Što su nanoroboti?

Nanoroboti su teoretski mikroskopski uređaji koji se mjere na ljestvici nanometara (1 nm je jedan milijunti dio 1 milimetra). Kada se potpuno realiziraju iz hipotetske faze, radili bi na atomskoj, molekularnoj i staničnoj razini kako bi obavljali zadatke u medicinskim i industrijskim područjima koji su dosad bili predmet znanstvene fantastike.

Za nekoliko generacija od sada nekome s dijagnozom raka mogla bi se ponuditi nova alternativa kemoterapiji, tradicionalnom liječenju zračenjem koje ubija ne samo stanice raka, već i zdrave ljudske stanice, uzrokujući gubitak kose, umor, mučninu, depresiju i niz drugi simptomi. Liječnik koji se bavi nanomedicinom ponudio bi pacijentu injekciju posebne vrste nanorobota koji bi tražio stanice raka i uništavao ih, raspršujući bolest na izvoru, ostavljajući zdrave stanice netaknute. Opseg poteškoća za pacijenta bi u biti bio ubod u ruku. Osoba koja je podvrgnuta nanorobotičkom tretmanu mogla bi očekivati ​​da neće imati svijest o molekularnim uređajima koji rade u njoj, osim brzog poboljšanja svog zdravlja.

Nanoroboti iz Nanomedicine toliko su sićušni da mogu lako proći kroz ljudsko tijelo. Znanstvenici izvještavaju da će eksterijer nanorobota vjerojatno biti izgrađen od ugljikovih atoma u dijamantoidnoj strukturi zbog njegovih inertnih svojstava i snage. Super glatke površine će smanjiti vjerojatnost pokretanja imunološkog sustava tijela, dopuštajući nanorobotima da nesmetano obavljaju svoj posao. Glukoza ili prirodni tjelesni šećeri i kisik mogu biti izvor za pogon, a nanorobot će imati druge biokemijske ili molekularne dijelove ovisno o zadatku.

Prema trenutnim teorijama, nanoroboti će posjedovati barem rudimentarnu dvosmjernu komunikaciju; reagirat će na zvučne signale; i moći će primati upute za napajanje ili čak reprogramiranje iz vanjskog izvora putem zvučnih valova. Mreža posebnih stacionarnih nanorobota mogla bi biti strateški pozicionirana u cijelom tijelu, bilježeći svaki aktivni nanorobot dok prolazi, a zatim izvješćujući o tim rezultatima, dopuštajući sučelju da prati sve uređaje u tijelu. Liječnik je mogao ne samo pratiti napredak pacijenta, već je i mijenjati upute nanorobota in vivo kako bi napredovao u drugu fazu ozdravljenja. Kada se zadatak završi, nanoroboti bi bili isprani iz tijela.

Molekularna nanotehnologija (MNT), krovna znanost nanomedicine, predviđa nanorobote proizvedene u nanotvornicama koje nisu veće od prosječnog stolnog pisača. Nanotvornice bi koristile alate nano-razmjera sposobne konstruirati nanorobote prema zahtjevnim specifikacijama. Dizajn, oblik, veličina i vrsta uključenih atoma, molekula i kompjutoriziranih komponenti bili bi specifični za zadatak. Sirovi materijal za izradu nanorobota bio bi gotovo besplatan, a proces gotovo bez zagađenja, što bi nanorobote činilo iznimno pristupačnom i vrlo atraktivnom tehnologijom.

Prva generacija nanorobota vjerojatno će ispunjavati vrlo jednostavne zadatke, postajući sve sofisticiranija kako znanost napreduje. Njima će se upravljati ne samo kroz ograničenu funkcionalnost dizajna, već i kroz programiranje i već spomenutu akustičnu signalizaciju, koja se može koristiti, prije svega, za isključivanje nanorobota.
Robert A. Freitas Jr., autor knjige Nanomedicine, daje nam primjer jedne vrste medicinskog nanorobota koji je dizajnirao i koji bi djelovao kao crvena krvna zrnca. Sastoji se od atoma ugljika u dijamantnom uzorku kako bi se stvorio ono što je u osnovi mali, sferni spremnik pod tlakom, s “rotorima za molekularno sortiranje” koji pokrivaju nešto više od jedne trećine površine. Da napravimo grubu analogiju, ove bi molekule djelovale poput vesla na riječnom brodu koji grabe molekule kisika (O2) i ugljičnog dioksida (CO2), koje bi potom prenijele u unutarnju strukturu nanorobota.

Cijeli nanorobot kojeg je Freitas nazvao respirocitom, sastoji se od 18 milijardi atoma i može zadržati do 9 milijardi O2 i CO2 molekula, ili nešto više od 235 puta većeg kapaciteta od ljudskog crvenog krvnog zrnca. Ovaj povećani kapacitet je moguć jer dijamantna struktura podržava veće pritiske od ljudske stanice. Senzori na nanorobotu potaknuli bi molekularne rotore da otpuštaju plinove ili ih skupljaju, ovisno o potrebama okolnih tkiva. Zdrava doza ovih nanorobota ubrizganih u pacijenta u otopini, objašnjava Freitas, omogućila bi nekome da udobno sjedi pod vodom blizu odvoda bazena u dvorištu gotovo četiri sata ili da trči punom brzinom 15 minuta prije nego što udahne.
Iako se potencijalne medicinske, pa čak i vojne primjene čine očite za ovu jednostavnu vrstu nanorobota, implikacije na svakodnevni život također su intrigantne. Zamislite ronjenje bez spremnika ili regulatora, ali roj respirocita u vašem krvotoku; ili Olimpijske igre 2030. kada se, možda, supersportaši neće skenirati zbog droge, već radi nanorobotičkog povećanja.

Iako nanoroboti koji se primjenjuju u medicini imaju mnogo obećanja od iskorjenjivanja bolesti do preokretanja procesa starenja (bore, gubitak koštane mase i stanja povezana sa starenjem se mogu liječiti na staničnoj razini), nanoroboti su također kandidati za industrijsku primjenu. U velikim rojevima mogli bi očistiti zrak od ugljičnog dioksida, popraviti rupu u ozonu, očistiti vodu od zagađivača i obnoviti naše ekosustave.
Rane teorije u The Engines Of Creation (1986.), “oca nanotehnologije”, Erica Drexlera, zamišljale su nanorobote kao samoreplicirajuće. Ova ideja je sada zastarjela, ali je u to vrijeme autor ponudio najgori scenarij kao upozorenje. Odbjegle mikroskopske nanobube koje eksponencijalno rastavljaju tvar na staničnoj razini kako bi napravili više kopija sebe – situacija koja bi mogla brzo izbrisati sav život na Zemlji mijenjajući ga u “sivu smjesu”. Ovaj malo vjerojatan, ali teoretski izvediv ekofag izazvao je reakciju i blokadu financiranja. Ideja o samoreplicirajućim nanobubama brzo je postala ukorijenjena u mnogim popularnim znanstvenofantastičnim temama uključujući nanoaliena iz Zvjezdanih staza, Borga.
Tijekom godina teorija MNT-a nastavila se razvijati eliminirajući nanorobote koji se samorepliciraju. To se odražava u Drexlerovom kasnijem radu, Nanosystems (1992). Potreba za većom kontrolom nad procesom i položajem nanomstrojeva dovela je do više mehaničkog pristupa, ostavljajući male šanse da se dogode odbjegli biološki procesi.
Nanoroboti su spremni donijeti sljedeću revoluciju u tehnologiji i medicini, zamjenjujući glomazno i ​​toksično industrijsko doba i otvarajući čovječanstvu nevjerojatne mogućnosti. No, dok siva žljeb više nije središnja briga, sve više potencijalnih opasnosti i zlouporabe nanotehnologije i dalje ozbiljno razmatraju znanstvenici i nadzorne skupine.