Come Lego molecolare porta aperta alla vera nanotecnologia

I robot sono fantastici. Robot che operano a livello molecolare? Quelli sono ancora più belli - e non c'è limite a ciò che potrebbero ottenere.

Mentre la scienza è stata affascinata dagli ossessivamente piccoli elementi costitutivi del mondo per centinaia di anni, è solo dagli anni '80 che la comprensione scientifica e lo sviluppo tecnologico hanno permesso alla nanoscienza di essere un campo di ricerca attivo.

Siamo abituati a pensare che i robot impressionanti siano incredibilmente grandi o incredibilmente complessi, ma nuovi ed entusiasmanti sviluppi hanno lasciato i nanorobotics pronti a ridefinire completamente molte aree della scienza e della tecnologia.

Proprio come stiamo parlando, esattamente?

La nanorobotica si occupa di materiali a livello molecolare e più piccoli, il che significa che i nanorobot lavorano con singoli atomi, proteine, molecole e cellule.

Uno dei modi più semplici per capire perché la nanoscienza è così importante è pensare a tutti quegli atomi nanoscopici come blocchi LEGO.

Proprio come LEGO, gli atomi e le molecole possono essere combinati in innumerevoli modi per creare qualsiasi cosa nel mondo naturale, e questa capacità apre la porta ad influenzare letteralmente ogni aspetto della nostra vita.

Se l'analogia LEGO non funziona, Big Hero 6's “microbots” sono un altro ottimo modo per concettualizzare i nanorobot - basta ricordare che i nanorobot sono milioni di volte più piccoli dei microbot fittizi!

Cosa fanno i nanorobot?

La nanotecnologia ci ha già permesso di fabbricare materiali più resistenti e durevoli manipolando strutture molecolari, ed è stata una forza trainante di molte tecnologie moderne (compreso il film plastico che costituisce il tuo laptop o schermo del tuo telefono!).

La ricerca nanorobotica ha un focus diverso, e le sue applicazioni sono molto più eccitanti.

Recenti scoperte della ricerca hanno creato nanorobots in grado di eseguire funzioni altamente specializzate a livello nanoscopico. Alcuni nanorobot agiscono come interruttori, altri come pompe, e altri ancora come motori che possono spingere quel nanorobot attraverso lo spazio e attraverso il liquido.

Queste macchine molecolari ingannevolmente semplici possono essere utilizzate per costruire polipeptidi personalizzati dagli amminoacidi; fare uso di reazioni chimiche accuratamente cronometrate a “camminare” attraverso ambienti troppo piccoli o troppo ostili per altri meccanismi; e agisce come un percorso per trasferire molecole chiave da un luogo a un altro.

Le numerose applicazioni dei nanorobot stanno già ridefinendo la tecnologia, la medicina e le scienze ambientali - e i nanorobot sono davvero nella loro fase iniziale considerando tutto ciò che potrebbero ottenere in futuro!

Come si presenta il futuro dei nanorobot?

Computer nanorobot

Gli switch nanorobot sono in fase di sviluppo dal 1994 e sono sensibili alla luce e alle sostanze chimiche, in modo tale da influenzare i creatori quando sono (o meno) in grado di svolgere la funzione prevista.

Un'altra grande applicazione di switch? Compiti di calcolo di base.

Attualmente, i ricercatori stanno lavorando per codificare le informazioni in nanorobot nello stesso modo in cui faresti su un computer più grande. I nanorobot sono già stati in grado di eseguire attività di archiviazione / recupero della memoria a livello base, ma nel prossimo futuro questa tecnologia verrà utilizzata per creare celle di memoria ad alta densità in grado di memorizzare quantità incredibilmente elevate di informazioni in uno spazio fisico incredibilmente piccolo.

Trattamenti contro il cancro nanorobot

La nanotecnologia sta cambiando la medicina Come la nanotecnologia sta cambiando il futuro della medicina Come la nanotecnologia sta cambiando il futuro della medicina Il potenziale per la nanotecnologia non ha precedenti. I veri assemblatori universali introdurranno un profondo cambiamento nella condizione umana. Certo, c'è ancora molta strada da fare. Leggi di più, e sta cambiando velocemente. I nanorobot offrono ai medici la possibilità di curare le malattie a loro fonte molecolare e questa opportunità non ha eguali in nessun farmaco sul mercato.

Gli interruttori nanorobot sensibili a una certa lunghezza d'onda della luce vengono presi in considerazione per l'uso nei trattamenti contro il cancro. Un potenziale trattamento è troppo pericoloso da usare nella sua forma attuale perché non può discriminare tra cellule cancerose e non cancerose.

Borowiak ed altri suggeriscono che se nel trattamento fosse incluso un interruttore nanorobot sensibile alla luce, un'area di soli 10 micrometri potrebbe essere mirata con una fonte di luce. La luce farebbe passare il nanorobot a “Flip”, attivando il composto in modo tale da eliminare solo le cellule tumorali mirate consentendo nel contempo alle cellule sane di sopravvivere. Ancora meglio, se questi interruttori fossero riutilizzabili, ciò potrebbe ridurre notevolmente la quantità di procedure invasive che un soggetto sottoposto a trattamenti contro il cancro avrebbe dovuto affrontare!

Nanorobot, M.D.

Un altro eccitante potenziale medico si basa molto sui motori nanorobot che possono essere controllati da una distanza per fornire farmaci in una posizione esatta nel corpo. Questi motori sono tipicamente realizzati creando una reazione chimica che spinge il robot attraverso un liquido. Fino a poco tempo fa, questi motori spesso facevano affidamento su reazioni chimiche non sicure per l'uso umano.

I recenti sviluppi nei motori nanorobot di Gao et al. Li hanno resi molto più sicuri! Piccoli motori nanorobot possono essere creati facendo reagire un nucleo di zinco del motore nanorobot a forma di tubo con l'acido dello stomaco - una reazione chimica sicura che può consentire la somministrazione rapida del rivestimento dello stomaco. Finora questa procedura è stata testata solo con i ratti, ma finora gli studi sono promettenti.

Si stanno anche sviluppando nanorobot magnetici che possono rapidamente (in pochi secondi!) Somministrare farmaci attraverso il flusso sanguigno con l'aiuto di un campo magnetico (mostrato nel video qui sotto)

Nanorobot nell'ambiente

Molte ricerche su nanorobot si concentrano sul rendere i processi più piccoli, ma c'è un uguale valore nel considerare la loro influenza su una scala macro. Centinaia di migliaia di nanorobot microscopici che lavorano insieme in uno sforzo coordinato potrebbero essere la nostra unica speranza di salvare l'ambiente 5 modi in cui la tecnologia salverà l'ambiente 5 modi in cui la tecnologia salverà l'ambiente La tecnologia è spesso vista come un cattivo anti-ecologia - ma lo sapevate? che la tecnologia avanzata viene utilizzata, in questo momento, nella conservazione d'avanguardia? Leggi di più .

Una parte significativa della ricerca sulla nanotecnologia ambientale è incentrata sulla questione se i nanorobot possano essere utili per risolvere il problema dell'inquinamento. L'inquinamento ha raggiunto livelli di crisi in luoghi come la Cina, e i nanorobot leggeri abbastanza da sollevarsi nell'aria possono essere in grado di intrappolare gli inquinanti a livello nanoscopico o essere impiegati nelle fabbriche produttrici di emissioni per fermare l'inquinamento alla fonte.

Allo stesso modo, c'è speranza che si sviluppino nanorobots che possano essere rilasciati in massa per combattere disastri come fuoriuscite di petrolio. Attraverso il lavoro recente che insegna ai nanobot di agire collettivamente, è possibile che ciascun motore nanorobot possa affrontare singole molecole di olio mentre lavora in collaborazione con tutti gli altri nanobot rilasciati per lo stesso scopo.

Un'ultima incredibile opportunità che si presenta con le nanotecnologie nell'ambiente naturale è il loro potenziale per creare acqua potabile pulita. Molte aree della Terra attualmente soffrono di una mancanza di disponibilità di acqua potabile fresca e sicura, un problema che i nanorobot potrebbero essere in grado di risolvere. È del tutto possibile che i nanorobot siano in grado di eliminare batteri e altri contaminanti da fonti d'acqua sporche, salvando potenzialmente un numero enorme di vite.

Ci sono molti lavori che saranno occupati dai robot Cosa succede quando i robot possono fare tutti i lavori? Cosa succede quando i robot possono fare tutti i lavori? I robot stanno diventando più veloci - cosa succede quando possono fare ogni lavoro meglio e più economico degli esseri umani? Per saperne di più, ma gli umani non sono più sufficienti quando si tratta del lavoro che deve essere svolto nell'ambiente, quindi è emozionante vedere che tutto questo campo può essere rivitalizzato attraverso le nanotecnologie!

Nanorobot negli sport

Gli scienziati sono le mie persone preferite. Sono solo.

Gli scienziati dell'Istituto nazionale per la scienza e la tecnologia (NIST) hanno sviluppato nanorobot in grado di svolgere un solido gioco di calcio usando un granello di riso come campo e una palla con una larghezza inferiore a un capello umano come la loro palla. I nanorobot sono controllati da campi magnetici o segnali elettronici e realizzati con materiali come alluminio, oro e silicio.

Mi piacerebbe credere che questo fosse il loro obiettivo finale, ma la verità è che giochi come questo aiutano gli scienziati a misurare ciò di cui i nanorobot sono capaci (compresa l'agilità, la manovrabilità e la reattività) e ad affinare il loro design.

What Else è all'orizzonte?

Una delle parti più eccitanti della nanotecnologia è che, per quanto riguarda le scienze, abbiamo appena scalfito la superficie del suo potenziale negli ultimi trenta-anni dispari.

Pensare al potenziale ambito di influenza che questi nanorobot potrebbero avere è stimolante, incredibile ... e anche un po 'terrificante. C'è un sacco di sentimento anti-robot nel mondo La scomparsa di HitchBot dimostra che gli Stati Uniti non sono pronti per i robot La scomparsa di HitchBot dimostra che gli Stati Uniti non sono pronti per i robot Leggi di più e si estende decisamente ai nanorobot. I critici delle nanotecnologie spesso esprimono preoccupazioni circa l'uso dei nanorobot per influenzare negativamente la salute umana e il loro potenziale come armi.

Queste critiche sono valide, e sarà importante assicurarsi che i poteri della nanotecnologia siano usati per il bene, piuttosto che per il male.

In questo caso, tuttavia, il bene che può derivare dai nanorobot per la salute umana, la tecnologia, l'ambiente e gli sport microscopici supera di certo i rischi?

Quale pensi che sarà l'uso più eccitante della nanotecnologia? Hai qualche dubbio sul suo utilizzo?

Immagine di credito: Lego DNA di Michael Knowles via Flickr, Mirexon tramite Shutterstock.com; ktsdesign tramite Shutterstock.com

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