什麼是納米機器人?

    納米機器人或納米族麥克裏奇頓的獵物納米級機器人的其他科幻插座尚不存在(尚不存在)。
    不要與這些虛構的納米機器人混淆,因為醫學納米技術研究人員是納米機器人或納米機器人具有獨特屬性的分子的流行術語,使它們能夠被編程來執行特定任務。這些納米機器人是現實,正在積極研究和開發。
    數量不斷增加的研究小組正在利用核酸的可編程自組裝特性,以創建理性設計的納米光和納米機器,以用於許多不同的用途。這就是為什麼當今最積極研究的納米體型領域之一涉及DNA組裝,尤其是一種稱為DNA折紙的技術(有關更多詳細信息,請參見下文)。

    納米機構領域

    讓我們從一些基本知識開始:機器人技術可以定義為機器人的理論和應用,一種完全獨立的電子,電動或機械設備在製造等活動中。
    將機器人縮小到數十億米,您正在談論納米技術機器人技術;簡而言之。納米體型的領域彙集了幾個學科,包括用於生產納米級的納米運動,納米活性劑,納米傳感器和物理建模的納米動物過程。
    納米動物操縱技術,包括納米尺寸零件的組裝,生物細胞或分子的操縱以及用於執行這些任務的機器人的類型,也構成了納米體型的組成部分。
    例如,研究人員將納米運動器的自主運動軌跡轉化為受控的表麵特征,從而為傳統的靜態光學製造係統帶來了扭曲用於納米製造的納米體平台
    通過使用Janus Sphere Motor作為自行型納米杆的納米運動光刻示意圖
    通過使用Janus Sphere Motor作為自行螺旋體的納米杆菌的納米運動光刻示意圖。(圖片:Jinxing Li,加州大學聖地亞哥分校)
    納米技術機器人是典型的NEMS(納米機電係統),並提出了NEMS設計中必須解決的所有重要問題:跨空間尺度以及有機和無機材料之間的感應,驅動,控製,通信,電源和接口。由於它們的大小與生物細胞相當,納米機器人在環境監測或醫學等領域中具有大量潛在應用。
    但是,如今的研究人員主要使用納米型術語來描述具有獨特屬性的分子,從而使它們能夠被編程以執行特定的任務。
    這使我們到了:

    醫學上的納米機器人

    那裏有很多嚇人的文章,通常是複雜而簡單的陰謀論的一部分,是指人類中的納米機器,,,,注射納米機器人,,,,腦納米機器人,,,,納米技術間諜,問這樣的問題納米機器人可以控製您嗎?或者如何檢測納米機器人,然後繼續對如何從體內去除納米劑,,,,如何停用納米機器人,,,,如何銷毀納米機器人,或者如果文章進行積極的旋轉,納米機器人將如何導致永生
    現在,讓我們雙腳放在地麵上,脫下錫帽,然後用現實檢查。而且,不,Google不要花多少錢和在哪裏購買。你不能。而且請不要問我們。
    當我們談論今天的納米機器人時,主要是指由生物納米組件製成的自旋轉納米運動和其他可生物降解的納米構造,它們將貨物運送到靶位點,即向患病細胞提供藥物。例如,這些納米機器人可以是編程以運輸分子有效載荷並導致現場腫瘤血液供應阻塞,這可能導致組織死亡並收縮腫瘤。
    一種酶螺旋體
    酶螺旋體的納米型:尿布塗層的納米管變成含尿素液體的推進係統,因為該酶將尿素分解為氣態產物。由於管始終具有較小的不對稱性,因此反應產物在流體中產生電流,將其像射流一樣將其驅逐出管。(圖片:用於智能係統的MPI)
    與常規方法相比,這種活躍的基於運動的藥物輸送方法可以有效且改進的藥物輸送。金納米顆粒裝載的PEDOT/基於鋅的人工在鼠標模型中測試了微型電機通過口服給藥。他們表現出出色的酸驅動的自推進性能,具有高貨物的容量。
    另一個例子是細胞狀的納米機器人清除血液中的細菌和毒素。研究人員通過將金納米線與血小板和紅細胞膜混合塗層來建造這些納米機器人。這種雜化細胞膜塗層使納米機器人可以在一次構造的一個不同細胞的任務中執行兩個不同細胞的任務,它們結合了MRSA細菌(一種葡萄球菌的抗生素耐藥菌株)和紅細胞,這些病原體和這些吸收和中和毒素產生的紅細胞的抗生素耐藥菌菌株細菌。
    單分子潛水納米機器被紫外線激活,,,,基於DNA-Origami的納米機器人,,,,光引起的致動納米傳遞器,,,,磁性多鏈接納米溫im等等,還有其他一些技術發展,這些技術正在預測納米機器人在藥物輸送中的應用。

    DNA納米技術

    在納米體中使用DNA的作品豐富(“”在DNA序列中運行的納米生物臂”)和納米製作,例如Ned Seeman在紐約大學的作品(例如,見:”研究人員將DNA發送到順序和相應的建築任務“ 或者 ”科學家使用DNA折紙創建2D結構“ 或者 ”用於控製DNA旋轉納米機器的RNA”)。
    DNA折紙及以後
    DNA折紙及以後。a)啟發DNA折紙發展的DNA八麵體。b)2d DNA折紙(笑臉以示例為例)。c)空心3D DNA折紙形狀從2D折紙紙折疊。d)基於格子的3D折紙(正方形和蜂窩晶格)。e)具有曲折和彎曲的3D折紙。f)在2D和3D中基於單鏈瓷磚組件。g)基於線框的DNA結構。(©Wiley-VCH Verlag)(單擊圖像以放大)

    DNA折紙納米機器人

    結構DNA納米技術,特別是分子自組裝過程DNA折紙,已成為一種用多功能方法,用於製造具有複雜納米級幾何形狀,分子功能的定義放置以及編程的機械和動態特性的納米版本。
    科學家已經在使用DNA折紙技術來在病毒規模上設計和建造結構和細胞細胞器。
    DNA缸
    第一步,科學家使用DNA-Origami技術形成V形構件。由開頭A定義數量的構建塊自我組裝到齒輪中。在第三步中,這些齒輪形成了帶有病毒capsids的大小的管。(圖片:慕尼黑技術大學亨德裏克·迪茨(Hendrik Dietz)(單擊圖像以放大)
    DNA折紙是一種設計技術 - 類似於日本傳統的藝術或將紙折疊成裝飾性或代表性形式的技術 - 納米技術研究人員將DNA鏈折疊成類似於可編程的Pegboard的東西,可以將不同的納米組件附加到可編程的pegboard上。
    這些DNA組件允許以<100 nm的比例的任意形狀和圖案的自下而上製造複雜的納米結構。

    結論

    關於小說故事和電影:還沒有納米機器人,並且不會有一段時間。對於未來的分子機械,要解決的基本問題之一是控製許多分子大小的機器以執行所需任務的挑戰。
    在過去的幾年中,簡單的納米級電動機已經實現了,但是這些係統無非是在納米級級別產生其組件的物理運動。
    為了構建真正的納米機器人 - 一種完全獨立的電子,電動或機械設備,以在納米級製造等活動 - 需要實現許多突破性的進步(背景閱讀:注意差距 - 納米技術機器人技術視覺與實驗室現實)。
    其中之一是控製大量設備的問題,即如何構建和編程這些機器的“大腦”。另一個問題是將科幻小說風格的“思維”機器人(人工智能)的概念與更現實的(但仍然很遙遠的)機器的概念區分開時間。
    這些任務的範圍從製造納米級組件到體內的醫療程序。對於納米級機械,這將需要納米級控製單元的可用性,即計算機。日本的研究人員已經證明了自組織16位平行處理分子組件這使我們更接近建造這樣的納米級處理器。
    經過邁克爾是皇家化學學會的三本書的作者:
    納米社會:突破技術的界限,,,,
    納米技術:未來很小, 和
    納米工程:使技術不可見的技能和工具
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