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纳米医疗机器人会成为人类史诗级的科技创新

导读: 诺贝尔奖得主、理论物理学家理查德-费曼率先提出纳米技术的设想,他在一次题目为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:“人类会将纳米级微型机器人用于医疗。”

  爱因斯坦说过:“未来科学无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”在让世界震惊的科学技术中,纳米机器人领域一定是真正史诗级别的科技革新——人类正在建造一种分子大小的微型机器,它们使用分子甚至单个原子作为零件,在非常细小的空间构建物质,这意味着:人类可以对原子和细胞结构做出任何改变!

  在1959 年,诺贝尔奖得主、理论物理学家理查德-费曼率先提出纳米技术的设想,他在一次题目为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:“人类会将纳米级微型机器人用于医疗。”

  随着技术的发展,理查德-费曼的想法正在逐渐被实现:把数以百万的微观机械合而为一,将程序和操作流程录入纳米机器人,它们便可以在人体内自由移动。就像科幻片中幻想的:利用纳米机器人,癌症将被治愈,人类的寿命可持续数百年,所有变性疾病将不复存在。伤口将在数秒内愈合,一些药物将不再有副作用,宿醉的不适感觉也将不存在——纳米机器人能够“治愈整个世界”。

  当今机器人已成为科学界的热门话题,随着20世纪90年代纳米技术的兴起,人们对微型机器人的研究便在全世界范围内开花,特别是对纳米机器人在生物医学上的应用研究。21世纪是生命科学的时代,纳米技术与生物医学结合而形成的纳米生物学将是21世纪生命科学的重要组成部分,而纳米机器人将是纳米生物学中最具诱惑力的成就。

  纳米机器人原理

纳米医疗机器人会成为人类史诗级的科技创新

  事实上,纳米机器人这项尖端技术还在实验研发阶段,而大小为头发十万分之一的机器人如何在血液中游走?目前的技术是纳米机器人依靠微小的电容器给尾巴(或四肢)提供能量,其体内装有有效载荷,头部为微型摄像机,用于发现目标。

  还有一种纳米机器人利用纳米发动机来行走,在活的人体细胞内放置合成的纳米发动机(nano motors),并通过超声波控制它们。纳米发动机在低超声功率下对细胞的影响不大,但在提高功率后,它们会在细胞内移动,撞击细胞结构,调和细胞的内容物,甚至刺破细胞壁。纳米发动机也可通过从内部机械操纵细胞来治疗癌症、执行细胞内手术或直接将药物递送到活组织。

  纳米技术在医学领域的任何一项运用,都将引起一次医疗革命,甚至可以改变人类的生命。自从1981年,G.Binnig和H.Rohrer在IBM苏黎世的实验室发明了扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)后,人类对纳米机器人的研究发明就从未间断过。纳米机器人的研制属于分子仿生学范畴,它根据分子水平的生物学原理设计制造,并在纳米空间控制、操作。

  纳米机器人的可能医疗应用包括:治疗动脉硬化、疏通血管栓塞、清除动脉内的脂肪沉积、精确杀死癌细胞、帮助治疗身体肿块、去除寄生虫、治疗痛风、肾脏排石和清理伤口。当你感冒时,医生不用给你打针吃药,而是给你在血液里植入纳米机器人,这种机器人在体内探测感冒病毒的源头,并到达病毒所在处,直接释放药物杀灭病毒。

  目前技术已初见端倪的纳米机器人

  1. 释放凝块的纳米机器人(Clottocyte nanorobot)

  人体的止血过程较为复杂,整个过程需要2分钟到10分钟,第一阶段是自然止血栓的形成,通常包含三个步骤:血小板粘连、血小板集聚形成塞状和血小板释放;第二阶段是纤维沉积,迅速在伤口处形成随机纤维网络,抓捕血小板和其他血细胞,形成凝血块。防凝块纳米机器人可以发挥类似于血小板的功能,粘在一起,以形成血凝块止血。这种纳米机器人可以存储纤维,当它们遇到伤口后,会迅速释放纤维以创建一个凝块,所需时间相比血小板凝集的时间少很多,仅需约1秒钟。

纳米医疗机器人会成为人类史诗级的科技创新

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