la Fagocitosi dai Globuli Bianchi, la Parte I, Da Robert A. Freitas Jr., Research Scientist, Zyvex Corp.

   Jr. R.A., Nanomedicine, Volume IIA di Freitas: Biocompatibilità, Scienze Biologiche di Landes e, 2003.

   Freitas, Jr. R.A., Nanomedicine, Volume I: Capacità Di Base, Scienze Biologiche di Landes, (1999); Seziona (k) 10.4.1.2.

   Fadok V.A., Voelker D.R., Campbell P.A., Cohen J.J., Bratton D.L., Henson P.M., J. Immunol. 148, 2207 (1992).

   Grakoui A., Bromley S.K., Sumen C., Forza M.M., Shaw A.S., Allen del Da P.M., Dustin M.L., Scienza 285, 221 (1999).

   Freitas, Jr. R.A., Nanomedicine, Volume I: Capacità Di Base, Scienze Biologiche di Landes, (1999); Sezioni (a) 3.4.2.

   Drexler K.E., “Nanosystems: Macchinario Molecolare, Fabbricazione e Calcolo,„ John Wiley & Figli, (1992).

   Freitas, Jr. R.A., Nanomedicine, Volume I: Capacità Di Base, Scienze Biologiche di Landes, (1999); Sezioni (i) 10.3.6.

   Wright, E.M., Sampedro, A.D., Hirayama, B.A., Koepsell, H., Gorboulev, V., Osswald, C.: US20050267154 (2005).

   Marchant, R.E., Zhang, T., Qiu, Y., Ruegsegger, M.A.: US6759388 (1999).

   Generalità di Progetto del Cromosoma Umano 22, Istituto di Sanger di Fiducia, http://www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/.

   www.nanorobotdesign.com/papers/communication.pdf.

   Cavalcanti A., Shirinzadeh B., Jr. R.A., Kretly L.C., Architettura Medica di Freitas di Nanorobot Basata su Nanobioelectronics.

   RA di Junior di Freitas. Progettazione Esplorativa in nanotecnologia medica: una cella rossa artificiale meccanica. Sangue Substit Immobil Biotechnol 1998 delle Cellule di Artif; 26:411e30. Inoltre disponibile da: http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html.

   Nanosystems: Macchinario Molecolare, Fabbricazione e Calcolo. Da K. Eric Pp. di Drexler (xx + 556, illustrazioni 200+. John Wiley & Sons, Inc.: , Chichester, e

   Citato dal Jr. di Robert A. Freitas, “Progettazione Esplorativa in Nanotecnologia Medica: Una Cella Rossa Artificiale Meccanica,„ Celle Artificiali, Volume 26, 1998, Pp. 411-430. Questo documento è apparentemente il primo studio di progettazione dettagliata di un nanodevice medico specifico (del tipo generale proposto da Drexler in Nanosystems) che sia stato pubblicato. Vedi la descrizione più iniziale in: Jr. di Robert A. Freitas, “Respirocytes: Globuli Rossi di Nanotecnologia di Rendimento Elevato,„ Caricatore di Nanotecnologia, Volumi Artificiali 2, Ottobre 1996, Pp. 1, 8-13.).

   RA di Junior di Freitas. Microbivores: fagociti meccanici artificiali facendo uso della raccolta e del protocollo di scarico. J Evol Technol 2005 Aprile: 14:1e52. Inoltre disponibile da: http://jetpress.org/volume14/Microbivores.pdf.R

   Junior R.A., Nanomedicine, Volume I di Freitas: Le Scienze Biologiche Di Base di Landes delle Capacità, 1999 Vedono a: http://www.nanomedicine.com/NMI.htm.

   Volume II di Nanomedicine: Le Scienze Biologiche di Landes di Biocompatibilità, 2003 Vedono a: http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm.

   Wright, E.M., Sampedro, A.D., Hirayama, B.A., Koepsell, H., Gorboulev, V., Osswald, C.: US20050267154 (2005).

   Marchant, R.E., Zhang, T., Qiu, Y., Ruegsegger, M.A.: US6759388 (1999).

   Generalità di Progetto del Cromosoma Umano 22, Istituto di Sanger di Fiducia e HTTP: //www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/.

   Cavalcanti A. e Jr. R.A. di Freitas, “Cooperazione Connessa Alla Strumentazione del Multi-Robot Autonomo per Nanomedicine„, Simulazione Numerica Internazionale di J. Nonlinear Science.

   Jr. R.A. di Freitas, “Nanomedicine, Volume. I: Capacità Di Base„, Landes Bioscience, 1999.

   Yamamoto H., Uemura S., Tomoda Y., Fujimoto S., Hashimoto T. e Okuchi K., “Gradiente Transcardiac delle Molecole Solubili di Aderenza Predice la Progressione della Coronaropatia„, Giornale Internazionale della Cardiologia, 84 (2-3): 249-257, Agosto 2002.

   www.ewh.ieee.org/r10/bombay/news3/page4.html.

   Junior R.A., Nanodentistry di Freitas.

   www.wikipedia.org.

   Menezes A.J., Kapoor V.J., Goel V.K., Cameron B.D., LU J.Y., All'interno di un Nanometro della vostra Vita, Caricatore di Ingegneria Meccanica, Agosto 2001, www.memagazine.org/backissues/aug01/features/nmeter/nmeter.

   Casal A., Hogg T., Cavalcanti A., Nanorobots come Assistenti Cellulari nelle Risposte Infiammatorie, Calcolo Biomedico di IEEE BCATS al Simposio 2003, Società di Computer di IEEE, Stanford CA di Stanford, Ottobre 2003.

   Cavalcanti A., Automazione dell'Assemblea con Nanorobots Evolutivo e Controllo Connesso Alla Strumentazione applicato a Nanomedicine, Transazioni di IEEE su Nanotecnologia, 2(2), Pp. 82-87, June2003, www.nanorobotdesign.com.

   L'IMM Riferisce il Numero 12, Nanomedicine: È il Diamante Biocompatibile Con le Celle Viventi? Dal Jr. di Robert A. Freitas, Ricercatore dell'IMM.

   Eric Drexler K., Assistenza Tecnica Molecolare: Un Approccio allo Sviluppo delle Capacità Generali per Manipolazione Molecolare, l'Accademia) di Proc.National 78 (Settembre 1981): 5275-5278.

   Eric Drexler K., Nanosystems: Macchinario Molecolare, Fabbricazione e Calcolo, John Wiley & Figli, NY, 1992.

   Merkle R.C., Progettazione-Avanti per Nanotecnologia, in Markus Krummenacker, James Lewis, eds., Prospettive in Nanotecnologia: Verso Fabbricazione Molecolare, John Wiley & i Figli, 1995, Pp. 23-52.

   Merkle R.C., Auto-Ripiegando i sistemi e basso costo che fabbricano, in M.E. Welland, in J.K. Gimzewski, nei eds., Negli Ultimi Limiti di Fabrication ed in Measurement, Kluwer, Dordrecht, 1994, Pp. 25-32. Vedi a: http://nano.xerox.com/nanotech/selfRepNATO.html.

   Cavalcanti, A. Assembly Automation con Nanorobots Evolutivo e Controllo Connesso Alla Strumentazione Applicato a Nanomedicine.

   Bryson J.W., et al., “Struttura delle Proteine: Un Approccio Gerarchico,„ Scienza 270(1995): 935-941.

Vadali Shanthi

Istituto Universitario di Gokaraju Rangaraju della Farmacia
Bachupally, strada di Nizampet, Haidarabad India

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Sravani Musunuri

Istituto Universitario di Gokaraju Rangaraju della Farmacia
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Date Added: Nov 13, 2007 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:56

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