OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0119

의료 로봇에 대한 전망

Vadali Shanthi 및 Sravani Musunuri

저작권 AZoM.com PTY 주식 회사

이것은 조 - 노를의의 조건에 따라 배포 문서 아조 오픈 액세스 보상 시스템 (아조 - 노를)입니다 http://www.azonano.com/oars.asp 무제한 사용을 허용 원래 작업이 제대로 인용입니다 제공하지만 제한 비상업적인 배포 및 재생산합니다.

제출 : 5 2007 년 9

게시됨 : 13 November 2007

다루는 주제

추상

소개

Nanorobots은 무엇입니까

Nanorobots 요소

Nanorobots의 성분 및 디자인

Nanorobots의 건설을위한 접근법

Nanorobots하여 대상 사이트의 인식

면역 체계를 Evading위한 Nanorobots 고용 전략

암 탐지 및 치료에 Nanorobots

Nanorobots의 실용 예 암 탐지 및 치료에 대한 접근

당뇨병의 진단과 치료에 Nanorobots

Nanorobots를 사용하여 제어 포도당 수준

Respirocyte - 인공 산소 캐리어 Nanorobot

인공 Phagocytes - Microbivores의 Nanorobots

Chromallocyte : 가상 모바일 휴대 수리 Nanorobot

Nanorobots의 추가 어플 리케이션

결론

참조

연락처

추상

그것이 그들에게 많은 도전을 제공 등 나노기술은 많은 과학자를위한 매혹적인 과학이다. 한 이러한 문제는 일단 지금은 현실로왔다 환상적인 것으로 생각 Nanorobots입니다. nanorobots의 제안된 응용 프로그램은 감기에서 암 같은 무서운 질병에 이르기까지 다양하실 수 있습니다. 몇 가지 그러한 예를 들면, Pharmacyte Respirocyte, Microbivores, Chromallocyte 및 더 많은 수 있습니다. nanorobots의 연구는 Nanomedicine의 필드로 리드하고 있습니다. Nanomedicine은 인간과 인간의 질병 생물 학적 시스템의 개선 치료를위한 강력한 새로운 도구의 전망을 제공합니다.

소개

나노기술의 현재 시대 과학자들이 환자의 체내 작업할 수 있습니다 분자 수준에서 빌드 프로그램과 외부 제어 복잡한 기계를 개발 수있는 단계에 도달했습니다. 나노기술은 엔지니어가 인체를 탐색 중요한 분자를 수송, 미세한 물체를 조작하고 소형 센서, 모터, manipulators, 전력 발전기와 분자 규모의 컴퓨터의 방식으로 의사와 통신할 수 정교한 nanorobots을 만드는 데 사용됩니다. neutrophiles, lymphocytes 및 백혈구 지속적으로, 손상된 조직을 수리 공격 및 침입 미생물을 섭취하고, 휴식하는 다양한 기관 외국 입자를 청소하고, 시체에 대한 헤매다, nanorobot를 구축하는 아이디어는 신체의 자연 nanodevices는 사실에서 유래 아래로 또는 나물.

Nanorobots은 무엇입니까

Nanorobotics는 분자 수준에서 조금만 일을 다루는 까다로운 분야로 대두되고 있습니다. Nanorobots는 nanoscale 크기의 정밀도와 특정 작업을 수행하기위한 전형적인 nanoelectromechanical 시스템입니다. 종래의 의학을 통해 그 장점은 그 크기에 자리잡고 있습니다. 입자 크기는 혈청 일생과 증착의 패턴에 영향을줍니다. 이것은 nanosize의 의약품이 낮은 농도에서 사용할 수 있으며 치료 행위의 이전 발병을하고 있습니다. 또한 특정 위치 [1]로 사업자를 지시에 의해 제어 약물 전달을위한 자료를 제공합니다. 전형적인 의료 nanodevice은 아마도 nanoscale 부품에서 조립 마이크론 규모의 로봇 것입니다. 이러한 nanorobots는 매크로 스케일 결과 [2]을 생산하는 환경 자극과 프로그램 원칙에 대한 응답으로 함께 일할 수 있습니다.

Nanorobots 요소

탄소 가능성이 아마도 다이아몬드 또는 diamondoid / 풀러렌 nanocomposites의 형태로, 의료 nanorobot의 대량 구성된 주요 요소가 될 것입니다. 같은 수소와 같은 많은 다른 빛의 요소가, 황, 산소, 질소, 불소, 실리콘, 등 nanoscale 기어 및 기타 구성 요소에 특별한 목적을 위해 사용됩니다 [2]. 다이아몬드의 화학 자동 력이 없음은 여러 가지 실험적인 연구에 의해 증명됩니다. DLC에 대한 교양 마우스 복막 macrophages 실시 하나의 실험 락트 산 탈수소 효소의 또는 lysosomal 효소 베타 (염증 중 macrophages에서 공개될 것으로 알려진 효소) N - 아세틸 - D - glucosaminidase에 대한 상당한 초과 릴리스를 보여주었다 없습니다.

형태학의 시험은 섬유아 세포 또는 macrophages, 그리고 아무런 독성이 없었다는 것이 생화 학적 징후를 확인하는 세포처럼되며 염증 반응이 체외에서 elicited없는 것을 인간 osteoblast 중 하나에 대한 물리적인 손상을 공개하지 않습니다. 부드럽고 더 완벽한 다이아몬드 표면은 덜는 백혈구 활동과 피브리노겐 흡착됩니다. 당나라 외 의해 실험. [41] CVD 다이아몬드 웨이퍼는 최소한의 염증 반응을 공개 1 주일 사는 생쥐에 이식 intraperitoneally 것으로 나타났다. 흥미롭게도, rougher "광택"표면에, 확산과 융합 macrophages 소수의 일부 활성화가 발생했다는 표시, 참석했다. 매우 낮은 bioactivity에 가까운 나노미터 매끄러운 결과와 외부 표면. passivated 다이아몬드 표면의 매우 높은 표면 에너지 및 다이아몬드 표면의 강한 소수성으로 인해, 다이아몬드 외관은 거의 완전히 화학적으로 불활성이다.

Nanorobots의 성분 및 디자인

Nanorobots 디자인 생물 학적 모델에서 파생됩니다 자율 서브 시스템의 전체 투구의 한 벌을 소유합니다. Drexler은 분명히 최초의 복잡한 장치들이 구조 구성 요소에서 [42]을 생물 학적 모델을 닮은 것을 1981 년, 지적하는 것이었다. nanorobot 디자인의 다양한 구성 요소가 온보드 센서, 모터, manipulators, 전원 공급 장치, 그리고 분자 컴퓨터를 포함할 수 있습니다. 아마도 이러한 분자 기계의 가장 잘 알려진 생물 학적 예를 들어 이미 존재 ribosome 유일한 자유롭게 프로그래밍 nanoscale 어셈블러입니다. 단백질은 특정 수용체 사이트에 바인딩되는 메커니즘은 분자 로봇 팔을 구성에 복사할 수 있습니다.

속이는 사람 암도 ribosome이 필요한 mRNA는 행동을 안내 마찬가지로, 제어 신호의 상세한 순서에 의해 주도하실 수 있습니다. 이러한 제어 신호는 외부 음향, 전기, 또는 [43, 44, 45]도 역시 전력을 수입하는 데 사용할 수있는 기술을 간단한 "방송 구조"를 사용하여 온보드 센서를 통해 로봇 팔을 접수 화학 신호에 의해 제공됩니다 . 생물 학적 세포는 세포의 핵은 세포 단백질을 생산하기 위해서는 리보솜에 mRNA의 형태로 신호를 보낼 수있는 방송 구조의 예로 간주 수 있습니다.

Assemblers는 원자 규모에서 분자 제조를 수행하는 능력이 시스템이라고 할 수있는 분자 기계 시스템은 [46]이 프로그램 nanocomputer가 순차적으로 조작하는 사람을 직접하기 위해 실행 저장된 지시를 받아들일 수 있어야합니다 온보드 nanocomputer에서 제공하는 제어 신호를 필요로하는 팔을 따라서 화학 반응이나 조립 작업의 타이밍과 위치 [47]을 통해 정확하게 제어할 수를 제공하여 원하는 위치와 방향에 올바른 잔기 또는 nanopart를 배치합니다.

Nanorobots의 건설을위한 접근법

위치 조립 및 자기 조립 : 나노미터 규모 건물로 두 가지 주요 방법이 있습니다. 위치 어셈블리에서 조사는 소형 로봇의 팔 또는 분자를 하나씩 들고 수동으로 조립 미세한 설정 같은 일부 장치를 사용합니다. 그것이 서로 밖을 추구하는 특정 분자의 자연 경향을 활용하기 때문에 반대로, 자기 조립은 훨씬 덜 힘든 것입니다. 자기 조립 부품으로 모든 것을 조사해야 할 것은 비커에 그들의 수십억 놓고 그들의 자연적인 동질성이 원하는 구성에 자동으로 참여하게됩니다. 복잡한 nanorobotic 시스템을 만드는 것은 다이아몬드 mechanosynthesis (DMS) [3, 4]의 전산 모델을 통해 분자 구조를 구축할 수 제조 기술이 필요합니다. DMS는 진공 제조 환경에서 다이아몬드 결정 격자의 성장 표면에 탄소 원자의 제어 추가되었습니다. 공유 결합 화학 채권은 프로그램 순서에 따라 스캐닝 프로브 현미경 장치의 끝에 적용 positionally 제약 기계 세력의 결과로 하나 하나를 형성하고 있습니다.

Nanorobots하여 대상 사이트의 인식

다른 분자 유형의 바인딩 사이트 분자의 각 종류에 대해 서로 다른 친화력을 가지고 chemotactic 센서 시리즈 구분할 수 있습니다. [6] 제어 시스템은 적절한 성능을 보장합니다. 이것은 특정 작업을 기반으로 시나리오에 대한 최대한 빨리 응답 nanorobots의 결정 번호로 증명하실 수 있습니다. 3D 작업 영역에서 목표는 nanorobots가 [6, 7, 8]를 감지하고 인식할 수 있도록 표면 화학 물질이 있습니다. nanoscale 크기보다 센서와 액츄에이터를 생산하는 것은 그들이 화학 물질의 릴리스의 소스를 찾을 수 있습니다. Nanorobot 컨트롤 디자인 (NCD) 시뮬레이터가 아니라 관성 세력보다 브라운 운동과 점성에 의해 지배 유체와 환경에서 nanorobots 소프트웨어되는, 개발되었습니다.

첫째, 비교의 시점으로, 과학자들은 무작위로 검색하여 대상을 찾을 수 nanorobots '작은 브라운 동작를 사용합니다. 두 번째 방법에서는 nanorobots는 배경 해발 크게 화학 농도에 대한 모니터링합니다. 그것이 목표에 도달할 때까지 신호를 감지하면, nanorobot는 농도 구배 높은 농도쪽으로 움직임을 추정하고있다. 세번째 접근에서 표적 nanorobots 다른 대상에 추가지도 신호로 사용할 다른 화학 물질을 릴리스합니다. 이러한 신호 농도와 타겟의 몇 미크론 이내에 합격만을 nanorobots는 신호를 감지할 수있다.

따라서, 우리는 nanorobots는 혈관 벽 근처에 위치를 유지하는 데 대신 다른 신호의 농도를 모니터링에서 선박의 볼륨 흐름 전반에 걸쳐 부동하여 응답을 향상시킬 수 있으며, nanorobot는 대상에서 nanorobots의 수를 예측할 수 있습니다. 그래서, nanorobot 이는 nanorobot가 방출 될 수있는 추가적인 '유인'신호를 종료, 충분한 nanorobots가 대상에있을 때 확인하기 위해이 정보를 사용합니다. 그것은 충분히 nanorobots는 반응 한번 nanorobots 다른 사람을 모으고 중지 발견된다. 대상 지역은 밀도가 nanorobots이 적용되면 금액은 충분한 것으로 간주됩니다. 따라서이 작은 기계는 그것이 [9]을 할 수 있도록 설계되었습니다 해당 범위 내에서 정확하고 정확하게 대상 사이트에서 작동합니다.

면역 체계를 Evading위한 Nanorobots 고용 전략

인체 내에 모든 의료 nanorobot의 임무 중 phagocytic 세포를 여러 번 발생합니다. 따라서 phagocytic 세포에 의해 섭취 수있는 크기의 모든 Nanorobots은 피하 및 phagocytes에서 회피를위한 물리적 메커니즘 및 운영 프로토콜을 포함해야합니다. 의료 nanorobots의 초기 전략은 phagocytic 문의하거나 인식을 피하기 위해 처음이다. 숙주의 면역 체계에 의해 공격 당하고 피하기 위해, 최선의 선택은 수동 다이아몬드의 외관 코팅을하는 것입니다. 부드럽고 완벽한 코팅은 덜은 신체의 면역 체계의 반응이다. 이 피하기 위해 다음이 실패한다면 그것은 phagocytic 활성화로 연결 식세포 표면에 바인딩의. 갇힌 경우, 의료 nanorobot는 그것이 제기 또는 phagolysosomal 융합과 phagosome 신진 대사를 모두 억제되는 phagosomal 공포의 exocytosis를 유발하실 수 있습니다.

드문 상황에서, 그것은 식세포을 죽일하거나 봉쇄 전체 phagocytic 시스템을 위해해야 할 수도 있습니다. 완벽한 기능 의료 nanorobot에 대한 가장 직접적인 접근, 또는 멀리 그것을 삼켜 시도 phagocytic 세포에서 밖으로 locomote하기 위해 운동성 메커니즘을 채용하는 것입니다. 이것은 (예를 들어, 세포로부터 nonenveloped 바이러스의 급속한 출구가 세포 독성 가능) 신중하게 이루어져야합니다 리버스 cytopenetration을 포함 수 있습니다. 좌절 phagocytosis가 지역화된 보상 granulomatous 반응을 유도 수도 수도 있습니다.   의료 nanorobots 따라서도 granuloma 형성을 막아보기로 간단하지만 적극적인 방어 전략을 채택해야 할 수도 있습니다. 에너지에 대한 지역 포도당과 산소를 Metabolizing하면 nanorobots의 가동을 할 수 있습니다. 임상 환경에서 다른 옵션은 외부 음향 에너지를 공급 것입니다. nanorobots의 작업이 완료되면, 그들은 그들이 일반적인 인간의 배설 채널을 통해 자신을 exfuse 수 있도록하여 검색할 수 있습니다 또는 또한 적극적인 청소 시스템 [10, 11]에 의해 제거할 수 있습니다.

암 탐지 및 치료에 Nanorobots

nanorobots의 개발은 암 진단과 치료에 놀라운 발전을 제공할 수 있습니다. 방사선 요법과 화학 요법과 같은 현재의 치료는 종종 암 사람보다 더 건강한 세포를 파괴 결국 이후 Nanorobots은 환자의 치료에 매우 도움과 희망 수 있습니다. 보기이 시점에서, 그것은 암 환자가 아닌 우울한 치료를 제공합니다. Nanorobots은 (그들은 세포의 각 유형에 대한 다른) 그들의 표면 항원을 확인하여 악성 세포는 다양한 형식과 정상 세포를 구분할 수있을 것입니다. 이것은 목표 세포에있는 특정 항원에 키 chemotactic 센서를 사용하여 수행됩니다. 또 다른 방법은 암 전투에 분산 집단 작업에 대한 분산 제어를 달성하기 위해 혁신적인 방법론을 사용합니다. 그들이 기본 및 전이성 단계에서 E - cadherin과 β - catenin의 다른 수준을 감지하는 프로그래밍할 수 있습니다 화학 센서를 사용합니다. 의료 nanorobots 다음이 세포를 파괴하고, 이러한 세포 것입니다. 다음과 같은 제어 방법이 고려되었다 :

·          랜덤 : nanorobots들이 인해 브라운 운동에 뛰어들고 경우에만 액체가 대상에 도달와 수동적으로 이동.

·          E - cadherin 신호 nanorobots 모니터 농도 강도, 감지했을 때, 측정 대상에 도달하기 전까지 경사도에 따라 경사도를 따릅니다. 신호 검출에 후속 그라디언트 견적이 추가 신호 in50ms을 발견없는 경우 nanorobot는 거짓 긍정하는 신호를 고려하고 유체와 함께 흐르는 계속됩니다.

·          유인과 경사도를 따라 위와 같이하지만, 목표에 도착 nanorobots, 그들은 또한에있는 대상을 찾는 능력을 향상시키기 위해 타인에 의해 사용되는 다른 화학 신호를 놓습니다. 따라서, E - cadherin의 신호 강도 높은 구배가 악성 조직을 식별하는 nanorobots을지도에서 화학 매개 변수 식별로 사용됩니다. 통합 nanosensors은 E - cadherin 신호의 강도를 찾기 위해 이러한 작업에 활용하실 수 있습니다. 그러므로 그들은 암 [9] 치료를위한 효과적 고용 수 있습니다.

Nanorobots의 실용 예 암 탐지 및 치료에 대한 접근

Pharmacyte 디지털 정확한 운송, 타이밍, 그리고 인체 내의 특정 세포와 세포 목적지로 제약 대리인의 목표 - 전달 수있는 자체 전원, 컴퓨터 제어 의료 nanorobot 시스템입니다. 적혈구 손상과 흰색 세포의 통과를 허용하는 최소한의 가능한 인간의 모세관이 가장 큰 제안 Pharmacyte보다 큰 직경의 3-4 micronmeter 있기 때문에 그들은 작은 혈관을 embolize하지 않습니다 Pharmacytes는 phagocytic 과정을 탈출.

Pharmacytes는 암 세포와 세포 신호 프로세스 직접 제어 apoptosis의 개시로 nanomedicine 많은 애플 리케이션을해야합니다. Pharmacytes 또한 생화학 자연 방어 혹은 청소 시스템과 대상 세포에 태그를 수 전략은 소위 "phagocytic 신고"[12]. 예를 들어, 새로운 인식 분자는 apoptotic 세포의 표면에 표현됩니다. T lymphocytes의 경우, 하나의 분자는 일반적으로 플라즈마 막의 안쪽에 제한됩니다 지질 phosphatidylserine입니다 [1m]하지만, apoptosis의 유도 후, 외부에 나타나는 [13].

그들의 표면에 분자를 베어링 전지는 다음 인정 phagocytic 세포에 의해 제거할 수 있습니다. 유사한 조치를 phosphatidylserine 또는 다른 분자와 표적 세포의 외벽을 심는 것은 실수 Pharmacytes 운반 능력이 될 몸 [14]에 의해 반응을 실행 할 수 apoptotic 물질로 대상 세포를 발견했다 macrophages에 의해 phagocytic 행동을 활성화 수도 약 기계식 온보드 컴퓨터의 제어하에 운영 분자 정렬 펌프를 사용하여 offloaded 아르 내장 탱크에 저장되어있는 제약 페이로드의 1cubicmeter까지 [15,16].

임무 요구 사항에 따라 페이로드는 인접한 세포외액으로 면제가 될 수도 있고 아니면 transmembrane 분사 장치를 사용하여 cytosol에 직접 전달. 특정 응용 프로그램에 필요한 경우, deployable 기계 솜털 및 기타 기관차 시스템 때문에 무시할 오류 메시지와 함께 특정 세포도 세포 및 주소와 제약 분자의 배달을 허용, transvascular 및 transcellular 이동성을 허용하도록 Pharmacyte에 추가할 수 있습니다. Pharmacytes 한번 자신의 페이로드의 고갈이나 사명을 완료하는 데는 기존의 배설 경로에 의해 환자에서 발견한 것입니다. [17] nanorobots은 다음 충전하고 다시 프로그램 [27 28] 첫 번째 환자에 비해 다른 조직이나 세포를 타겟으로 다른 제약 에이전트를 할 수 있습니다 두 번째 환자에 사용하기 위해 재활용 수 있습니다.

당뇨병의 진단과 치료에 Nanorobots

혈류를 통해 운반 포도당이 healthfully 일하는 인간의 신진 대사를 유지하는 것이 중요하며, 올바른 수준은 당뇨병의 진단과 치료에서 중요한 문제입니다. 본질적으로 포도당 분자에 관한, 단백질 hSGLT3는 세포외 포도당 농도 [18]를 조절, 적절한 위장 cholinergic 신경 및 골격근 기능 활동을 유지에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. hSGLT3 분자는 당뇨병 환자에 대한 포도당 수준을 정의하기 위해 제공할 수 있습니다. 이 단백질의 가장 흥미로운 측면은 포도당 [18]를 식별하는 센서 역할을한다는 사실이다.

모의 nanorobot 프로토 타입 모델은 상보성 금속 산화물 반도체 (CMOS) nanobioelectronics 임베디드 있습니다. 그것이 체내 자유롭게 조작할 수 있습니다 ~ 2 micronmeter의 크기를 제공합니다. nanorobot이 보이지이나 면역 반응에 대한 표시 여부, 그것은 혈류에 포도당 수준을 검출에 대한 간섭이 없습니다. 심지어 체내 면역 시스템 반응으로 nanorobot는 백혈구로 인해 biocompatibility을 공격하지 않습니다 [19] 모니터링 포도당을 위해 nanorobot이 hSGLT3 단백질 glucosensor 활동 [20]의 변조를 포함 임베디드 chemosensor를 사용합니다.

환자가 인슐린을 주사하거나, 어떤 약물 임상 처방으로 더 이상의 조치를 받아해야 할 경우는 온보드 화학 센서를 통해 nanorobot 따라서 효과적으로 결정할 수 있습니다. NCD 시뮬레이터 작업 영역의 이미지는 그리드 질감, 적혈구 (RBCs)와 nanorobots와 venule 혈관 안쪽보기를 표시합니다. 그들은 포도당 수준을 감지 혈류를 통해 RBCs와 흐름. 일반적인 포도당 농도에서는 nanorobots 130 주변까지 포도당 수치 혈당 (BGLs)에 대한 대상으로 MG / DL. 지키려고 노력 이것은 의학적 처방에 따라 변경될 수 있습니다하지만 30mg/dl의 변형은 변위 범위로 채택되었습니다. 의료 nanorobot 아키텍처에서 중요한 측정 데이터는 다음 환자에 의해 수행 휴대폰에 RF 신호를 통해 ​​자동으로 전송할 수 있습니다. 포도당은 중요한 단계를 달성하면 언제든지, nanorobot는 휴대 전화 [21]을 통해 경보를 내뿜지.

Nanorobots를 사용하여 제어 포도당 수준

시뮬레이션에서 nanorobot가 지정 점심 시간에 따라 신호를 방출하고, 원하는 시간 간격에있는 포도당 수치를 측정하는 프로그램도있다. nanorobot는 센서를 활성화하고 예상 아침 식사 시간 전에 이른 아침에 정기적으로 BGLs을 측정하기 위해 프로그래밍할 수 있습니다. 레벨은 각 이시간 계획 점심 시간 후에 다시 측정하고 있습니다. 동일한 절차는 하루 시간을 통해 다른 식사 프로그래밍할 수 있습니다. 혈액 부담 nanorobots의 다중성 따라서 의사는 혈청 포도당 농도의 전체 - 몸지도를 조립 허용뿐만 아니라 신체 전반에 걸쳐 동시에 여러 다른 위치에서 하나의 사이트에서 포도당 모니터링이 아니라 수 있습니다.

여러 위치에서 시계열 데이터의 시험은 특정 기관, 조직, 모세관 침대, 그리고 특정 선박을 통과하는 혈액의 포도당 농도의 변화의 속도의 정확한 측정을하실 수 있습니다. 이것은 어떤 조직이 당뇨병과 관련된 피해를 입었 수 있습니다 결정을 지원하고, 어느 정도로 수 있습니다 변칙 포도당 이해 속도를 감지에서 진단 유틸리티를합니다. 다른 온보드 센서 측정과 같은 환자의 혈압, 조직 괴저의 조기 증상이나 초기 암과 연관된있을 지방 대사의 변화로 diagnostically 관련 관찰을 보고할 수 있습니다. 전체 - 바디 시계열 데이터 (예, 휴식 등, 식후, 운동) 다양한 환자 활동 수준 수집된은 코스와 질병의 정도를 평가에 추가 진단 가치가 수 있습니다.

이 중요한 데이터는 환자의 약물 및 일일 식단을 감독하고 향상시키기 위해 의사와 전문가 도움이 될 수 있습니다. nanorobots를 사용하여이 프로세스는 데이터 수집 및 환자 모니터링 가능한 자동 시스템을 만들기위한보다 편리하고 안전하게있을 수 있습니다. 때문에 매일 작은 혈액 샘플을 수집 삭감, 데이터의 손실 가능성, 심지어 자신의 포도당 샘플링의 일부를 일을 잊고 바쁜 일주일 만에 환자를 방지 그것은 또한 결국 감염을 피할 수 있습니다. nanobioelectronics 이러한 최근의 발전은 당뇨병 환자에 대한 포도당 수준의 더 나은 제어를 달성하기위한 시스템 장치와 휴대 전화를 통합하는 방법 [22]. 보여

Respirocyte - 인공 산소 캐리어 Nanorobot

인공 기계 붉은 세포, "Respirocyte"상상 nanorobot은은 혈액 흐름에 따라 수레 [23]. 이 원자는 대부분 구면 껍질 내부 다공성 격자 구조의 다이아몬드와 같은 탄소 원자 배열입니다. Respirocyte은 본질적으로 산소 (O 2)와 이산화탄소 (CO 2) 분자의 가득차게 수있는 작은 압력 탱크입니다. 나중에,이 가스는 제한된 방식으로 작은 탱크에서 발표하실 수 있습니다. 가스는 약 1,000 분위기에 압력에서 기내까지 저장됩니다. Respirocyte는 사파이어, 다이아몬드로 달리 유사한 화학적, 기계적 성질을 가진 flameproof 재료의 내부 장치를 구축하여 완전히 불연 렌더링할 수있는 [24].

각 장치의 외부에 가스 농도 센서도 있습니다. nanorobot은 폐 모세 혈관을 통과하면, O 2 분압이 높은 있으며, CO 2 분압이 낮은이기 때문에 온보드 컴퓨터는 산소 탱크를로드하고 CO 2를 덤프 정렬 로터을 알려줍니다. 장치가 나중에 산소에 굶주린 주변 조직에서 자신을 발견하면, 센서 신호가 반대로됩니다. 그것 CO 2 부분 압력이 비교적 낮은 상대적으로 높은 그리고 O이 부분 압력 때문에 온보드 컴퓨터가 O 2를 릴리스하고 CO 2를 흡수하기 위해 정렬 로터를 명령이고,이다. Respirocytes은 자연 헤모글로빈 - 가득한 적혈구의 행동을 모방. 그러나 Respirocyte은 자연 빨간색 세포보다 단위 볼륨 당 236 배 이상 산소를 제공할 수 있습니다.

그 diamondoid 구조가 훨씬 더 높은 작동 압력을 허용 주로하기 때문에 nanorobot은 훨씬 더 효율적인 생물 이상입니다. 따라서 혈류로 50% Respirocyte 수성 현탁액의 5cm 3 복용량의 주입 정확히 혈액의 환자의 전체 5,400센티미터 3 용량을 가지고 전체 O 2와 CO 2를 바꿀 수 있습니다. Respirocyte들은 환자의 몸 [25 27] 아직 안에있는 동안 자신의 행동을 수정하는 Respirocyte 명령을 전달하기 위해 초음파와 같은 송신기 장치를 사용하는 의사 어쿠스틱 신호를받을 압력 센서를해야합니다.

인공 Phagocytes - Microbivores의 Nanorobots

microbivore는 "소화 및 배출"프로토콜을 사용하여, 그의 주 함수는 인간의 혈액에서 발견된 미생물 병원체를 파괴하는 것입니다, 설명되었습니다. Nanorobotic 인공 가상 phagocytes 밖으로 추구하고 박테리아, 바이러스 또는 곰팡이를 포함하여 원치 않는 병원균을 소화, 'microbivores은'혈류를 순찰 수했다. 정맥 주어진 Microbivores은 (IV) 시간 이내에 심지어 가장 심각한 septicemic 감염의 완전한 허가를 달성할 것입니다. 이것은 항생제를 이용한 자연 phagocytic 방어에 필요한 주 또는 개월보다 훨씬 낫습니다. 병원균이 완전히 nanorobot [26, 27, 28에서 생물학적으로 비활성 effluents 아르 무해한 간단한 설탕, monoresidue 아미노산, mononucleotides, 무료 지방산과 글리세롤로 소화되기 때문에 nanorobots는 패혈증이나 패혈증에 의한 쇼크의 위험을 증가하지 ].

Chromallocyte : 가상 모바일 셀 - 수리 Nanorobot

또 다른 nanorobot는 Chromallocyte은 노화 방지, 따라서 유전 질환과 우리의 유전자에 다른 축적된 손상의 영향을 반대 개별 세포의 전체 염색체를 대체할 것입니다. Chromallocyte는 가상 모바일 휴대 수리 넘쳐 흐름, histonatation, cytopenetration, 하나의 타겟 세포의 핵에 완전한 염색질 교체하여 다음 대상 조직이나 기관의 모세관 침대로 제한 혈관 표면에 여행 할 수 nanorobot과 함께 종료됩니다 , 혈류와 본문에서 장치의 후속 추출로 돌아갑니다 조치를 취할 다음 수리 기계 셀의 내용과 활동을 검토하여 첫째 크기까지 상황을, 세포 내부. "셀의 수리 임무를 수 완료합니다. 함께 작업함으로써 분자별로 분자와 구조 - 구조에 의해, 수리 기계 전체 세포를 복구하실 수 있습니다. 셀별로 세포와 조직별로 조직이 함께 작업함으로써, 그들은 (않아도 큰 장치에 의해 주었는) 것입니다 분자 기계 분자와 처음부터 세포를 만들 수있을 것입니다 있기 때문에 기관에 의한 개인 기관을 통해 작동함으로써 모든 장기. 복구할 수있는, 그들이 건강을. 복원됩니다, 그들은 완전한 비활성의 지점에 손상도 세포를 복구할 수있게 될 것입니다. [29, 30, 31]

Nanorobots의 추가 어플 리케이션

Nanorobots는 호흡, 수리 및 수리하다의 부재에서 조직 산소를 유지하는 데 사용될 수있는 외상성 부상 후 심장 질환과 뇌졸중 손상, 개별 세포에 대한 복잡한 nanosurgery을 수행하고, 즉시 물이 새지 않는 출혈을 제거합니다. 인간의 혈관 나무 인체의 영양소 농도를 모니터링하는 것은 의학 nanorobots의 가능한 응용 프로그램입니다. 재미있는 nanorobot 사용률 중 하나는 부상을 조직에게 [39] 수리 혈관을 떠날에 염증 세포 (또는 흰색 셀) 지원하는 것도 있습니다.

Nanorobots가 신장 돌을을 추구하고 깰뿐만 아니라 사용될 수 [32]. Nanorobots도 부상 장기 보조 장치로 인체의 특정 화학 반응을 처리하는 데 사용할 수있는 [40]. nanosensors을 갖춘 Nanorobots은 안티 - 에이즈 의약품 [38]를 전달하기 위해 개발된 수 있습니다. 의료 nanorobots의 또 다른 중요한 기능은 특히 관상 동맥 순환에 stenosed 혈관을 찾아 기계, 화학, 또는 pharmacologically 그들을 치료하는 능력 것입니다 [33].

피부 질병을 치료하려면 nanorobots가 포함된 크림을 사용할 수 있습니다. 그것은 죽은 피부의 권리 금액을 제거하는 여분의 기름을 제거, 실종 오일을 추가, 천연 보습 성분의 오른쪽 금액을 적용, 심지어 실제로 모공에 아래로 도달하고 그들을 청소하여 '깊은 구멍 청소'의 기묘한 목표를 달성 수 있습니다. 크림은 부드러운 -에 껍질 - 오프 편리한 스마트 소재 수 있습니다.

입 무해한 식물이 건강한 생태계에 번성 수 있도록하면서 스마트 nanomachines 가득 구강 세척제는 병원성 박테리아를 식별하고 파괴할 수 있습니다. 또한, 장치 음식, 상패, 또는 타르 타르의 입자를 식별하고, 멀리 씻어서 수 치아에서 리프트 것입니다. 에서 정지되는 액체와 대한 수영 수있는, 장치는 칫솔이나 치실의 bristles 섬유의 표면에 도달 이상에 도달할 수있을 것입니다. 짧은 평생 의료 nanodevices으로, 그들은 음식에있는 종류의 재료로 헤어질거고 전에 본문에 단 몇 분을 튼튼히 지어 수 있습니다.

의료 nanodevices 원치 않는 박테리아와 바이러스를 찾아서 해제하여 면역 체계를 보완할 수 있습니다. 침입자가 발견되면, 그것은 그 내용이 밖으로 유출시키는와 그 효과를 종료, 구멍 수 있습니다. 내용이 스스로 위험한 것으로 알려져있다면, 다음 면역 기계 이상 완전히 해체할 정도로 오래 그것을 기다려 수 있습니다. 혈류에서 근무하는 장치는 영향을받는 혈관 [34]을 확대, arteriosclerotic 예금에서 멀리 한입 수 있습니다. 세포 herding 장치는 오른쪽 세포 및 지원 구조가 올바른 위치에 있도록하여 건강에 동맥 벽 동맥 linings을 복원할 수 있습니다. 이것은 대부분의 심장 발작을 방지 것이다 [35].

Nanorobots가 nanosurgery을 수행하고, hypoxemia 및 호흡기 질환에 대한 치료에 정밀 치료 및 세포 타겟 배달에 사용할 수 치과 [36] bacteremic 감염, 물리적 외상, 염색체 대체 요법 그리고 심지어 생물 학적 노화를 통해 유전자 치료. 그것은 nanorobots의 함대가 손상된 면역 시스템과 환자에 이상 종래의 조치에 응답하지 않는 질병의 항체 또는 항바이러스 대리인으로서 수도 것을 제안했습니다.

손상된 조직의 복구, plaques에 의해 영향을 동맥의 차단 해제, 그리고 아마도 완벽한 대체 신체 기관의 건설을 포함한 수많은 다른 잠재적인 의료 응용 프로그램이 있습니다. 변위가 작은 있기 때문에 Nanoscale 시스템은 또한 큰 대응보다 훨씬 더 빠르게 작동할 수 있으며, 이것은 기계와 전기 이벤트 주어진 속도 [37]에서 짧은 시간에 발생 할 수 있습니다.

결론

암, 당뇨병 환자에 대한 진단 및 치료 도구로서 나노기술은 새로운 제조 기술의 실제 개발이 생명 의학 문제를 가장 효과적으로 nanorobots 구축 및 고용에 도움이 될 수있는 혁신적인 작품을 사용하는 방법 보여주었다. Nanorobots는 노화 (주름, 뼈 질량 및 연령과 관련된 조건의 손실을 세포 수준에서 모든 치료할된다) 반대로 질병을 근절의 약속의 재산을 보유 의학에 적용, nanorobots는 또한 산업용 애플 리케이션을위한 후보자 있습니다. 분자 나노기술의 도래가 다시 매우 확장 미래 의료 치료의 효과, 편안함과 속도를 크게하면서 자신의 위험, 비용, invasiveness을 줄이는 동시에.

참조

1.        찬 VSW, Nanomedicine : 규제되지 않은 문제. 과학 직접.

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

3.        KE Drexler, Nanosystems : 분자 기계, 제조 및 계산. 뉴욕 : 존 와일리 선즈를; 1992.

4.        Merkle RC, Freitas 주니어 RA, 다이아몬드 메카 합성 Nanosci Nanotechnol 2003 carbone 탄소 이합체 배치 도구의 이론적 분석, 3:319 e24. 사용 가능한 기능 : 보낸 사람 : http://www.rfreitas.com/Nano/JNNDimerTool.pdf .

5.        KE Drexler, Nanosystems : 분자 기계, 제조, 계산, 존 와일리 & 아들 1992.

6.        커티스 ASG, 달비 M., Gadegaard N., nanotopography에서 발생하는 세포 신호 : nanomedical 장치에 영향 ", Nanomedicine의 저널, 미래 의학, 권. 1, 안돼. 1 논문집, pp 67-72 2006 년 6 월.

7.        Wasielewski R., Rhein A., 베르너 M., Scheumann GF, Dralle H., E. 포터, 브라반트 G., Georgii A., 차별화된 갑상선 carcinomas에 Ecadherin의 Immunohistochemical 감지는 임상 결과, 암 연구, 권 57,와 연결합니다 문제 12 2501년에서 2507년까지, 암 연구, 1997 미국 협회.

8.        Hazana RB, Phillipsa GR, Qiaoa RF, Nortonb L.는 Aaronsona SA, 유방암 세포에서 N - Cadherin의 외인성 표현 셀 마이 그 레이션, 침략, 그리고 전이, 세포 생물학의 저널, 볼륨 148, 번호 4, 779-790를 할려는 경향 2 월 2000.

9.        Nanorobot 통신 기술 : 종합 자습서.

10.    어떻게 Nanorobots 로버트 A. Freitas 주니어, 연구 과학자, Zyvex 주식함으로써, 부품, 화이트 세포 내를 Phagocytosis을 피할 수

11.    Freitas 주니어 RA, Nanomedicine, 볼륨 IIA : Biocompatibility는 Bioscience 랜디스, 그리고 조지 타운 , TX , 2003.

12.    Freitas, 주니어 RA, Nanomedicine, 볼륨 I : 기본 기능, Bioscience 랜디스, 조지 타운 , TX (1999), 제 (K) 10.4.1.2.

13.    Fadok VA, Voelker DR, 캠벨 PA, 코헨 JJ, Bratton DL, 헨슨 PM, J. Immunol. 148, 2207 (1992).

14.    Grakoui A., Bromley SK, Sumen C., 다 VIS MM, 쇼 AS, 알렌 PM, 더스틴 ML, 과학 285, 221 (1999).

15.    Freitas, 주니어 RA, Nanomedicine, 볼륨 I : 기본 기능, Bioscience 랜디스, 조지 타운 , TX (1999), 제 (A) 3.4.2.

16.    KE Drexler, "Nanosystems : 분자 기계, 제조, 계산,"존 와일리 & 아들 뉴욕 (1992).

17.    Freitas, 주니어 RA, Nanomedicine, 볼륨 I : 기본 기능, Bioscience 랜디스, 조지 타운 , TX (1999), 제 (I) 10.3.6.

18.    라이트, EM, Sampedro, 광고, 히라야마, BA, Koepsell, H., Gorboulev, V., Osswald, C. : US20050267154 (2005).

19.    Marchant, RE, 장, T., Qiu, Y., Ruegsegger, MA : US6759388 (1999).

20.    인간 염색체 22 프로젝트 개요, 신탁 Sanger 연구소, http://www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/ .

21.    www.nanorobotdesign.com / 신문 / communication.pdf .

22.    Cavalcanti A., Shirinzadeh B., Freitas 주니어 RA, Kretly LC, Nanobioelectronics을 기반으로 의료 Nanorobot 아키텍처.

23.    Freitas 주니어 RA. 의료 나노기술의 탐험 디자인 : 기계 인공 붉은 세포. 인형도 만들고 세포 혈액 Substit Immobil Biotechnol 1998; 26:411 e30. 에서 사용 가능한 기능 : http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html .

24.    Nanosystems : 분자 기계, 제조 및 계산. . : K. 에릭 Drexler (XX + 556 pp. 200 + 일러스트 존 와일리 & 아들에 의해 주식 회사 뉴욕 , 치체스터, 브리즈번 , 토론토 , 그리고 싱가포르 . 1992) 페이지 374.

25.    인공 세포, 볼륨 26, 1998 논문집, pp 411-430 : 로버트 A. Freitas 주니어, "기계적 인공 붉은 세포, 의료 나노기술의 탐험 디자인"에서 인용. 본 논문은 분명히 게시되었습니다 특정 의료 nanodevice (Nanosystems에 Drexler 제안한 일반 타입)의 첫 번째 세부적인 설계 연구이다. 로버트 A. Freitas 주니어, "Respirocytes : 고성능 인공 나노 적혈구,"앞부분에서 설명을 참조하십시오. 나노기술 잡지, 볼륨 2, 1996년 10월 논문집, pp 1, 8-13)을.

26.    Freitas 주니어 RA. Microbivores : 소화 및 배출 프로토콜을 사용하여 인공 기계 phagocytes. J Evol 기술이 2005 Apr : 14시 1분 e52. 에서 사용 가능한 기능 : http://jetpress.org/volume14/Microbivores.pdf.R

27.    Freitas 주니어 RA, Nanomedicine, 볼륨 I : 기본 기능, Bioscience 랜디스 조지 타운 , TX , 1999에서 참조 : http://www.nanomedicine.com/NMI.htm .

28.    Nanomedicine 볼륨 II : Bioscience Biocompatibility의 랜디스, 조지 타운 , TX : 2003에서 참조 http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm .

29.    라이트, EM, Sampedro, 광고, 히라야마, BA, Koepsell, H., Gorboulev, V., Osswald, C. : US20050267154 (2005).

30.    Marchant, RE, 장, T., Qiu, Y., Ruegsegger, MA : US6759388 (1999).

31.    인간 염색체 22 프로젝트 개요, 신탁 Sanger 연구소, 그리고 http://www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/.

32.    Cavalcanti A. Freitas 주니어와 RA, "Nanomedicine에 대한 자율 멀티 로봇 센서 기반 협력", 국제 J. 비선형 과학 수치 시뮬레이션.

33.    Freitas 주니어 RA, "Nanomedicine, 권. I : 기본 기능 ", 1999 Bioscience 랜디스.

34.    야마모토 H., 우에 무라 S., Tomoda Y., 후지 모토 S., 하시 모토 T., 그리고 Okuchi K.은, 심장의 국제 저널, 84 (2-3 "가용성식이 접착 분자의 Transcardiac 기울기는 관상 동맥 질환의 진행을 예측" ) :249 - 257 8 월 2002.

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

36.    Freitas 주니어 RA, Nanodentistry.

37.    www.wikipedia.org .

38.    Menezes AJ, 카푸어 VJ, Goel VK, 당신의 인생을 나노미터 이내 카메론 BD, 루 JY, 기계 공학 잡지, 8 월 2001, www.memagazine.org/backissues/aug01/features/nmeter/nmeter .

39.    Casal A., 호그요 T., Cavalcanti A., 염증성 응답, 스탠포드 2003 심포지엄, IEEE 컴퓨터 학회에서 IEEE BCATS 바이오 메디컬 계산, 스탠포드 CA, 2003 년 10 월에 휴대 보조로 Nanorobots.

40.    Cavalcanti A., 진화 Nanorobots 및 나노기술, 2 (2) 논문집, pp 82-87, June2003에 Nanomedicine, IEEE 거래에 적용되는 센서 기반 제어와 조립 자동화 www.nanorobotdesign.com .

41.    IMM 보고서 번호 12, Nanomedicine가 : 다이아몬드는 생활 전지 Biocompatible 있습니까? 으로 로버트 A. Freitas 주니어, IMM 연구원.

42.    에릭 Drexler K., 분자 공학 : 분자 조작을위한 일반적인 기능의 발달에 접근 PROC. 국가의 학원 과학 ( 미국 ) 78 (9 월 1981) :5275 - 5278.

43.    에릭 Drexler K., Nanosystems : 분자 기계, 제조, 계산, 존 와일리 & 아들 NY, 1992.

44.    마커스 Krummenacker, 제임스 루이스, EDS의 디자인, 미리 나노기술에 대한 Merkle RC,,, 나노기술의 전망 :. 분자 제조, 존 와일리 & 아들 목표 뉴욕 1995 논문집, pp 23-52.

45.    ME Welland, JK Gimzewski, EDS에 Merkle RC, 자기 복제 시스템과 저렴한 비용으로 제조. 논문집, pp 25-32 제작 및 측정, Kluwer, Dordrecht, 1994,의 궁극적인 한계. : 볼 http://nano.xerox.com/nanotech/selfRepNATO.html .

46.    Cavalcanti, 진화 Nanorobots 및 Nanomedicine에 적용된 센서 기반 제어와 A. 조립 자동화.

47.    Bryson JW, 외, "단백질 디자인 : Hierarchic 접근."과학 270 (1995) :935 - 941.

연락처

Vadali Shanthi

약학 Gokaraju Rangaraju 대학
Bachupally, Nizampet 도로,
하이 데 라 바드 , 500,050
인도

전화 번호 : 040102639.

E - 메일 :   shanthistar@care2.com

Sravani Musunuri

약학 Gokaraju Rangaraju 대학
Bachupally, Nizampet 도로,
하이 데 라 바드 , 500050, 인도

전화 번호 : 9848393667.

E - 메일 :   sravanistar@care2.com

Date Added: Nov 13, 2007

Last Update: 4. October 2011 09:24

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit