نانو ربات های سه بعدی در لباس سربازان ضد سرطان
کاربردهای پزشکی بالقوه نانو ربات ها از برطرف کردن عوارض جانبی شیمی درمانی گرفته تا درمان بیماری آلزایمر، همواره وسیع و بلند پروازانه بوده و طی 10 سال گذشته، پژوهشگران مختلف در زمینه ایجاد سیستم های مورد نیاز جهت توسعه کار نانو ربات های فعال و مفید به عنواان سنسور، سیستم های انتقال اطلاعات و تامین سوخت به پیشرفت های زیادی دست یافتند اما برای تحقیق ایده دستگاه های مولکولی که قادر به سفر در میان سرخرگ ها و شریان های حیاتی بدن و شناسایی و درمان بیماری ها هنوز باید کارهای بسیاری انجام شود.
به منظور سرعت بخشیدن به تلاش ها در جهت تحقیق این هدف گروهی از پژوهشگران به تازگی شیوه مبتکرانه ای را برای ایجاد و توسعه نانو ربات ها طراحی کرده اند.
آدریانو کاوالکانتی، بیژن شیرین زاده، رابرت فریتاس و تاد هاگ به عنوان نمایندگان پژوهشگر از موسساتی در ملبورن استرالیا و ایالات متحده شیوه های جدید خود را به طور شبیه سازی شده در شماره جدید نشریه "نانوتکنولوژی" ارائه کرده اند. آنها امیدوارند که درست مانند دفعات قبل که مهندسان توانستند با کمک شبیه سازی سه بعدی تحقیقات و پژوهش های خود را در زمینه صنعت نیمه رسانا به طرز چشمگیری سرعت بخشیدند، این بار نیز نانوربات های مجازی، بیومولکول ها و سرخرگ های مجازی بتوانند روند پیشرفت و توسعه نانوربات ها را تسریع بخشند.
کاوالانتی، مدیر مرکز تحقیقات خودکارسازی و نانوبیوتکنولوژی در دانشگاه "موناش" استرالیا اظهار داشت: سخت افزار NCD(طرح تنظیم نانوربات ها) سیستمی است که با هدف آزمایش نمونه های اولیه نانوربات های سه بعدی طراحی و پایه ریزی شده است. این سیستم شبیه ساز نانوالکترونیکی و مکانیکی فوق العاده پیشرفته اطلاعات و داده های عددی و فیزیکی را برای ساخت و تکمیل نانوربات ها فراهم می آورد. این سیستم شبیه سازی NCD نشان می دهد که چگونه می توان یک نانوربات را در داخل بدن انسان کنترل، هدایت و از آن استفاده کرد. نانوربات ها در شرایط واقعی موظف به جست و جو برای پیدا کردن پروتئین در یک محیط مجازی بودند، مضاف بر اینکه شناسایی و انتقال پروتئین های یافت شده به مدخل عضو خاصی از بدن جهت دفع عنصر مخرب از وظایف این دستگاه بود.
پژوهشگران در خصوص چگونگی استفاده نانو رباتها از استراتژی ها و شیوه های مختلف جهت دستیابی به این هدف به تجزیه و تحلیل پرداختند. به طور مثال، نانوربات ها می توانند قابلیت های حسی مختلفی نظیر سنسورهای گرمایی و شیمیایی و نیز حرکت این حسگرها را به کار ببرند.
یکی از دشوارترین مراحل برای نانو ربات ها حرکت در نزدیکی یک مولکول زنده و شناسایی و پی بردن به ماهیت آن بود.
پژوهشگران برای نشان دادن قابلیت های این سیستم با آزمایشهای مختلف به موردی برخورد کردند که نانوربات ها به منظور شناسایی پروتئین ها در رگهایی با ابعاد و اندازه های متغیر، شیوه های متفاوتی را به گرفتند. سرانجام همانطور که انتظار می رفت نتایج نشان داد نانوربات ها بهتر می توانند یک هدف مشخص در رگهای کوچکتر را شناسایی کنند.علاوه بر این به کارگیری سنسورهای گرمایی و شیمیایی در پیشرفت کیفی و کمی کار نانوربات ها تاثیر بسیاری داشت.
به گفته محققان طرح، برخی اجزای موجود در نانوربات ها نظیر حسگرها، موج گیرها، موتورها و اهرم های حرکتی همگی به عنوان ابزار و ادوات نانو موجود هستند لذا باید گام بعدی را برداشت مبنی بر اینکه این اجزا و ابزارها باید به صورت اجزای یک نانوربات سرهم بندی شوند.
کاوالانتی ضمن اشاره به اینکه علایق و انگیزه های مالی و استراتژیک بزرگترین محرک برای نوآوری و ابتکار به شمار می آیند، تصریح کرد: به خاطر چنین انگیزه هایی امیدواریم که نانوربات های فعال و کارآمد در آینده ای نه چندان دور برای استفاده آماده شوند.
منبع: کیهان
امكان استفاده از نانوروباتها در پزشكي
(21 نوامبر 2005) (30 ـبتم 84)- مجلة روبوتيك twov در شمارة ماه نوامبر خود مقالهاي در زمينة نانوروباتهاي پزشكي منتشر كرده است.
در اين مقاله سؤالاتي در زمينة امكانپذير بودن نانوروبوتيك وسايلي مانند كنترل حركت، ارتباط، برهمكنش وسايل پيرامون و زيستسازگاري آنها مطرح شده است. همچنين فوايد بسياري كه نانوروباتها از طريق توسعة روشهاي درماني زيستپزشكي جديد به دنبال خواهند داشت ذكر شده است.
فناوريهاي جديد
در فيلم سفر اسرارآميز Fantastic Voyone ما غالباً شاهد صحنههايي هستيم كه در آن از نانوروباتها براي مبارزه با مشكلات بهداشتي استفاده ميشود. حال آيا واقعاً پيشرفتهاي به دست آمده در فناورينانو اين كار را عملي خواهد كرد؟
كاوالكانتي: در واقع بسياري اوقات اين داستانهاي علمي تخيلي از واقعيت الهام گرفته و يا حداقل بر مبناي مباحث علمي ميباشند. به عنوان مثال ژول ورن در داستان از ”زمين به ماه (1865)“. سفر به ماه را كه توصيف ميكند از پيشرفتهاي واقعي علمي نجوم فيزيك آن زمان الهام گرفته بود. اگر چه در سالي كه آن كتاب نوشته شد اين كار به نظر بسياري از مردم غيرممكن به نظر ميرسيد. اما اكنون سفر به مريخ هم امكانپذير شده و اخيراً هم روباتهاي خود كنترلي را براي كاوش در سطح اين سياره سرخ به كار گرفتهاند.
همچنين طي قرن 19، بسياري از دانشمندان تعيين تركيب شيميايي يك سياره را امري غيرممكن ميدانستند. اما در قرن 20، طيفسنجي با استفاده از فيزيك كوانتوم با موفقيت امكانپذير بودن آن را نشان داد. در سال 1966، بخشي از فيلم سفر اسرارآميز نهم، الهام گرفته از واقعيت و بحث و جدلهايي بود كه بر اثر سخنراني فيزيكدان مشهور و برندة جايزه نوبل يعني ريچارد فاينمن پديد آمد. وي در سخنان خود در سال 1959 امكانپذير بودن فناورينانو را اعلام كرد و گفته بود توليد نانوماشينها نتيجهاي كاملاً طبيعي از پيشرفت فناوري است و در واقع سرعت پيشرفتهاي جديد بسيار سريعتر از آن چيزي است كه تاكنون براي فناوريها وجود داشته است.
توليد نانوروبوتها
چه مراحلي براي ساخت نانوروباتي كه بتواند در پزشكي به كار رود بايد طي شود؟
كاوالكانتي: ساخت نانوروبوتها مستلزم حصول پيشرفتهايي در مواد صلب الماسگونه است و اين كار هم امكانپذير است و توليد نانوابزارها طي سالهاي اخير روبه رشد بوده است. توليد الماس گونهها مرحله به مرحله در حال پيشرفت است و براي حركت به سمت توليد روباتها در ابعادي قابل مقايسه با باكتريها، لازم است دركي از اين زمينه داشته باشيم. به عنوان مثال، چند ماه قبل، اولين روبات متحرك ساخته شد كه ميتوانست تا ابعاد 60 در 250 ميكرون را اندازه بگيرد.
در اين مقياس، ميتوان پيشبيني نمود كه ابعاد روباتهايي كه در سالهاي آينده پديد ميآيند به سرعت به 100 ميكرون و بعد از آن 50 ميكرون و همين طور كاهش مييابند. هماكنون نمونة اولية وسيلة 90 نانومتري Intel، يك SRAM 52 مگابيتيِ كاملاً كاربردي توليد كرده كه طول پاية ترانزيستور آن nm50 است و ابعاد سلول SRAM آن تنها حدود 1 يا تقريباً نصف اندازة سلول اغلب SRAMهاي پيشرفتة امروزي است. و اين كوچكسازي با توجه به نقشه راه اتحادية صنعت نيمهرساناها ادامه مييابد.
تا سال 2016، ICهاي با عملكرد بالا حاوي بيش از 8/8 ميليارد ترانزيستور، در فضايي به مساحت 2mm280 خواهند بود. اين رقم بيش از 25 برابر تعداد ترانزيستورهايي است كه روي تراشههاي امروزي با ابعاد nm130 قرار دارد. اما از آنجا كه درون بدن انسان رگهاي كوچكي به قطر 30 تا 60 ميكرون وجود دارد، ميتوان پيدايش اولين نانوروبات طي ده سال آينده را كاملاً طبيعي دانست.
فناورينانو در خدمت پزشكي
آيا در حال حاضر هيچ كار آزمايشگاهي روي انسان يا حيوان در اين زمينه صورت گرفته است؟
كاوالكانتي: در واقع تاكنون نانوابزارهاي كاملاً كاربردي بسياري مانند موتورها، حسگرها، محاسبهگرهاي زيست مولكولي و نانوترانزيستورها ساخته شده است. اما در حال حاضر عمدهترين چالش، مجتمعسازي چندين بخش مجزا از اين نانوابزارها روي يك نانوروبات قابل كنترل است، كه براي انجام آن هماكنون گروههاي تحقيقاتي متعددي در نقاط مختلف جهان، طي پروژههاي ميان رشتهاي با يكديگر همكاري ميكنند. در اين راه، شبيهسازيهاي نظري به عنوان ابزاري مفيد و ارزشمند براي مجتمعسازي سيستم و آزمايشپذير شدن آن به شمار ميآيد.
به هر حال، اطمينان از دستيابي به كنترل مناسب بر چنين نانوماشينهايي يكي از موضوعات بحثانگيز در راه محقق شدن نانوروباتهاست و در واقع شما ميتوانيد از طريق روشهاي نانومكاترونيك (nanomechatronics) به ارزيابي و محاسبه آن بپردازيد. استفاده از نانوروباتها در انسان پس از انجام صدها آزمايش با تمام جزئيات از ابتدا روي موشهاي آزمايشگاهي ممكن خواهد شد. در واقع، اين روند طولاني آزمايشگاهي، براي هر فناوري زيستپزشكي جديدي انجام ميشود. مانند فناورينانوپوستهها كه با موفقيت روي موشهاي آزمايشگاهي براي مبارزه با سرطان به كار گرفته شد.
استفاده از اين نانوپوستهها نتيجة پيشرفتهاي به دست آمده در فناورينانو است و به عنوان يك روش درماني- دارويي نتايج مثبت و اميدواركنندهاي داشته است. با پيشرفت بيشتر در حركت به سمت نانوروباتها، ميتوان به نتايج مؤثرتر ديگري در زمينة مراقبتهاي بهداشتي اميدوار بود.
ملزومات Customized
براي آن كه يك نانوروبات بتواند درون بدن انسان كار كند چه چيزهايي لازم است؟
كاوالكانتي: براي رسيدن به بيشترين كارآيي، نانوروباتها در حالت ايدهآل نبايد قطري بزرگتر از 3 ميكرون داشته باشند. اين نانـوروبات بايد داراي مبـدلها (transducers) و محركها (actuator)هاي كارآمد با هزينه مصرفي كم بوده و بتوانند به محض قرار گرفتن درون بدن انسان به طور موثري با محيط پيرامون خود تعامل نمايند.
براي پاسخدهي مؤثر در زمان واقعي به محيط، در اين نانوروبات بايد سيستم مجتمعي تعبيه شده باشد. به همين دليل انتظار ميرود هنگام نياز به چنين پاسخهاي حركتي با استفاده از موتورهايي براي كشش روبات حركتهاي كنترلي لازم را فراهم كرد كاري كه با برخي دخالتهاي زيست پزشكي قابل انجام است.كنترل نانوروباتيِ مبتني بر حسگرها را هم ميتوان با استفاده از نانوحسگرهاي حرارتي و يا شيميايي انجام داد.
استفاده از نانوروباتها
آيا شما ميتوانيد زمان استفاده از نانوروباتها را درون بدن بيماران پيشبيني كنيد؟
كاوالكانتي: هر دارويي قبل از آن كه براي مداوا به كار رود، لازم است پس از مجموعهاي از بررسيهاي آزمايشگاهي تأييدية لازم را به دست آورد. و هيچ تفاوتي هم بين داروهاي سنتي و داروهاي جديد مبتني بر فناورينانو (نانوداروها) وجود ندارد.
بعد از طي اين مرحله و با به دست آمدن نتايج خوب از صدها مورد بررسي آزمايشگاهي و حتي انجام آزمايشهاي باليني بيشتر، به طور طبيعي، نسبت به اين روشها در درمان بيماران اطمينان بيشتري پديد ميآيد.
به كار بردن فناوريهاي تاييد شده زيستپزشكي در زندگي روزانه از سوي مردم دور از انتظار نيست و اين شامل نانوپوستهها، نانوداروهاي مبتني بر DNA و نانوروباتها ميشود.
|
+| نوشته شده توسط
فرزانه عبداله نژاد- دانشجوی کامپیوتر1386 در جمعه 3 خرداد1387
|
)
« 
« 
« 
« 
