Идея нанороботов появилась в восьмидесятые годы прошлого века, когда ученые заметили, что атомами углерода можно управлять с помощью электромагнитных полей недавно изобретенного электронного микроскопа. Через несколько лет появился первый нанодвигатель, работающий на электрической тяге.
К настоящему времени разработано множество наномеханизмов, управляемых магнитными, химическими, ультразвуковыми и другими сигналами, но до приемлемой точности управления еще далеко.
Сотрудники Университета Тохоку и Японского научно-технологического института решили совместить нанотехнологии и липосомы, благодаря чему управляемое движение амебообразного микроробота стало обеспечиваться белком кинезином за счет энергии аденозинтрифосфорной кислоты либо под действием излучения определенной частоты. Можно предсказывать сроки работы таких нанороботов, если знать изначальный запас энергии, заключенной в синтезированных системах биологической защиты. При исчерпании запасов АТФ или при прерывании сигнала молекулярный робот возвращается в сферическую инактивную форму.
Каркас наноробота может состоять из любых биологических структур, но доказано, что гладкие – «организованные» - алмазные структуры вызывают меньшую активность лейкоцитов и меньше адсорбируют фибриноген. Благодаря очень высокой поверхностной энергии и сильной гидрофобности, внешняя оболочка будет химически инертна и окажет минимальное воздействие на системы биологической защиты.
Средства управления – приемники энергии, в теории, имеют вид диполей, выступающих за пределы корпуса, а наноманипуляторы – вид телескопических жгутиков, складывающихся в корпус робота. Площадь наночастицы и выступающих частей должна быть как можно меньше, поскольку коррелирует с шероховатостью поверхности и мобильностью устройства, а иммунная система биологической защиты, в основном, реагирует на «чужеродные» поверхности.
Разработка представляет собой универсальную платформу, которую можно снабдить нужными функциональными молекулами и дополнительными датчиками. Авторы хотят на основе этой базы создать системы биологической защиты, способные функционировать внутри живой клетки.
Метод уже проверен на лабораторных животных и сейчас готовятся тесты на людях. Удачные испытания изменят медицину, поскольку технологии во много раз уменьшают расход лекарств и количество побочных эффектов от них. Таким же образом упростится вакцинация, более того – непредсказуемые антитела можно будет заменить универсальными нанороботами и снизить экзогенную нагрузку на системы биологической защиты.
Сейчас приоритетными являются следующие направления развития наносистем биологической защиты: органоспецифичная доставка лекарств, иммунология и вакцинация, микрохирургия с ускоренным периодом заживления, и, конечно же, онкология. Технология позволит бороться и с генетическими нарушениями.
Обычная версия
