نانو رباتهای زیستی

http://letsmakerobots.com/files/imag...duino-nano.jpg

در آینده نانو روبات های هوشمند در مغز و بدن هر انسانی به تعداد زیاد وجود خواهند داشت و انسان را از ابتلا به انواع بیماری ها مصون می دارند حتی روند پیر شدن بشر را به تعویق می اندازند و نیز قدرت جسمانی و حافظه او را تقویت می کنند.» شاید در نگاه اول این جمله تداعی کننده پیش گویی های «آرتور سی کلارک» در رابطه با دنیای آینده باشد ولی جالب اینجاست که این پیش بینی از دکتر «کورزویل» متخصص علوم کامپیوتر و عضو موسسه ملی مهندسی در امریکاست. او هم اکنون به همراه گروهی از متخصصین، در زمینه کاربرد نانو روبات ها در زندگی آینده بشر تحقیقاتی انجام می دهد و قرار است نتایج مطالعات این گروه به صورت فیلمی با عنوان «داستان واقعی زندگی در آینده» در اواخر سال جاری میلادی ارائه شود.
بر اساس این گزارش با استفاده از نانوتکنولوژی دستیابی به انرژی خورشیدی امکانپذیر خواهد شد. انرژی خورشیدی قابل تبدیل و استفاده به اشکال مختلف انرژی می باشد و بشر را از منابع دیگر انرژی بی نیاز می کند. نانوروبات ها ماشین های کوچکی هستند که برای انجام عملیاتی خاص و بعضا تکرارشونده با دقت بسیار بالا طراحی شده اند. نانو( nano-) به معنی یک بیلیونیوم یا یک میلیاردم است. قطر موی سر انسان یک دهم میلیمتر است درنظر بگیرید، یک نانومتر صدهزار برابر کوچک تر از آن است .9-10 =1 nanometer (nm) . مکعبی با ابعاد 5/2 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را در خود جای دهد. با استفاده از دانش نانوتکنولوژی دانشمندان توانسته اند نانوروبات های زیستی طراحی کنند که در بدن انسان قرار می گیرند و نقش محافظ و درمانگر را ایفا می کنند. این ریزماشین های هوشمند قادرند چندین نسخه از خودشان تهیه کنند و جایگزین بافت های فرسوده یا آسیب دیده نمایند این فرایند را خود تکثیری می نامند. آنها نه تنها قادر به تشخیص محل دقیق سرطان خواهند بود بلکه داروی مناسب برای از بین بردن سلول های سرطانی را تزریق می کنند.
امروزه تحقیقات وسیعی در زمینه درمان بیماری هایی چون دیابت، بیماری های قلبی و ایدز در حال انجام است. نانوروبات ها دارای امکانات بالقوه ای هستند که با اجتماع و قرارگیری به صورت کلونی قادرند بطور موشکافانه و دقیق از سیستم حفاظت کنند. در واقع با ساختاری اتمی و یا مولکولی در یک فرایند شناخته شده قرار داده می شوند تا چرخه ای را کامل نمایند. تکنولوژینانوروباتیک آنقدر سریع در حال پیشرفت است که به یقین زندگی انسان از اواسط قرن جاری بکلی متحول خواهد شد. این تغییرات شامل از بین رفتن بسیاری از بیماری ها، کاهش عوامل و عوارض بسیاری از امراض و حتی جراحی ها می باشد. یکی از مهمترین برنامه های گسترش علوم روباتیک در جهان بیشتر کردن عمر بشر و مبارزه با پیری و عواقب آن است. از دهه 80 میلادی تا کنون کوچک سازی (مینیاتورسازی) از اهم فعالیت ها در زمینه علوم کامپیوتری بوده است.
طبق گزارشات اعلام شده سرعت رشد تکنولوژی هر بیست سال دو برابر خواهد شد، در نتیجه تکنولوژی در سال 2050 حدود 32 برابر از سال 1950 جلوتر خواهد بود. یکی از شاخه هایی که رشد تکنولوژی در آن بسیار چشمگیر است، دانش پزشکی است. با ساخت ابزار و وسایل پزشکی در آینده روند پیر شدن کند می شود و مبارزه با بیماری ها آسان تر و مطمئن تر خواهد شد. در زمینه کالبدشناسی از نانوروبات ها به منظور تعیین محل دقیق آسیب استفاده خواهد شد. در شرایطی استفاده از نانو ربات های زیستی ضروری به نظر می رسد که امکان دسترسی به عضو موردنظر دشوار بوده یا امکانپذیر نباشد یا حتی در مواردی که عواقب دردناک و دشواری توسط پزشک پیش بینی شود. برای طراحی یک نانوروبات دانشمندان از مدل های طبیعی مثل ساختار رشته های dna بهره می گیرند. با بهره گیری از دانش نانوتکنولوژی دانشمندان قادر به ساخت حسگرهای زیستی در ابعاد یک میلیاردم هستند.
هم اکنون نانو روبات هایی که در مراکز تحقیقاتی ساخته می شود به اندازه ای کوچک هستند که هنگام عطسه همراه با گرد و غبار به بیرون پرتاب می شوند. یکی از اولین ریزروبات هایی که برای کمک به علم پزشکی ساخته شد «سلئو» نام داشت. این میکروروبات برای جاسازی در داخل روده انسان طراحی شده بود. سئلو مجهز به یک چنگال و چند حسگر بود. حسگرها بدین منظور تعبیه شده بودند تا مانع برخورد با موانع شوند، وظیفه چنگال نیز برداشتن نمونه از سطح روده می باشد. این ریزماشین می توانست یا خود حرکت کند یا توسط پزشک با یک کنترل دستی به حرکت درآید. اسلوب کار نانوروبات هایی که در داخل بدن کار گذاشته می شوند، شبیه سازی از محیط، در فضایی سه بعدی است و تجزیه و تحلیل اطلاعات در آنها بر مبنای روش های عددی می باشد. نانوروبات ها مانند انسان به اطلاعات اطرافشان نیاز دارند.
حواس ماشینی یا حسگرها این وظیفه را در نانوربات ها بر عهده دارد. به جرات می توان گفت که بسیاری از این حسگرها از حواس انسان بهتر و دقیق تر کار می کنند. نانوروبات های زیستی به تغییرات حرارتی و شیمیایی بسیار حساس هستند. زیرا اگر تغییرات حرارتی در بین سلول های عضوی از بدن وجود داشته باشد و یا ضرایب شیمیایی متفاوتی بین آنها مشاهده شود، نشان از تغییراتی است که در بین سلول های سالم رخ داده و در نتیجه حاکی از بیماری خاصی می باشد. اینگونه ریزماشین ها به گونه ای طراحی شده اند که به تفاوت های ضرایب شیمیایی سلول ها بسیار حساس هستند و همچنین قادرند میزان حرارت سلول ها را اندازه گیری نمایند. هنگامی که ضرایب شیمیایی و دمایی متفاوتی مابین سلول ها دریافت کنند با بررسی اطلاعات و مطابقت با داده های ذخیره شده بیماری موردنظر را تشخیص می دهد. ناگفته نماند که این نانوروبات ها قادرند بین گزینه ها و موارد مشابه بهترین آنها را گزینش کنند، به عبارتی از هوش ماشینی در سطحی پیشرفته برخوردارند تا بهترین گزینه را در جهت تشخیص بیماری انتخاب نمایند. در مرحله بعدی نیز به درمان سلولی اقدام می کند که با تزریق دارو به سلول ها همراه است.
گفته شده است که بدلیل نوع کار این نانو روبات ها در بدن تجهیزات و یا سخت افزار این ماشین های مولکولی بسیار پیشرفته و ابتکاری است. در ساخت سنسورهای زیستی تنها روش های میکروالکترونیکی کاربرد دارد. نانوربات های زیستی دارای سنسورهایی در ابعاد بسیار کوچک هستند و در عین حال به گونه ای طراحی شده اند که با شرایط زیستی بدن انسان سازگارند. نانوربات های زیستی با داشتن حسگرهای بسیار حساس از تجهیزاتی خواهند بود که امور پزشکی را بتدریج متحول می کند. در واقع مدلی از ماشین های مولکولی هستند که با روش های خاصی ارتباطات و اتصالات بین سلول های بیولوژیکی را کنترل کرده و بهبود می بخشد، به عبارتی روی نحوه عملکرد سلول ها نظارت کرده و کنترل صحیح آنها را به عهده می گیرد. روش کار این مدل های مولکولی بر اساس شبیه سازی در محیط سه بعدی است. تحقیقات در زمینه نانوربات هایی که مجهز به حسگرهای زیستی و دارویی باشند در سطح گسترده ای در حال انجام است.
مراحل آزمایشگاهی نانوروبات های زیستی در یک محیط واقعی با کنترل ها و سنجش های شیمیایی و حرارتی در مسیر مطلوبی قرار دارد. طراحینانوروبات ها بر پایه و اساس نانوبیوالکترونیک می باشد و حسگرهای ویژه ای به نام نانوبیوسنسورها عملگرهایی هستند که به روشی خاص عمل می کنند و کاربرد آنها در جهت اهداف پزشکی و تحویل دارو به سلول ها می باشد. این پژوهش ها باعث پیشرفت های خارق العاده ای در زمینه نانو داروهای هوشمند شده است. از دیگر وظایف تعریف شده در نانوروبات ها عملکرد آنها به عنوان antibady است. antibady به معنی ماده ایی است که در بدن تولید می شود و به مقابله با بیماری ها می پردازد. موضوع جالب این است که سیستم ایمنی بدن با نانوروبات های زیستی سازش می کند و در جهت رفع بیماری با آنها همکاری می نماید. از دیگر قابلیت های تعریف شده در نانوبیوسنسورها بررسی زمان است، به عبارتی بررسی تشخیص بهترین زمان برای تزریق دارو به سلولهاست.
نانو روبات های هوشمند قادر به تجزیه و تحلیل منطقی شرایط زیستی سلول می باشند، زیرا تزریق دارو به سلول ها اگر در زمان و موقعیت مناسب انجام شود به طور یقین تاثیر مطلوب خواهد داشت و در غیر این صورت نه تنها به بهبود وضعیت بیمار کمک نخواهد شد بلکه دارای عواقب خطرناکی نیز هست. تجزیه تحلیل های گوناگونی که از بررسی محیط بدست می آید بسیار مهم و حساس است، از طرفی ابعاد بسیار کوچک یا مینیاتوری این ریزماشین ها محدودیت هایی را ایجاد خواهد کرد. مسئله بسیار مهم دیگر تامین انرژی لازم برای گرفتن اطلاعات و تجزیه و تحلیل آنهاست. adriano cavalcanti یکی از پیشگامان درگسترش تکنولوژینانو یا مهندسی اتوماتیکی مولکول های زیستی است، همچنین او رئیس can (center for automation in nanobiotech) می باشد. او به همراه گروهی از متخصصین این رشته توانسته است دستگاه ها، وسایل و تجهیزات پزشکی مجهزی با استفاده از نانوروبات های زیستی تولید کند و گام های موثری در درمان بیماری هایی چون دیابت، انواع سرطان ها، کاردیولوژی (بیماری های قلب) و نیز معالجه انوریسم (اتساع غیرطبیعی شریان ها) انجام دهد.
آدرس های اینترنتیwww.nanorobotdesign.com" target="_blank">www.nanorobotdesign.com , www.canbiotechnems.com" target="_blank">www.canbiotechnems.com برای دسترسی به اطلاعات بیشتر و آشنایی با نحوه کار این گروه می باشد. مراحل کلی ساخت نانوروبات ها دارای دو بخش اصلی است ابتدا طراحی و ساخت تراشه های زیستی، به عبارتی ساخت تراشه هایی که با ساختار ژنتیکی انسان سازگار بوده و براساس مدل ژنوم انسان طراحی شده باشند. در مراحل بعدی که از حساسیت ویژه ای برخوردار است تست و انجام مراحل آزمایشگاهی به منظور بررسی واکنش بدن و چگونگی تاثیرگذاری نانوروبات هاست. یکی از اهداف ابداع این گونه روش ها مقابله با بیماری های صعب العلاج و همچنین انواع سرطان ها است.