ROBOTIKA
Mikroskopski lekari
Poslednjih godina vrše se intenzivna istraživanja na polju realizacije minijaturnih robota koji bi se koristili u raznim oblastima. Naziv nanoroboti potiče od činjenice da su posredi sprave koje su po dimenzijama reda veličine nanometara (nanometar je milijarditi deo metra). Izazovi sa kojima se inženjeri i naučnici sreću su veliki. Jedna od prvih primena nanorobota je u medicini
 Nanoroboti treba da budu dovoljno mali i pokretni da bi se kretali kroz čovekov krvni sistem, koji je izuzetno složen, sa mrežom vena i arterija. Roboti moraju posedovati sposobnost prenošenja lekova ili minijaturnih alatki. Ako se uzme da ove naprave ne treba da ostanu zauvek u telu pacijenta, morao se pronaći način kako da se eleminišu iz tela domaćina. Na slici 1 je prikazano kako nanorobot pliva kroz arterije i vene koristeći, dva repna produžetka. Za sada ovakva naprava nije realizovana, ali su načinjeni veliki koraci ka tome cilju. Mikrokamera služi za dobijanje slike, koristan teret može da nosi potreban lek za lokalnu primenu (može se precizno dozirati na mestu gde je neophodan), kondenzator nosi naelektrisanje koje pokreće minijaturna peraja sa kojima se nanorobot kreće kroz krvotok. (Sl.1)
Jasno je da primene nanorobota moguća u lečenju nekih oboljenja. Zato što su ove sprave vrlo malih dimenzija, mogu da nose male doze lekova. Međutim, lekari veruju da precizna primena ovih lekova može da bude efikasnija od primene tradicionalnih metoda lečenja. Na primer, primena snažnih antibiotika putem injekcije koja treba da pomogne imunosistemu obolelog. Antibiotici bivaju razblaženi prilikom svoga puta kroz krvotok tako da samo određena količina bude upotrebljena na mestu infekcije. Međutim, nanoroboti mogu da dospeju na mesto infekcije direktno i tu primene malu dozu leka. Zato pacijent može da ima manje sporednih efekata zbog uzimanja leka nego da sada.
Praktična primena
Neke od mogućih primena uključuju sledeće (mada neki naučnici i inženjeri veruju da su primene nanorobota praktično neograničene): Tretman ateroskleroze. Oboljenje nastaje usled taloženja štetnih naslaga na zidovima arterija. Nanoroboti mogu da odstrane ove naslage, koje potom prelaze u krvotok. Jedna od važnih prepreka je kako obezbediti da ove naslage budu uklonjene da se ne bi pojavile na drugom mestu u krvotoku.
Razbijanje ugrušaka: nanoroboti mogu da razbiju ugrušak. Ali, kao i prethodno navedeno, moraju biti sposobni da ovi ne naprave komplikacije.Takođe nanoroboti moraju da budu malih dimenzija tako da sami ne predstavljaju prepreku protoku krvi.
Borba protiv tumora: nanoroboti mogu da napadnu tumor pomoću lasera, mikrotalasa ili ultrazvuka ili mogu biti deo hemoterapije, tako što prenose lek direktno na ugroženo mesto. Lekari veruju da dovođenje malih ali preciznih doza leka može da smanji prateće efekte, a sve to bez smanjivanja njihove efikasnosti.
Pomoć prilikom zgrušavanja krvi: posebna vrsta nanorobota nosi sa sobom malu mrežicu koja se rastvara i prelazi u lepljivu membranu u kontaktu sa krvnom plazmom. Ovakvo zgrušavanje može biti i do hiljadu puta brže nego što je prirodan način zgrušavanja. Ova vrsta nanorobota se može koristiti za tretman hemofilije ili kod pacijenata sa otvorenim ranama.Odstranjivanje parazita: nanoroboti mogu da povedu rat na mikro-nivou protiv bakterija i sićušnih mikroorganizama. Pri tome se može koristiti više nanorobota za uništenje parazita.
Kostobolja nastaje kada bubrezi izgube sposobost odstranjivanja ostatataka nastalih usled razlaganja masti. Ovi mogu da se ponekad kristalizuju na zglobovima. Nanoroboti mogu da razbiju ovu strukturu, što otklanja bolove.
Razbijanje bubrežnih kamenaca: lekari razbijaju kamenac pomoću ultrazvuka,ali to nije uvek dovoljno efikasno.Nanoroboti mogu da razbiju kamenac upotrebom malih lasera. Čišćenje rana: nanoroboti mogu da pomognu prilikom odstranjivanja nečistoća iz rana, što smanjuje mogućnost infekcije (naročito kod rana izazvanih ubodima).
Kretanje kroz telo
Kako se nanoroboti kreću i kako se može kontrolisati njihovo kretanje kroz krvotok. Postoje tri pitanja na koja su se naučnici usredsredili kada se postavi pitanje kretanje nanorobota kroz telo. To su: navigacija, napajanje energijom nanorobota i način na koji se oni kreću kroz krvne sudove. Postoje više načina za svaku pomenutiu mogućnost, koje se mogu svrstati u dve kategorije: spoljašnji sistemi upravljanja i sistemi koji nose sami nanoroboti.
Spoljašnji sistemi navigacije koriste različite metode za pilotiranje nanorobota do željenog mesta u telu. Jedan metod koristi ultrazvučne signale za detekciju položaja nanorobota. Lekari će usmeriti signale na pacijenta. Signali prolaze kroz telo, odbijaju se nazad prema izvoru ili su kombinacija oba slučaja. Nanoroboti mogu da emituju ultrazvučne signale koji se mogu detektovati pomoću posebnih uređaja opremljenih ultrazvučnim senzorima. Na taj način se može vršiti manevrisanje nanorobotima.
Korišćenje magnetorezonantnog uređaja (tzv. MRI uređaji) koristi detekciju magnetnog polja. Pošto dosta bolnica poseduje te uređaje, ovo bi mogao da postane industrijski standard jer nije potrebno investirati u novu i skupu tehnologiju. (Sl.2 Izgled MRI uređaja)
Nanoroboti se mogu kontrolisati i pomoću injektovanja obojenog radioaktivnog rastvora u krvotok. Zatim se može koristiti uređaj koji prati ovaj materijal. Trodimenzionalne slike detektuju gde se nalazi nanorobot.
Od uređaja koje poseduje nanoroboti, mogu se koristiti hemijski senzori koji detektuju i prate tragove posebnih hemikalija da bi stigli do odredišta. Takođe, mogu da imaju minijaturne kamere tako da operater na konzoli može da upravlja nanorobotom. Sistemi sa kamerom su za sada u fazi razvoja.
Kao kod navigacionog sistema, i sistemi za napajanje mogu biti spoljni ili se nalaze u sastavu nanorobota. Ovi poslednji mogu dobiti napajanje direktno iz krvotoka. Sa postavljenim elektrodama na sebi može se stvoriti baterija, pri čemu se koristi elektrolit koji se nalazi u sastavu krvi.
Takođe, nanoroboti mogu da nose male doze hemikalija koje postaju izvor goriva u kombinaciji sa krvi. Moguće je napraviti i minijaturne baterije, ali one imaju ograničen kapacitet pa se može koristiti kondenzator. Istraživači rade na konstrukciji ovih sićušnih kondenzatora. Spoljni izvori napajanja mogu da koriste mikrotalase, ultrazvuk ili magnetno polje. Nanoroboti sa piezoelektričnom membranom mogu da upiju ultrazvuk i konvertuju njegovu energiju u elektricitet.
Da bi se nanoroboti kretali kroz krvotok potrebna je potisna sila ili propulzioni sistem.Pošto nanoroboti treba da se kreću nasuprot toku krvi ,ovi moraju biti relativno snažni.Neki inspiraciju za propulziju vide u mikroskopskim organizmima.Mnogi se kreću pomoću vlakana (bičeva) koja vibriraju.Sl.3 prikazuje izgled jedne bakterije koja se pokreće vibriranjem bičevima.
Da bi nanoroboti ispunili svoju medicinsku misiji, moraju posedovati mikrominijaturne alatke pomoću kojih se lečenje ostvaruje. Na primer, šupljina unutar robota može da sadrži dozu leka ili hemikalije. Takođe, neophodne su subminijaturne alatke kao što su sonde, noževi ili dleta. Ovi se mogu napraviti korišćenjem nanožica (engl. nanowires).
Mogućnosti primene nanorobota su brojne, ali su nanoroboti za primenu u medicini par godina daleko od realizacije. Današnji mikroroboti su samo prototipovi, bez sposobnosti da se koriste za medicinske zadatke. U budućnosti nanoroboti bi mogli da izvrše revoluciju u medicini. Veruje se da su poluautonomni roboti na vidiku, mogu se implantirati, mogu da patroliraju u telu i reaguju ako nastane neki problem. Za razliku od akutnog tretmana, mogli bi da ostanu u organizmu zauvek. Buduća primena nanorobota bi se sastojala u ojačavanju organizma kako bi bio otporniji prema bolestima, kako bi mu se povećala snaga pa čak i inteligencija.
N.A.
|
