Медицинский наноробот общего применения

Медицинской наноробот Медицинской наноробот

В этой статье я попытаюсь описать устройство медицинского наноробота общего применения. Полное техническое описание наноробота выходит за рамки этой статьи и представляет собой отдельную научно-исследовательскую работу. Ниже я хотел бы остановиться на описании основных систем наноробота и его предполагаемом устройстве.

Какие подсистемы должен иметь наноробот?

  • Так как основная функция наноробота – передвижение по кровеносной системе человека, то он должен иметь мощную навигационную систему.
  • Устройству необходимо иметь несколько типов различных сенсоров для мониторинга окружающей среды, навигации, коммуникации и работы с отдельными молекулами.
  • Также нанороботу необходима мощная транспортная система, доставляющая отдельные атомы и молекулы от хранилищ к наноманипуляторам, и обратно.
  • Для работы с пораженными структурами устройство будет оборудовано набором телескопических наноманипуляторов разного применения.
  • Материал, из которого будет изготовлен наноробот – алмазоид или сапфироид. Это обеспечит биосовместимость человека и большого количества наномашин.
  • Также необходимо наличие приемо – передаточных устройств, позволяющих нанороботам связываться друг с другом.
  • И наконец, для удержания крупных объектов необходимы телескопические захваты.

На основании выдвинутых требований я постарался построить модель медицинского наноробота общего применения. В идеальном случае, это устройство будет способно «ремонтировать» поврежденные клетки, ткани; производить диагностику и лечение раковых заболеваний и картографировать кровеносные сосуды; производить анализ ДНК с последующей ее корректировкой; уничтожать бактерии, вирусы, и т.п. В соответствии с [1], максимальный размер устройства не должен превышать 1×1×3 микрона (без двигательных жгутиков). Ниже на картинке представлен вид наноробота, выполненного из алмазоида (рис. 1, 2).

Nanobot.jpgРис. 1. Медицинский наноробот общего применения из алмаза

Struktura_nanobota.jpegРис. 2. Объяснение его структуры

Электромагнитные волны, которые смогут распространяться в теле человека, не затухая, будут по длине волны сравнимы с нанороботом. Поэтому приемно-передающие антенны будут иметь вид диполей, выступающих за пределы корпуса. Наноманипуляторы, механические захваты и жгутики должны быть телескопическими и при необходимости должны складываться в корпус робота для того, чтобы робот смог лучше передвигаться в кровеносном русле. Иммунная система в основном реагирует на «чужеродные» поверхности. Размер наноробота также играет важную роль при этом, так же как и мобильность устройства, шероховатость поверхности и ее подвижность. Ряд проделанных экспериментов подтвердил, что гладкие алмазоидные структуры вызывают меньшую активность лейкоцитов и меньше адсорбируют фибриноген. Поэтому кажется разумным надеяться, что такое алмазоидное покрытие («организованное», т.е. нанесенное атом-за-атомом, с нанометровой гладкостью), будет иметь очень низкую биологическую активность. Благодаря очень высокой поверхностной энергии алмазоидной поверхности и сильной ее гидрофобности, внешняя оболочка роботов будет полностью химически инертна. Для такого наноробота, можно будет использовать нанокомпьютер, производящий ~106-109 операций в секунду для исполнения своей работы [1]. Это на 4–7 порядков меньше вычислительной мощности человеческого мозга, составляющей ~1013 операций в секунду. Так что этот наноробот не будет обладать искусственным интеллектом.

Не забудьте также, что это всего лишь описательная работа. Она не основана на результатах каких-либо расчетов. Ниже мы рассмотрим отдельные подсистемы наноробота (рис. 3, 4, 5).

Dvigatel_naja_sys.jpegРис. 3. Двигательная подсистема и подсистема заякоривания

Sensornaja_sys.jpegРис. 4. Сенсорная и обрабатывающая подсистема

Transportnaja_sys.jpegРис. 5. Транспортная подсистема

Для работы с внутриклеточными структурами нанороботу вовсе не обязательно целиком проникать внутрь клетки (можно повредить внутриклеточный цитоскелет). Зато телескопические наноманипуляторы предотвратят повреждение органелл и цитоскелета. Ниже приведены рисунки, изображающие наноробота в кровеносной системе и наноробота, ремонтирующего клетку in vivo (рис. 6, 7).

Nanoboty_v_krovenosnoj_sys.jpegРис. 6. Нанороботы в кровеносной системе

Nanobot_remontiruet_kletku.jpegРис. 7. Наноробот ремонтирует клетку

Для связи нанороботов друг с другом, а также для формирования навигационной системы полезно будет использовать еще один тип нанороботов – коммунноцитов [1], которые будут работать в виде усилительных станций.

Ссылки:

1. Robert A. Freitas Jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities, Landes Bioscience, Georgetown, TX, 1999; http://www.nanomedicine.com/

Эта работа выполнена в пределах Проекта моделирования ускоренно развивающихся технологий. Проект проводится компанией Nanotechnology News Network.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.4 (110 votes)