نانو روبات؛ دستگاهي كوچك، انقلابي بزرگ

واضح آرشیو وب فارسی:ایرنا: يكي از مهمترين مشخصات نانو روبات كه موجب استفاده از اين دستگاه در سيستم هاي پيچيده و كوچك شده است، قابليت تطبيق و هماهنگي با ساير اجزاي سيستم است. مي توان از اين دستگاه در سطح اتمي و مولكولي و حتي سلولي براي ساخت تجهيزات ريز، ابزار ، مدارهاي پيچيده و به طور كلي تمام فرآيندهايي كه تحت نام ساختار هاي مولكولي قرار مي گيرند، استفاده كرد. بسيار ديده ايم كه در بازي هاي حساس ورزشي و مخصوصاً فوتبال به صلاحديد مربي، معمولاً بازيكنان تازه نفس جايگزين بازيكناني مي‌شوند كه به دليل خستگي و فعاليت زياد در طول مسابقه، كارايي و دقت لازم براي رسيدن به پيروزي را از دست داده اند. اولين نشانه اي كه مربي را به فكر تعويض بازيكن مي اندازد، عدم هماهنگي بازيكن مذكور با ساير افراد تيم است. جالب است بدانيد كه دقيقاً همين عملكرد در نانو روبات نيز ديده شده است. نانو روبات ها قادرند روبات هايي مانند خود را توليد كنند و آنها را جايگزين روبات هاي فرسود و كهنه‌اي كه عملكرد كمتري دارند و براي سيستم مفيد نيستند نمايند. اين فرآيند همتا سازي ناميده مي شود. جالب ترين و مهيج ترين كاربرد نانو روبات در صنعت پزشكي يا به اصطلاح مهندسي پزشكي است و همين امر موجب پديد آمدن و توسعه رشته اي به نام نانو پزشكي شده است. تحقيقات جديد نشان مي دهد كه يك جريان سيل آساي نانو قادر است به عنوان يك عامل آنتي بادي ( پادتن ) يا آنتي ويروس در سراسر بدن فردي كه از نقص سيستم دفاعي رنج مي برد عمل كند. اين روش براي بيماري هايي كه به درمان هاي سنتي پاسخ نمي دهند نيز مفيد است. كاربرد هاي ديگري از جمله ترميم بافت هاي آسيب ديده، رفع لخته و بازكردن رگ هاي مسدود قلب و ساخت يك عضو مصنوعي به جاي ارگان آسيب ديده در بدن نيز براي نانو روبات درنظر گرفته شده است. يكي از مهمترين مزاياي نانو روبات، دوام فوق العاده بالاي آن است. تحقيقات نشان داده اند كه بنا به نياز و نحوه طراحي نانو روبات‌ها، مي‌توان آنها را در طول ساليان متمادي و حتي يك قرن بدون اينكه ذره‌اي از عملكرد آنها مختل شود، مورد استفاده قرار داد. كاملاً بديهي است كه دستگاه هايي در مقياس نانو موجب تسريع در فرآيند مي شوند چرا كه جابه جايي آن ها در مقايسه با انواع بزرگتر، بسيار كمتر است. طبق نظر دانشمندان يكي از موثر ترين كاربردهاي نانو روبات در شناسايي و درمان سرطان است. شيوه مورد بررسي به صورت تزريق نانو روبات توسط يك سوزن بسيار باريك ( به اندازه سوزن تزريق داروي انسولين يا نئوپوژن ) به بازوي بيمار است. نانو روبات توسط خون، به سرعت در تمام بدن بيمار گردش مي‌كند و ماموريت آن كاملاً توسط پزشك قابل كنترل است. اين روبات نه تنها نوع دقيق بيماري را براي پزشك معالج آشكار مي‌سازد بلكه ميزان پيشرفت بيماري نيز كاملاً مشخص مي‌شود؛ سپس يك شيوه درماني مناسب براي درمان بيماري توسط پزشك برنامه ريزي شده و سلول هاي درگير از داروي دريافت شده توسط روبات تغذيه مي كنند. اين در حالي است كه سلول هاي سالم نه تنها آسيب نمي بينند بلكه توسط روبات تقويت شده و توان بيشتري براي مقابله با بيماري پيدا مي‌كنند. در اين حالت عوارض درمان به طرز چشمگيري كاهش پيدا مي كند. پيش بيني مي شود كه در صورت استفاده از نانو روبات، بيمار به طور كل از جنگي كه در بدن او در حال انجام است بي خبر بوده و روز به روز متوجه مي شود كه بيماري او رو به بهبود است. طبق گزارش دانشمندان، به احتمال زياد سطح خارجي نانو روبات به دليل خواص دروني و استحكام آن شبيه ساختار اتم هاي كربن در ساختمان الماس ( ساختار الماسي شكل ) است. يكي از مهمترين مواردي كه بايد در ساخت نانو روبات هاي پزشكي در نظر گرفته شود، سطح صاف و صيقلي نانو روبات است. همانطور كه مي‌دانيم طبق قوانين فيزيك هرچه دو سطح تماس صيقلي تر باشد، ميزان اصطكاك آنها كمتر است پس لازم است با توجه به وجود نيروي مقاومي مانند اصطكاك، طراحي نانو روبات به شكلي باشد كه هنگام عبور از رگ يا بافت مورد نظر، از اين جهت مشكلي ايجاد نشود. حالا كه مانند تمام عوامل طبيعي پاي قوانين فيزيك به ميان كشيده شد ممكن است از خود بپرسيد نيروي محركه لازم براي حركت نانو روبات چگونه تامين مي‌شود. طبق پيش بيني دانشمندان، منبع اين نيرو، گلوكز، قند طبيعي بدن، و اكسيژن است. احتمالاً بنا به ماموريت نانو روبات، بخش هاي مولكولي و بيو مكانيكي ديگر نيز به آن ملحق خواهد شد. با توجه به تئوري هاي موجود، براي نانو روبات يك روش ارتباطي دوطرفه برنامه ريزي مي شود. نانو روبات به سيگنال هاي آكوستيك واكنش نشان مي دهد و توسط امواج صوتي از يك منبع خارجي توان مورد نياز يا حتي برنامه جديد را دريافت مي كند. فرآيند مذكور به اين صورت انجام مي شود كه در سراسر بدن شبكه اي از نانو روبات هاي ثابت در مكان هايي به خصوص قرار مي گيرند. اين نانو روبات هاي ثابت مانند يك ايستگاه عمل مي كنند و عبور روبات هاي فعال و در حال حركت را گزارش مي دهند. سپس تمام اين گزارش ها به واسطه اي كه از قبل طراحي شده است مخابره مي شود و به اين صورت عملكرد روبات ها و محل دقيق آنها رديابي مي شود. در اين حالت نه تنها محل دقيق روبات ها قابل بررسي است بلكه پزشك معالج قادر خواهد بود برنامه درمان را در هر بافت زنده تغيير دهد. پس از پايان ماموريت، روبات ها توسط مدفوع بيمار و بدون اينكه كوچكترين آسيبي به او وارد كنند خارج مي شوند. نقطه عطف اين روبات ها زماني است كه پس از اتمام ماموريتشان بتوان آنها را دربدن نگه داشت. در اين حالت بيمار مي تواند به طور ساليانه مورد چكاپ قرار گيرد و نيازي نيست كه هر بار جداگانه هزينه اي براي خريد روبات پرداخت كند. بنابراين لازم است موادي كه روبات ها از آن ساخته شده اند كاملاً طبيعي باشد و كوچكترين ضرري براي بدن نداشته باشد. اگر بتوان پس از انجام ماموريت روبات آن را در داخل بدن نگهداري كرد، توسط سيگنال هاي صوتي آن را غير فعال يا به اصطلاح خاموش مي كنند. دكتررابرت فريتاس گونه اي از نانو روبات هاي پزشكي را طراحي كرده است كه به جرات مي توان گفت در صورت موفقيت و رسيدن به مرحله عملي موجب بروز انقلابي در علم پزشكي است . اين نانو روبات عملكردي شبيه گلبول قرمز دارد. گلبول هاي قرمز كه در انسان و بسياري از جانوران بدون هسته هستند، تقريباً همه اجزاي سلولي خود را از دست داده اند و از ماده اي به نام هموگلوبين پر شده اند. همانطور كه در تصوير مشاهده مي كنيد دو طرف سلول هاي قرمز مقعر هستند. شكل خاص گلبول هاي قرمز موجب مي شود تا اين سلول ها بتوانند تغيير شكل دهند و از مويرگ هاي باريكي كه در برخي نواحي بدن از اندازه گلبول ها نير كوچكترند عبور كنند. البته برخي از گلبول هاي پير در عبور از اين رگ ها آسيب مي بينند و از بين مي روند.گلبول هاي قرمز به وسيله هموگلوبين خود اكسيژن خون را حمل و پخش مي‌كنند و نقش مختصري نيز در جابه جايي دي اكسيد كربن دارند. گلبول هاي قرمز علاوه بر آن با دارا بودن مقدار زيادي آنزيم انيدرازكربنيك در غشاي خود به تركيب آب و دي اكسيد كربن كمك مي كنند و با اين عمل خود در جابه‌جايي و دفع دي اكسيد كربن نيز نقش مهمي دارند. همانطور كه مي بينيم گلبول هاي قرمز نقش حياتي را در بدن ايفا مي كنند و كاهش تعداد آنها موجب بروز بيماري هاي مزمن و حتي كشنده مي‌شود. حالا به نانو روبات برمي گرديم. اين روبات كوچك شامل اتم هاي كربن به صورت ساختار الماسي بوده و حاوي يك مخزن تنظيم فشار كروي و يك روتور ( مانند ملخ هلي كوپتر ) مولكولي است كه فقط يك سوم از سطح را پوشش مي دهد. عملكرد پارو در قايق را تجسم كنيد. مولكول هاي اين روبات نيز مولكول هاي اكسيژن (O2) و دي اكسيد كربن (CO2) را به طرف خود هدايت كنند و سپس درون مخزن نانو روبات مي فرستد. روبات طراحي شده توسط فريتاس شامل 18 ميليارد اتم بوده و قادر است تا 9 ميليارد مولكول CO2 و O2‌ را در خود نگه داري كند. يعني 235 برابر ظرفيت گلبول قرمز انسان! شايد بگوييد مطمئناً مخزني كه شامل اين تعداد مولكول باشد پس از مدت كوتاهي متلاشي مي شود. ولي همانطور كه گفته شد اين روبات ساختاري الماس مانند دارند و همين امر روبات را قادر مي كند تا به راحتي بتواند فشاري هاي بالا را بدون اينكه صدمه اي ببيند تحمل كند. حتي خاصيت ارتجاعي آن چندين برابر سلول هاي انسان است. در جدار خارجي نانو روبات سنسور هايي طراحي شده است كه بنابر نياز بافت هاي محيطي اكسيژن توليد كرده يا دي اكسيد كربن را جمع‌آوري مي كند. روبات مذكور به همراه يك محلول ويژه وارد بدن بيمار مي‌شود. به گفته فريتاس ‌ فردي كه اين نانو روبات وارد بدن او شده باشد قادر است به‌راحتي به مدت چهار ساعت وسط فاضلاب بنشيند و به مطالعه بپردازد؛ چون نيازي نيست تنفس كند و با هر دم و بازدم در محيط بدبو و آلوده خود را شكنجه دهد. همچنين دوندگان مي توانند با سرعت زياد حدود 15 دقيقه بدوند بدون اينكه نيازي به تنفس داشته باشند. علمي **س.ك **1544

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: ایرنا]

[مشاهده در: www.irna.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 389]