當(dāng)前，隨著人們更深入地探索由分子和納米粒子構(gòu)成的表層量子宇宙，科技的發(fā)展正朝著微觀世界延伸而去，并重新想象各種可能性。許多人可能并沒有意識(shí)到，納米技術(shù)已經(jīng)在為我們生產(chǎn)各種日用品了。

　　現(xiàn)在的很多防曬霜就含有納米粒子，它們可以幫助吸收危險(xiǎn)的紫外線，另外，納米粒子還可以更平滑地覆蓋在人體皮膚表面。類似的納米粒子還被使用在食品的包裝上，以減少紫外線對(duì)食品的照射，從而延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。有些用于碳酸飲料的塑料瓶現(xiàn)在也含有納米黏土，而這種材料可以讓碳酸飲料的保質(zhì)期延長(zhǎng)數(shù)月之久。當(dāng)然，納米技術(shù)的意義遠(yuǎn)不止于此。

　　基于納米技術(shù)的納米機(jī)器人正在拓寬人類物質(zhì)世界的邊界，并且以很多種不同的方式重塑制造、醫(yī)療等領(lǐng)域的概念，帶來可以顛覆未來的想像。

　　1、3D打印和納米機(jī)器人

　　3D打印是根據(jù)產(chǎn)品的數(shù)字特征，逐層制造產(chǎn)品的技術(shù)。制造時(shí)先鋪設(shè)一層超薄的底層材料，然后層層香加，直到形成完整的立體產(chǎn)品。當(dāng)然，3D打印不僅限于對(duì)消費(fèi)者進(jìn)行掃描，然后制作成可以放在婚禮蛋糕上或者共他任何地方的玩偶，盡管這看上去非常新潮。

　　更重要的是，3D打印作為先進(jìn)制造技術(shù)，是未來制造的必經(jīng)之路，其顛覆效果至少不低于20 世紀(jì)的流水線生產(chǎn)。比如，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3D打印能夠?yàn)榛颊咧圃焘伜辖鹣骂€，包括與真實(shí)頜骨相連接的鉸接關(guān)節(jié)，可以容納靜脈和神經(jīng)再生的凹槽等。3D打印在假肢制造也具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

　　使用3D打印的另一個(gè)例子則是制造原型產(chǎn)品，比如，在風(fēng)洞中進(jìn)行測(cè)試的飛機(jī)原型。3D打印之所以被廣泛用于原型生產(chǎn)，而不是后線的大規(guī)模生產(chǎn)的一個(gè)原因是，原型生產(chǎn)更強(qiáng)調(diào)靈活性，而大規(guī)模生產(chǎn)則更強(qiáng)調(diào)效率。在生產(chǎn)效率方面，3D打印暫時(shí)還無法與傳統(tǒng)的制造方法相比。

　　與此同時(shí)，另一個(gè)橫亙?cè)?D打印技術(shù)前的障礙，就是3D打印技術(shù)的精度問題。不可否認(rèn)，3D打印許諾了人們一個(gè)美好的制造前景。未來，當(dāng)我們想要購買時(shí)，或許，我們只需要收到一份該產(chǎn)品的數(shù)字設(shè)計(jì)圖文件，然后只要將該文件輸人我們自己的便攜式多功能 3D打印機(jī)，就可以快速將它生產(chǎn)出來。但不可忽略的因素是，3D打印的精度，決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　當(dāng)然，現(xiàn)在的3D打印設(shè)備所使用的原材料范圍非常有限，并且其精度對(duì)很多應(yīng)用來說都不夠。通用3D打印技術(shù)的發(fā)展只有達(dá)到納米技術(shù)領(lǐng)域，即以原子或分子的精度操控物質(zhì)，或者是在操控物質(zhì)時(shí)，其某一個(gè)空問的維度至多延伸100納米，才能夠滿足原子級(jí)的精確制造。

　　而從3D打印機(jī)到原子精確制造，精度上將有一個(gè)非常大的跨度。比如，制造下顎的先進(jìn) 3D 打印機(jī)，其打印的每層厚度約為30微米，相當(dāng)于100000層原子的厚度，因此，要想每次只控制一層原子，意味著精度要提高100000倍。

　　對(duì)于未來制造而言，一個(gè)不可回避的問題是，人類最終能實(shí)現(xiàn)哪種程度上的原子精確制造?而人們把這個(gè)問題聚焦于納米層面的原因在于，納米尺度要比顯微尺度小1 000倍，并且比我們每天體驗(yàn)到的米級(jí)尺度的世界小10億倍。這與我們所知的宏觀世界截然不同，納米是一個(gè)度量微觀世界的長(zhǎng)度單位，納米特殊的長(zhǎng)度，也賦予了納米特殊的性質(zhì)。

　　而要想實(shí)現(xiàn)高精度的原子精確制造，其中的一個(gè)可行性，就是納米機(jī)器人——納米機(jī)器人的手臂，可以把分子片段或單個(gè)原子輸送并安置到指定位置，其中的關(guān)鍵就是機(jī)器人手臂尖端的化學(xué)性質(zhì)。

　　不過，對(duì)于原子精確制造在生物學(xué)之外的可行性，納米技術(shù)專家們則有不同的觀點(diǎn)。美國國家科學(xué)院2006年的一份報(bào)告表達(dá)了這種不確定性：

　　“如今，盡管可以從理論上計(jì)算，但是還不能可靠地預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)最終可達(dá)到的周期范圍、錯(cuò)誤率、反應(yīng)速度，以及這種自下而上的制造系統(tǒng)中的熱力學(xué)效率。因此，雖然可以從理論上計(jì)算所制造產(chǎn)品的完美性和復(fù)雜性，但還不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)際產(chǎn)品性能。”

　　2、納米機(jī)器人都能做什么?

　　1)改變生命的可能

　　除了在精度制造領(lǐng)域有所作為，納米機(jī)器人更具有前景的應(yīng)用，則表現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域——實(shí)際上，人體才是這個(gè)世界上最為精密的機(jī)器。

　　在人體中只有43%的細(xì)胞是人體細(xì)胞，而其他細(xì)胞都是極其微小的“殖民者”，這些細(xì)胞包括數(shù)以萬億計(jì)的細(xì)菌、病毒、霉菌以及古生菌。這也給納米機(jī)器人提供了一個(gè)廣闊的用武之地。顯然，在這些除了人體細(xì)胞之外的微生物中，再添加數(shù)百萬個(gè)納米機(jī)器人并不是一件不可能實(shí)現(xiàn)的事情，更何況納米機(jī)器人還能夠改善我們的生活和健康狀況。

　　納米機(jī)器人將能夠穿越血液，然后進(jìn)入或接近細(xì)胞，執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)，如清除毒素，清掃細(xì)胞碎片，糾正DNA 錯(cuò)誤，修復(fù)和恢復(fù)細(xì)胞膜，逆轉(zhuǎn)動(dòng)脈粥樣硬化，調(diào)節(jié)激素、神經(jīng)遞質(zhì)和其他代謝物的水平，以及其他許多任務(wù)。

　　2)可用于清除水道中的化學(xué)污染物

　　微型機(jī)器人可以提供一種新的方式來收集水中的化學(xué)污染物。由于采礦等工業(yè)活動(dòng)，世界各地的水源已被殺蟲劑和重金屬污染物所污染。水中的污染物可能對(duì)人類和環(huán)境有害。

　　3)精準(zhǔn)搏殺腫瘤細(xì)胞

　　北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院“卓越百人”副教授、博士生導(dǎo)師馮林課題組，研究出了一種新的更為智能的腫瘤靶向機(jī)器人。它有了偽裝，還有了導(dǎo)航，能夠在磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，精準(zhǔn)抵達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)，投擲殺傷腫瘤的彈藥。

　　4)牙科納米機(jī)器人

　　印度科學(xué)研究所(IISc)的研究人員開發(fā)了一種牙科螺旋磁性納米機(jī)器人，可以在根管治療期間到達(dá)目前臨床治療過程中不可能到達(dá)的深度，從而幫助徹底殺死牙本質(zhì)小管深處的細(xì)菌，以提高根管治療的成功率。

　　5)給腦部送藥

　　哈工大研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)游動(dòng)微納米機(jī)器人對(duì)腦膠質(zhì)瘤的主動(dòng)靶向治療。據(jù)了解，游動(dòng)微納米機(jī)器人(Neutrobot)通過中性粒細(xì)胞吞噬大腸桿菌膜包裹的磁性載藥水凝膠制備而成。該游動(dòng)微納米機(jī)器人可有效且穩(wěn)定地?cái)y帶紫杉醇等抗癌藥物，依靠自主研發(fā)的控制系統(tǒng)將游動(dòng)微納米機(jī)器人引導(dǎo)到腦部區(qū)域，抵達(dá)腦膠質(zhì)瘤區(qū)域的機(jī)器人可自主感知病原信號(hào)并穿越血腦屏障后游動(dòng)到病患位點(diǎn)，將藥物精準(zhǔn)地釋放到病患處，顯著提高了藥物的靶向效率。

　　毫無疑問，未來納米機(jī)器人將被運(yùn)用于更多生活場(chǎng)景，或許它小小的身材釋放的巨大能量來改變?nèi)祟惖墓ぷ?、生活方式?/p>

　　來源：鈦媒體APP，cnBeta,人民網(wǎng),光明網(wǎng),中國生物技術(shù)網(wǎng)