"納米機(jī)器人"是機(jī)器人工程學(xué)的一種新興科技,納米機(jī)器人的研制屬于"分子納米技術(shù)(Molecularnanotechnology,簡(jiǎn)稱MNT)"的范疇。
它根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型,設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的"功能分子器件"。
納米機(jī)器人的設(shè)想,是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理,發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象,研制可編程的分子機(jī)器人,也稱納米機(jī)器人。
合成生物學(xué)對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì),開發(fā)"在體"或"濕"的生物計(jì)算機(jī)或細(xì)胞機(jī)器人,從而產(chǎn)生了另種方式的納米機(jī)器人技術(shù)。
1959年率先提出納米技術(shù)的設(shè)想是諾貝爾獎(jiǎng)得主理論物理學(xué)家理查德.費(fèi)曼。他率先提出利用微型機(jī)器人治病的想法。
用他的話說,就是"吞下外科醫(yī)生"。理查德·費(fèi)恩曼在一次題目為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出:將來人類有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器,可以把分子甚至單個(gè)的原子作為建筑構(gòu)件在非常細(xì)小的空間構(gòu)建物質(zhì),這意味著人類可以在最底層空間制造任何東西。
近年來,這一新興技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛,在本周一個(gè)名為《高級(jí)材料》(AdvancedMaterials)的雜志上,納米科學(xué)與工程中心的研究員介紹了一種納米馬達(dá)。
分子馬達(dá)即分子機(jī)械或納米馬達(dá)molecularmotor,是由生物大分子構(gòu)成,利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米系統(tǒng)。
研究人員將新研發(fā)的螺旋納米馬達(dá)放入活細(xì)胞中,并引導(dǎo)其追蹤兩個(gè)字母——“N”和“M”。
他們采用磁場(chǎng)控制螺旋納米結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)傷到細(xì)胞組織,這是此技術(shù)最大的亮點(diǎn)。
研究人員在顯微鏡下將細(xì)胞放入磁圈內(nèi)。然后,通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),他們能夠控制和追蹤細(xì)胞內(nèi)納米馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
這項(xiàng)研究目前還處于初始階段,研究人員希望未來使用此技術(shù)進(jìn)行靶向藥物輸送,納米傳感,和納米手術(shù)。
德國科學(xué)家研發(fā)高效納米機(jī)器人
利用納米機(jī)器人治病已經(jīng)不稀奇了。今年2月,德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)技術(shù),可使納米機(jī)器人在分子工廠像流水線一樣以足夠快的速度工作,比迄今為止使用的生化過程快10萬倍。
現(xiàn)在各國之所以在加緊研發(fā)納米機(jī)器人技術(shù),是因?yàn)樗麄兿M幸惶炖梅肿訖C(jī)器來分析生物樣品或生產(chǎn)藥物,效率比起傳統(tǒng)方式將大大提升。
慕尼黑工大合成生物系統(tǒng)物理系主任弗里德里?!の鼷湢枺‵riedrichSimmel)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),通過施加電場(chǎng),首次成功實(shí)現(xiàn)電控納米機(jī)器人,新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)比以前的方法快10萬倍。
西麥爾介紹,新驅(qū)動(dòng)技術(shù)的原理很簡(jiǎn)單:DNA分子帶有負(fù)電荷,通過施加電場(chǎng),生物分子就可以移動(dòng)。
他還說,由于納米機(jī)器人體積小且價(jià)格低廉,數(shù)百萬個(gè)納米機(jī)器人可同時(shí)工作,就像在流水線上一樣,逐步發(fā)現(xiàn)化學(xué)試劑中的特定物質(zhì)或合成復(fù)雜分子。
中國科學(xué)家研發(fā)納米機(jī)器人治療白血病
白血病也就是血癌是一種惡性腫瘤,很難治愈。目前根治的方法是換骨髓,首先骨髓源就是難題,其次手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大,花費(fèi)很高。有些患者就只能靠化療維持生命。
去年,中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)出一款納米機(jī)器人,為白血病患者帶來了新的希望,因?yàn)檫@種神奇的機(jī)器人可以替代手術(shù)刀治愈白血病。
中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)的醫(yī)療納米機(jī)器人,已經(jīng)完成了動(dòng)物實(shí)驗(yàn),預(yù)計(jì)五年內(nèi)便可進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
形象來說,這種納米機(jī)器人充當(dāng)了一種搬運(yùn)清理工的角色。它們體型很小,和細(xì)胞相當(dāng),可以進(jìn)入醫(yī)療器械難以到達(dá)的地方,然后抓住變異細(xì)胞并將其殺死。
殺死變異細(xì)胞后,它們不會(huì)立馬消失,而是當(dāng)起了巡邏警察,在體內(nèi)不斷巡邏,尋找細(xì)菌、病毒和變異的細(xì)胞,一段時(shí)間后,它們覺得已經(jīng)沒問題了,就會(huì)降解融入血液之中。
這樣便可以最大限度地減少手術(shù)的需要,由于納米機(jī)器人可以從細(xì)胞層面從事醫(yī)療工作,未來還有望承擔(dān)抗癌、止血、修復(fù)傷口、人工授精等復(fù)雜工作。最終可以延緩人類的衰老,像金剛狼一樣長(zhǎng)壽。
更為神奇的一點(diǎn)是這些納米機(jī)器人能進(jìn)行自我復(fù)制。也就是說,治療時(shí)只需要放入少量納米機(jī)器人,一旦它們發(fā)現(xiàn)”敵人“,就會(huì)自爆或者以破壞分子結(jié)構(gòu)的方式,對(duì)關(guān)鍵部位形成破壞。
而且納米機(jī)器人質(zhì)量極輕,平時(shí)可以壓縮起來,或者可以附著在士兵的皮膚上。有需要的時(shí)候可以迅速形成外骨骼,甚至武器。
納米機(jī)器人還可以通過毛細(xì)血管接入大腦皮層,實(shí)現(xiàn)人與其他物品的物聯(lián)共通。科技的發(fā)展速度令人震驚。
沒準(zhǔn)不久以后,我們房間里的家具會(huì)是納米機(jī)器人組建的,它們可以根據(jù)你的喜好隨時(shí)變換造型。
雖然聽起來很科幻,但美國科學(xué)家寓言,2030年就可以實(shí)現(xiàn)上述功能。當(dāng)然,納米機(jī)器人也有不好的一面。比如生產(chǎn)一輛汽車,需要數(shù)億個(gè)以100億為單位的納米機(jī)器人。目前沒有一個(gè)工廠能生產(chǎn)那么多的納米機(jī)器人。
但是事物總有兩面性,也有人擔(dān)憂一旦這些納米機(jī)器人失去控制會(huì)對(duì)人體造成傷害,是不是還會(huì)加重癌細(xì)胞擴(kuò)散。?
這種質(zhì)疑也有道理,不過科技總是在超前發(fā)展,一個(gè)新生事物只有安全性得到保障時(shí)才會(huì)被人們接受,從而得到廣泛應(yīng)用。