Come i "Lego molecolari" aprono le porte alla vera nanotecnologia

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

Mentre la scienza è stata affascinata dai blocchi impossibilmente piccoli del mondo per centinaia di anni, è stato solo da allora negli anni '80 che la comprensione scientifica e lo sviluppo tecnologico hanno davvero 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 e sviluppi entusiasmanti hanno lasciato la nanorobotica pronta a ridefinire completamente molte aree della scienza e tecnologia.

Quanto stiamo parlando in piccolo, 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 per influenzare letteralmente ogni aspetto della nostra vita.

Se l'analogia con LEGO non funziona, i "MicroBots" di Big Hero 6 sono un altro ottimo modo per concettualizzare nanorobot: ricorda solo che i nanorobot sono diversi milioni di volte più piccoli di quelli fittizi microbot!

Cosa fanno i nanorobot?

La nanotecnologia ci ha già permesso di realizzare materiali più resistenti e durevoli manipolando le strutture molecolari, e è stata una forza trainante dietro molta tecnologia moderna (inclusa la pellicola di plastica che compone il tuo laptop o telefono) schermo!).

La ricerca nanorobotica ha un obiettivo diverso e le sue applicazioni sono molto più interessanti.

Le recenti scoperte della ricerca hanno creato nanorobot in grado di svolgere 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 apparentemente semplici possono essere utilizzate per costruire polipeptidi personalizzati da amminoacidi; fare uso di reazioni chimiche accuratamente programmate per "camminare" attraverso ambienti troppo piccoli o troppo ostili per altri meccanismi; e agire come un percorso per trasferire molecole chiave da un luogo all'altro.

Le numerose applicazioni dei nanorobot stanno già ridefinendo la tecnologia, la medicina e le scienze ambientali — e i nanorobot sono davvero agli inizi se si considera tutto ciò che potrebbero realizzare in futuro!

Come sarà il futuro dei nanorobot?

Computer Nanorobot

Gli interruttori Nanorobot sono in fase di sviluppo dal 1994 che sono sensibili alla luce e ai prodotti chimici, dando ai creatori l'influenza su quando stanno (o non stanno) eseguendo la loro funzione prevista.

Un'altra grande applicazione degli interruttori? Compiti informatici di base.

Attualmente, i ricercatori stanno lavorando per codificare le informazioni nei nanorobot nello stesso modo in cui si farebbe in un computer più grande. I nanorobot sono già stati in grado di esibirsi attività di archiviazione/recupero della memoria a un livello di base, ma nel prossimo futuro questa tecnologia verrà utilizzata per creare celle di memoria ad alta densità in grado di immagazzinare quantità incredibilmente grandi 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 medicinaIl potenziale della nanotecnologia è senza precedenti. I veri assemblatori universali introdurranno un profondo cambiamento nella condizione umana. Certo, c'è ancora molta strada da fare. Per saperne di più , e sta cambiando velocemente. I nanorobot offrono ai medici la possibilità di curare le malattie alla loro fonte molecolare e questa opportunità non ha eguali in nessun altro 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 et al suggeriscono che se nel trattamento fosse incluso un interruttore nanorobot sensibile alla luce, un'area larga fino a 10 micrometri potrebbe essere mirata con una fonte di luce. La luce farebbe "capovolgere" il nanorobot, attivando il composto in un modo che eliminerebbe solo le cellule tumorali mirate, consentendo al tempo stesso alle cellule sane di sopravvivere. Meglio ancora, se questi interruttori fossero riutilizzabili, ciò potrebbe ridurre notevolmente la quantità di procedure invasive che una persona sottoposta a trattamenti contro il cancro dovrebbe affrontare!

Nanorobot, M.D.

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

Recenti sviluppi nei motori dei nanorobot di Gao et al li hanno resi molto più sicuri! Piccoli motori di nanorobot possono essere creati facendo reagire il nucleo di zinco di un motore di nanorobot a forma di tubo con lo stomaco acido: una reazione chimica sicura che può consentire la somministrazione rapida di farmaci al rivestimento dello stomaco. Finora questa procedura è stata testata solo sui ratti, ma finora gli studi sono promettenti.

Sono in fase di sviluppo anche nanorobot magnetici in grado di fornire rapidamente (in pochi secondi!) farmaci attraverso il flusso sanguigno con l'aiuto di un campo magnetico (mostrato nel video qui sotto)

Nanorobot nell'ambiente

Molte ricerche sui nanorobot si concentrano sul rendere i processi più piccoli, ma c'è lo stesso valore nell'osservare la loro influenza anche su scala macro. Centinaia di migliaia di nanorobot microscopici che lavorano insieme in uno sforzo coordinato potrebbero essere la nostra unica speranza salvare l'ambiente 5 modi in cui la tecnologia salverà l'ambienteLa tecnologia è spesso vista come un cattivo anti-ecologia, ma sapevi che la tecnologia avanzata viene utilizzata, in questo momento, nella conservazione all'avanguardia? Per saperne di più .

Una quantità significativa di ricerca sulle nanotecnologie ambientali si concentra sull'utilità o meno dei nanorobot per riparare l'inquinamento. L'inquinamento ha raggiunto livelli di crisi in posti come la Cina, e i nanorobot abbastanza leggeri da sollevarsi in aria potrebbero essere in grado per intrappolare gli inquinanti a livello nanoscopico, o essere impiegati in fabbriche che producono emissioni per fermare l'inquinamento al suo livello fonte.

Allo stesso modo, c'è la speranza che vengano sviluppati nanorobot che possono essere rilasciati in massa per combattere disastri come le fuoriuscite di petrolio. Attraverso lavori recenti che insegnano ai nanobot ad agire collettivamente, è possibile che ogni motore di nanorobot possa affrontare singole molecole di olio mentre si 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 soffrono attualmente della mancanza di disponibilità di acqua fresca, sicura e potabile, un problema che i nanorobot potrebbero essere in grado di risolvere. È del tutto possibile che i nanorobot saranno in grado di eliminare batteri e altri contaminanti da fonti di acqua non pulita, salvando potenzialmente un numero enorme di vite.

Ci sono molti lavori che verranno rilevati dai robot Cosa succede quando i robot possono fare tutti i lavori?I robot stanno diventando più intelligenti in fretta: cosa succede quando possono fare ogni lavoro in modo migliore e più economico degli esseri umani? Per saperne di più , ma gli esseri umani non sono più sufficienti quando si tratta del lavoro che deve essere svolto nell'ambiente, quindi è emozionante vedere che l'intero campo può essere rivitalizzato attraverso la nanotecnologia!

Nanorobot nello sport

Gli scienziati sono le mie persone preferite. Sono solo.

Scienziati dell'Istituto nazionale per la scienza e la tecnologia (NIST) hanno sviluppato nanorobot in grado di svolgere un solido gioco di calcio utilizzando un chicco di riso come campo e una palla con una larghezza inferiore a un capello umano come 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 di cosa sono capaci i nanorobot (inclusa agilità, manovrabilità e reattività) e di mettere a punto le loro design.

Cos'altro c'è all'orizzonte?

Una delle parti più interessanti della nanotecnologia è che, per quanto riguarda le scienze, negli ultimi trent'anni abbiamo appena scalfito la superficie del suo potenziale.

Pensare alla potenziale portata di influenza che questi nanorobot potrebbero avere è stimolante, incredibile... e anche un po' terrificante. Ci sono molti sentimento anti-robot nel mondo La scomparsa di HitchBot dimostra che gli Stati Uniti non sono pronti per i robot Per saperne di più , e si estende sicuramente ai nanorobot. I critici della nanotecnologia spesso esprimono preoccupazioni sul fatto che i nanorobot vengano utilizzati per avere un impatto negativo sulla salute umana e sul 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 venire dai nanorobot per la salute umana, la tecnologia, l'ambiente e gli sport microscopici non supera decisamente i rischi?

Quale pensi che sarà l'uso più entusiasmante della nanotecnologia? Hai dubbi sul suo utilizzo?

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