Den nåværende æra av nanoteknologi har kommet til et stadium der forskere er i stand til å utvikle programmerbare og eksternt kontrollerbare komplekse maskiner som er bygd på molekylært nivå som kan arbeide inne i pasientens kropp. Nanoteknologi vil gjøre det mulig ingeniører til å konstruere sofistikerte nanoroboter som kan navigere i menneskekroppen, transport viktig molekyler, manipulere mikroskopiske objekter og kommunisere med leger ved hjelp av miniatyrsensorer, motorer, manipulatorer, kraftprodusenter og molekylær skala datamaskiner. Ideen om å bygge en nanorobot kommer fra det faktum at kroppens naturlige nanodevices, den neutrophiles, lymfocytter og hvite blodlegemer stadig streife om kropp, reparere skadet vev, angrep og spising invaderende mikroorganismer, og feie opp fremmede partikler for ulike organer å bryte ned eller skille ut. Hva er nanoroboter Nanorobotics fremstår som en krevende felt å håndtere miniscule ting på molekylært nivå. Nanoroboter er quintessential nanoelectromechanical systemer designet for å utføre en bestemt oppgave med presisjon på nanoskala dimensjoner. Dens fordel fremfor konvensjonell medisin ligger på størrelsen. Partikkelstørrelse har effekt på serum levetid og mønster av deponering. Dette gjør narkotika av nanosize som skal brukes i lavere konsentrasjon og har en tidligere utbruddet av terapeutisk handling. Det gir også materiale for kontrollert levering av legemidler ved å dirigere bærere til et bestemt sted [1]. Den typiske medisinske nanodevice vil trolig være en mikron-skala robot satt sammen av nanoskala deler. Disse nanoroboter kan arbeide sammen i respons til miljøet stimuli og programmert prinsipper for å produsere makroskala resultater [2]. Elements of nanoroboter Carbon vil trolig være det viktigste elementet som utgjør hoveddelen av en medisinsk nanorobot, trolig i form av diamant eller diamondoid / Fullerene nanocomposites. Mange andre lette elementer som hydrogen, vil svovel, oksygen, nitrogen, fluor, silisium, etc. brukes til spesielle formål i nanoskala tannhjul og andre komponenter [2]. Den kjemiske treghet av diamant er bevist av flere eksperimentelle studier. Et slikt forsøk utført på mus peritoneal makrofager dyrket på DLC viste ingen signifikant overflødig frigjøring av laktat dehydrogenase eller av lysosomale enzymet beta N-acetyl-D-glucosaminidase (et enzym kjent for å være løslatt fra makrofager under betennelse). Morfologiske undersøkelser viste ingen fysisk skade på enten fibroblaster og makrofager, og menneskelige osteoblast som celler bekreftet biokjemisk indikasjon på at det var ingen toksisitet, og at ingen inflammatorisk reaksjon var vakte in vitro. Den jevnere og mer feilfri diamant overflaten, er jo mindre leukocytter aktivitet og fibrinogen adsorpsjon. Et eksperiment med Tang et al. [41] viste at CVD diamant wafere implantert intraperitonealt i levende mus for 1 uke avslørte minimal inflammatorisk respons. Interessant, på grovere "polert" overflate, ble det et lite antall spredning og smeltet makrofager til stede, noe som indikerer at noen aktivering hadde skjedd. Den utvendige overflaten med nær-nanometer glatthet resulterer i svært lav bioaktivitet. På grunn av den ekstremt høye overflaten energi passivert diamant overflaten og den sterke hydrofobisitet av diamant overflaten er diamant utvendig nesten fullstendig kjemisk inert. Bestanddelene og design av nanoroboter Nanoroboter vil ha fullt panoply av autonome subsystemer hvis design er derivert fra biologiske modeller. Drexler tydeligvis var den første til å påpeke, i 1981, at komplekse enheter ligner biologiske modeller i deres strukturelle komponenter [42]. De ulike komponentene i nanorobot design kan omfatte ombord sensorer, motorer, manipulatorer, strømforsyninger og molekylær datamaskiner. Kanskje den mest kjente biologiske eksempel på slike molekylære maskiner er ribosomet den eneste fritt programmerbare nanoskala assembler som allerede eksisterer. Den mekanismen som protein binder seg til spesifikke reseptorer området kan bli kopiert til konstruere molekylære robotarmen. Den manipulator arm kan også være drevet av en detaljert sekvens av kontroll signaler, akkurat som ribosomet behov mRNA å veilede sine handlinger. Disse styringssignaler er gitt av eksterne akustiske, elektriske, eller kjemiske signaler som mottas av robotarmen via en innebygd sensor ved hjelp av en enkel "kringkasting arkitektur" [43, 44 og 45] en teknikk som også kan brukes til å importere kraft . den biologiske cellen kan betraktes som et eksempel på en kringkastet arkitektur der kjernen av cellen sender signaler i form av mRNA til ribosomer for å produsere cellulære proteiner. Montører er molekylære maskin systemer som kan beskrives som systemer stand til å utføre molekylære produksjon på atomært skala [46] som krever kontroll signaler gitt av en onboard nanocomputer Denne programmerbare nanocomputer må kunne akseptere lagrede instrukser som er sekvensielt henrettet å dirigere manipulator arm til å plassere de riktige moiety eller nanopart i ønsket posisjon og orientering, og dermed gi presis kontroll over tidspunktet og steder av kjemiske reaksjoner eller montering operasjoner [47]. Tilnærminger for bygging av nanoroboter Det er hovedsakelig to måter å bygge på nanometer skala: posisjonell montering og selv-montering. I posisjonelle montering, etterforskere ansette noen enheter, for eksempel armen av en miniatyr robot eller et mikroskopisk satt til å plukke opp molekyler én etter én og montere dem manuelt. I motsetning, er selv-montering mye mindre møysommelig, fordi det tar nytte av den naturlige tendens til visse molekyler å oppsøke hverandre ut. Med selv-montering komponenter, alt som etterforskerne trenger å gjøre er å sette milliarder av dem i et beger og la deres naturlige slektskap slutte seg til dem automatisk til ønsket konfigurasjoner. Making komplekse nanorobotic systemer krever produksjonsteknikker som kan bygge en molekylær struktur via beregningsmodeller av diamant mechanosynthesis (DMS) [3, 4]. DMS er kontrollert tillegg av karbonatomer til veksten overflaten av en diamant krystall gitteret i et vakuum-produksjonsmiljø. Kovalente kjemiske bindinger dannes en etter en som følge av positionally begrenset mekaniske krefter brukes på spissen av en scanning probe mikroskop apparat, etter en programmert sekvens. Anerkjennelse av Target Site av nanoroboter Ulike molekyl typer er preget av en rekke kjemotaktisk sensorer som bindingssteder har forskjellig affinitet for hver type molekyl. [6] Kontrollsystemet skal sikre en passende ytelse. Det kan påvises med et bestemt antall nanoroboter svare så fort som mulig for en spesifikk oppgave basert scenario. I 3D arbeidsområde målet har overflaten kjemikalier slik at nanoroboter å oppdage og gjenkjenne det [6, 7 og 8]. Foredling bedre sensorer og aktuatorer med nanoskala størrelser gjør dem finne kilden til utslipp av kjemikaliet. Nanorobot Control Design (NCD) simulator ble utviklet, som er programvare for nanoroboter i miljøer med væsker dominert av Brownske bevegelser og tyktflytende enn treghet krefter. Først som et punkt sammenligning brukte forskerne nanoroboter "liten Brownske bevegelser for å finne målet av tilfeldige søk. I en annen metode, nanoroboter monitor for kjemisk konsentrasjon betydelig over bakgrunnsnivået. Etter å oppdage signalet, anslår en nanorobot konsentrasjon gradient og beveger seg mot høyere konsentrasjoner til det når målet. I den tredje tilnærmingen, nanoroboter på målet utgivelsen annen kjemisk, som andre bruker som en ekstra guiding signal til målet. Med disse signal konsentrasjoner, bare nanoroboter som passerer i løpet av noen få mikrometer av målet er sannsynlig å oppdage signalet. Dermed kan vi forbedre responsen ved at nanoroboter opprettholde posisjoner nær åreveggen i stedet for flytende gjennom volumstrømmen i fartøyet fra overvåking konsentrasjonen av et signal fra andre, en nanorobot kan beregne antall nanoroboter på målet. Så bruker nanorobot denne informasjonen til å bestemme når nok nanoroboter er på målet, og dermed avslutte noen ekstra "tiltrekkende" signal en nanorobot kan slippe. Det er funnet at nanoroboter slutte å tiltrekke andre gang nok nanoroboter har svart. Beløpet regnes nok når målet regionen er tett dekket av nanoroboter. Dermed disse små maskinene jobber mot målet stedet nøyaktig og presist til at grad bare som det er designet for å gjøre [9]. Strategier Ansatt nanoroboter for å unndra immunsystemet Hver medisinsk nanorobot plassert inne i menneskekroppen vil møte phagocytic cellene mange ganger i løpet av sin misjon. Således alle nanoroboter, som er av en størrelse som kan inntak av phagocytic celler, må innlemme fysiske mekanismer og operative protokoller for å unngå og flykte fra fagocytter. Den opprinnelige strategien for medisinske nanoroboter er først å unngå phagocytic kontakt eller anerkjennelse. For å unngå å bli angrepet av vertens immunsystem, er det beste valget å ha et utvendig belegg av passiv diamant. Den jevnere og feilfri belegget, er jo mindre reaksjon fra kroppens immunsystem. Og hvis dette ikke da å unngå det er binding til phagocyte overflate som fører til fagocytisk aktivering. Hvis fanget, kan den medisinske nanorobot indusere eksocytose av phagosomal vacuole der det er fast eller hemme både phagolysosomal fusion og phagosome metabolisme. I sjeldne tilfeller kan det være nødvendig å drepe phagocyte eller blokade hele fagocytisk systemet. Den mest direkte tilnærmingen for en fullt funksjonell medisinsk nanorobot er å ansette sin motilitet mekanismer for å bevege seg ut av, eller bort fra, phagocytic cellen som forsøker å sluke den. Dette kan innebære reverse cytopenetration, som må gjøres med forsiktighet (for eksempel kan den raske exit av nonenveloped virus fra celler være cytotoksisk). Det er mulig at frustrert fagocytose kan indusere en lokalisert kompenserende granulomatøs reaksjon. Medisinske nanoroboter kan derfor også behov for å ansette enkle, men aktive defensive strategier for å hindre dannelse av arrvev. Metabolizing lokale glukose og oksygen til energi kan gjøre til drift av nanoroboter. I et klinisk miljø, vil et annet alternativ være eksternt levert akustisk energi. Når oppgave nanoroboter er ferdig, kan de bli hentet ved å tillate dem å exfuse seg via de vanlige menneskelige excretory kanaler eller kan også fjernes ved aktiv scavenger systemer [10, 11]. Nanoroboter i Cancer Detection og behandling Utviklingen av nanoroboter kan gi bemerkelsesverdig fremskritt for diagnostisering og behandling av kreft. Nanoroboter kan være en svært nyttig og håpefullt for behandlingen av pasienter, fordi dagens behandling som strålebehandling og kjemoterapi ofte ender opp med å ødelegge mer friske celler enn cancerous seg. Fra dette synspunkt, gir det en ikke-deprimert behandling for kreftpasienter. Den nanoroboter skal kunne skille mellom ulike celletyper som er ondartede og de normale cellene ved å sjekke deres overflateantigener (de er forskjellig for hver type celle). Dette oppnås ved bruk av kjemotaktisk sensorer tastet til spesifikke antigener på målcellene. En annen tilnærming bruker innovative metodikk for å oppnå desentraliserte kontroll for et distribuert kollektiv handling i kampen av kreft. Ved hjelp av kjemiske sensorer de kan være programmert til å gjenkjenne forskjellige nivåer av E-cadherin og beta-catenin i primær og metastatisk faser. Medisinske nanoroboter vil deretter ødelegge disse cellene, og bare disse cellene. Følgende kontroll metoder ble vurdert: · Tilfeldig: nanoroboter flytte passivt med væsken nå målet bare hvis de støter inn i det på grunn av Brownske bevegelser. · Følg gradient: nanoroboter monitor konsentrasjon intensitet for E-cadherin signaler, da oppdaget, måle og følge gradient til å nå målet. Hvis gradient estimatet etter signal deteksjon finner ingen ekstra signal in50ms, vurderer nanorobot signalet til å være en falsk positiv og fortsetter flyter med væsken. · Følg gradient med tiltrekkende: som ovenfor, men nanoroboter ankommer målet, slipper de i tillegg en annen kjemisk signal misbrukt av andre til å forbedre deres evne til å finne målet. Dermed er en høyere stigning signal intensitet av E-cadherin brukes som kjemiske parameter identifikasjon i guiding nanoroboter å identifisere ondartet vev. Integrert nanosensorer kan benyttes for en slik oppgave for å finne intensitet av E-cadherin signaler. Dermed kan de brukes effektivt for behandling av kreft [9]. Praktisk Eksempel på nanoroboter Approach for Cancer Detection og behandling Pharmacyte er en selv-drevne, datastyrte medisinsk nanorobot system i stand til digitalt presis transport, timing, og målrettet levering av farmasøytiske midler til bestemte cellulære og intracellulære destinasjoner innen den menneskelige kroppen. Pharmacytes unnslippe phagocytic prosessen som de ikke vil embolize små blodkar fordi minimum levedyktig menneskelig kapillær som tillater passasje av intakte erytrocytter og hvite celler er 3-4 micronmeter i diameter, noe som er større enn de største foreslåtte Pharmacyte. Pharmacytes vil ha mange programmer i nanomedisin som innvier apoptose i kreftceller og direkte kontroll av cellesignalisering prosesser. Pharmacytes kunne også tag målcellene med biokjemiske naturlig defensive eller scavenging systemer, kalt en strategi "phagocytic flagging" [12]. For eksempel er romanen anerkjennelse molekyler uttrykkes på overflaten av apoptotiske celler. I tilfelle av T-lymfocytter, er et slikt molekyl phosphatidylserine, et lipid som er normalt begrenset til den indre side av plasmamembranen [1m] men etter induksjon av apoptose, vises på utsiden [13]. Celler som bærer dette molekylet på overflaten kan deretter bli gjenkjent og fjernet av phagocytic celler. Seeding den ytre veggen av et mål celle med phosphatidylserine eller andre molekyler med liknende aksjon kunne aktivere phagocytic oppførsel av makrofager, som hadde feilaktig identifisert målcellen som apoptotiske stoffer i stand til å utløse en reaksjon av kroppen [14] Pharmacytes ville være i stand til å bære opp til ca 1cubicmeter av farmasøytiske nyttelast lagret om bord tanker som er mekanisk losses ved hjelp av molekylære sortering pumper opererte under kontroll av en innebygd datamaskin [15,16]. Avhengig misjon krav, kan nyttelasten være slippes ut i proximate ekstracellulær væske eller leveres direkte inn i cytosol ved hjelp av en transmembrane injektor mekanisme. Ved behov for et bestemt program, kan deployerbare mekanisk flimmerhårene og andre lokomotiv systemer legges til Pharmacyte å tillate transvascular og transcellular mobilitet, og dermed gir levering av farmasøytiske molekyler til spesifikke cellulære og selv intracellulære adresser med ubetydelige feil. Pharmacytes, en gang tømt for sine nyttelaster eller å ha fullført sin misjon, ville bli utvunnet fra pasienten ved konvensjonelle excretory veier. [17] nanoroboter kan da lades, omprogrammeres og gjenvinnes for bruk i en annen pasient som kanskje trenger en annen farmasøytisk middel rettet inn mot ulike vev eller celler enn i den første pasienten [27, 28]. Nanoroboter i diagnostisering og behandling av diabetes Glukose båret gjennom blodstrømmen er viktig å opprettholde den menneskelige stoffskiftet fungerer healthfully, og riktig nivå er et sentralt tema i diagnostisering og behandling av diabetes. Bunn relatert til glukose molekyler, har protein hSGLT3 en viktig innflytelse i å opprettholde riktig gastrointestinal kolinerge nerve-og skjelettmuskelbetennelse funksjon aktiviteter, som regulerer ekstracellulær glukose konsentrasjon [18]. Den hSGLT3 molekyl kan tjene til å definere blodsukkeret for diabetes pasienter. Det mest interessante aspektet ved dette proteinet er at det fungerer som en sensor for å identifisere glukose [18]. Den simulerte nanorobot prototype-modellen har innebygd Complementary Metal Oxide halvleder (CMOS) nanobioelectronics. Den har en størrelse på ~ 2 micronmeter, som tillater det å operere fritt inne i kroppen. Hvorvidt nanorobot er usynlig eller synlig for immunreaksjoner, har det ingen forstyrrelser for å påvise glukose i blodet stream. Selv med immunsystemet reaksjon inne i kroppen, er nanorobot ikke angrepet av de hvite blodcellene grunn biokompatibilitet [19] For glukose overvåke nanorobot bruker embedded chemosensor som involverer modulering av hSGLT3 protein glucosensor aktivitet [20]. Gjennom sitt bord kjemisk sensor, kan nanorobot dermed effektivt avgjøre om pasienten trenger å injisere insulin eller ta videre handling, for eksempel eventuelle medisiner klinisk foreskrevet. Bildet av NCD simulator arbeidsområde viser innsiden visningen av en venule blodkar med rutenett tekstur, røde blodceller (RBC) og nanoroboter. De flyte med RBCs gjennom blodet oppdage blodsukkeret. På en typisk glukose konsentrasjon, den nanoroboter prøve å holde blodsukkeret varierer rundt 130 mg / dl som mål for blodsukker (BGLs). En variant av 30mg/dl ble vedtatt som en forskyvning rekkevidde, men dette kan endres basert på medisinske resepter. I den medisinske nanorobot arkitekturen, kan betydelige målte data skal deretter overføres automatisk via RF-signaler til mobiltelefonen bæres av pasienten. Til enhver tid, hvis glukose oppnår kritiske nivåer, avgir nanorobot en alarm via mobiltelefon [21]. Kontrollere glukose nivå med nanoroboter I simuleringen er nanorobot programmert også å sende ut et signal basert på angitte lunsj tider, og å måle blodsukkeret i ønskede tidsintervaller. Den nanorobot kan programmeres til å aktivere sensorer og måle jevnlig BGLs tidlig om morgenen, før forventet frokost tid. Nivåene er målt på nytt hver 2 timer etter den planlagte lunsjtid. De samme prosedyrene kan programmeres for andre måltider gjennom dagen tider. Et mangfold av blod båret nanoroboter vil tillate glukosemåling ikke bare på ett område, men også i mange forskjellige steder samtidig i hele kroppen, og dermed tillater legen å sette sammen en hel-kroppen kart over serum glukose konsentrasjoner. Undersøkelse av tidsseriedata fra mange steder tillater presis måling av hastigheten av endring av glukose konsentrasjon i blodet som passerer gjennom spesifikke organer, vev, kapillære senger, og bestemte fartøy. Dette vil ha diagnostisk nytte i å oppdage unormale glukoseopptak priser som kan bistå i å avgjøre hvilke vev kan ha hatt diabetes-relaterte skader, og i hvilken grad. Andre ombord sensorer kan måle og rapportere diagnostisk relevante observasjoner som pasient blodtrykk, tidlige tegn på vev koldbrann, eller endringer i lokale metabolisme som kan være assosiert med tidlig stadium av kreft. Whole-body tidsserie data samlet inn under ulike pasient aktiviteter nivåer (f.eks, hvile, trene, postprandial, etc.) kan ha ytterligere diagnostisk verdi i vurderingen av kurset og omfanget av sykdom. Denne viktige data kan hjelpe leger og spesialister for å overvåke og forbedre pasientens medisiner og det daglige kosthold. Denne prosessen bruker nanoroboter kan være mer praktisk og sikkert for å gjøre gjennomførbart et automatisk system for datainnsamling og pasientovervåking. Det kan også unngå slutt infeksjoner på grunn av de daglige små kutt til å samle inn blodprøver, eventuelt tap av data, og selv unngå pasienter i en travel uke for å glemme å gjøre noen av blodsukkeret prøvetaking. Denne siste utviklingen på nanobioelectronics viser hvordan å integrere systemet enheter og mobiltelefoner for å oppnå en bedre kontroll av blodsukkeret hos pasienter med diabetes [22]. Respirocyte - En kunstig oksygen Carrier Nanorobot Den kunstige mekaniske røde blodlegemer, "Respirocyte" er en imaginær nanorobot, flyter sammen i blodet [23]. Disse atomene er for det meste karbonatomer arrangert som diamant i en porøs gitterstrukturen inni de sfæriske skall. Den Respirocyte er egentlig en liten trykktank som kan pumpes full av oksygen (O 2) og karbondioksid (CO 2) molekyler. Senere kan disse gassene frigjøres fra den lille tanken på en kontrollert måte. Gassene er lagret om bord på trykk opp til ca 1000 atmosfærer. Respirocyte kan gjengis helt antennelig ved å konstruere enheten internt av safir, en flammesikker materiale med kjemiske og mekaniske egenskaper ellers lik diamond [24]. Det er også gasskonsentrasjonen sensorer på utsiden av hver enhet. Når nanorobot passerer gjennom lungene kapillærene, er O 2 partialtrykk høy og CO 2 partialtrykk er lav, så den integrerte datamaskinen forteller sortering rotorer å laste tanker med oksygen og til å dumpe CO 2. Når enheten senere befinner seg i oksygen-sultet perifere vev, er sensoren avlesningene reversert. Det vil si at CO 2 partialtrykk er relativt høy og O 2 partialtrykk relativt lav, slik den integrerte datamaskinen kommandoer sortering rotorer å frigi O 2 og til å absorbere CO 2. Respirocytes etterligner virkningen av de naturlige hemoglobin-fylte røde blodceller. Men en Respirocyte kan levere 236 ganger mer oksygen per volumenhet enn en naturlig rød celle. Dette nanorobot er langt mer effektiv enn biologi, hovedsakelig fordi diamondoid konstruksjon tillater en mye høyere driftstrykk. Så injeksjon av en 5 cm 3 dose på 50% Respirocyte vandig suspensjon i blodet kan nøyaktig erstatte hele O 2 og CO 2 bæreevnen til pasientens hele 5400 cm 3 av blod. Respirocyte må trykksensorer å motta akustiske signaler fra legen, som vil bruke en ultralyd-lignende transmitter enhet for å gi Respirocyte kommandoer for å endre sin atferd mens de fortsatt er inne i pasientens kropp [25, 27]. Kunstig fagocytter - Microbivores nanoroboter En microbivore har blitt beskrevet, hvis primære funksjon er å ødelegge mikrobiologiske patogener funnet i den menneskelige blodet, bruk "fordøye og utslipp" protokollen. Nanorobotic kunstig hypotetisk fagocytter kalt''microbivores''kunne patruljere i blodbanen, søker ut og fordøye uønskede patogener som bakterier, virus eller sopp. Microbivores når det gis intravenøst (IV) ville oppnå fullstendig klarering av selv de mest alvorlige septicemic infeksjoner i timer eller mindre. Dette er langt bedre enn de ukene eller månedene som trengs for antibiotika-assistert naturlige fagocytisk forsvar. Den nanoroboter øker ikke risikoen for sepsis eller septisk sjokk fordi patogener er helt fordøyd til ufarlige enkle sukkerarter, monoresidue aminosyrer, mononucleotides, frie fettsyrer og glyserol, som er den biologisk inaktive utslipp fra nanorobot [26, 27, 28 ]. Chromallocyte: en hypotetisk Mobile Cell-Repair Nanorobot En annen nanorobot ville Chromallocyte erstatte hele kromosomer i individuelle celler og dermed reversere effektene av genetisk sykdom og andre akkumulert skade genene våre, forebygge aldring. Chromallocyte er en hypotetisk mobil celle-reparasjon nanorobot stand til begrenset vaskulær overflate reise inn i kapillære sengen av målrettede vev eller organ, etterfulgt av bloduttredelse, histonatation, cytopenetration, og fullstendig kromatin utskifting i kjernen av ett mål celle, og slutter med en tilbake til blodbanen og påfølgende utvinning av enheten fra kroppen, fylle cellen reparere misjon. "Inne i en celle, vil en reparasjon maskinen først størrelse opp situasjonen ved å undersøke cellens innhold og aktivitet, og deretter iverksette tiltak. Ved å arbeide sammen molekyl-by-molekyl og struktur-by-struktur, vil reparere maskinene være i stand til å reparere hele celler. Ved å arbeide sammen celle-by-celler og vev-by-vev, vil de (hjulpet av større enheter, hvor nødvendig) være stand til å reparere hele organer. Ved å jobbe gjennom en person organ ved organ, vil de gjenopprette helse. Fordi molekylære maskiner vil være i stand til å bygge molekyler og celler fra bunnen av, vil de være i stand til å reparere selv celler skadet til det punktet av komplette inaktivitet. [29, 30, 31] Videre Anvendelser av nanoroboter Nanoroboter kunne brukes til å opprettholde vevsoksygenering i fravær av respirasjon, reparasjon og rekondisjonere den menneskelige vaskulære treet eliminere hjertesykdom og slag skade, utføre komplekse nanosurgery på individuelle celler, og umiddelbart trofast blødning etter traumatisk skade. Overvåking næringsstoffer konsentrasjoner i kroppen er en mulig anvendelse av nanoroboter i medisin. En interessant nanorobot utnyttelse er også å bistå inflammatoriske celler (eller hvite celler) i å forlate blodkar for å reparere skadet vev [39]. Nanoroboter kan brukes så vel til å søke og bryte nyrestein [32]. Nanoroboter kan også brukes til å behandle bestemte kjemiske reaksjoner i kroppen som hjelpeutstyr enheter for skadde organer [40]. Nanoroboter utstyrt med nanosensorer kunne utvikles til å levere anti-HIV medikamenter [38]. En annen viktig egenskap av medisinske nanoroboter vil være evnen til å lokalisere stenosed blodårer, spesielt i koronar sirkulasjon, og behandle dem mekanisk, kjemisk eller farmakologisk [33]. Å kurere hudsykdommer, kan en krem som inneholder nanoroboter brukes. Det kunne fjerne den riktige mengden av død hud, fjerne overflødig olje, legg mangler oljer, anvende riktige mengder av naturlige fuktighetsgivende forbindelser, og selv oppnå unnvikende målet om "deep pore rensing" av faktisk nådde ned i porene og rense dem ut. Kremen kan være en smart materiale med glatt-on, peel-off bekvemmelighet. A munnvann full av smarte nanomachines kunne identifisere og ødelegge sykdomsfremkallende bakterier samtidig som de harmløse flora av munnen til å blomstre i et sunt økosystem. Videre ville enhetene identifisere partikler av mat, plakk eller tannstein, og løfte dem fra tennene må skylles bort. Å være suspendert i flytende og i stand til å svømme om, ville enheter kunne nå flater utenfor rekkevidde av tannbørste bust eller fiber av tanntråd. Som kort levetid medisinsk nanodevices, kunne de bli bygget for å vare bare noen få minutter i kroppen før den falt fra hverandre i materialer av den typen som finnes i matvarer. Medisinsk nanodevices kunne forsterke immunforsvaret ved å finne og deaktivere uønskede bakterier og virus. Når en inntrenger er identifisert, kan det være punktert, slik at innholdet lekke ut og endte sin effektivitet. Dersom innholdet ble kjent for å være farlig i seg selv, så immun maskin kunne holde på det lenge nok til å demontere det mer fullstendig. Enheter som arbeider i blodet kan bite bort på arteriosklerotisk innskudd, utvide de berørte blodkar [34]. Cell gjeting enheter kan gjenopprette Arteria vegger og arterie fôr til helse, ved å sikre at de riktige cellene og støtte strukturer er på de riktige stedene. Dette ville forhindre de fleste hjerteinfarkt [35]. Nanoroboter kunne brukes i presisjon behandling og celle målrettet levering, i å utføre nanosurgery, og behandlinger for hypoksemi og luftveissykdom, odontologi [36], bacteremic infeksjoner, fysiske traumer, genterapi via kromosom replacement therapy og selv biologisk aldring. Det har vært antydet at en flåte av nanoroboter kan tjene som antistoffer eller antivirale midler hos pasienter med nedsatt immunforsvar, eller ved sykdommer som ikke responderer på mer konvensjonelle tiltak. Det er mange andre potensielle medisinske anvendelser, inkludert reparasjon av skadet vev, Unblocking av arterier berørt av plakk, og kanskje bygging av komplette utskifting kroppens organer. Nanoskala systemer kan også fungere mye raskere enn sine større kolleger fordi forskyvninger er mindre, og dette gjør at mekaniske og elektriske hendelser skal skje på kortere tid ved en gitt hastighet [37]. Konklusjon Nanoteknologi som et diagnostisk og behandling verktøy for pasienter med kreft og diabetes viste hvordan den faktiske utviklingen i nye produksjonsteknologier er slik nyskapende verk som kan hjelpe med å konstruere og sysselsetter nanoroboter mest effektivt for biomedisinske problemer. Nanoroboter brukt til medisin holde et vell av løfte fra utrydde sykdommen reversere aldringsprosessen (rynker, tap av beinmasse og alder-relaterte tilstander er alle treatable på cellenivå), nanoroboter er også kandidater for industrielle applikasjoner. Ankomsten av molekylær nanoteknologi vil igjen vokse enormt effektivitet, komfort og fart av fremtidig medisinsk behandling, mens på samme tid som betydelig reduserer sin risiko, kostnad og invasivitet. |
1. Chan vsw, Nanomedisin: Et uløst regulatoriske problemet. Science direkte. 2. Freitas R., http://www.foresight.org/Nanomedicine 3. Drexler KE, nanosystemer: molekylære maskiner, produksjon og beregning. New York : John Wiley & Sons, 1992. 4. Merkle RC, Freitas jr RA, Teoretisk analyse av et Carbone karbon dimer plasseringsverktøyet for diamant mekano syntese Nanosci Nanotechnol 2003; 3:319 E24. Også tilgjengelig: Fra: http://www.rfreitas.com/Nano/JNNDimerTool.pdf . 5. Drexler KE, nanosystemer: Molekylær Maskiner, produksjon og Computation, John Wiley & Sons, 1992. Seks. Curtis ASG, Dalby M., Gadegaard N., Cell signalering oppstår fra nanotopography: implikasjoner for nanomedical enheter ", Nanomedisin Journal, Future Medicine, vol. 1, nei. 1, pp. 67-72, juni 2006. 7. Wasielewski R., Rhein A., Werner M., Scheumann GF, Dralle H., Potter E., Brabant G., Georgii A., immunhistokjemisk påvisning av Ecadherin i differensiert skjoldbruskkjertelen karsinomer korrelerer med klinisk utfall, Cancer Research, 57 Vol, Issue 12 2501-2507, American Association for Cancer Research, 1997. 8. Hazana RB, Phillipsa GR, Qiaoa RF, Nortonb L., Aaronsona SA, Eksogene Expression av N-cadherin i Breast Cancer Cells induserer celle migrasjon, invasjon og metastasering, The Journal of Cell Biology, Volume 148, Number 4, 779-790 , februar 2000. 9. Nanorobot Communication Techniques: A Comprehensive Tutorial. 10. Hvordan nanoroboter kan unngå fagocytose av hvite celler, del I, Robert A. Freitas jr, Research Scientist, Zyvex Corp 11. Freitas jr RA, Nanomedisin, Volume IIA: Biokompatibilitet, Landes biovitenskap, og Georgetown , TX , 2003. 12. Freitas jr RA, Nanomedisin, Volume I: Grunnleggende evner, Landes Biovitenskap, Georgetown , TX (1999), punkt (k) 10.4.1.2. 13. Fadok VA, Voelker DR, Campbell PA, Cohen JJ, Bratton DL, Henson PM, J. Immunol. 148, 2207 (1992). 14. Grakoui A., Bromley SK, Sumen C., Da Vis MM, Shaw AS, Allen PM, Dustin ML, 285 Science, 221 (1999). 15. Freitas jr RA, Nanomedisin, Volume I: Grunnleggende evner, Landes Biovitenskap, Georgetown , TX (1999), punkt (a) 3.4.2. 16. Drexler KE, "nanosystemer: Molecular Maskiner, Manufacturing, og Computation," John Wiley & Sons, New York (1992). 17. Freitas jr RA, Nanomedisin, Volume I: Grunnleggende evner, Landes Biovitenskap, Georgetown , TX (1999), punkt (i) 10.3.6. 18 år. Wright, EM, Sampedro, AD, Hirayama, BA, Koepsell, H., Gorboulev, V., Osswald, C.: US20050267154 (2005). 19. Marchant, RE, Zhang, T., Qiu, Y., Ruegsegger, MA: US6759388 (1999). 20. Menneskelig Kromosom 22 Prosjektoversikt, Trust Sanger Institute, http://www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/ . 21. www.nanorobotdesign.com / papers / communication.pdf . 22. Cavalcanti A., Shirinzadeh B., Freitas jr RA, Kretly LC, Medisinsk Nanorobot Architecture Basert på Nanobioelectronics. 23. Freitas Jr RA. Utforskende design i medisinsk nanoteknologi: en mekanisk kunstig rød celle. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol 1998; 26:411 E30. Også tilgjengelig fra: http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html . 24. Nanosystemer: Molekylær Maskiner, produksjon og beregning. Av K. Eric Drexler (xx + 556 s., 200 + illustrasjoner John Wiley & Sons, Inc.. New York , Chichester, Brisbane , Toronto , Og Singapore . 1992) Side 374. 25. Sitert fra Robert A. Freitas jr, "Exploratory Design i Medisinsk Nanoteknologi: Et Mekanisk Artificial Red Cell," Artificial Cells, Volume 26, 1998, pp. 411-430. Dette papiret er tilsynelatende den første detaljerte utformingen studie av en spesifikk medisinsk nanodevice (av den generelle typen foreslått av Drexler i nanosystemer) som har blitt publisert. Se tidligere beskrivelse i: Robert A. Freitas jr, "Respirocytes: High Performance Kunstig Nanoteknologi Red Blood Cells". Nanoteknologi Magazine, Volume 2, oktober 1996, s. 1, 8-13). 26. Freitas Jr RA. Microbivores: kunstige mekaniske fagocytter bruker fordøye og utslipp protokollen. J Evol Technology apr 2005: 14:01 E52. Også tilgjengelig fra: http://jetpress.org/volume14/Microbivores.pdf.R 27. Freitas Jr RA, Nanomedisin, Volume I: Grunnleggende Capabilities Landes Biovitenskap, Georgetown , TX , 1999 Se på: http://www.nanomedicine.com/NMI.htm . 28. Nanomedisin Volume II: Biokompatibilitet Landes Biovitenskap, Georgetown , TX 2003 Se på: http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm . 29. Wright, EM, Sampedro, AD, Hirayama, BA, Koepsell, H., Gorboulev, V., Osswald, C.: US20050267154 (2005). 30. Marchant, RE, Zhang, T., Qiu, Y., Ruegsegger, MA: US6759388 (1999). 31. Menneskelig Kromosom 22 Prosjektoversikt, Trust Sanger Institute, og http://www.sanger.ac.uk/HGP/Chr22/. 32. Cavalcanti A. og Freitas Jr RA, "autonome Multi-Robot Sensor-Based Samarbeid for Nanomedisin", Int'l J. Ikkelineær Science Numerisk simulering. 33. Freitas jr RA, "Nanomedisin, vol. I: Grunnleggende evner ", Landes biovitenskap, 1999. 34. Yamamoto H., Uemura S., Tomoda Y., Fujimoto S., Hashimoto T. og Okuchi K., "Transcardiac Gradient av løselige adhesjonsmolekyler forutsier Progresjon av koronar sykdom", International Journal of Cardiology, 84 (2-3 ) :249-257, 2002 august 35. www.ewh.ieee.org/r10/bombay/news3/page4.html . 36. Freitas Jr RA, Nanodentistry. 37. www.wikipedia.org . 38. Menezes AJ, Kapoor VJ, Goel VK, Cameron BD, Lu JY, Innenfor en nanometer av livet ditt, Mechanical Engineering Magazine, august 2001, www.memagazine.org/backissues/aug01/features/nmeter/nmeter . 39. Casal A., Hogg T., Cavalcanti A., nanoroboter som Cellular Assistenter i inflammatoriske responser, IEEE BCATS Biomedical Computation ved Stanford 2003 Symposium, IEEE Computer Society, Stanford CA, oktober 2003. 40. Cavalcanti A., Assembly Automation med Evolutionary nanoroboter og Sensor-basert kontroll påføres Nanomedisin, IEEE Transactions på nanoteknologi, 2 (2), pp. 82-87, June2003, www.nanorobotdesign.com . 41. IMM Report Number 12, Nanomedisin: Er Diamond Biokompatible Med Living Cells? Av Robert A. Freitas jr, IMM stipendiat. 42. Eric Drexler K., Molecular Engineering: en tilnærming til utvikling av generelle muligheter for Molekylær Manipulation, Proc. Nasjonale Academy of Sciences ( USA ) 78 (september 1981) :5275-5278. 43. Eric Drexler K., nanosystemer: Molekylær Maskiner, produksjon og Computation, John Wiley & Sons, NY, 1992. 44. Merkle RC, Design-Ahead for nanoteknologi, i Markus Krummenacker, James Lewis, eds, prospekter i Nanoteknologi:. Mot Molecular Manufacturing, John Wiley & Sons, New York , 1995, pp. 23-52. 45. Merkle RC, selvreproduserende systemer og lavpris produksjon, i ME Welland, JK Gimzewski, red., The Ultimate Limits of Fabrikasjon og måling, Kluwer, Dordrecht, 1994, pp. 25-32. Se på: http://nano.xerox.com/nanotech/selfRepNATO.html . 46. Cavalcanti, A. Assembly Automation med Evolutionary nanoroboter og Sensor-basert kontroll Anvendt til Nanomedisin. 47. Bryson JW, et al, "Protein Design: en hierarkisk Approach". Science 270 (1995) :935-941. |