OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0119

Vooruitzichten voor Medische Robots

Vadali Shanthi en Sravani Musunuri

Copyright AZoM.com PTY Ltd.

Dit is een Azo Open die artikel van de Beloningen van de Toegang van het Systeem (azo-Roeispanen) in het kader van de termijnen van de azo-Roeispanen http://www.azonano.com/oars.asp wordt verspreid

Voorgelegd: 5 September 2007

Gepost: 13 November 2007

Besproken Onderwerpen

Samenvatting

Inleiding

Wat Nanorobots zijn

Elementen van Nanorobots

De Constituenten en het Ontwerp van Nanorobots

Benaderingen voor de Bouw van Nanorobots

Erkenning van de Plaats van het Doel door Nanorobots

Strategieën door Nanorobots voor het Vermijden van het Immuunsysteem worden Aangewend dat

Nanorobots in de Opsporing en de Behandeling van Kanker

Praktisch Voorbeeld van Benadering Nanorobots voor de Opsporing en de Behandeling van Kanker

Nanorobots in de Diagnose en de Behandeling van Diabetes

Het Controlerende Niveau die van de Glucose Nanorobots gebruiken

Respirocyte - een Kunstmatige Carrier Nanorobot van de Zuurstof

Kunstmatige Fagocyten - Microbivores Nanorobots

Chromallocyte: Een Hypothetische Mobiele cel-Reparatie Nanorobot

Verdere Toepassingen van Nanorobots

Conclusie

Verwijzingen

De Details van het Contact

De Nanotechnologie is een fascinerende wetenschap voor vele wetenschappers aangezien het hen vele uitdagingen aanbiedt. Één dergelijke uitdaging is Nanorobots, die zodra verondersteld om een fantasie te zijn in werkelijkheid nu is gekomen. De voorgestelde toepassing van nanorobots kan zich van verkoudheid aan vreselijke ziekte zoals kanker uitstrekken. Sommige dergelijke voorbeelden kunnen zijn Pharmacyte, Respirocyte, Microbivores, Chromallocyte en veel meer. De studie van nanorobots heeft tot het gebied van Nanomedicine leiden. Nanomedicine biedt het perspectief op krachtige nieuwe hulpmiddelen voor de behandeling van menselijke ziekten en de verbetering van menselijke biologische systemen aan.

Inleiding

De huidige era van Nanotechnologie heeft aan een stadium bereikt waar de wetenschappers programmeerbare en uiterlijk controleerbare complexe machines kunnen ontwikkelen die worden gebouwd op moleculair niveau dat binnen het lichaam van de patiënt kan werken. De Nanotechnologie zal ingenieurs toelaten om verfijnde nanorobots te construeren die het menselijke lichaam navigeren, belangrijke molecules vervoeren, microscopische voorwerpen kunnen manipuleren en met artsen als miniatuursensoren, motoren, manipulators, machtsgenerators en moleculair-schaalcomputers communiceren. Het idee om een nanorobot te bouwen komt uit het feit dat natuurlijke nanodevices van het lichaam; neutrophiles, de lymfocyten en de leucocytten zwerven constant over het lichaam, herstellend beschadigde weefsels, aanvallend en etend binnenvallende micro-organismen, en vegend op buitenlandse deeltjes voor diverse organen om op te splitsen of af te scheiden.

Wat Nanorobots zijn

Nanorobotics komt te voorschijn als veeleisend gebied die minuscuul dingen behandelen op moleculair niveau. Nanorobots is wezenlijke nanoelectromechanical die systemen worden ontworpen om een specifieke taak met precisie bij nanoscaledimensies uit te voeren. Zijn voordeel over conventionele geneeskunde ligt op zijn grootte. De grootte van het Deeltje heeft effect op serumleven en patroon van deposito. Dit staat toe de drugs van om in lagere concentratie nanosize worden gebruikt en een vroeger begin van therapeutische actie heeft. Het verstrekt ook materialen voor gecontroleerde druglevering door carriers aan een specifieke plaats [1] te leiden. Typische medische die nanodevice zal waarschijnlijk micron-schaal een robot zijn van nanoscaledelen wordt geassembleerd. Deze nanorobots kunnen in antwoord op milieustimuli en geprogrammeerde principes samenwerken om macroschaalresultaten [2] te veroorzaken.

Elementen van Nanorobots

De Koolstof zal waarschijnlijk het belangrijkste element zijn die uit het grootste deel van een medische nanorobot, waarschijnlijk in de vorm van diamant of diamondoid/fullerene bestaan nanocomposites. Veel andere lichte elementen zoals waterstof, zwavel, zuurstof, stikstof, fluor, silicium, enz. zullen voor speciale doeleinden in nanoscaletoestellen en andere componenten [2] worden gebruikt. De chemische traagheid van diamant wordt bewezen door verscheidene experimentele studies. Één dergelijk die experiment op muis buikvliesdiemacrophages wordt geleid op DLC wordt gecultiveerd toonde geen significante bovenmatige versie van lactaatdehydrogenase of van lysosomal enzym bètadie n-acetyl-D-Glucosaminidase (een enzym wordt gekend om van macrophages tijdens ontsteking worden vrijgegeven).

Het Morfologische onderzoek openbaarde geen fysieke schade aan of fibroblasten of macrophages, en menselijke osteoblast zoals cellen die de biochemische aanwijzing bevestigen dat er geen giftigheid was en dat geen ontstekingsreactie in vitro werd onthuld. De glansmachine en meer onberispelijk de diamantoppervlakte, minste zijn de wit bloedlichaampjeactiviteit en de fibrinogeenadsorptie. Een experiment door Tang et al. [41] toonde aan dat de de diamantwafeltjes van CVD intraperitoneaal in levende muizen 1 week worden geïnplanteerd minimale ontstekingsreactie die openbaarden. Interessant, op de ruwere „opgepoetste“ oppervlakte, waren een klein aantal verspreiding en gesmolten macrophages aanwezig, erop wijzend dat wat activering was voorgekomen. De buitenoppervlakte met dichtbijgelegen-nanometerzachtheid resulteert in zeer lage bio-activiteit. wegens de uiterst hoge oppervlakte-energie van de gepassiveerde diamantoppervlakte en sterke hydrophobicity van de diamantoppervlakte, is de diamantbuitenkant bijna helemaal chemisch inert.

De Constituenten en het Ontwerp van Nanorobots

Nanorobots zal volledige uitrusting van autonome subsystemen bezitten het waarvan ontwerp wordt afgeleid uit biologische modellen. Drexler klaarblijkelijk was de eerste om erop te wijzen, in 1981, dat de complexe apparaten op biologische modellen in hun structurele componenten [42] lijken. De diverse componenten in het nanorobotontwerp kunnen aan boord van sensoren, motoren, manipulators, machtslevering, en moleculaire computers omvatten. Misschien is het bekendste biologische voorbeeld van dergelijke moleculaire machines het ribosoom de enige vrij programmeerbare nanoscaleassembleur reeds bestaand. Het mechanisme waardoor de proteïne aan de specifieke receptorplaats bindt zou kunnen worden gekopieerd om het moleculaire robotachtige wapen te construeren.

Het manipulatorwapen kan ook door een gedetailleerde opeenvolging van controlesignalen worden gedreven, enkel aangezien het ribosoom mRNA vergt om zijn acties te leiden. Deze controlesignalen worden verstrekt door externe akoestische, elektro, of chemische signalen die door het robotwapen via een sensor aan boord gebruikend een eenvoudige „uitzendingsarchitectuur“ [43, 44, en 45] een techniek worden ontvangen die ook kan worden gebruikt om macht in te voeren. de biologische cel kan als voorbeeld van een uitzendingsarchitectuur worden beschouwd waarin de kern van de cel signalen in de vorm van mRNA naar ribosomen verzendt om cellulaire proteïnen te vervaardigen.

De Assembleurs zijn moleculaire machinesystemen die zouden kunnen worden beschreven aangezien systemen geschikt om moleculaire productie bij de atoomschaal [46 die] uit te voeren die controlesignalen vereisen door een nanocomputer worden verstrekt aan boord Dit programmeerbare nanocomputer opgeslagen instructies moet kunnen goedkeuren die opeenvolgend worden uitgevoerd om aan het manipulatorwapen opdracht te geven om het correcte deel of nanopart in de gewenste positie en de richtlijn te plaatsen, waarbij nauwkeurige controle over de timing en de plaatsen van chemische reacties of assemblageverrichtingen [47] wordt gegeven.

Benaderingen voor de Bouw van Nanorobots

Er zijn twee belangrijke benaderingen van de bouw bij de nanometerschaal: positionele assemblage en zelf-assemblage. In positionele assemblage, wenden de onderzoekers sommige apparaten zoals het wapen van een miniatuurrobot of een microscopische reeks aan om molecules één voor één op te nemen en hen manueel te assembleren. In tegenstelling, is de zelf-assemblage veel minder nauwgezet, omdat het uit de natuurlijke tendens van bepaalde molecules elkaar voordeel haalt uit te zoeken. Met zelf-assembleert componenten, moeten al dat onderzoekers doen is gezette miljarden hen in een beker en laten hun natuurlijke affiniteiten bij hen in de gewenste configuraties zich automatisch aansluiten. Het Maken van complexe nanorobotic systemen vereist productietechnieken die een moleculaire structuur via computermodellen van diamantmechanosynthesis [3 (DMS), 4] kunnen bouwen. DMS is de gecontroleerde toevoeging van koolstofatomen aan de de groeioppervlakte van een rooster van het diamantkristal in een vacuüm-vervaardigt milieu. De Covalente chemische banden worden één voor één als resultaat van positionally beperkte mechanische die krachten gevormd bij het uiteinde van een de microscoopapparaat van de aftastensonde worden toegepast, na een geprogrammeerde opeenvolging.

Erkenning van de Plaats van het Doel door Nanorobots

De Verschillende moleculetypes worden onderscheiden door een reeks chemotactische sensoren de waarvan bandplaatsen een verschillende affiniteit voor elk soort molecule hebben. [6] het controlesysteem moet geschikte prestaties verzekeren. Het kan met een bepaald aantal nanorobots worden aangetoond die zo snel mogelijk voor een specifiek taak gebaseerd scenario antwoorden. In de 3D werkruimte heeft het doel oppervlaktechemische producten die nanorobots toestaan om het [6, 7, en 8] te ontdekken en te erkennen. De Productie van betere sensoren en actuators met nanoscalegrootte maakt hen de bron van versie van het chemische product vinden. De simulator van het Ontwerp van de Controle (NCD) van Nanorobot werd ontwikkeld, die software voor nanorobots in milieu's met vloeistoffen door Brownbeweging en kleverige eerder dan traagheidskrachten worden overheerst die is.

Eerst, als punt van vergelijking, gebruikten de wetenschappers nanorobots' kleine Brownbewegingen om het doel door willekeurig onderzoek te vinden. In een tweede methode, controleren nanorobots beduidend voor chemische concentratie boven het achtergrondniveau. Na het ontdekken van het signaal, schat een nanorobot de concentratiegradiënt en is naar hogere concentraties op weg tot het het doel bereikt. In de derde benadering, nanorobots bij de doelversie een ander chemisch product, dat anderen als extra leidend signaal aan het doel gebruiken. Met dit signaal zullen de concentraties, slechts nanorobots overgaand binnen een paar microns van het doel waarschijnlijk het signaal ontdekken.

Aldus, kunnen wij de reactie door het hebben van nanorobots verbeteren handhaven posities dichtbij de schipmuur in plaats van het drijven door de volumestroom in het schip van de controle van de concentratie van een signaal van anderen; een nanorobot kan het aantal nanorobots op het doel schatten. Zo, gebruikt nanorobot deze informatie om wanneer genoeg nanorobots bij het doel zijn, daardoor het eindigen van om het even welk extra „attractant“ signaal te bepalen een nanorobot kan bevrijden. Men vindt dat nanorobots ophouden aantrekkend anderen zodra genoeg nanorobots hebben geantwoord. Het bedrag wordt genoeg overwogen wanneer het doelgebied dicht door nanorobots wordt omvat. Aldus werken deze uiterst kleine machines bij de doelplaats nauwkeurig en precies in die mate waarslechts aan het om wordt ontworpen te doen [9].

Strategieën door Nanorobots voor het Vermijden van het Immuunsysteem worden Aangewend dat

Elke medische die nanorobot binnen het menselijke lichaam wordt geplaatst zal phagocytic cellen vaak tijdens zijn opdracht ontmoeten. Aldus moet al Nanorobots, wat van een grootte geschikt voor opname door phagocytic cellen zijn, fysieke mechanismen en operationele protocollen opnemen voor het vermijden en het ontsnappen van fagocyten. De aanvankelijke strategie voor medische nanorobots is eerste om phagocytic contact of erkenning te vermijden. Vermijden aanvallend door het immuunsysteem van de gastheer, moet de beste keus een buitendeklaag van passieve diamant hebben. Meer vlot en onberispelijk de deklaag, minste is de reactie van het immuunsysteem van het lichaam. En als dit toen er niet in slaagt te vermijden het bindend is aan de fagocytoppervlakte die tot phagocytic activering leidt. Indien opgesloten, kan medische nanorobot exocytosis van de phagosomal vacuole veroorzaken waarin het wordt ondergebracht of remt zowel phagolysosomal fusie als phagosome metabolisme.

In zeldzame omstandigheden, kan het noodzakelijk zijn om de fagocyt te doden of het volledige phagocytic systeem te blokkeren. De directste benadering voor a volledig - functionele medische nanorobot moet zijn motiliteitsmechanismen aan locomote uit, of vanaf, de phagocytic cel aanwenden die probeert om het te overspoelen. Dit kan omgekeerde cytopenetration impliceren, die (b.v., nonenveloped de snelle uitgang van virussen van cellen kan cytotoxic zijn) moet voorzichtig worden gedaan. Het is mogelijk dat de gefrustreerde fagocytose een gelokaliseerde compensatoire granulomatous reactie kan veroorzaken. Medische nanorobots daarom kunnen ook eenvoudige maar actieve verdedigingsstrategieën moeten aanwenden om granuloma vorming te verhinderen. Het Metaboliseren van lokale glucose en zuurstof voor energie kan het aandrijven van nanorobots doen. In een klinisch milieu, zou een andere optie uiterlijk geleverde akoestische energie zijn. Wanneer de taak van nanorobots wordt voltooid, kunnen zij worden teruggewonnen door hen aan exfuse toe te staan zelf via de gebruikelijke menselijke excretiekanalen of kunnen ook door actieve aasetersystemen [10, 11] worden verwijderd.

Nanorobots in de Opsporing en de Behandeling van Kanker

De ontwikkeling van nanorobots kan opmerkelijke vooruitgang voor diagnose en behandeling van kanker verstrekken. Nanorobots zou zeer nuttig en hoopvol voor de therapie van patiënten kunnen zijn, aangezien de huidige behandelingen zoals stralingstherapie en chemotherapie vaak omhoog beëindigen vernietigend meer gezonde cellen dan kankerdegenen. Van dit standpunt, verstrekt het een niet-gedeprimeerde therapie voor kankerpatiënten. Nanorobots zal tussen verschillende celtypes kunnen onderscheid maken die de kwaadaardige en normale cellen door hun oppervlakteantigenen is (zij zijn verschillend voor elk type van cel) te controleren. Dit wordt door het gebruik van chemotactische die sensoren verwezenlijkt aan de specifieke antigenen op de doelcellen worden gesloten. Een Andere benadering gebruikt de innovatieve methodologie om gedecentraliseerde controle voor een verdeelde collectieve actie in het gevecht van kanker te bereiken. Gebruikend chemische sensoren kunnen zij worden geprogrammeerd om verschillende niveaus van e-Cadherin te ontdekken en bèta -bèta-catenin in primaire en metastatische fasen. Medische nanorobots zullen dan deze cellen, en slechts deze cellen vernietigen. De volgende controlemethodes werden overwogen:

·         Willekeurig: nanorobots passief zich beweegt met de vloeistof die het doel bereikt slechts als zij in het toe te schrijven aan Brownbeweging stoten.

·         Volg gradiënt: nanorobots controleer concentratieintensiteit voor de signalen van e-Cadherin, wanneer ontdekt, maatregel en volg de gradiënt tot het bereiken van het doel. Als de gradiëntraming volgend op signaalopsporing geen extra signaal in50ms vindt, overweegt nanorobot het signaal om valse positief te zijn en blijft stromend met de vloeistof.

·         Volg gradiënt met attractant: zoals hierboven, maar nanorobots aankomend bij het doel, geven zij daarnaast een verschillend chemisch die signaal vrij door anderen wordt gebruikt hun capaciteit te verbeteren om het doel te vinden. Aldus, wordt een hogere gradiënt van signaalintensiteit van e-Cadherin gebruikt als chemische parameteridentificatie in het leiden nanorobots om kwaadaardige weefsels te identificeren. Geïntegreerde nanosensors kunnen voor zulk een taak worden gebruikt om intensiteit van de signalen van e-Cadherin te vinden. Aldus kunnen zij effectief voor het behandelen van kanker [9] worden aangewend.

Praktisch Voorbeeld van Benadering Nanorobots voor de Opsporing en de Behandeling van Kanker

Pharmacyte is een self-powered, computergestuurd medisch nanorobotsysteem geschikt voor digitaal nauwkeurige vervoer, timing, en richten-levering van farmaceutische agenten aan specifieke cellulaire en intracellular bestemmingen binnen het menselijke lichaam. Pharmacytes ontsnapt aan het phagocytic proces zoals zij niet embolize klein bloedvat zullen omdat het minimum haalbare menselijke haarvat dat passage van intacte erytrocieten en witte cellen toestaat micronmeter 3-4 in diameter is, die groter is dan grootste voorgestelde Pharmacyte.

Pharmacytes zal vele toepassingen in nanomedicine zoals initiatie van apoptosis in kankercellen en directe controle van cel signalerende processen hebben. Pharmacytes kon doelcellen met biochemische natuurlijke verdedigings of het reinigen systemen, een geroepen strategie ook etiketteren „het phagocytic markeren“ [12]. Bijvoorbeeld, worden de nieuwe erkenningsmolecules uitgedrukt op de oppervlakte van apoptotic cellen. In het geval van de lymfocyten van T, is één dergelijke molecule phosphatidylserine, een lipide dat tot de binnenkant van het plasmamembraan [1m] normaal beperkt is maar na de inductie van apoptosis, verschijnt op de buitenkant [13].

De Cellen die deze molecule dragen op hun oppervlakte kunnen dan door phagocytic cellen worden erkend en worden verwijderd. Het Zaaien van de buitenmuur van een doelcel met phosphatidylserine of andere molecules met gelijkaardige actie kon phagocytic gedrag door macrophages activeren, die verkeerd de doelcel hadden geïdentificeerd aangezien de apoptotic substanties geschikt om een reactie door het lichaam [14] Pharmacytes teweeg te brengen tot ongeveer 1cubicmeter van farmaceutische die nuttige lading zouden kunnen dragen in tanks aan boord wordt opgeslagen die mechanisch gebruikend moleculaire sorterende die pompen onder de controle van een computer aan boord [15.16] worden ontladen worden geopereerd.

Afhankelijk van opdrachtvereisten, kan de nuttige lading in de naburige extracellulaire vloeistof worden gelost of direct in cytosol worden geleverd gebruikend een mechanisme van de transmembraaninjecteur. Indien nodig voor een bepaalde toepassing, kunnen de inzetbare mechanische wimpers en andere voortbewegingssystemen aan Pharmacyte worden toegevoegd om transvascular en transcellular mobiliteit toe te laten, waarbij levering van farmaceutische molecules wordt toegestaan aan specifieke cellulaire en zelfs intracellular adressen met te verwaarlozen fout. Pharmacytes, eens uitgeput van hun nuttige lading of voltooiing van hun opdracht, van de patiënt door conventionele excretiewegen worden teruggekregen. [17] Nanorobots zouden dan aanvulling, kunnen voor gebruik in een tweede patiënt worden geherprogrammeerd en worden gerecycleerd die een verschillende farmaceutische die agent kan wensen aan verschillende weefsels of cellen dan in de eerste patiënt [27, 28] wordt gericht.

Nanorobots in de Diagnose en de Behandeling van Diabetes

De Glucose voerde de bloedstroom uit is belangrijk om het menselijke metabolisme te handhaven dat healthfully werkt, en zijn correct niveau is een hoofdthema in de diagnose en de behandeling van diabetes. Intrinsiek verwant met de glucosemolecules, heeft eiwithSGLT3 een belangrijke invloed in het handhaven van juiste gastro-intestinale cholinergic zenuw en skeletachtige spierfunctieactiviteiten, die extracellulaire glucoseconcentratie [18] regelen. De molecule hSGLT3 kan dienen om de glucoseniveaus voor diabetespatiënten te bepalen. Het interessantste aspect van deze proteïne is het feit dat het als sensor dient om glucose [18] te identificeren.

Het gesimuleerde nanorobot prototypemodel heeft de halfgeleider (CMOS) nanobioelectronics Bijkomende van het Metaaloxide ingebed. Het kenmerkt een grootte van ~2 micronmeter, die het om vrij binnen het lichaam toelaat te werken. Of nanorobot voor de immune reacties onzichtbaar of zichtbaar is, heeft het geen interferentie voor het ontdekken van glucoseniveaus in bloedstroom. Zelfs met de immuunsysteemreactie binnen het lichaam, wordt nanorobot niet aangevallen door leucocytten gepaste biocompatibility [19] Voor de glucose die gebruikt nanorobot ingebedde chemosensor controleert die de modulatie van hSGLT3 eiwitglucosensoractiviteit [20] impliceert.

Door zijn chemische sensor aan boord, kan nanorobot effectief zo bepalen als de patiënt insuline moet inspuiten of om het even welke verdere actie, zoals om het even welk klinisch voorgeschreven medicijn voeren. Het beeld van de NCD simulatorwerkruimte toont de binnenmening van een venulebloedvat met nettextuur, rode bloedcellen (RBCs) en nanorobots. Zij vloeien met RBCs door de bloedsomloop ontdekkend de glucoseniveaus. Bij een typische glucoseconcentratie, proberen nanorobots om de glucoseniveaus te houden uitstrekkend rond 130 mg/dl als doel voor de Niveaus van de Glucose van het Bloed (BGLs). Een variatie van 30mg/dl werd goedgekeurd als verplaatsingswaaier, hoewel dit kan worden veranderd gebaseerd op medische voorschriften. In de medische nanorobotarchitectuur, kunnen de significante gemeten gegevens dan automatisch door de signalen van RF naar de mobiele die telefoon worden overgebracht door de patiënt wordt gedragen. Op elk ogenblik, als de glucose kritieke niveaus bereikt, zendt nanorobot een alarm door de mobiele telefoon [21] uit.

Het Controlerende Niveau dat van de Glucose Nanorobots gebruikt

In de simulatie, is nanorobot ook geprogrammeerd om een signaal uit te zenden op gespecificeerde lunchtijden wordt gebaseerd, en de glucoseniveaus in gewenste intervallen van tijd te meten die. Nanorobot kan worden geprogrammeerd om sensoren te activeren en BGLs in de ochtend vroeg regelmatig te meten, vóór de verwachte ontbijttijd. De Niveaus zijn gemeten opnieuw elk 2 uren na de geplande lunchtijd. De zelfde procedures kunnen voor andere maaltijd door de dagtijden worden geprogrammeerd. Een gedragen multipliciteit van bloed zal nanorobots glucose controle niet alleen bij één enkele plaats maar ook in vele verschillende plaatsen gelijktijdig door het lichaam toestaan, waarbij de arts wordt toegelaten om een whole-body kaart van de concentraties van de serumglucose te assembleren.

Het Onderzoek van de gegevens van de tijdreeks van vele plaatsen staat nauwkeurige meting van het tarief van verandering van glucoseconcentratie in het bloed toe dat door specifieke organen, weefsels, capillaire bedden, en specifieke schepen overgaat. Dit zal kenmerkend nut in het ontdekken van de abnormale tarieven hebben van het glucosebegrijpen die in kunnen bijwonen het bepalen van welke weefsels aan schade in verband met suikerziekte kunnen geleden hebben, en in welke mate. Andere sensoren aan boord kunnen relevante observaties zoals geduldige bloeddruk, vroege tekens van weefselgangreen, of veranderingen in lokaal metabolisme diagnostically meten en melden dat met vroeg-stadiumkanker zou kunnen worden geassocieerd. Whole-body gegevens van de tijdreeks tijdens diverse geduldige activiteitenniveaus worden verzameld (b.v., het rusten, na de maaltijd uitoefenen, enz.) konden extra kenmerkende waarde hebben in de beoordeling van van de cursus en de omvang van ziekte die.

Dit belangrijke gegeven kan artsen en specialisten helpen om het geduldige medicijn en het dagelijkse dieet te controleren en te verbeteren. Dit proces dat nanorobots kan geschikter en veilig zijn voor het maken van een automatisch systeem uitvoerbaar voor gegevensinzameling en geduldige controle gebruikt. Het kan gepaste besmettingen uiteindelijk ook vermijden de dagelijkse kleine besnoeiingen om bloedsteekproeven, misschien verlies van gegevens te verzamelen, en zelfs patiënten in een bezige week te vermijden om het doen van sommige van hun glucosebemonstering te vergeten. Deze Recente ontwikkelingen in nanobioelectronics tonen hoe te om systeemapparaten en cellulaire telefoons te integreren om een betere controle van glucoseniveaus voor patiënten met diabetes [22] te bereiken.

Respirocyte - een Kunstmatige Carrier Nanorobot van de Zuurstof

De kunstmatige mechanische rode cel, „Respirocyte“ is een denkbeeldige nanorobot, drijft in de bloedstroom [23]. Deze die atomen zijn meestal koolstofatomen als diamant in een poreuze roosterstructuur worden geschikt binnen sferische shell. Respirocyte is hoofdzakelijk een uiterst kleine druktank die gepompt hoogtepunt van zuurstof (o) en2 kooldioxide (CO) molecules2 kan zijn. Later, kunnen deze gassen van de uiterst kleine tank op een gecontroleerde manier worden vrijgegeven. De gassen worden opgeslagen aan boord bij druk tot ongeveer 1000 atmosferen. Respirocyte kan volledig onontvlambaar worden gemaakt door het apparaat van saffier, een vuurvast materiaal met chemische en mechanische eigenschappen anders intern te construeren gelijkend op diamant [24].

Er zijn ook de sensoren van de gasconcentratie op buiten elk apparaat. Wanneer de nanorobotpassen door de longhaarvaten, de gedeeltelijke2 druk van O hoog is en de gedeeltelijke2 druk van CO laag is, zodat vertelt de computer aan boord de sorterende rotoren om de tanks met zuurstof te laden en CO. te dumpen.2 Wanneer het apparaat later zich in de zuurstof-verhongerde randweefsels vindt, worden de sensorlezingen omgekeerd. Namelijk is2 de gedeeltelijke druk van CO de vrij hoge en gedeeltelijke2 vrij lage druk van O, zodat beveelt de computer aan boord de sorterende rotoren om O vrij te geven2 en om CO.Respirocytes te absorberen2 boots de actie van de natuurlijke hemoglobine-gevulde rode bloedcellen na. Maar een Respirocyte kan 236 keer meer zuurstof per eenheidsvolume leveren dan een natuurlijke rode cel.

Dit nanorobot is veel efficiënter dan biologie, hoofdzakelijk omdat zijn vergunningen van de diamondoidbouw een veel hogere werkende druk. Zo kan de injectie van een 53 cmdosis 50% waterige opschorting Respirocyte in de bloedsomloop laadvermogen het volledige van O en2 van CO2 volledige 5.400 cm van de patiënt bloed3 precies vervangen. Respirocyte zal druksensoren hebben om akoestische signalen van de arts te ontvangen, die een klank-als zenderapparaat zal gebruiken om de bevelen te geven Respirocyte om hun gedrag te wijzigen terwijl zij nog binnen het lichaam van de patiënt [25, 27] zijn.

Kunstmatige Fagocyten - Microbivores Nanorobots

Een microbivore is beschreven, de waarvan primaire functie microbiologische die ziekteverwekkers te vernietigen in de menselijke bloedsomloop worden gevonden is, die het „samenvatting en lossings“ protocol gebruikt. Konden de kunstmatige hypothetische fagocyten van Nanorobotic genoemd ` ` microbivores'' de bloedsomloop patrouilleren die, die en ongewenste ziekteverwekkers met inbegrip van bacteriën, virussen, of paddestoelen uitzoekt verteert. Microbivores wanneer intraveneus gegeven (I.V) volledige ontruiming van zelfs de strengste septicemic besmettingen in uren of minder zou bereiken. Dit is veel beter dan de weken of de maanden nodig voor antibiotisch-bijgewoonde natuurlijke phagocytic defensie. Nanorobots verhogen niet het risico van sepsis of septische schok omdat de ziekteverwekkers volledig in onschadelijke eenvoudige suikers worden verteerd, monoresidue aminozuren, mononucleotides, vrije vetzuren en glycerol, die de biologisch inactieve aftakkingen van nanorobot [26, 27, 28] zijn.

Chromallocyte: Hypothetische Mobiel

Een Andere nanorobot, zou Chromallocyte volledige chromosomen in individuele cellen vervangen die zo de gevolgen van genetische ziekte en andere geaccumuleerde schade die aan onze genen omkeren, het verouderen verhindert. Chromallocyte is een hypothetische mobiele cel-reparatie nanorobot geschikt voor beperkte vasculaire oppervlaktereis in het capillaire bed van het gerichte die weefsel of het orgaan, door bloeduitstorting, histonatation, cytopenetration, en volledige chromatin vervanging in de kern van één doelcel, en einde met een terugkeer aan de bloedsomloop en de verdere extractie van het apparaat van het lichaam wordt gevolgd, dat de opdracht van de celreparatie voltooit.“ Binnen een cel, zal een reparatiemachine omhoog de situatie door de de inhoud en activiteit van de cel te onderzoeken, eerst rangschikken en zal dan actie voeren. Door langs molecule-door-molecule en structuur-door-structuur te werken, zullen de reparatiemachines gehele cellen kunnen herstellen. Door langs cel-door-cel en weefsel-door-weefsel te werken, zullen zij (geholpen door grotere apparaten, waar de behoefte) is gehele organen kunnen herstellen. Door door een persoonsorgaan door orgaan te werken, zullen zij gezondheid herstellen. Omdat de moleculaire machines molecules en cellen van kras zullen kunnen bouwen die, zullen zij zelfs cellen kunnen herstellen aan het punt van volledige inactiviteit worden beschadigd. [29, 30, 31]

Verdere Toepassingen van Nanorobots

Nanorobots zou kunnen worden gebruikt om weefseloxygenatie bij gebrek aan ademhaling te handhaven, de menselijke vasculaire boom te herstellen en te herstellen eliminerend hartkwaal en slagschade, complexe nanosurgery op individuele cellen uit te voeren, en onmiddellijk het aftappen na traumatische verwonding te stelpen. De Controle van voedende concentraties in het menselijke lichaam is een mogelijke toepassing van nanorobots in geneeskunde. Één van interessant nanorobotgebruik moet ook ontstekingscellen (of witte cellen) bij het verlaten van bloedvat helpen om verwonde weefsels [39] te herstellen.

Nanorobots zou kunnen worden gebruikt eveneens om nierstenen [32] te zoeken en te breken. Nanorobots kon ook worden gebruikt om specifieke chemische reacties te verwerken in het menselijke lichaam als assistentapparaten voor verwonde organen [40]. Nanorobots met nanosensors wordt uitgerust zou kunnen worden ontwikkeld om drugs anti-HIV [38 die] te leveren. Een Ander belangrijk vermogen van medische nanorobots zal de capaciteit zijn om van stenosed bloedvat, in het bijzonder in de coronaire omloop de plaats te bepalen, en hen farmacologisch te behandelen mechanisch, chemisch, of [33].

Om huidziekten te genezen, kan een room die nanorobots worden gebruikt bevat. Het kon de juiste hoeveelheid dode huid verwijderen, bovenmatige oliën verwijderen, ontbrekende oliën toevoegen, de juiste hoeveelheden natuurlijke bevochtigende samenstellingen toepassen, en zelfs het ontwijkende doel van „diepe porie bereiken die“ door eigenlijk neer in poriën te bereiken en hen schoonmaakt leeg te halen. De room zou vlot- een slim materiaal kunnen zijn met, schil-van gemak.

Een mondspoelingshoogtepunt van slimme nanomachines kon pathogene bacteriën identificeren en vernietigen terwijl het toestaan van de onschadelijke flora van de mond om in een gezond ecosysteem te bloeien. Verder, zouden de apparaten deeltjes van voedsel, plaque, of tandsteen identificeren, en zouden hen van tanden weg te spoelen opheffen. Wordt opgeschort in vloeibaar en bekwaam ongeveer te zwemmen, zouden de apparaten oppervlakten van tandenborstelvarkenshaar of de vezels van zijde kunnen buiten bereik bereiken. Als kort-leven medische nanodevices, zouden zij kunnen worden gebouwd om slechts een paar die notulen in het lichaam vóór uiteenvallen in materialen van de soort te duren in voedsel wordt gevonden.

Medische nanodevices konden het immuunsysteem vergroten door ongewenste bacteriën en virussen te vinden en onbruikbaar te maken. Wanneer een invaller wordt geïdentificeerd, kan het worden vernietigd, uit latend zijn inhoudsmorserij en beëindigend zijn doeltreffendheid. Als de inhoud zelf gevaarlijk gekend om was te zijn, dan kon de immune machine op het houden lang genoeg om het vollediger te ontmantelen. De Apparaten die in de bloedsomloop werken konden weg aan bij arteriosclerotische stortingen knagen, die het beïnvloede bloedvat [34] verwijden. Het hoeden van de Cel de apparaten konden slagadermuren en slagadervoeringen aan gezondheid herstellen, door ervoor te zorgen dat de juiste cellen en de ondersteunende structuren in de juiste plaatsen zijn. Dit zou de meeste hartaanvallen [35] verhinderen.

Nanorobots zou in precisiebehandeling en cel gerichte levering, in het uitvoeren van nanosurgery, en in behandelingen voor hypoxemia en ademhalingsziekte, tandheelkunde [36], bacteremic besmettingen, fysiek trauma, gentherapie via de therapie van de chromosoomvervanging en zelfs het biologische verouderen kunnen worden gebruikt. Men heeft dat een vloot van nanorobots als antilichamen of antiviral agenten in patiënten met gecompromitteerde immuunsystemen zou kunnen dienen, of in ziekten voorgesteld die niet aan conventionelere maatregelen antwoorden.

Er zijn talrijk andere potentiële medische toepassingen, met inbegrip van reparatie van beschadigd die weefsel, het deblokkeren van slagaders door plaques worden beïnvloed, en misschien de bouw van de volledige organen van het vervangingslichaam. De systemen van Nanoscale kunnen ook veel sneller werken dan hun grotere tegenhangers omdat de verplaatsingen kleiner zijn; dit staat mechanische en elektrogebeurtenissen toe om in minder tijd bij een bepaalde snelheid [37] voor te komen.

Conclusie

De Nanotechnologie als kenmerkend en behandelingshulpmiddel voor patiënten met kanker en diabetes toonde hoe de daadwerkelijke ontwikkelingen in nieuwe productietechnologieën de innovatieve werken toelaten die in het construeren en het tewerkstellen nanorobots effectiefst voor biomedische problemen kunnen helpen. Nanorobots paste op geneeskundegreep een rijkdom aan belofte van het uitroeien van ziekte aan het omkeren van het het verouderen proces (de rimpels, het verlies van beenmassa en de van de leeftijd afhankelijke voorwaarden zijn te behandelen allen op het cellulaire niveau) toe; nanorobots zijn ook kandidaten voor industriële toepassingen. De komst van moleculaire nanotechnologie zal enorm de doeltreffendheid, het comfort en de snelheid van toekomstige medische behandelingen terwijl beduidend tezelfdertijd het drukken van hun risico, kosten, en invasiveness opnieuw uitbreiden.

Verwijzingen

       Chan V.S.W., Nanomedicine: Een onopgeloste regelgevingskwestie. Directe Wetenschap.

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

       Drexler K.E., Nanosystems: moleculaire machines, productie en berekening. : John Wiley & Zonen; 1992.

       Merkle R.C., Freitas Jr. R.A., Theoretische analyse van een hulpmiddel van de het dimeerplaatsing van de carbonekoolstof voor de synthese Nanosci Nanotechnol 2003 van diamantmechano; 3:319e24. Ook beschikbaar: Van: http://www.rfreitas.com/Nano/JNNDimerTool.pdf.

       Drexler K.E., Nanosystems: Moleculaire Machines, Productie, en Berekening, John Wiley & Zonen, 1992.

       Curtis A.S.G., Dalby M. dat, Gadegaard N., het signaleren van de Cel van nanotopography het gevolg is: implicaties voor nanomedical apparaten“, Nanomedicine Dagboek, Toekomstige Geneeskunde, volume 1, nr 1, blz. 67-72, Juni 2006.

       Wasielewski R., Rijn A., Werner M., Scheumann G.F., Dralle H., Potter E., Brabant G., Georgii A., opsporing Immunohistochemical van Ecadherin in onderscheiden schildkliercarcinomen correleert met klinisch resultaat, Kankeronderzoek, Volume 57, Kwestie 12 2501-2507, Amerikaanse Vereniging voor Kankeronderzoek, 1997.

       Hazana R.B., Phillipsa G.R., Qiaoa R.F., Nortonb L., S.A. Aaronsona, Exogene Uitdrukking van n-Cadherin in de Cellen van Kanker van de Borst Veroorzaakt de Migratie, de Invasie, en de Metastase van de Cel, het Dagboek van de Biologie van de Cel, Volume 148, Nummer 4, 779-790, Februari 2000.

       Communicatie van Nanorobot Technieken: Een Uitvoerig Leerprogramma.

   Hoe Nanorobots Fagocytose door Witte Cellen Kan Vermijden, Deel I, Door Jr. van Robert A. Freitas, Wetenschappelijk Onderzoeker, Zyvex Corp.

   Jr. van Freitas R.A., Nanomedicine, Volume IIA: Biocompatibility, de Biologische Wetenschap van de Landes, en, 2003.

   Freitas, Jr. R.A., Nanomedicine, Volume I: Basis Mogelijkheden, de Biologische Wetenschap van de Landes, (1999); Secties (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., DA Vis M.M., Shaw A.S., Allen P.M., Dustin M.L., Wetenschap 285, 221 (1999).

   Freitas, Jr. R.A., Nanomedicine, Volume I: Basis Mogelijkheden, de Biologische Wetenschap van de Landes, (1999); Secties (a) 3.4.2.

   Drexler K.E., „Nanosystems: Moleculaire Machines, Productie, en Berekening,“ John Wiley & Zonen, (1992).

   Freitas, Jr. R.A., Nanomedicine, Volume I: Basis Mogelijkheden, de Biologische Wetenschap van de Landes, (1999); Secties (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).

   Menselijk Chromosoom 22 het Overzicht van het Project, het Instituut van Sanger van het Vertrouwen, http://www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/.

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

   Cavalcanti A., Shirinzadeh B., Freitas Jr. R.A., Kretly L.C., Medische die Architectuur Nanorobot op Nanobioelectronics wordt Gebaseerd.

   RA van Jr van Freitas. Oriënterend ontwerp in medische nanotechnologie: een mechanische kunstmatige rode cel. Het Bloed Substit Immobil Biotechnol 1998 van de Cellen van Artif; 26:411e30. Ook beschikbaar bij: http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html.

   Nanosystems: Moleculaire Machines, Productie en Berekening. Door K. Eric Drexler (xx + 556 blz., illustraties 200+. John Wiley & Zonen, Inc.: , Chichester, en

   Geciteerd van Jr. van Robert A. Freitas, „Oriënterend Ontwerp in Medische Nanotechnologie: Een Mechanische Kunstmatige Rode Cel,“ Kunstmatige Cellen, Volume 26, 1998, blz. 411-430. Dit document is blijkbaar de eerste gedetailleerde ontwerpstudie van een specifieke medische nanodevice (van het algemene die type door Drexler in Nanosystems wordt voorgesteld) die is gepubliceerd. Zie vroegere beschrijving in: Jr. van Robert A. Freitas, „Respirocytes: Rode Bloedcellen van de Nanotechnologie van Hoge Prestaties Kunstmatige,“ Tijdschrift van de Nanotechnologie, Volume 2, Oktober 1996, blz. 1, 8-13.).

   RA van Jr van Freitas. Microbivores: kunstmatige mechanische fagocyten die samenvatting en lossingsprotocol gebruiken. J Evol Technol 2005 April: 14:1e52. Ook beschikbaar bij: http://jetpress.org/volume14/Microbivores.pdf.R

   Freitas Jr R.A., Nanomedicine, Volume I: De Basis Biologische Wetenschap van de Landes van Mogelijkheden, 1999 Ziet bij: http://www.nanomedicine.com/NMI.htm.

   Volume II van Nanomedicine: De Biologische Wetenschap van de Landes van Biocompatibility, 2003 Ziet bij: 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).

   Menselijk Chromosoom 22 het Overzicht van het Project, het Instituut van Sanger van het Vertrouwen, en HTTP: //www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/.

   Cavalcanti A. en Freitas Jr. R.A., de „Autonome Sensor-Based Samenwerking van de multi-Robot voor Nanomedicine“, de Internationale Nonlinear Science Numerieke Simulatie van J.

   Jr. van Freitas R.A., „Nanomedicine, Volume. I: Basis Mogelijkheden“, de Biologische Wetenschap van de Landes, 1999.

   Yamamoto H., Uemura S., Tomoda Y., Fujimoto S., Hashimoto T., en Okuchi K., „Transcardiac Gradiënt van de Oplosbare Molecules van de Adhesie Voorspellen Vooruitgang van de Ziekte van de Kransslagader“, Internationaal Dagboek van Cardiologie, 84 (2-3): 249-257, Augustus 2002.

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

   Freitas Jr R.A., Nanodentistry.

   www.wikipedia.org.

   Menezes A.J., Kapoor V.J., Goel V.K., Cameron B.D., Lu - J.Y., Binnen een Nanometer van uw Leven, het Tijdschrift van de Werktuigbouw, Augustus 2001, www.memagazine.org/backissues/aug01/features/nmeter/nmeter.

   Casal A., Hogg T., Cavalcanti A., Nanorobots als Cellulaire Medewerkers in OntstekingsReacties, de Biomedische Berekening van IEEE BCATS bij het Symposium van Stanford 2003, de Maatschappij van de Computer van IEEE, Stanford CA, Oktober 2003.

   Cavalcanti A., de Automatisering van de Assemblage met Evolutieve die Nanorobots en Sensor-Based Controle op Nanomedicine, de Transacties van IEEE op Nanotechnologie, 2(2), blz. 82-87, June2003, www.nanorobotdesign.com wordt toegepast.

   IMM- Rapport Nummer 12, Nanomedicine: Is de Diamant Biocompatibel Met Levende Cellen? Door Jr. van Robert A. Freitas, de Kameraad van het Onderzoek van IMM.

   Eric Drexler K., Moleculaire Techniek: Een Benadering van Ontwikkeling van Algemene Mogelijkheden voor Moleculaire Manipulatie, Proc.National Academie) 78 (September 1981): 5275-5278.

   Eric Drexler K., Nanosystems: Moleculaire Machines, Productie, en Berekening, John Wiley & Zonen, NY, 1992.

   Merkle R.C., ontwerp-vooruit voor Nanotechnologie, in Markus Krummenacker, James Lewis, eds., Vooruitzichten in Nanotechnologie: Naar Moleculaire Productie, John Wiley & Zonen, 1995, blz. 23-52.

   Merkle R.C., zelf-Herhalend systemen en lage kosten die vervaardigen, in M.E. Welland, J.K. Gimzewski, eds., de Uiteindelijke Grenzen van Vervaardiging en Meting, Kluwer, Dordrecht, 1994, blz. 25-32. Zie bij: http://nano.xerox.com/nanotech/selfRepNATO.html.

   Cavalcanti, A. Assembly Automation met Evolutieve die Nanorobots en Sensor-Based Controle op Nanomedicine wordt Toegepast.

   Bryson J.W., et al., „EiwitOntwerp: Een Hiërarchische Benadering,“ Wetenschap 270(1995): 935-941.

Vadali Shanthi

De Universiteit van Rangaraju van Gokaraju van Apotheek
Bachupally, Nizampet weg, Hyderabad India

Telefoon: 040102639.

E-mail: shanthistar@care2.com

Sravani Musunuri

De Universiteit van Rangaraju van Gokaraju van Apotheek
Bachupally, Nizampet weg, Hyderabad India

Telefoon: 9848393667.

E-mail: sravanistar@care2.com

Date Added: Nov 13, 2007 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:43

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